Глава 5. Изнашивание конструкционных элементов аппаратов и деталей оборудования и их восстановление

Виды изнашивания

В практике ремонта оборудования спиртовой промышленности часто приходится сталкиваться с различными видами механического изнашивания.

Механическим изнашиванием называется разрушение поверхностного слоя материала из-за силового воздействия на него внешней среды. Механическое изнашивание подразделяется на следующие виды: изнашивание при заедании, коррозионное или окислительное, усталостное, абразивное, коррозионно-механическое, эрозионное, кавитационное и гидроабразивное.

Изнашивание при заедании возникает при схватывании металлических поверхностей контактирующих деталей. При этом из-за пластической деформации разрушается верхний слой металла. На поверхности деталей невооруженным глазом видны следы выровов в виде борозд. Такому виду изнашивания наиболее часто подвержены шейки валов и втулки, в которых они вращаются, особенно не прошедших термической обработки.

Коррозионное или окислительное изнашивание вызывается окислением поверхностных слоев металла кислородом, содержащимся в окружающей среде. Поверхность, подвергшаяся коррозионному изнашиванию, покрыта пленкой окислов. Из всех видов изнашивания коррозионное в условиях спиртовых заводов наиболее распространенное. Скорость такого изнашивания обычно составляет 0,2-0,3 мм в год.

Усталостное изнашивание детали или отдельных ее участков возникает при многократном деформировании микрообъемов материала. При этом возникают трещины и отделения частиц. Как правило, этот вид изнашивания возникает при трении качения, реже при трении скольжения. Наиболее часто усталостному изнашиванию подвергаются зубчатые колеса редукторов, шарики, ролики и обоймы подшипников, молотки молотковых дробилок.

Кроме изнашивания может происходить усталостное разрушение деталей. Наиболее часто усталостное разрушение является причиной поломки шатунов плунжерных насосов и компрессоров, разрыва шатунных и фундаментных болтов, валов и осей.

Абразивное изнашивание возникает из-за попадания в зону трения абразивных частиц грунта. Чаще всего этому виду изнашивания подвергаются детали камнеловушек, картофелемоек, шнеков для подачи картофеля.

Абразивное изнашивание самое разрушительное. На поверхности деталей, подвергшихся абразивному износу, обычно отчетливо видны следы воздействия твердых частиц в виде глубоких рисок и канавок.

Коррозионно-механическое изнашивание вызывается совместным воздействием механического и коррозионного изнашивания. Примером является изнашивание деталей картофеле-дробилок, подвергающихся действию минеральных примесей и картофельной кашки, рН которой при переработке дефектного картофеля достигает 4-4,5, а также агрегаты разваривания и колонны брагоректификационных аппаратов.

Эрозионное изнашивание поверхности возникает под воздействием потока жидкости или газа. На спиртовых заводах эрозионному изнашиванию наиболее часто подвергаются центробежные насосы для перекачивания воды и других жидкостей. Износ в этом случае вызывается кавитацией и может достигать значительной величины.

Гидроабразивное изнашивание возникает при воздействии твердых частиц, увлекаемых потоком жидкости. В спиртовом производстве этому подвержены детали гидротранспортеров, картофелемоек, насосов, варочных колонн агрегатов для непрерывного разваривания крахмалсодержащего сырья, аппаратов Генце, брагоперегонных и брагоректификационных аппаратов. Скорость этого вида изнашивания в условиях спиртового производства наибольшая и достигает в ряде случаев 2 мм в год (стенки и днища варочных колонн агрегатов для разваривания крахмалсодержащего сырья, коммуникации для транспортировки технологических сред в местах поворота).

В большинстве случаев изнашивание деталей оборудования вызывается не одним, а несколькими видами изнашивания одновременно. Так, например, изнашивание стенок колонн агрегата непрерывного разваривания и разварников Генце вызывается гидроабразивным воздействием потока развариваемой массы, содержащей примеси минеральных частиц; навигационным воздействием пара, вводимого в агрегат для нагрева развариваемой массы до температуры разваривания или выделяющегося из разваренной массы при перепаде давления; коррозионным изнашиванием крышек колонн под воздействием паров кислот, выделяющихся при разваривании.

Об износе деталей оборудования можно судить по их внешнему виду и характеру работы. На поверхности изношенных деталей видны царапины, выбоины, стертые места, овальность точеных изделий.

Шум или стук в редукторе являются признаком износа зубьев колес или их выкрашивания. Стук валов, вращающихся в подшипниках скольжения, свидетельствует об износе шейки вала и втулки. Работа изношенных подшипников качения или скольжения также сопровождается звонким шумом. Об износе металлических емкостей, работающих под атмосферным давлением, могут свидетельствовать течи или свищи, коррозионные изъязвления металла.

Наличие износа сосудов, работающих под избыточным давлением, определяют методами осмотра внутренней поверхности и неразрушающего контроля при ежемесячном осмотре. В местах, подвергнутых интенсивному механическому изнашиванию, поверхность металла блестит, так как лишена органических и неорганических отложений. В местах, подверженных коррозионному воздействию среды, поверхность металла имеет бугристый характер.

При осмотре сосудов и трубопроводов особое внимание следует обращать на места, в которых поток массы меняет направление. К ним относятся места внезапного сужения или расширения аппаратов, гибы трубопроводов.