濃硫酸泵軸承壓蓋的微動磨損
2012-01-16
作者：汪洪
貴溪冶煉廠從日本引進(jìn)的350SVC浸液型立式離心泵是我國目前使用Z大的濃硫酸泵，其結(jié)構(gòu)和普通水泵不同。它的支座下面沒有中間軸承，只是在泵體上裝有一個四氟軸承。四氟軸承對泵軸起限制保護(hù)作用，使泵運(yùn)行平穩(wěn)。所以，四氟軸承是濃硫酸泵中非常關(guān)鍵而又易損壞的部件。本文就四氟軸承壓蓋磨損原因進(jìn)行探討。圖1左半部為四氟軸承的原結(jié)構(gòu)，它由一個四氟軸套2和一個軸承外套用4用三個鍵3連接，并通過一個不銹鋼壓蓋5用螺栓固定在泵體1上。泵在該泵常因不銹鋼壓蓋的損壞而無法運(yùn)轉(zhuǎn)。圖2為不銹鋼壓蓋的損壞情況。壓蓋與四氟軸套的接觸面上出現(xiàn)了一個深度為5.6mm的凹槽(虛線部分)。壓蓋浸泡在酸里，其厚度由8mm變成了7.6mm，被酸液腐蝕了0.4mm，而壓蓋出現(xiàn)的5.6mm的凹槽，卻不能單純用腐蝕來解釋。因為其中存在著嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象，即微動磨損。
1.泵體；2.四氟軸套；3.鍵；4.軸承外套；5.不銹鋼壓蓋；6.四氟壓蓋
圖1 四氟軸承結(jié)構(gòu)圖
圖1 四氟軸承結(jié)構(gòu)圖
(括號中尺寸為磨損后情況)
圖2 壓蓋損壞情況
微動磨損是怎樣發(fā)生的呢?從圖1四氟軸承的結(jié)構(gòu)可以看到，壓蓋5和四氟軸套2是相互接觸的，四氟軸套2和軸承外套4之間是靠3個鍵3連接的。鍵3與四氟軸套2鍵槽的配合間隙為0～0.061mm，鍵3與軸承外套4鍵槽的配合間隙為0.020～0.096mm，即四氟軸套2和軸承外套4之間存在相對運(yùn)動的條件，幅度為0.02～0.175mm，因軸承外套4和壓蓋5之間是靠螺栓與泵體1固定在一起，所以，四氟軸套和壓蓋之間除保持相互接觸外，在泵運(yùn)行時，還存在微幅相對滑動，而且這種滑動的幅度隨著鍵配合間隙的增大而加大。這種由于接觸物體作微幅相對滑動而引起的磨損，就是微動磨損。其磨損過程是接觸面在表面接觸應(yīng)力的作用下，表面微凸發(fā)生粘附而形成接點(diǎn)，這些接點(diǎn)在微幅滑動下被剪斷，隨后從表面上脫落下來的細(xì)屑以及新裸露的金屬與濃硫酸作用生成化合物。這些化合物的體積比損壞前的體積大，這些增大了的化合物又處于有限的間隙內(nèi)，從而使界面上局部應(yīng)力增高而形成咬粘。不斷地發(fā)生微幅滑動，會連續(xù)不斷地產(chǎn)生化學(xué)磨屑，從而引起堆積磨屑的作用。而這些化學(xué)磨屑又引起磨粒磨損，磨屑的積聚導(dǎo)致表面點(diǎn)蝕的增加，加劇了表面細(xì)粒的剝落。這種過程循環(huán)不止，使接觸表面的磨損不斷加劇。四氟軸套跟不銹鋼壓蓋接觸，不銹鋼壓蓋磨損嚴(yán)重，而四氟軸套卻磨損很少，因為微動磨損不是單純的機(jī)械磨損，而是一種復(fù)合磨損，被磨損體除必須保持接觸和相互滑動外，還必須跟環(huán)境介質(zhì)作用生成化合物。不銹鋼中的鎳鉻在酸介質(zhì)作用下，易形成一種鈍化膜，當(dāng)沒有磨損發(fā)生時，這種鈍化膜可起保護(hù)作用，而當(dāng)有磨損時，鈍化膜不斷受到破壞，同時又形成新的鈍化膜。正因為磨損和鈍化的不斷發(fā)生，致使不銹鋼壓蓋不斷損耗，而四氟這種材料跟酸介質(zhì)不發(fā)生作用，所以在四氟軸套與不銹鋼壓蓋接觸面上，四氟軸套磨損很少。根據(jù)微動磨損理論，微動磨損不但與環(huán)境介質(zhì)有關(guān)，而且與微幅滑動的振幅有直接關(guān)系，當(dāng)振幅在0.1～0.15mm時，微動磨損開始加劇，磨損具有劇增性。壓蓋和四氟軸套間的相互滑動幅度達(dá)到0.1mm以上時，磨損加劇。 圖2 壓蓋損壞情況
根據(jù)以上分析，濃硫酸泵不銹鋼壓蓋的損壞，主要原因是壓蓋與四氟軸套之間存在著微動磨損，而其鍵連接處于較大間隙狀態(tài)，則加劇了磨損過程的發(fā)生。
作者通聯(lián)：汪洪（江西信江銅制品有限公司 335424）
來源：《設(shè)備管理與維修》
