Меню

Проведение экспертизы промышленной безопасности на объектах газопотребления и газораспределения



Проведение экспертизы промышленной безопасности на объектах газопотребления и газораспределения

Анализ основных производственных фондов в газораспределительных структурах, а также на объектах, где он потребляется, показал, что основной причиной их выхода из строя, технических инцидентов и аварий является старение. Эти технологические системы в соответствии с техническим регламентом классифицируются как опасные производственные объекты (ОПО). Проблема изношенности газового оборудования носит системный характер, и она распространяется практически на все регионы Российской Федерации. Не исключением является и Удмуртская республика, в частности ее столица-Ижевск. По данным статистики профильных организаций, износ системы газового распределения и потребления в этом городе составляет приблизительно 80%. Нормативный срок подобного оборудования определяется на основании соответствующего документа – «Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления». Он различается в зависимости от вида.

  1. Для газовых регуляторных пунктов (ГРП, — ред.), в том числе газорегуляторных установок (ГРУ, — ред.) и регуляторных пунктов шкафного типа (ШРП, — ред.) – 20 лет.
  2. Все виды внутренних газопроводных систем после начала их функционирования – 30 лет.
  3. Все виды газопроводных внутренних систем жилого и общественного фонда – 30 лет.
  4. Система стальных подземных газопроводов в обваловании с начала их эксплуатации – 40 лет.
  5. Система газопроводов из полиэтилена после их эксплуатационного ввода – 50 лет.
  6. Надземная газовая система из стальных трубопроводов после их эксплуатационного ввода – 50 лет.
  7. Внутренняя стальная газопроводная сеть зданий и сооружений – 50 лет.

В настоящее время проведение анализа и оценка технического состояния систем газового распределения и потребления являются уже необходимой потребностью. Особенно это касается оборудования уже отслужившего свой нормативный срок, но, тем не менее, находящегося в рабочем состоянии, которое во многом зависит от интенсивности его эксплуатации и уровня технического обслуживания.

Экспертиза промышленной безопасности (ЭПБ, — ред.) газового оборудования обязательная строго регламентированная нормативная процедура. Ее основная задача заключается, прежде всего, в том, чтобы определить дальнейшую судьбу систем газового распределения и потребления исходя из его фактического технического состояния. Это может быть ремонт, модернизация, техническое перевооружение и т.д. Но в главе угла всегда стоит безопасность данного оборудования.

Для обеспечения этого показателя необходима постоянная проверка эксплуатационных параметров и технического состояния всех технических и технологических элементов газового объекта. Это осуществляется посредством диагностических исследований с применением приборного обследования и проведением специальных функциональных экспертиз. Этой деятельностью могут заниматься как сами эксплуатирующие газовые объекты предприятия, так и специализированные диагностические центры, имеющие соответствующие лицензии и исследовательскую технику. Именно эти процедуры и покажут заказчикам экспертиз, насколько работоспособно их оборудование. Необходимо учитывать, что при его проектировании, как правило, закладывается плановый срок эксплуатации, рассчитанный для работы в экстремальных условиях и при максимальной нагрузке. По факту, обычно, используется более щадящий эксплуатационный режим. Именно поэтому нормативный и фактический срок износа газового оборудования, как правило, не совпадает, что позволяет владельцам после проведения экспертизы промышленной безопасности продлить его срок.

Польза от проведения подобных экспертиз очевидна, и она заключается не только в обеспечении безопасности и надежности обследуемого объекта. Она также проявляется в экономии финансовых средств. Вовремя продиагностированное оборудование и выявленные в нем дефекты позволяют в дальнейшем минимизировать затраты на ремонт, модернизацию или даже его замену.

Экспертиза промышленной безопасности выполняет следующие основные задачи:

  • Надзор над техническим состоянием газового оборудования и определение уровня его соответствия требованиямпромышленной безопасности.
  • Осуществление поиска повреждений, дефектов и неисправностей на обследуемом объекте, определение причин их возникновения и рекомендаций по их устранению.
  • Прогнозная оценка дальнейшей безотказной эксплуатации оборудования.

Для того, чтобы оценить эксплуатационную перспективу газовых систем распределения и потребления, необходимо определить их остаточный ресурс эксплуатации. Расчет этого показателя осуществляется на основе информации об обследуемом объекте: дефекты, повреждения, предельное время перехода в сверхнормативное и критическое (с точки зрения эксплуатационных параметров) состояние каждого отдельного вида оборудования.

Существуют следующие параметры, влияющие на техническое состояние газового оборудования: степень усталости металлических элементов и их старение, уровень коррозионных процессов и износ используемых в технологии материалов.

Статистический анализ проведенных ранее экспертиз промышленной безопасности на газораспределительных объектах показал, что самым «слабым звеном» в обследуемой системе является состояние металлических поверхностей и сварных соединений.

Существует еще одна проблема, с которой сталкиваются специалисты, проводящие экспертизы подобных объектов. Дело в том, что многие из них построены 30-40 лет назад, когда существовала несколько иная нормативная и регламентная база для обеспечения промышленной безопасности на объекте. И сегодня экспертам, как раз, и приходится устранять эти несоответствия.

В целях более эффективного контроля над техническим состоянием газового объекта необходимо создавать информационные базы данных о каждом техническом элементе и подразделении в целом, начиная с самого проектирования. Это необходимо, в том числе, для выбора методов комплексного диагностического обследования, которые во многом зависят от состояния технических параметров исследуемого объекта. Как правило, в этих целях применяются способы неразрушающего контроля.

Источник

Износ оборудования. Виды износа?

Работа любого производственного оборудования сопровождается естественными процессами ухудшения его эксплуатационных характеристик, изменением свойств деталей и узлов. Однако, накапливаясь, они могут привести к серьезным поломкам или полной остановке машин.

Чтобы избежать негативных экономических последствий, связанных с простоем оборудования на время его ремонта, предприятия организовывают процесс управления износом и своевременно обновляют свои технические фонды.

Что же такое износ и какие виды этого процесса известны? Какими способами замедлить разрушение деталей, продлить ресурс и энергоэффективность машин? На эти и другие вопросы ответим далее.

Определение и виды износа

Износом (старением) называют постепенное снижение эксплуатационных характеристик изделий, узлов или оборудования в целом в результате изменения форм, размеров или физико-химических свойств деталей.

Негативные изменения носят накопительный характер. С увеличением продолжительности работы деталей их износ возрастает непрерывно, но с различной интенсивностью. Так, например, в процессе приработки поверхностей их износ, как правило, растет быстро. После приработки он замедляется, но затем вновь растет, достигая предельных значений. Дальнейшая эксплуатация деталей недопустима во избежание их полного разрушения.

Ускоряют старение трение, статические, импульсные или периодические механические нагрузки, экстремальные температурные режимы.

В зависимости от характера внешних воздействий на материалы изделия различают следующие виды износа:

  • Абразивный
  • Фреттинговый
  • Коррозионный
  • Окислительный
  • Тепловой
  • Кавитационный
  • Усталостный

Рассмотрим разные виды старения подробнее.

Абразивный износ

Заключается в разрушении поверхностного слоя детали в ходе контакта с твердыми частицами различной природы.

Такой вид износа характерен для механизмов, работающих в условиях повышенной запыленности: горного оборудования, транспорта, дорожно-строительных и сельскохозяйственных машин, оборудования, используемого при строительстве и производстве стройматериалов.

Одной из разновидностей абразивного старения является газоабразивный износ. Он отличается способом перемещения твердых абразивных частиц – в газовом потоке. В результате материал поверхности крошится, срезается или иным образом деформируется.

Газоабразивный износ характерен для пневмопроводов, лопастей вентиляторов и насосов для перекачки загрязненных газов, узлов доменных установок, компонентов твердотопливных турбореактивных двигателей.

Зачастую газоабразивное воздействие усугубляется высокими температурами и плазменными потоками.

В том случае, если роль носителя абразива выполняет не газовая среда, а поток жидкости, следут говорить о гидроабразивном износе. Его разрушительному воздействию подвержены гидротранспортные системы, узлы турбин ГЭС, компоненты намывочного оборудования, различная горная техника.

Иногда гидроабразивные процессы усугубляются воздействием агрессивной жидкой среды.

Фреттинговый износ

Фреттинг – это явление микроразрушения деталей, которые тесно контактируют друг с другом в условиях вибраций малой амплитуды (от сотых долей микрона). Такой тип износа характерен для заклепок, резьбовых и шлицевых соединений, шпонок и штифтов, соединяющих детали механизмов.

По мере нарастания фреттингового старения и отслоения частичек металла последние выступают в роли абразива, усугубляющего процесс износа.

Адгезионный износ

При продолжительном трении, сопровождающемся пластическими деформациями контактирующих поверхностей, периодическое сближение участков позволяет силам межатомного взаимодействия проявить себя. Иными словами, начинается взаимопроникновение атомов вещества одной детали в кристаллические структуры другой.

Неоднократное возникновение и прерывание адгезионных связей приводит к отделению поверхностных зон от деталей. Адгезионному старению подвержены высоконагруженные пары трения: подшипники, валы, оси, вкладыши скольжения.

Противостоять фреттинговому и адгезионному износу можно, применяя для пар трения специальные «сухие смазки», которые образуют на поверхностях нелипкий защитный слой. Он разделяет сопряженные основы, предупреждая их контакт, образование задиров и схватываний.

Технологию сухой смазки давно взяли на вооружение зарубежные производители смазочных материалов. В России она обрела популярность сравнительно недавно – c появлением конкурентоспособных отечественных покрытий MODENGY

Данные покрытия состоят из связующей смолы, растворителя, высокодисперсных частиц твердых смазок и функциональных добавок.

На поверхностях деталей они формируют тонкий композиционный слой с высокими защитными и смазочными свойствами. Он уменьшает и стабилизирует трение, предупреждает коррозию металла, препятствует налипанию абразивов.

Твердые смазочные частицы заполняют впадины микронеровностей поверхности, увеличивая ее опорную площадь и несущую способность.

Благодаря высокому сопротивлению сжатию и малому сопротивлению сдвигу коэффициент сухого трения достигает значений в несколько сотых при контактных давлениях, соизмеримых с пределом текучести материала основы.

Антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY обладают высокими противозадирными свойствами и несущей способность до 2500 МПа, работают при температурах до +600 °С, устойчивы к химически агрессивным средам – кислотам, щелочам, органическим растворителям и др.

Читайте также:  Фильтровальные материалы и оборудование

АТСП обладают не только антифрикционными, но и антикоррозионными свойствами, толщина слоя покрытия на детали регулируется в пределах от 5 до 30 мкм, что мало влияет на исходную точность размеров детали.

Коррозионный износ

Коррозией называется процесс (или результат процесса) разрушения металлов при их химическом, электрохимическом или биологическом взаимодействии с окружающей средой.

Данный вид износа сопровождает эксплуатацию деталей из черных металлов (в основном, из стали), ускоряется с увеличением влажности и агрессивности внешних условий.

Коррозия может возникать и на таких металлах как медь и алюминий, однако в этом случае она не вызывает износа, а приводит к снижению электрической проводимости (что активизирует окислительный процесс и способствует развитию электроэрозии).

Окислительный износ

В результате взаимодействия материала с кислородом или окисляющей окружающей средой на поверхностях трения образуются защитные пленки. Процесс появления и разрушения этих пленок постоянно повторяется, сопровождается нормальными или повышенными температурами, проходит в отсутствие смазочного материала или при его недостаточном количестве.

Окислительное изнашивание возникает при трении скольжения и трении качения. В первом случае оно становится ведущим, во втором – сопутствующим другим видам износа.

Тепловой износ

Тепловой вид старения заключается в разрушении поверхностного слоя материала или изменении свойств его глубинных слоев под воздействием нагрева элементов конструкции до температуры пластичности.

Данный вид износа характерен для высоконагруженных узлов тяжелого оборудования, валков прокатных станов, машин горячей штамповки и др. агрегатов.

Кавитационный износ

Перепады давления в жидкостном потоке, обтекающем конструкции, приводят к тому, что в зоне относительного разрежения возникают пузырьки газа, которые в дальнейшем подвергаются взрывному схлопыванию с образование ударной волны.

Эта волна является основным действующим фактором кавитационного разрушения поверхностей. Такое разрушение встречается на гребных винтах больших и малых судов, в гидротурбинном и технологическом оборудовании. Усложнять ситуацию могут агрессивные рабочие среды с абразивными взвесями.

Усталостный износ

Связан с усталостью металла, испытывающего переменные или статические механические нагрузки. Напряжения сдвигового типа приводят к возникновению на деталях трещин и общему снижению прочности материала.

Трещины приповерхностного слоя растут, объединяются и пересекаются друг с другом. Это приводит к эрозии мелких чешуеобразным фрагментов, а со временем может вызвать разрушение детали.

Усталостный износ наиболее характерен для узлов транспортных систем, рельсов, колесных пар, горных машин, строительных конструкций и т.п.

Виды износа

Износ деталей машин зависит

  • условий трения
  • свойств материалов
  • конструкции

Износ можно рассматривать как механический процесс, осложнённый действием физических и химических факторов, вызывающих снижение прочности микрообъёмов поверхностного слоя.

По условиям внешнего воздействия

на поверхностный слой различают износ:

  • абразивный (закреплённым или незакреплённым абразивом, газоабразивный, гидроабразивный)
  • кавитационный
  • адгезионный
  • окислительный
  • тепловой
  • усталостный

Абразивный

Абразивный износ вала
Сущность абразивного износа заключается в разрушении металла твердыми зернами абразива при пластическом деформировании и микрорезании трущихся поверхностей. Абразивный износ является ведущим для машин и оборудования горно-рудного производства, строительной, дорожной, почвообрабатывающей техники, инструмента производства кирпича, бетона и других строительных материалов.

Газоабразивный

Вызывается механическим действием твердых частиц, перемещаемых потоком газа. В этом случае разрушение металла происходит в результате срезания, выкрашивания, выбивания и многократного пластического деформирования его поверхностных микрообъёмов. Этому виду износа подвержены детали трасс пневмотранспорта, лопатки пылевых вентиляторов и насосов, клапаны, корпусы и чаши загрузочных устройств доменных печей, сопла реактивных двигателей, работающих на твердом топливе и т. д.

Гидроабразивный

Гидроабразивный износ во многом сходен с газоабразивным, но носителем абразивных частиц является не газ, а жидкость. Гидроабразивному износу подвергаются рабочие колеса и улитки земснарядов и песковых насосов, лопасти и камеры гидротурбин, работающие на реках, несущих большое количество абразивных частиц, а также пульпопроводы гидротранспорта.

Кавитационный

Кавитационый износ гребного винта
Этот вид износа заключается в разрушении поверхности металла под действием ударов газовых пузырьков, образующихся в обтекающем изделие высокоскоростном потоке жидкости при перепадах давления. Кавитации подвержены гребные винты, лопасти и камеры проточного тракта гидротурбин, рабочие колеса и камеры различных гидромашин. Наличие коррозионной среды и абразивных частиц ускоряет процесс кавитационного изнашивания.

Адгезионный

Адгезионный износ при трении двух металлических поверхностей под нагрузкой происходит в условиях пластической деформации металла в точках контакта. Развитие деформации сопровождается сближением поверхностей вплоть до активизации сил сцепления между атомами контактирующих металлов и возникновением адгезии на ограниченных участках. Многократное повторение адгезионных связей с последующим их разрушением и отделением частиц металла составляет сущность адгезионного изнашивания. Этот вид износа происходит в подшипниках скольжения (коленчатые валы, оси, пальцы ковшевых цепей, ходовые части различных машин).

Тепловой

Тепловым износом называется процесс разрушения поверхностей деталей машин вследствие нагрева зоны трения до температуры размягчения металла. Разрушение при этом виде износа является следствием образования металлических связей: между контактирующими поверхностями, смятия, налипания и оплавления металла. Этот вид износа распространён в деталях тяжело нагруженных быстроходных машин, валки горячей прокатки, ножи для горячей резки проката, штампы для горячей штамповки, пресс-формы для литья под давлением, прошивной инструмент горячей прокатки труб, а также стволов огнестрельного оружия, ракетных сопел и других деталей, работающих в среде горячих газов.

Фреттинговый

Фреттинговый износ — механический износ тел, пребывающих в контакте, в условиях малых колебательных перемещений. Достаточны относительные перемещения поверхностей с амплитудой от 0,025 мкм. Микросмещения соединённых поверхностей происходят вследствие деформаций деталей в условиях нагружения и вибраций, сопровождающих работу машин и оборудования. Фреттинговый износ возникает, например, в заклёпочных, резьбовых, шлицевых, шпоночных и штифтовых соединениях.

Окислительный

Окислительный износ — процесс коррозионного износа, при котором доминирует химическая реакция с кислородом или окислительной окружающей средой. Тип износа в результате скольжения между двумя металлическими компонентами, при котором образуется оксидная плёнка на металлических поверхностях. Эта оксидная плёнка предотвращает металлическое сцепление между поверхностями скольжения, что приводит к формированию продуктов износа и снижению уровня сцепления.

Усталостный

Усталостный износ — износ вследствие усталостного разрушения поверхностного слоя материала при многократном действии нагрузки, приводящем к зарождению и распространению внутри сильно деформированного слоя трещин, преимущественно параллельных поверхности, которые вызывают отделение в форме тонких чешуек материала. Усталостный износ характерен для роликов (шариков) в подшипниках качения, железнодорожных колёс и рельсов и т. п. Усталостный износ часто называют контактно-усталостным износом.

Способы минимизации износа

Замедлению износа деталей способствуют грамотные конструктивные решения, соблюдение нормальных условий эксплуатации оборудования и его своевременное техническое обслуживание. Важнейшее значение играет применение современных и качественных смазочных материалов.

Для узлов, работающих в экстремальных условиях – при очень высоких температурах, контактных давлениях, в запыленных и химически агрессивных рабочих средах – особенно актуальны покрытия на основе твердых смазок.

В отличие от традиционных жидких и пластичных материалов, покрытия выдерживают до +600 °С, не выдавливаются при высоких нагрузках, не разрушаются под воздействием кислот, щелочей и органических растворителей.

Отечественные покрытия, описанные в статье выше, наносятся однократно на весь срок службы изделий. Это позволяет создавать уникальные необслуживаемые узлы трения. Детали, прошедшие обработку, имеют минимальный износ при регулярной эксплуатации, чем значительно повышают ресурс оборудования.

Источник

Виды износа газового оборудования

Работа любого производственного оборудования сопровождается естественными процессами ухудшения его эксплуатационных характеристик, изменением свойств деталей и узлов. Однако, накапливаясь, они могут привести к серьезным поломкам или полной остановке машин.

Чтобы избежать негативных экономических последствий, связанных с простоем оборудования на время его ремонта, предприятия организовывают процесс управления износом и своевременно обновляют свои технические фонды.

Что же такое износ и какие виды этого процесса известны? Какими способами замедлить разрушение деталей, продлить ресурс и энергоэффективность машин? На эти и другие вопросы ответим далее.

Определение и виды износа

Износом (старением) называют постепенное снижение эксплуатационных характеристик изделий, узлов или оборудования в целом в результате изменения форм, размеров или физико-химических свойств деталей.

Негативные изменения носят накопительный характер. С увеличением продолжительности работы деталей их износ возрастает непрерывно, но с различной интенсивностью. Так, например, в процессе приработки поверхностей их износ, как правило, растет быстро. После приработки он замедляется, но затем вновь растет, достигая предельных значений. Дальнейшая эксплуатация деталей недопустима во избежание их полного разрушения.

Ускоряют старение трение, статические, импульсные или периодические механические нагрузки, экстремальные температурные режимы.

В зависимости от характера внешних воздействий на материалы изделия различают следующие виды износа:

  • Абразивный
  • Фреттинговый
  • Коррозионный
  • Окислительный
  • Тепловой
  • Кавитационный
  • Усталостный

Рассмотрим разные виды старения подробнее.

Абразивный износ

Заключается в разрушении поверхностного слоя детали в ходе контакта с твердыми частицами различной природы.

Такой вид износа характерен для механизмов, работающих в условиях повышенной запыленности: горного оборудования, транспорта, дорожно-строительных и сельскохозяйственных машин, оборудования, используемого при строительстве и производстве стройматериалов.

Одной из разновидностей абразивного старения является газоабразивный износ. Он отличается способом перемещения твердых абразивных частиц – в газовом потоке. В результате материал поверхности крошится, срезается или иным образом деформируется.

Газоабразивный износ характерен для пневмопроводов, лопастей вентиляторов и насосов для перекачки загрязненных газов, узлов доменных установок, компонентов твердотопливных турбореактивных двигателей.

Зачастую газоабразивное воздействие усугубляется высокими температурами и плазменными потоками.

В том случае, если роль носителя абразива выполняет не газовая среда, а поток жидкости, следут говорить о гидроабразивном износе. Его разрушительному воздействию подвержены гидротранспортные системы, узлы турбин ГЭС, компоненты намывочного оборудования, различная горная техника.

Читайте также:  Условия безопасной эксплуатации машин и оборудования

Иногда гидроабразивные процессы усугубляются воздействием агрессивной жидкой среды.

Фреттинговый износ

Фреттинг – это явление микроразрушения деталей, которые тесно контактируют друг с другом в условиях вибраций малой амплитуды (от сотых долей микрона). Такой тип износа характерен для заклепок, резьбовых и шлицевых соединений, шпонок и штифтов, соединяющих детали механизмов.

По мере нарастания фреттингового старения и отслоения частичек металла последние выступают в роли абразива, усугубляющего процесс износа.

Адгезионный износ

При продолжительном трении, сопровождающемся пластическими деформациями контактирующих поверхностей, периодическое сближение участков позволяет силам межатомного взаимодействия проявить себя. Иными словами, начинается взаимопроникновение атомов вещества одной детали в кристаллические структуры другой.

Неоднократное возникновение и прерывание адгезионных связей приводит к отделению поверхностных зон от деталей. Адгезионному старению подвержены высоконагруженные пары трения: подшипники, валы, оси, вкладыши скольжения.

Противостоять фреттинговому и адгезионному износу можно, применяя для пар трения специальные «сухие смазки», которые образуют на поверхностях нелипкий защитный слой. Он разделяет сопряженные основы, предупреждая их контакт, образование задиров и схватываний.

Технологию сухой смазки давно взяли на вооружение зарубежные производители смазочных материалов. В России она обрела популярность сравнительно недавно – c появлением конкурентоспособных отечественных покрытий MODENGY

Данные покрытия состоят из связующей смолы, растворителя, высокодисперсных частиц твердых смазок и функциональных добавок.

На поверхностях деталей они формируют тонкий композиционный слой с высокими защитными и смазочными свойствами. Он уменьшает и стабилизирует трение, предупреждает коррозию металла, препятствует налипанию абразивов.

Твердые смазочные частицы заполняют впадины микронеровностей поверхности, увеличивая ее опорную площадь и несущую способность.

Благодаря высокому сопротивлению сжатию и малому сопротивлению сдвигу коэффициент сухого трения достигает значений в несколько сотых при контактных давлениях, соизмеримых с пределом текучести материала основы.

Антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY обладают высокими противозадирными свойствами и несущей способность до 2500 МПа, работают при температурах до +600 °С, устойчивы к химически агрессивным средам – кислотам, щелочам, органическим растворителям и др.

АТСП обладают не только антифрикционными, но и антикоррозионными свойствами, толщина слоя покрытия на детали регулируется в пределах от 5 до 30 мкм, что мало влияет на исходную точность размеров детали.

Коррозионный износ

Коррозией называется процесс (или результат процесса) разрушения металлов при их химическом, электрохимическом или биологическом взаимодействии с окружающей средой.

Данный вид износа сопровождает эксплуатацию деталей из черных металлов (в основном, из стали), ускоряется с увеличением влажности и агрессивности внешних условий.

Коррозия может возникать и на таких металлах как медь и алюминий, однако в этом случае она не вызывает износа, а приводит к снижению электрической проводимости (что активизирует окислительный процесс и способствует развитию электроэрозии).

Окислительный износ

В результате взаимодействия материала с кислородом или окисляющей окружающей средой на поверхностях трения образуются защитные пленки. Процесс появления и разрушения этих пленок постоянно повторяется, сопровождается нормальными или повышенными температурами, проходит в отсутствие смазочного материала или при его недостаточном количестве.

Окислительное изнашивание возникает при трении скольжения и трении качения. В первом случае оно становится ведущим, во втором – сопутствующим другим видам износа.

Тепловой износ

Тепловой вид старения заключается в разрушении поверхностного слоя материала или изменении свойств его глубинных слоев под воздействием нагрева элементов конструкции до температуры пластичности.

Данный вид износа характерен для высоконагруженных узлов тяжелого оборудования, валков прокатных станов, машин горячей штамповки и др. агрегатов.

Кавитационный износ

Перепады давления в жидкостном потоке, обтекающем конструкции, приводят к тому, что в зоне относительного разрежения возникают пузырьки газа, которые в дальнейшем подвергаются взрывному схлопыванию с образование ударной волны.

Эта волна является основным действующим фактором кавитационного разрушения поверхностей. Такое разрушение встречается на гребных винтах больших и малых судов, в гидротурбинном и технологическом оборудовании. Усложнять ситуацию могут агрессивные рабочие среды с абразивными взвесями.

Усталостный износ

Связан с усталостью металла, испытывающего переменные или статические механические нагрузки. Напряжения сдвигового типа приводят к возникновению на деталях трещин и общему снижению прочности материала.

Трещины приповерхностного слоя растут, объединяются и пересекаются друг с другом. Это приводит к эрозии мелких чешуеобразным фрагментов, а со временем может вызвать разрушение детали.

Усталостный износ наиболее характерен для узлов транспортных систем, рельсов, колесных пар, горных машин, строительных конструкций и т.п.

Виды износа

Износ деталей машин зависит

  • условий трения
  • свойств материалов
  • конструкции

Износ можно рассматривать как механический процесс, осложнённый действием физических и химических факторов, вызывающих снижение прочности микрообъёмов поверхностного слоя.

По условиям внешнего воздействия

на поверхностный слой различают износ:

  • абразивный (закреплённым или незакреплённым абразивом, газоабразивный, гидроабразивный)
  • кавитационный
  • адгезионный
  • окислительный
  • тепловой
  • усталостный

Абразивный

Абразивный износ вала
Сущность абразивного износа заключается в разрушении металла твердыми зернами абразива при пластическом деформировании и микрорезании трущихся поверхностей. Абразивный износ является ведущим для машин и оборудования горно-рудного производства, строительной, дорожной, почвообрабатывающей техники, инструмента производства кирпича, бетона и других строительных материалов.

Газоабразивный

Вызывается механическим действием твердых частиц, перемещаемых потоком газа. В этом случае разрушение металла происходит в результате срезания, выкрашивания, выбивания и многократного пластического деформирования его поверхностных микрообъёмов. Этому виду износа подвержены детали трасс пневмотранспорта, лопатки пылевых вентиляторов и насосов, клапаны, корпусы и чаши загрузочных устройств доменных печей, сопла реактивных двигателей, работающих на твердом топливе и т. д.

Гидроабразивный

Гидроабразивный износ во многом сходен с газоабразивным, но носителем абразивных частиц является не газ, а жидкость. Гидроабразивному износу подвергаются рабочие колеса и улитки земснарядов и песковых насосов, лопасти и камеры гидротурбин, работающие на реках, несущих большое количество абразивных частиц, а также пульпопроводы гидротранспорта.

Кавитационный

Кавитационый износ гребного винта
Этот вид износа заключается в разрушении поверхности металла под действием ударов газовых пузырьков, образующихся в обтекающем изделие высокоскоростном потоке жидкости при перепадах давления. Кавитации подвержены гребные винты, лопасти и камеры проточного тракта гидротурбин, рабочие колеса и камеры различных гидромашин. Наличие коррозионной среды и абразивных частиц ускоряет процесс кавитационного изнашивания.

Адгезионный

Адгезионный износ при трении двух металлических поверхностей под нагрузкой происходит в условиях пластической деформации металла в точках контакта. Развитие деформации сопровождается сближением поверхностей вплоть до активизации сил сцепления между атомами контактирующих металлов и возникновением адгезии на ограниченных участках. Многократное повторение адгезионных связей с последующим их разрушением и отделением частиц металла составляет сущность адгезионного изнашивания. Этот вид износа происходит в подшипниках скольжения (коленчатые валы, оси, пальцы ковшевых цепей, ходовые части различных машин).

Тепловой

Тепловым износом называется процесс разрушения поверхностей деталей машин вследствие нагрева зоны трения до температуры размягчения металла. Разрушение при этом виде износа является следствием образования металлических связей: между контактирующими поверхностями, смятия, налипания и оплавления металла. Этот вид износа распространён в деталях тяжело нагруженных быстроходных машин, валки горячей прокатки, ножи для горячей резки проката, штампы для горячей штамповки, пресс-формы для литья под давлением, прошивной инструмент горячей прокатки труб, а также стволов огнестрельного оружия, ракетных сопел и других деталей, работающих в среде горячих газов.

Фреттинговый

Фреттинговый износ — механический износ тел, пребывающих в контакте, в условиях малых колебательных перемещений. Достаточны относительные перемещения поверхностей с амплитудой от 0,025 мкм. Микросмещения соединённых поверхностей происходят вследствие деформаций деталей в условиях нагружения и вибраций, сопровождающих работу машин и оборудования. Фреттинговый износ возникает, например, в заклёпочных, резьбовых, шлицевых, шпоночных и штифтовых соединениях.

Окислительный

Окислительный износ — процесс коррозионного износа, при котором доминирует химическая реакция с кислородом или окислительной окружающей средой. Тип износа в результате скольжения между двумя металлическими компонентами, при котором образуется оксидная плёнка на металлических поверхностях. Эта оксидная плёнка предотвращает металлическое сцепление между поверхностями скольжения, что приводит к формированию продуктов износа и снижению уровня сцепления.

Усталостный

Усталостный износ — износ вследствие усталостного разрушения поверхностного слоя материала при многократном действии нагрузки, приводящем к зарождению и распространению внутри сильно деформированного слоя трещин, преимущественно параллельных поверхности, которые вызывают отделение в форме тонких чешуек материала. Усталостный износ характерен для роликов (шариков) в подшипниках качения, железнодорожных колёс и рельсов и т. п. Усталостный износ часто называют контактно-усталостным износом.

Способы минимизации износа

Замедлению износа деталей способствуют грамотные конструктивные решения, соблюдение нормальных условий эксплуатации оборудования и его своевременное техническое обслуживание. Важнейшее значение играет применение современных и качественных смазочных материалов.

Для узлов, работающих в экстремальных условиях – при очень высоких температурах, контактных давлениях, в запыленных и химически агрессивных рабочих средах – особенно актуальны покрытия на основе твердых смазок.

В отличие от традиционных жидких и пластичных материалов, покрытия выдерживают до +600 °С, не выдавливаются при высоких нагрузках, не разрушаются под воздействием кислот, щелочей и органических растворителей.

Отечественные покрытия, описанные в статье выше, наносятся однократно на весь срок службы изделий. Это позволяет создавать уникальные необслуживаемые узлы трения. Детали, прошедшие обработку, имеют минимальный износ при регулярной эксплуатации, чем значительно повышают ресурс оборудования.

Источник

Износ. Виды износа

Содержание

  1. Определение износа
  2. Виды износа
  3. Абразивный
  4. Газоабразивный
  5. Гидроабразивный
  6. Кавитационный
  7. Адгезионный
  8. Тепловой
  9. Усталостный
  10. Фреттинговый
  11. Типы износа
  12. Физический износ
  13. Функциональный износ
  14. Экономический износ
  15. Основные причины и способы как определить износ
  16. Способы учета
Читайте также:  6 причин почему слетает ремень на стиральной машине

При работе любого производственного оборудования происходят процессы, связанные с постепенным снижением его рабочих характеристик и изменением свойств деталей и узлов. Накапливаясь, они могут привести к полной остановке и серьезной поломке. Чтобы избежать негативных экономических последствий, предприятия организуют у себя процесс управления износом и своевременного обновления основных фондов.

Определение износа

Износом, или старением, называют постепенное снижение эксплуатационных характеристик изделий, узлов или оборудования в результате изменения их формы, размеров или физико-химических свойств. Эти изменения возникают постепенно и накапливаются в ходе эксплуатации. Существует много факторов, определяющих скорость старения. Негативно сказываются:

  • трение;
  • статические, импульсные или периодические механические нагрузки;
  • температурный режим, особенно экстремальный.

Замедляют старение следующие факторы:

  • конструктивные решения;
  • применение современных и качественных смазочных материалов;
  • соблюдение условий эксплуатации;
  • своевременное техническое обслуживание, планово–предупредительные ремонты.

Вследствие снижения эксплуатационных характеристик снижается также и потребительская стоимость изделий.

Виды износа

Скорость и степень изнашивания определяется условиями трения, нагрузками, свойствами материалов и конструктивными особенностями изделий.

В зависимости от характера внешних воздействий на материалы изделия различают следующие основные виды износа:

  • абразивный вид — повреждение поверхности мелкими частицами других материалов;
  • кавитационный, вызываемый взрывным схлопыванием газовых пузырьков в жидкой среде;
  • адгезионный вид;
  • окислительный вид, вызываемый химическими реакциями;
  • тепловой вид;
  • усталостный вид, вызванный изменениями структуры материала.

Некоторые виды старения разбиваются на подвиды, как, например, абразивный.

Абразивный

Заключается в разрушении поверхностного слоя материала в ходе контакта с более твердыми частицами других материалов. Характерен для механизмов, работающих в условиях запыленности:

  • горное оборудование;
  • транспорт, дорожно-строительные механизмы;
  • сельскохозяйственные машины;
  • строительство и производство стройматериалов.

Противодействовать ему можно, применяя специальные упрочненные покрытия для трущихся пар, а также своевременно меняя смазку.

Газоабразивный

Данный подвид абразивного изнашивания отличается от него тем, что твердые абразивные частицы перемещаются в газовом потоке. Материал поверхности крошится, срезается, деформируется. Встречается в таком оборудовании, как:

  • пневмопроводы;
  • лопасти вентиляторов и насосов для перекачки загрязненных газов;
  • узлы доменных установок;
  • компоненты твердотопливных турбореактивных двигателей.

Зачастую газоабразивное воздействие сочетается с присутствием высоких температур и плазменных потоков.

Гидроабразивный

Воздействие аналогично предыдущему, но роль носителя абразива выполняет не газовая среда, а поток жидкости.

Такому воздействию подвержены:

  • гидротранспортные системы;
  • узлы турбин ГЭС;
  • компоненты намывочного оборудования;
  • горная техника, применяемая для промывки руды.

Иногда гидроабразивные процессы усугубляются воздействием агрессивной жидкой среды.

Кавитационный

Перепады давления в жидкостном потоке, обтекающем конструкции, приводят к возникновению газовых пузырьков в зоне относительного разрежения и их последующему взрывному схлопыванию с образование ударной волны. Эта ударная волна и является основным действующим фактором кавитационного разрушения поверхностей. Такое разрушение встречается на гребных винтах больших и малых судов, в гидротурбинном и технологическом оборудовании. Усложнять ситуацию могут воздействие агрессивной жидкой среды и наличие в ней абразивной взвеси.

Адгезионный

При продолжительном трении, сопровождающимся пластическими деформациями участников трущейся пары, происходит периодическое сближение участков поверхности на расстояние, позволяющее силам межатомного взаимодействия проявить себя. Начинает взаимопроникновение атомов вещества одной детали в кристаллические структуры другой. Неоднократное возникновение адгезионных связей и их прерывание приводят к отделению поверхностных зон от детали. Адгезионному старению подвержены нагруженные трущиеся пары: подшипники, валы, оси, вкладыши скольжения.

Тепловой

Тепловой вид старения заключается в разрушении поверхностного слоя материала или в изменении свойств глубинных его слоев под воздействием постоянного или периодического нагрева элементов конструкции до температуры пластичности. Повреждения выражаются в смятии, оплавлении и изменении формы детали. Характерен для высоконагруженных узлов тяжелого оборудования, валков прокатных станов, машин горячей штамповки. Может встречаться и в других механизмах при нарушении проектных условий смазки или охлаждения.

Усталостный

Связан с явлением усталости металла под переменными или статическими механическими нагрузками. Напряжения сдвигового типа приводят к развитию в материалах деталей трещин, вызывающих снижение прочности. Трещины приповерхностного слоя растут, объединяются и пресекаются друг с другом. Это приводит к эрозии мелких чешуеобразным фрагментов. Со временем такой износ может привести к разрушению детали. Встречается в узлах транспортных систем, рельсах, колесных парах, горных машинах, строительных конструкциях и т.п.

Фреттинговый

Фреттинг — явление микроразрушения деталей, находящихся в тесном контакте в условиях вибрации малой амплитуды — от сотых долей микрона. Такие нагрузки характерны для заклепок, резьбовых соединений, шпонок, шлицев и штифтов, соединяющих детали механизмов. По мере нарастания фреттингового старения и отслоения частичек металла последние выступают в роли абразива, усугубляя процесс.

Существуют и другие, менее распространенные специфические виды старения.

Типы износа

Классификация видов износа с точки зрения вызывающих его физических явлений в микромире, дополняется систематизацией по макроскопическим последствиям для экономики и ее субъектов.

В бухгалтерском учете и финансовой аналитике понятие износа, отражающее физическую сторону явлений, тесно связано с экономическим понятием амортизации оборудования. Амортизация означает как снижение стоимости оборудования по мере его старения, так и отнесение части этого снижения на стоимость производимой продукции. Это делается с целью аккумулирования на специальных амортизационных счетах средств для закупки нового оборудования или частичного усовершенствования его.

В зависимости от причин и последствий различают физический, функциональный и экономический.

Физический износ

Здесь подразумевается непосредственная утрата проектных свойств и характеристик единицы оборудования в ходе ее использования. Такая утрата может быть либо полной, либо частичной. В случае частичного износа оборудование подвергается восстановительный ремонт, возвращающий свойства и характеристики единицы на первоначальный (или другой, заранее оговоренный) уровень. При полном износе оборудование подлежит списанию и демонтажу.

Кроме степени, физический износ также разделяется на рода:

  • Первый. Оборудование изнашивается в ходе планового использования с соблюдением всех норм и правил, установленных изготовителем.
  • Второй. Изменение свойств обусловлено неправильной эксплуатацией либо факторами непреодолимой силы.
  • Аварийный. Скрытое изменение свойств приводит к внезапному аварийному выходу из строя.

Перечисленные разновидности применимы не только к оборудованию в целом, но и к отдельным его деталям и узлам

Функциональный износ

Данный тип является отражением процесса морального устаревания основных фондов. Этот процесс заключается в появлении на рынке однотипного, но более производительного, экономичного и безопасного оборудования. Станок или установка физически еще вполне исправна и может выпускать продукцию, но применение новых технологий или более совершенных моделей, появляющихся на рынке, делает использование устаревших экономически невыгодным. Функциональный износ может быть:

  • Частичным. Станок невыгоден для законченного производственного цикла, но вполне пригоден для выполнения некоторого ограниченного набора операций.
  • Полным. Любое использование приводит к причинению убытков. Единица подлежит списанию и демонтажу

Функциональный износ также подразделяют по вызвавшим его факторам:

  • Моральный. Доступность технологически идентичных, но более совершенных моделей.
  • Технологический. Разработка принципиально новых технологий для выпуска такого же вида продукции. Приводит к необходимости перестройки всей технологической цепочки с полным или частичным обновлением состава основных средств.

В случае появления новой технологии, как правило, состав оборудования сокращается, а трудоемкость падает.

Экономический износ

Кроме физических, временных и природных факторов на сохранность характеристик оборудования оказывают опосредованное влияние и экономические факторы:

  • Падение спроса на выпускаемые товары.
  • Инфляционные процессы. Цены на сырье, комплектующие и трудовые ресурсы растут, в то же время пропорционального роста цен на продукцию предприятия не происходит.
  • Ценовое давление конкурентов.
  • Рост стоимости кредитных услуг, используемых для операционной деятельности или для обновления основных фондов.
  • Внеинфляционные колебания цен на рынках сырья.
  • Законодательные ограничения на применение оборудования, не отвечающего стандартам по охране окружающей среды.

Экономическому старению и утрате потребительских качеств подвержена как недвижимость, так и производственные группы основных фондов. На каждом предприятии ведутся реестры основных фондов, в которых учитывается их износ и ход амортизационных накоплений.

Основные причины и способы как определить износ

Чтобы определить степень и причины износа, на каждом предприятии создается и действует комиссия по основным фондам. Износ оборудования определяется одним из следующих способов:

  • Наблюдение. Включает в себя визуальный осмотр и комплексы измерений и испытаний.
  • По сроку эксплуатации. Определяется как отношение фактического срока использования к нормативному. Значение этого отношения принимается за величину износа в процентном выражении.
  • укрупненная оценка состояния объекта производится с помощью специальных метрик и шкал.
  • Прямое измерение в деньгах. Сопоставляется стоимость приобретения новой аналогичной единицы основных средств и расходы на восстановительный ремонт.
  • доходность дальнейшего использования. Оценивается снижение дохода с учетом всех издержек по восстановлению свойств по сравнению с теоретическим доходом.

Какую из методик применять в каждом конкретном случае — решает комиссия по основным средствам, руководствуясь нормативными документами и доступностью исходной информации.

Способы учета

Амортизационные отчисления, призванные компенсировать процессы старения оборудования, также допустимо определять по нескольким методикам:

  • линейный, или пропорциональный расчет;
  • способ уменьшаемого остатка;
  • по суммарному сроку производственного применения;
  • в соответствии с объемом выпущенной продукции.

Выбор методики осуществляется при создании или глубокой реорганизации предприятия и закрепляется в его учетной политике.

Эксплуатация оборудования в соответствии с правилами и нормативами, своевременные и достаточные отчисления в амортизационные фонды позволяют предприятиям сохранять технологическую и экономическую эффективность на конкурентоспособном уровне и радовать своих потребителей качественными товарами по разумным ценам.

Источник