Сталь марки 38Х2МЮА: особенности гидроэрозии

только в текущем разделе

Среди машин, детали которых изготавливаются из стали 38Х2МЮА и подвергаются гидроэрозии, следует указать дизельные двигатели. Разрушению подвергается охлаждаемая поверхность гильз и рубашки блока цилиндров. Как показывает практика эксплуатации судовых дизельных двигателей, чугунные гильзы разрушаются со стороны охлаждаемой поверхности значительно раньше, чем со стороны ее внутренней части. Так, сопротивление износу внутренней поверхности чугунной гильзы может обеспечить работу двигателя в течение 10000-14000 ч, тогда как со стороны охлаждаемой поверхности гильза подвергается гидроэрозионному износу через 5000-6000 ч. Степень гидроэрозии гильзы зависит от многих факторов: свойств материала, температуры, скорости движения охлаждающей жидкости, уровня вибрации гильзы, вида ее термической и механической обработки, стойкости поверхностного покрытия и т. д. В данном случае интенсивность разрушения в основном определяется вибрационной нагрузкой. Известны случаи, когда при одновременном сочетании ряда неблагоприятных факторов обнаруживали сквозное разрушение гильзы через 200-800 ч работы двигателя.

Относительно низкая стойкость чугунных гильз обусловлена особенностью структуры серого чугуна, а также условиями работы и охлаждения гильзы цилиндра. Кавитационная эрозия охлаждаемой водой поверхности чугунной гильзы начинается на участках, расположенных против окон перепуска охлаждающей воды из одного отсека рубашки в другой. Уменьшение площади сечения потока в этих местах приводит к резкому увеличению скорости движения воды и, следовательно, резкому снижению давления. Это приводит к образованию в потоке кавитационных пузырей. При входе охлаждающей воды в отсек рубашки, т. е. в область с повышенным давлением, образовавшиеся пузыри сокращаются на охлаждаемой поверхности гильзы. Быстрое сокращение кавитационных пузырей сопровождается гидравлическими ударами, вызывающими разрушение металла на поверхности гильзы.

Рис. 1. Цилиндрическая втулка (сталь 38Х2МЮА) дизельного двигателя ДС6-150, подвергнувшаяся гидроэрозии после работы в течение: а - 1800 ч; б - 3100 ч

При наличии сильной вибрации процесс разрушения гильз происходит весьма интенсивно. В то же время серый чугун обладает способностью быстро гасить вибрации. Поэтому детали, изготовленные из серого чугуна, в этом отношении имеют преимущество перед стальными деталями. Однако практика показывает, что серый чугун даже с шаровидной формой графита отличается сравнительно низкой эрозионной стойкостью.

На многих дизельных двигателях цилиндровые втулки (гильзы) изготовляют из легированной стали 38Х2МЮА. Охлаждаемую поверхность втулки азотируют для защиты от коррозии и эрозии.

Наблюдения за работой таких цилиндровых втулок показали, что они, как и чугунные гильзы, подвержены гидроэрозии. На рис. 1 показана цилиндровая втулка из стали 38Х2МЮА, подвергающаяся гидроэрозии. Охлаждаемая поверхность втулки азотирована. Такими втулками снабжены дизельные двигатели Д6С-150, установленные на быстроходных катерах. После работы в течение 1800 ч на охлаждаемой поверхности втулки появляются кавитационные разрушения в форме отдельных раковин глубиной до 2-3 мм (рис. 1, а). После работы втулки в течение 3100 ч на этом жё двигателе число кавитационных раковин возрастает в 3 раза, а глубина их достигает 3-4 мм; имеются участки, где отдельные раковины срастаются в сплошные повреждения поверхности гильзы. В табл. 1 приведены данные обследования трех цилиндровых втулок.

Таблица 1

Результаты обследования азотированных цилиндровых втулок из стали 38Х2МЮА дизельного двигателя Д6С-150

На рис. 2 показан характер разрушения охлаждаемой поверхности втулки, проработавшей 6500 ч. Глубина отдельных раковин этой втулки приближалась к катастрофическим размерам и могла вызвать аварию при дальнейшей эксплуатации двигателя.

Рис. 2. Характер кавитационного разрушения цилиндрической втулки со стороны охлаждаемой поверхности (сталь 38Х2МЮА) после работы двигателя Д6С-150 в течение 6500 ч

Внутренняя поверхность обследованных цилиндровых втулок не имела заметных признаков износа и могла обеспечить дальнейшую работу двигателя в течение многих часов.

Вызывают большой интерес конструктивные особенности некоторых типов дизельных двигателей (например, 12ЧН18/20), у которых цилиндровые втулки почти не имеют кавитационных разрушений или последние появляются при более длительном сроке службы. По-видимому, конструктивные решения в этом случае могут играть значительную роль. Перспективными мероприятиями, эффективно повышающими кавитационную стойкость гильз и втулок, могут быть диффузионное покрытие их охлаждаемой поверхности или газопорошковая наплавка высокопрочными материалами, обеспечивающими достаточное сопротивление гидроэрозии.

Проблема защиты от кавитационного разрушения дизельных гильз исключительно актуальна. Исследования, проводимые в этом направлении, пока не дали результатов.

Гидроэрозии подвергаются не только детали гидромашин, но и самые различные машины и механизмы, детали гидропрессов, холодильных машин, криогенных аппаратов и особенно машин химической и пищевой промышленности. Это объясняется внедрением высокопроизводительной техники и применением в механизмах больших скоростей.

Так была обнаружена гидроэрозия рамовых подшипников главного двигателя на ледоколе «Киев». После года эксплуатации судна при ревизии подшипников было выявлено значительное разрушение (кавитационного характера) поверхностного слоя подушек под вкладышами подшипников (рис. 3). На прилегающей к вкладышу поверхности подушки (серый чугун СЧ 18-36) появилось много раковин глубиной до 5 мм. Было установлено, что металл разрушался вследствие затекания смазки на сопряженную с вкладышем поверхность. Создаваемая двигателем вибрация нарушила плотное сопряжение поверхностей и вызвала разрушающее действие жидкости, подобное ультразвуковой кавитации.

Рис. 3. Характер кавитационного разрушения подушки под вкладышем рамового подшипника ледокола.

Подобное разрушение рамовых подшипников было обнаружено и на других судах ледокольного типа финской постройки, на которых установлены главные двигатели (немецкой фирмы), возбуждающие высокочастотные вибрации. Борьба с таким разрушением рамовых подшипников оказалась настолько сложной, что фирма, поставляющая двигатели, оказалась не в состоянии дать обнадеживающие рекомендации.

В последние годы все чаще выявляют кавитационные повреждения поверхности подшипников коленчатого вала в дизельных двигателях с форсированным режимом работы. Эти повреждения обычно наблюдаются в зоне максимальных давлений масляного слоя и имеют вид точечных питингов от вырванных частиц металла.

Нередки случаи кавитационного повреждения деталей топливной аппаратуры. Чаще всего такому разрушению подвергаются плунжеры топливных насосов и иглы форсунок. Разрушения подобного вида обнаружены также в трубопроводах, трубках холодильников и других деталях проточной части различных машин. Причинами кавитационных разрушений металла являются не только изменение давления в потоке жидкости, но и сильная вибрация, вызванная форсированным режимом работы двигателей или машин.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости