橡膠壓塊機(jī)頂升缸螺栓斷裂原因分析

介紹順丁橡膠生產(chǎn)裝置后處理設(shè)備xyk-3a/b型壓塊機(jī)的運(yùn)行狀況,分析了液壓系統(tǒng)故障率高、工作效率低、液壓油使用周期短等問題的原因。提出了液壓系統(tǒng)改進(jìn)措施,改進(jìn)后故障率明顯降低,工作效率提高了20%。

在橡膠壓塊機(jī)的設(shè)計(jì)中,主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵,要求具有良好的剛度、強(qiáng)度及加工工藝性,設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)所需膠塊尺寸和橡膠本身的物理特性,確定腔體尺寸及結(jié)構(gòu),通過inventor三維軟件進(jìn)行實(shí)體建模,利用ansys軟件進(jìn)行有限元分析,得出模型的應(yīng)力云圖和變形圖,再根據(jù)加工工藝需要,最終確定出經(jīng)濟(jì)合理的壓塊機(jī)結(jié)構(gòu)。

在分析原有壓塊機(jī)液壓控制系統(tǒng)存在問題的基礎(chǔ)上，提出了可靠性高、性能優(yōu)越的技術(shù)改造方案，經(jīng)過改造后液壓系統(tǒng)的試驗(yàn)運(yùn)行和性能考核，證明了該技術(shù)改造是成功的。

對(duì)失效螺栓的斷面進(jìn)行宏觀形貌、顯微組織和表面能譜分析,并分析了螺栓的材質(zhì)。該螺栓材質(zhì)存在一定的缺陷,結(jié)合該螺栓所處應(yīng)用環(huán)境,認(rèn)為該螺栓的斷裂失效是由于氯離子誘發(fā)而起的應(yīng)力腐蝕開裂。還提出了預(yù)防和改進(jìn)的意見。

通過化學(xué)成分、金相檢驗(yàn)和掃描電子顯微鏡等方法對(duì)鎖緊螺栓進(jìn)行分析,結(jié)果表明:鎖緊螺栓斷裂是由于氫脆延遲斷裂而造成的。針對(duì)斷裂原因分析了氫脆產(chǎn)生的原因和采取預(yù)防措施。

通過斷口形貌觀察、x射線能譜分析、金相檢驗(yàn)和硬度檢測(cè)等試驗(yàn)方法,對(duì)某燃油供油導(dǎo)管快卸卡箍螺栓的斷裂原因進(jìn)行了分析,并與螺栓沖擊斷口和氫致疲勞斷口進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明:該快卸卡箍螺栓斷口特征與沖擊斷口和氫致疲勞斷口明顯不同,其斷裂性質(zhì)為應(yīng)力腐蝕斷裂,裂紋起源于螺栓光桿段的側(cè)表面;螺栓表面加工粗糙且沒有防護(hù)對(duì)裂紋的萌生有一定的影響。對(duì)螺栓表面進(jìn)行防腐處理可有效避免該類故障的再次發(fā)生。

勝利油田石化總廠重油催化車間氣壓機(jī)bjs1000冷卻器接連發(fā)生小浮頭螺栓斷裂故障進(jìn)行分析,對(duì)螺栓化學(xué)成分、斷口進(jìn)行了檢測(cè),綜合分析了螺栓失效的原因,并進(jìn)行了改進(jìn)。

通過化學(xué)成分檢驗(yàn)、力學(xué)性能試驗(yàn)、顯微組織檢驗(yàn)、斷口及螺紋牙表面的宏觀與微觀分析等方法對(duì)20mntib高強(qiáng)螺栓的斷裂原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:滾絲成型階段產(chǎn)生的第1節(jié)螺紋牙根部的表面缺陷是造成斷裂的主要原因。

某型飛機(jī)在完成飛行科目后,在對(duì)其進(jìn)行例行檢查時(shí),發(fā)現(xiàn)鈦合金連接螺栓斷裂。通過對(duì)螺栓斷口宏微觀觀察、力學(xué)性能測(cè)試、裝配生產(chǎn)流程分析等方法,確定了螺栓斷裂性質(zhì)和原因。結(jié)果表明:螺栓斷裂性質(zhì)為疲勞斷裂;單耳與螺栓呈一定角度和單耳的孔邊沒有倒角,加劇了螺栓光桿部位的磨損,破壞了螺栓表面完整性是導(dǎo)致螺栓斷裂的原因;通過增加單耳孔邊的倒角和增加軸襯套,可解決這一問題。

某塔吊服役僅一年,塔吊螺栓就發(fā)生突然斷裂。通過對(duì)斷裂螺栓的化學(xué)成分、機(jī)械性能、金相組織、夾雜物及斷口形貌等方面的分析,表明螺栓的夾雜物等級(jí)超標(biāo)、表面光潔度較差、熱處理工藝不合理,以及沒有很好地去氫處理,造成了塔吊螺栓在交變載荷作用下的脆性斷裂。同時(shí)也提出改進(jìn)意見。

采用宏觀形貌觀察、化學(xué)成分分析、金相組織觀察、掃描電鏡分析及硬度檢驗(yàn)等方法,對(duì)某石油廠脫丙烷塔進(jìn)料換熱器中斷裂的多根小浮頭緊固螺栓進(jìn)行了失效分析.結(jié)果表明,該螺栓的化學(xué)成分、金相組織正常,硬度為hrc30~32.5;其斷裂的原因是環(huán)境中的濕硫化氫應(yīng)力腐蝕所致.并提出了相應(yīng)的改進(jìn)建議.

針對(duì)壓塊機(jī)存在的缺陷與故障,對(duì)其進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì),增強(qiáng)主機(jī)剛度,增加主機(jī)潤(rùn)滑裝置,并利用先進(jìn)的邏輯插裝閥取代原有動(dòng)力系統(tǒng),使之更新為一臺(tái)新壓塊機(jī),經(jīng)驗(yàn)證,改造后較改造前節(jié)能、可靠、運(yùn)行平穩(wěn),證明改造是成功的。

通過宏觀檢驗(yàn)、化學(xué)成分分析、金相檢驗(yàn)以及斷口分析等方法對(duì)氫氣壓縮機(jī)的地腳螺栓和連接螺栓發(fā)生斷裂的原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:由于壓縮機(jī)機(jī)座安裝傾斜,造成地腳螺栓受剪切應(yīng)力首先斷裂;連接螺栓受振動(dòng)引起的剪切應(yīng)力和軸向拉應(yīng)力共同作用,并且其預(yù)緊應(yīng)力超過最大允許預(yù)緊應(yīng)力,最后發(fā)生疲勞斷裂;另外螺栓本身存在的材料缺陷致使強(qiáng)度不足是斷裂的次要原因。

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對(duì)開裂和斷裂的丙烯球罐底部排液閥連接螺栓進(jìn)行了宏觀和微觀觀察分析,結(jié)果表明,螺栓斷裂起源于螺栓表面的晶間腐蝕,后以晶間型應(yīng)力腐蝕開裂(scc)擴(kuò)展至斷裂,腐蝕介質(zhì)為so2-4和cl-。對(duì)在大氣中使用的奧氏體不銹鋼螺栓產(chǎn)生scc的原因進(jìn)行了分析和討論,并提出防止該螺栓斷裂的工程措施。

部分表面滲鋅雙頭螺栓在安裝過程中斷裂。通過對(duì)斷裂螺栓、同批螺栓及調(diào)質(zhì)處理后待加工的同批棒料進(jìn)行理化檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)斷裂螺栓所用材料為45cr鋼,而非規(guī)定的40cr鋼;材料中硅酸鹽夾雜多且呈塊狀集中分布;在螺栓縱、橫面有多處顯微縮孔,顯微組織出現(xiàn)半網(wǎng)狀鐵素體和針狀鐵素體,同時(shí)材料強(qiáng)度和硬度值偏高,而塑性和韌性值偏低;斷裂螺栓斷口及高倍金相檢查均發(fā)現(xiàn)有明顯腐蝕產(chǎn)物及腐蝕特征。分析認(rèn)為,腐蝕造成組織間結(jié)合力降低是螺栓斷裂的主要原因,調(diào)質(zhì)處理工藝不當(dāng),材料冶金缺陷是造成螺栓斷裂的次要原因。提出了相應(yīng)的改進(jìn)及預(yù)防建議。

介紹了橡膠壓塊機(jī)的工作原理和工藝流程,以及用可編程控制器控制橡膠壓塊生產(chǎn)的控制系統(tǒng)的硬件組成和詳細(xì)軟件。該控制系統(tǒng)在投運(yùn)3年以來,可靠性高,性能良好,整個(gè)工藝生產(chǎn)能夠高效、平穩(wěn)進(jìn)行,取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

以一起塔吊螺栓斷裂事故為對(duì)象，在對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察的基礎(chǔ)上，從金相檢驗(yàn)、斷口、預(yù)緊力以及焊接質(zhì)量等因素對(duì)塔吊螺栓斷裂的原因進(jìn)行了一定的分析，找到了導(dǎo)致該事故發(fā)生的主要原因，提出了相關(guān)建議。

從化學(xué)成分、斷口形貌等方面對(duì)聯(lián)軸器螺栓斷裂原因進(jìn)行分析,問題批次螺栓失效形式屬于氫脆斷裂,是螺栓強(qiáng)度高、硬度高、鋼中存在殘留的氫等因素綜合作用的結(jié)果。通過改進(jìn)螺栓型式、表面處理工藝優(yōu)化、降低螺栓抗拉強(qiáng)度等措施控制螺栓質(zhì)量。改進(jìn)后的雙頭螺柱滿足低壓安全注入系統(tǒng)(ris)安注泵、安全殼噴淋系統(tǒng)(eas)安全殼噴淋泵的安全運(yùn)行要求。

針對(duì)國(guó)內(nèi)合成橡膠壓塊機(jī)系統(tǒng)中控制水平低、可靠性差,經(jīng)常出現(xiàn)停車的現(xiàn)狀,綜合運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法研制了壓塊機(jī)新型控制系統(tǒng),提出節(jié)能新工藝,通過可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)證明該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、價(jià)廉可靠、節(jié)能高效、適應(yīng)性強(qiáng)、程序調(diào)節(jié)方便,可以降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

針內(nèi)合成橡膠壓塊機(jī)系統(tǒng)中控制水平低，可靠性差，經(jīng)常出現(xiàn)停車的現(xiàn)狀，綜合運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法研制了壓塊機(jī)新型控制系統(tǒng)，提出節(jié)能新工藝，通過可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)證明該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，價(jià)廉可靠，節(jié)能高效，適應(yīng)性強(qiáng)，程序調(diào)節(jié)方便，可以降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。