冶金裝備失效分析及其預防的探討

葉慧麗

摘 要：冶金裝備在我國現(xiàn)代化生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，在鋼鐵生產(chǎn)、裝備制造中發(fā)揮著重要作用。冶金裝備失效是影響其工作能力的重要因素，必須要采取一系列措施開展裝備失效預防處理工作，為現(xiàn)代冶金裝備管理奠定基礎。本文以此為背景，先通過實際案例，分析冶金裝備失效的原因，并提出幾點解決措施，以求為冶金裝備失效預防提供理論支撐。

關鍵詞：冶金裝備失效；預防措施；解決措施

1 冶金裝備失效實例分析

1.1 3100KW液力耦合器飛裂事故分析

某鋼廠引入新型調速型3100KW液力耦合器，僅使用不足一年便發(fā)生耦合器飛裂事故，造成了嚴重的經(jīng)濟損失。本文統(tǒng)計該液力耦合器運行過程中的基本參數(shù)，具體資料見表1。

事故發(fā)生后，相關部分對殘骸進行測試，結果發(fā)現(xiàn)：

（1）耦合器質量較差，存在嚴重的縮孔現(xiàn)象；材料強度未到達相關規(guī)范，且疲勞試驗結果顯示該材料的抗疲勞性能差；材料Si超標，顯微組織檢查發(fā)現(xiàn)大面積的塊狀CuAL2，說明該材料的合金固溶不充分。

（2）泵輪上30片葉片全部斷裂，且多為疲勞斷裂，裂源位于葉片根部，具有較多臺階，說明斷裂處出現(xiàn)大規(guī)模應力集中現(xiàn)象；泵輪殘骸呈“禿頭”形狀，僅有6個葉片出現(xiàn)撞擊斷裂口，說明該泵輪根部所受到的力較為集中。

根據(jù)測試結果分析，該液力耦合器發(fā)生飛裂事故的主要原因是泵輪葉根部產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋不斷延伸，發(fā)生斷片，最終導致飛裂現(xiàn)象發(fā)生。

1.2 300t鋼包車萬向軸十字頭斷裂

某煉鋼廠引進日本300t鋼包車萬向軸十字頭，在原狀更換設備用完之后換為國產(chǎn)裝備，之后頻繁發(fā)生十字頭斷裂現(xiàn)象，嚴重影響了該廠生產(chǎn)。

通過對失效、斷裂、嶄新的十字鎬進行綜合分析，結果發(fā)現(xiàn)。

（1）網(wǎng)狀裂痕：十字頭小R處發(fā)現(xiàn)多處細小網(wǎng)狀傷痕，這些網(wǎng)狀傷痕不僅存在已經(jīng)報廢的十字頭上，許多未使用的十字頭也存在網(wǎng)狀傷痕。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，這部分網(wǎng)狀傷痕均屬于沿晶開裂，導致開裂的主要原因是表面磨削過程操作不當，導致其表面出現(xiàn)裂紋。

（2）疲勞斷裂：部分十字頭出現(xiàn)脆性疲勞斷裂，其表面具有明顯的疲勞輝紋特征與放射條紋，多發(fā)生于網(wǎng)狀裂紋處。

（3）材料情況：與上述兩種要素相比，材料情況較為復雜，本文統(tǒng)計相關數(shù)據(jù)，具體資料見表2。

總結：磨削加工不當、熱處理流程不科學是引發(fā)十字頭斷裂的重要危險因素。

1.3 2000t剪切機主軸銅瓦磨損失效

初軋廠2000t剪切機主軸銅瓦，使用BC3材料制成，后受資金問題等影響，轉用國產(chǎn)同類零部件，其接觸面頂、供油條件、加工尺寸等數(shù)據(jù)與原材料相似。在運行初期正常，但40d后，開始出現(xiàn)主軸燒粘現(xiàn)象。對其進行磨損性能分析，結果發(fā)現(xiàn)：

（1）摩擦副磨損后表面出現(xiàn)大量氧化鋁，其形成了大量的氧化膜微凸體，微凸體數(shù)量增多導致摩擦副的接點數(shù)量增多，最終造成大規(guī)模磨損情況。

（2）軸瓦破損特征較為明顯，主要表現(xiàn)為：

1）出現(xiàn)大范圍重疊叉開裂紋；

2）材料出現(xiàn)嚴重的剝落現(xiàn)象；

3）氧化膜面積增大。

2 冶金裝備失效預防措施

2.1 應用新的設備檢修技術，提升在役檢查能力

故障診斷屬于一種新型的設備管理技術，通過直接作用于實際生產(chǎn)，進而積極避免設備故障的發(fā)生。

無損檢測技術是故障診斷的代表性技術，通過微型計算機，清晰顯示設備內部運行情況，其中的部分故障點與正常點存在明顯差異，相關人員可根據(jù)故障點所提示的相關資料，確定潛在故障因素，進而積極控制設備故障發(fā)生。元常規(guī)檢測技術相比，無損檢測技術主要有以下幾方面優(yōu)點，分別為：

（1）無損檢測技術無需拆開設備外殼，能減少外部常規(guī)操作對設備運行的影響。

（2）無損檢測技術能在設備運行過程中進行檢測，符合鋼鐵生產(chǎn)的連續(xù)性要求。

（3）無損檢測技術能滿足多種設備的日常檢修要求，能夠降低生產(chǎn)總成本。

本文為進一步突出無損檢測技術的實用性，現(xiàn)總結無損檢測技術與常規(guī)檢測技術的相關操作內容，具體數(shù)據(jù)見表3。

2.2 完善風險評估流程 （下轉第170頁）

（下轉第11頁）

風險評估又被稱為安全評估，其評估內容包括人的主觀因素、設備運行因素、社會生產(chǎn)因素等多方面內容。

在冶金裝備失效預防中，可根據(jù)一個具體的生產(chǎn)工藝、一套專業(yè)的生產(chǎn)設備進行評估，進而根據(jù)評估方法確定評估的相關內容，避免故障發(fā)生。標準的風險評估方法包括：

（1）安全檢查。根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需求，設備進行安全檢查，通過檢查發(fā)現(xiàn)影響設備運行的相關要素；

（2）非破壞的現(xiàn)場計算。根據(jù)安全檢查內容，預判相關風險現(xiàn)象可能造成的損失，并根據(jù)損失的相關內提出應對措施；

（3）事故樹處理。根據(jù)本企業(yè)中相關事故的發(fā)生頻率，估算未來特定一段時間內可能出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，并計算出冶金裝備失效概率，最終與相關安全標準進行比對，確定某項風險控制程序的安全性。

除風險評估外，也可采用其他故障處理方法對潛在風險進行控制，如“掛片法”等。所謂掛片法，就是根據(jù)故障現(xiàn)象，對具體設備進行取樣，在結合相關系統(tǒng)性分析之后，規(guī)劃危險等級與該故障的剩余壽命，一般情況下，剩余壽命小于等于6個月的即可更換。

2.3 加強零部件的入場檢測

由上文分析可知，零部件的制作質量較低是導致出現(xiàn)冶金裝備失效的重要原因，因此，必須要加強零部件的入場檢測，避免劣質零部件進入工廠。在零部件入場檢測之前，要開展簽約管理工作，即在綜合考慮價格、質量的前提下，合理選擇簽約對象；同時，要檢查簽約對象的生產(chǎn)資格，無生產(chǎn)資格不能簽約。在原材料入場之前，要對部分原材料進行抽樣檢測，檢測合格后才能允許原材料入場。

3 結束語

本文簡單分析了冶金裝備失效的原因與相關預防措施，先由幾起典型的冶金裝備失效故障入手，對設備失效的原因進行分析，再根據(jù)問題提出應用新的設備檢修技術、完善風險評估流程、加強零部件的入場檢測等幾點應對措施。從相關方法的應用效果來看，上述措施具有一定的可行性。對于相關工作人員而言，在有效利用上述措施的同時，也要重視新技術的應用，進一步優(yōu)化故障檢修流程，獲得更好的冶金裝備失效預防效果。