防止机械零件的磨损,首先应该分析发生磨损的原因。不同类型的机械磨损,采用不同措施进行防范和解决。例如,热处理或表面热处理能显著提高摩擦体之间的抗咬合磨损能力;采用发兰、磷化、硫化、镀铬、渗铝等工艺,可以减少腐蚀和氧化所造成的损坏;对机件的易磨损部位采用镶嵌或堆焊耐磨合金,能显著提高零件抵抗磨料磨损的能力。
火电厂中最容易遭受磨损而发生事故的设备,是锅炉受热面和锅炉辅机(风机、磨煤机和出灰渣装置)。水电站最容易遭受磨损的设备是水轮机涡轮。这些设备是发电厂防磨工作的重点。
要防止机件的磨损破坏,首先应考虑这些部件的材料选用。合理地选用抗磨能力强的耐磨钢材或耐磨合金,磨损损坏事故就自然会减少。其次,可采用在部件受磨损表面进行堆焊或喷涂耐磨合金,以增强其表面的抗磨损能力。
高锰钢是一种优良的抗磨材料。1934年发现,在过共析钢中,增加锰的含量,当碳与锰的比例达到大约1:10时,在室温下也可以获得奥氏体组织。最常用的高锰钢是Mnl3钢,这种钢的屈服极限比较低,因此,当高锰钢零件受力比较大时,极易产生滑移与冷加工硬化现象。所以,在磨损过程中(尤其是有冲击力存在时),零件表面不易产生金属粒屑的剥落。火电厂球磨机的衬板就是用高锰钢制成的。高锰钢的缺点是由于合金元素含量较高,不易进行切削加工,只能以铸态供货。另外,在冲击负荷不大的情况下,由于冷加工硬化不明显,耐磨性能提高并不十分显著。
耐磨铸铁也是一种耐磨性十分良好的金属材料,广泛用于制造球磨机中的磨球。最早使用的耐磨铸铁为白口铁,但白口铁脆性大,不适用于冲击力大的场合使用。高铬白口铁是在白口铁中加铬,提高了材料的韧性。但由于铬矿资源有限,造成产品成本较高,也不利于矿物资源的合理利用。目前,多使用含硼白口铁、钒钛铸铁、稀土球墨铸铁,耐磨效果也很理想。
堆焊和喷涂是提高零件耐磨性能的另一有效途径。因为金属零件的磨损发生在零件表面,所以,在易磨损零件的表面堆焊或喷涂耐磨层,是解决磨损(包括防腐)问题最有效的方法之一,可以节省大量贵重耐磨合金,降低制造成本,也广泛用于磨损损坏零件的修复工作。
堆焊是在零件表面堆敷金属层的焊接工艺。堆焊和焊接本质上没有什么差别,但由于两者的任务不同,因此,在焊接材料的选用和生产工艺上,有一定的特点。堆焊是为了提高零部件的表面性能,堆焊层一般都含有较高的合金元素,而基体一般都采用碳钢或低合金钢,因此,存在着两种金属的配合问题。例如,要考虑热膨胀及相变温度的不一致,避免在堆焊或热处理过程中,因产生过大的热应力和组织应力而遭到破坏。另外,为了避免堆焊金属的合金成分过分地被基体金属稀释,并减少碳的渗入,堆焊时基体金属的熔深应尽量小。常用的有堆焊1Crl3合金、铬镍硅合金及钴基合金等。
刷涂和喷涂用于工作温度较低的零部件,如火电厂的水泵、风机等,水电站的水轮机叶片等。涂刷的材料有铸石粉、耐磨合金粉末、抗磨蚀塑料(如聚酰亚胺)、抗磨蚀橡胶(如氯丁橡胶、丁腈橡胶)。
热喷涂是用电加热或氧-乙炔焰加热金属粉末后,把加热到熔化或接近熔化状态的喷涂材料的微粒,喷附在零件表面上,形成耐磨、耐腐蚀保护层。热喷涂方法主要有:电弧喷涂、火焰喷涂和等离子喷涂。
电弧喷涂是把线状待喷涂材料作为两个消耗电极,将它们送到接近相交时,即产生电弧,并从端部开始熔化。另外,导入压缩空气雾化熔滴,并高速地喷向工件,形成喷涂层。火焰喷涂是用氧-乙炔焰来加热熔化线状待喷涂材料。等离子喷涂是把粉末状的待喷涂材料送入等离子弧发生器,在电弧等离子体中加热,然后经高能等离子喷枪,喷向工件表面,形成喷涂层。等离子喷涂由于等离子流的温度高,可以熔化及气化很多种固体材料。等离子流从喷嘴高速喷出后,涂层与基体结合得相当好。另外,等离子流能量集中,温度虽然很高,但喷涂速度很快,因而热影响区很小,被喷涂的工件变形也小。喷涂的材料可以是金属,也可以是非金属,如玻璃、陶瓷等。近年来,等离子喷焊、电弧喷熔、火焰喷熔技术在防磨工作中得到广泛地应用。在修补易磨损零件时,如果修补量大,可采用喷焊、喷熔或堆焊相结合的措施进行修复。
来源:中国电站集控运行技术网