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1、车间设备易损金属配件分析刘明壮（中国石油化工股份有限公司沧州分公司 聚丙烯车间 061000）摘要：本文重点介绍了车间常用的金属材料知识，结合聚丙烯车间，机泵、聚合釜、气柜、压缩机、换热器、自动包装系统等的简单易损件材料分析、使用、绘图、机加工的工作经验，进行整理和总结，熟悉常用金属材料的性能、用途和设备简单易损件的机加工过程，确保设备的安全运行和长周期运行，确保安全生产。关键词：易损件 金属材料 安全运行 长周期运行 安全生产1铸铁1.1铸铁的概念铸铁是指含碳量大于2.11%，小于4.33的铁碳合金。其强度、塑性、韧性较差，不能进行锻造，但它具有优良的铸造性、减振性、切削加工等特点，并且制备
2、工艺简单、价格低廉，因此得到较广泛的应用。（1）灰口铸铁HT：铸铁组织中的石墨形态呈片状结晶。（2）可锻铸铁KT：铸铁组织中的石墨形态呈固絮状。（3）球墨铸铁QT：铸铁组织中的石墨形态呈球状。1.2铸铁的特性及用途（1）铸铁具有许多优良的使用性能和工艺性能，且生产设备和工艺简单，可以用来制造各种机器零件。（一般用于强度不高、低危行业）（2）灰口铸铁具有优良的铸造性、切削加工性、消震性和缺口敏感性，主要用于制造各种强度要求不高和要求消震性的底座、机架、复杂的箱体、壳体和经受磨擦的导轨等。（3）GB97667规定用“HT”表示灰口铸铁，后面两数字分别表示其抗拉和抗弯强度。如HT20-40表示抗拉强
3、度和抗弯强度最低值为200MPa和400MPa。2普通碳素结构钢2.1普通碳素结构钢的概念碳素结构钢又称为普碳钢， 在国家标准碳素结构钢GB/T7002006中，按照碳素结构钢屈服强度的下限值将其分为四个级别，其钢号对应为Q195、Q215、Q235和Q275。（1）钢号由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。 （2）其中Q代表屈服强度，数字为屈服强度的下限值。 Q235(A3钢)：表示屈服强度为235MPa，抗拉强度约375-460MPa（3）数字后面标注的字母A、B、C、D表示钢材质量等级按顺序依次增高（硫、磷质量分数不同S0.055%；P0.045% ）A级钢中硫、磷含量最高，D级钢
4、中硫、磷含量最低。例：Q235A 、Q235B、 Q235C、Q235D。（4）表示脱氧方法符号 ，F代表沸腾钢（不完全脱氧），b代表半镇静钢，Z代表镇静钢（完全脱氧，镇静钢可不标符号）。2.2普通碳素结构钢的用途（1）Q195、Q215、Q235A、Q235B塑性较好，有一定强度，通常轧制成钢筋、钢板、钢管等。（2）Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。（3）Q235、Q275强度较高，通常轧制成型钢、钢板作构件用。3优质碳素结构钢3.1优质碳素结构钢的概念钢号开头的两位数字表示钢的碳含量 。以平均碳含量的万分之几表示。（1）低碳钢（含碳量0.60% ）：60钢、65钢、70钢、75钢，
5、它们经过淬火、回火后不仅强度、硬度提高，且弹性优良，常用来制造小弹簧、发条、钢丝绳、轧辊等。3.2优质碳素结构钢的用途（1）20钢：含碳量为0.20%的优质碳素结构钢。屈服强度245Mpa，抗拉强度410Mpa。用途最广，常用来制造螺钉、螺母、垫圈、小轴以及冲压件、焊接件，有时也用于制造渗碳件。与Q235区别：材料物理性能类似，化学成分S、P含量20钢S0.040%；P0.040% 好于 Q235为 S0.055%；P0.045% 。（2）45钢：含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。屈服强度355Mpa，抗拉强度600Mpa。不仅强度、硬度较高，且兼有较好的塑性和韧性，即综合性能优良。在机械结
6、构中用途最广，常用来制造轴、丝杠、齿轮、连杆、套筒、键、重要螺钉和螺母等。（3） 65钢：含碳量为0.65%的优质碳素结构钢。屈服强度410Mpa，抗拉强度695Mpa。用于制造弹簧、弹簧圈、各种垫圈、离合器及一般机械中的轴、轧 辊、偏心轴等。3.3气柜导向轮 （1）2000m威金斯气柜共有调平装置3套，均匀分布于气柜三个方向。每套调平装置有2股钢丝绳，每股钢丝绳一端连接内部活塞顶部，另一端汇总后连接外部配重块。其中每套配重块重量2883Kg（2）按图纸规定，导向轮材质为Q235-A，此次故障中，因导向轮内部轴承与导向轮脱离，并且已经损坏碎裂脱落，造成导向轮直接与轴套接触，轴套材质为铜合金（屈
7、服强度：一般是在200-300Mpa），当重载的导向轮长期与轴套接触势必造成轴套磨损，而轴套磨损后导向轮继续与两端卡死的轴接触，从而造成轴被导向轮切断。 （3）导向轮材质选用Q235-A。导向轮轴承采用深沟球轴承，型号为6006E。在设计上改进，将轴套与轴和导向轮轴承固定，轴套起到便于安装的作用， 轴套材质改用20钢（屈服强度245Mpa ），轴材质选用45钢，定期检查轴承情况，损坏及时更换。4低合金结构钢4.1低合金结构钢的概念低合金结构钢（低合金高强度钢），按照国家标准低合金高强度结构钢GB/T15912008，根据屈服强度的下限值划分，共有八个强度等级。其钢号对应为 Q345、Q390、
8、Q420、Q460、Q500、Q550、 Q620和Q690。（1）合金结构钢的钢号采用“数字+化学元素+数字”的方法表示。（2）最前面的数字表示钢的平均含碳量，以万分之几表示。（3）合金元素直接用化学符号表示，后面数字为合金元素平均含量的百分之几。（4）当合金元素含量小于1.5%时，编号中只标明元素而不标明含量。40Cr：含有0.4%的C,1%的Cr的合金钢。15CrMo：含有0.15%的C,1%的Cr,1%的Mo（钼）的合金钢。4.2低合金结构钢的用途低合金结构钢是在普通碳素结构钢中加入微量合金元素，而具有高强度、高韧性、良好的冷成形和焊接性能，低的冷脆转变温度和良好的耐腐蚀性等综合力学性
9、能。如Q345强度比普碳钢Q235高约20%30%，耐大气腐蚀性能高20%38%，用它制造工程结构，重量可减轻20%30%。主要用于为减轻重量、强度要求高的，承压，高危行业。5不锈钢（高合金结构钢）5.1不锈钢的概念钢中含铬量达到11.7时，形成铬氧化膜防锈，称为不锈钢（白钢）。除铬外，经常添加的合金元素还有镍、钼、钛等。（1）不锈钢钢号碳含量以千分之几表示；0表示0.08%，00表示0.03%；1表示0.1%，2表示0.2%。其他合金元素以百分之几按含量高低顺序标出。（2） 0Cr18Ni9 （304）含有0.08%的C，18%的Cr，9%的Ni（镍）不锈钢。 5.2不锈钢（高合金结构钢）的
10、用途（1）铬-镍不锈钢：以Cr、Ni为主要添加元素，常称为18-8型不锈钢（钢必须含有18%以上的铬,8%以上的镍含量标准）。（2）铬不锈钢：以Cr为主要添加元素。（3）美国钢铁学会ANSI用三位数字来标示各种标准级不锈钢。铬镍不锈钢 铬不锈钢 国标新牌号 6压力容器用钢6特殊用途钢6.1压力容器用钢要求具有较好的韧性、塑性、焊接性、耐蚀性、耐温性、工艺性，强度适当。一般用含碳量0.25%的低碳钢。 钢号后加R（容器）g（锅炉）（S0.025% P0.015%）6.2常见压力容器用钢（新国标）：屈服强度：245MPa 抗拉强度：235-245MPa 屈服强度：345Mpa，抗拉强度：450-6
11、55Mpa。20钢：屈服强度245Mpa，抗拉强度 410Mpa。Q345R（16MnR）：屈服强度345Mpa，抗拉强度450-655Mpa。7铜及铜合金7.1纯铜：（红铜、紫铜）。密度为8.96g/cm3，熔点为1083主要用作导体、制造抗磁性干扰的仪器和仪表零件具有良好的导电性、导热性、以及优良的焊接性能，纯铜强度不高，硬度较低，塑性好。用于：电缆、换热管、垫片、深冷器。7.2黄铜：铜锌合金。较高的力学性能，铸造性好，便宜。H80、H68、 H90用于：轴承、衬套等耐磨件和阀门等耐蚀件。7.3青铜：青铜是是金属治铸史上最早的合金，分为普通青铜（锡青铜QSn4-3 ）和特殊青铜（铝青铜QA
12、l5 、硅青铜QSi3-1 、铍青铜等）。具有较高的机械性能，硬度高，耐腐蚀，焊接性能好。在纯铜（红铜）中加入锡或铅的合金，有特殊重要性和历史意义。青铜是现代人给予的名字，古时青铜是黄色偏红，而埋在土里后颜色因氧化而青灰，称为青铜。与纯铜（红铜）相比，青铜强度高且熔点低（25%的锡冶炼青铜，熔点就会降低到800。纯铜（红铜）的熔点为1083）。青铜铸造性好，耐磨且化学性质稳定。用于：轴瓦、弹簧、齿轮、丝网等。7.4白铜：铜镍合金。较高的力学性能，高耐蚀、热膨胀小。B5、B19白铜是以镍为主要添加元素的铜基合金，呈银白色，有金属光泽，故名白铜。铜镍之间彼此可无限固溶，从而形成连续固溶体，即不论彼
13、此的比例多少，而恒为-单相合金。当把镍熔入红铜里，含量超过16%以上时，产生的合金色泽就变得洁白如银，镍含量越高，颜色越白。（白铜中镍的含量一般为25%）在机电工程中广泛使用的是铜合金。用于：海水部件、精密仪器部件。8巴氏合金8.1巴氏合金是一种软基体上分布着硬颗粒相的低熔点轴承合金。有锡基、铅基、镉基三个系列。锡基巴氏合金代表成分（质量分数）为：锑3%15%，铜2%6%，镉1%，锡余量。具有减摩特性的锡基和铅基轴承合金由美国人巴比特发明而得名。因其呈白色，又称白合金，乌金。8.2具有减摩特性的锡基巴氏合金和铅基巴氏合金是唯一适合相对于低硬度轴转动的材料，与其它轴承材料相比，具有更好的适应性和
14、压入性，主要使用于大型机械主轴的轴瓦、轴承、轴衬、轴套。如：化工机械、石油机械、船舶机械、压缩机械等。锡基合金比铅基合金的强度和硬度高，耐蚀性好，铅基合金比较经济。（1）锡基合金，常用的牌号有：ZChSnSb116、ZChSnSb84、ZChSnSb44等。（2）铅基合金，常用的牌号有：ZChPbSb16162、ZChPbSb1161等。（3）其中“Z”和“Ch”分别为“铸”和“承”的汉语拼音字头，数字表示锡（ Sn） ，锑（ Sb ），铜（Cu）含量的百分数。9压缩机连杆轴瓦 （1）连杆是高强度模锻钢制造（2）大头瓦材料为钢基巴氏合金，上下两半结构，可加垫调节（3）小头瓦为青铜瓦套10聚合釜机械密封聚合釜用机械密封为上海民联机械密封件有限公司生产的双端面、多弹簧、平衡型集装式机械密封，型号：ML2261N-150 材质位置旋转环静止环上端摩擦副ZQSn6-6-3镍基WC/1Cr13下端摩擦副镍基WC/1Cr13ZQSn6-6-3辅助密封圈O型橡胶圈 两对摩擦副中硬质合金的硬度要比锡青铜高，因此在这两对摩擦副中使用硬质合金材料作为宽端面，以防动环产
