Износ: виды износа, классификация, причины и способы оценки и учета. Износ деталей оборудования. Виды износа Назвать виды износа — mashamult.ru

трение качения или трение скольжения;
скорость относительного движения деталей 1,5-7,0 м/с (без смазки) и до 20 м/с (со смазкой).

Определяется взаимодействием материала деталей с кислородом окружающей среды с образованием твёрдых растворов и плёнок окислов, защищающих исходные материалы от интенсивного износа. Изнашивание поверхностей заключается в периодическом появлении и скалывании твёрдых и хрупких окисных плёнок. Минимальная скорость изнашивания.

Матовые полосы, состоящие из плёнок оксидов, твёрдых растворов и химических соединений металла с кислородом.

трение качения;
переменные или знакопеременные нагрузки;
высокие давления, достигающие предела выносливости.

Многократные нагружения вызывают усталость металла. На плоскостях максимальных напряжений внутри детали зарождаются трещины. Их развитие приводит к разрыву контактной поверхности. Движение тел качения через разрыв поверхности сопровождается динамическими явлениями, в результате чего износ прогрессирует.

В местах образования сколов на контактных поверхностях появляются осповидные углубления. Наиболее характерный вид изнашивания деталей подшипников качения.

трение скольжения;
наличие на поверхностях трения абразивных частиц.

Абразивные частицы деформируют микрообъёмы поверхностных слоёв и вызывают процессы микрорезания.

Однозначно ориентированные по отношению к направлению движения риски различной глубины и протяжённости.

К эрозионным видам износа относят :

эрозионное изнашивание
– твёрдые частицы, движущиеся в потоке газа или жидкости, оказывают на поверхность металла многократные локальные импульсные удары, вызывающие расшатывание и вымывание поверхностного слоя деталей (эрозию);
электроэрозионное изнашивание
– эрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия электрического тока, при этом происходит частичный перенос металла с одного контакта на другой и распыление металла;
кавитационное изнашивание
– гидроэрозионное изнашивание при движении твёрдого тела относительно жидкости и наоборот, при котором пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности, создавая местное повышение давления.

К дополнительным видам износа относят () .

Таблица 7.2 – Дополнительные виды износа

Условия возникновения

Проявление

Фото

прохождение электрического тока через узел.

Пятна в местах контакта деталей.

конденсация влаги в узле;
отсутствие смазочного материала.

Начинается с поверхности. Бывает сплошной (покрывает ровным слоем и изменяет шероховатость поверхности деталей, не образуя отдельных очагов) и местный (наблюдается в виде пятен, глубина которых изменяется от незначительного точечного углубления до язвин).

7.2. Виды разрушений и изломов

Излом
– разрушение детали, вызванное низким качеством материала, дефектами изготовления, нарушением правил эксплуатации, случайными механическими повреждениями и другими факторами.

Вид излома позволяет определить причины его возникновения ().

Таблица 7.3 – Основные виды изломов

Внешний вид

Характер развития

Причина возникновения

Вязкое разрушение

Имеет волокнистое строение, без кристаллического блеска (неровные участки рассеивают свет – поверхность излома кажется матовой). Характерным признаком является наличие боковых скосов по краю излома.

Сопровождается интенсивной пластической деформацией материала детали. Первичные изломы редко бывают вязкими. Относительно медленно развивающаяся вязкая трещина либо заблаговременно обнаруживается, либо из-за чрезмерной пластической деформации деталь ещё до разрушения перестаёт выполнять свои функции.

Воздействие значительных кратковременных сил, возникающих при заклинивании механизма или нарушении технологического режима. Может иметь место при длительном действии сил, вызывающих напряжения, превышающие предел текучести материала детали.

Хрупкое разрушение

Имеет ярко выраженное кристаллическое строение у недеформируемых материалов и гладкое от сдвига у мягких материалов. Кромки изломов гладкие, ровные, без скосов или с небольшими скосами. Скос на хрупком изломе указывает место долома (окончания разрушения).

В большинстве случаев начинают развиваться в зонах концентрации напряжений (в местах приварки элементов жёсткости, пересечения сварных швов, у отверстий и галтелей, в зонах резкого изменения толщины). Очагами часто являются дефекты сварки (горячие и холодные трещины, непровары, подрезы, шлаковые включения, поры, расслоения металла).

Происходит внезапно при однократном приложении силы или под действием повторных ударных сил при малой степени местной пластической деформации.

Усталостное разрушение

Чётко выделены: зона усталостного разрушения, имеющая мелкозернистое строение, с фарфоровидной или шлифованной поверхностью; зона статического разрушения – с волокнистым строением у пластичных металлов и крупнозернистым у хрупких.

Возникают в процессе постепенного накопления повреждений в материале деталей, находящихся под действием переменных напряжений, которые приводят к образованию микротрещин, их развитию и окончательному разрушению детали.

Является одним из основных видов повреждения от действия циклических нагрузок.

Правила при очистке и осмотре излома :

не удалять с поверхности излома неплотно прилегающие фрагменты;
не пытаться сложить вместе части разрушенной детали;
не протирать излом ветошью и щётками;
очистка излома проводится обдувкой сжатым воздухом с последующим погружением в керосин.

Особенности дефектов закалки
приведены в .

Таблица 7.4 – Дефекты закалки

Проявление

Причина

Закалённый слой мелкозернистый, равномерный.

Температурный режим выдержан.

Поверхность излома волокнистая, напильник оставляет заметный след на детали.

Изделие не было нагрето до необходимой температуры.

Поверхность излома неравномерная по зернистости.

Изделие было нагрето до более высокой температуры, чем требовалось.

Излом крупнозернистый, с сильным белым блеском.

Изделие было нагрето до чрезмерно высокой температуры и находилось при этой температуре продолжительное время.

Излом неоднородный, местами незакалённые и хорошо закалённые зёрна, на рёбрах и тонких частях наблюдаются пережжённые зёрна.

Изделие было нагрето слишком быстро и неравномерно.

7.3. Повреждения подшипников качения

Следы радиальной силы, приложенной в одной точке, постоянной по направлению
, при вращающемся внутреннем и неподвижном наружном кольце проявляются в виде непрерывного следа на внутреннем кольце и местном изнашивании наружного кольца ().

Рисунок 7.1 – Следы радиальной силы, постоянной по направлению:

а) непрерывный след износа на внутреннем кольце;

б) местное изнашивание наружного кольца

Если неподвижным является внутреннее кольцо, а подвижным наружное, тогда воздействие постоянной радиальной силы проявится в виде непрерывного следа износа на наружном кольце и местном изнашивании внутреннего кольца.

При деформации наружного кольца подшипника
в результате отклонений формы посадочного места на наружном неподвижном кольце появится осповидное выкрашивание в двух точках ().

Рисунок 7.2 – Осповидное выкрашивание в двух местах на беговой дорожке наружного кольца двухрядного сферического радиального роликоподшипника при отклонении формы посадочного места крышки подшипника

Радиальная сила, приложенная в одной точке, совершающая периодическое колебательное движение в ограниченном секторе
приводит к местному изнашиванию наружного и внутреннего колец подшипника (). Такой вид изнашивания характерен для шарнирных механизмов, в которых вал совершает колебательные движения.

Рисунок 7.3 – Местное изнашивание беговой дорожки наружного кольца двухрядного радиального роликоподшипника при колебательном движении

Радиальная сила, вращающаяся вместе с валом
, приведёт к появлению постоянного следа износа на неподвижном наружном кольце и местного выкрашивания на внутреннем кольце ().

Рисунок 7.4 – Местное выкрашивание внутреннего кольца шарикоподшипника при вращающейся радиальной силе, неподвижном наружном кольце и одновременном воздействии осевой силы

Осевая сила, действующая в продольном направлении
, вызывает смещение следов износа на кольцах подшипника (). Дополнительно, о воздействии осевой силы можно судить по наличию засветлений на торцах роликов ().

Рисунок 7.5 – Высветления на торцах роликов одной из беговых дорожек двухрядного радиального роликоподшипника при воздействии осевой силы

В подшипниковом узле имеются как неподвижные, так и подвижные контактирующие поверхности деталей. Осмотр подшипника качения проводится последовательно от посадочной поверхности подшипника в корпусе механизма к посадочной поверхности внутреннего кольца на вал.

Если поверхности внутреннего кольца и вала неподвижны, то внутреннее кольцо подшипника имеет матовую поверхность ().

Рисунок 7.6 – Матовая поверхность внутреннего кольца подшипника при неподвижной посадке на вал

Ослабление посадки подшипника
в результате ошибок монтажа, эксплуатации часто приводит к проворачиванию подшипника на валу и в корпусе (). Проворот подшипника сопровождается увеличением температуры узла, изменением характера шума и вибрации и приводит к недопустимому износу корпусных деталей.

Рисунок 7.7 – Следы проворачивания колец подшипника

Фреттинг-коррозия
возникает при перемещении контактирующих поверхностей под воздействием переменных сил или вибраций. Проявляется в виде интенсивного окисления поверхностей, тёмных пятен на посадочных поверхностях колец подшипников (). Приводит к стуку, ударам при работе подшипника. При дальнейшем развитии может служить причиной зарождения усталостных трещин.

Рисунок 7.8 – Следы фреттинг-коррозии на посадочной поверхности колец шарикоподшипника:

а) внутреннего;

б) наружного

Если нагрузка неравномерно распределяется по длине ролика или между рядами тел качения двухрядного подшипника (), то долговечность подшипника значительно снижается. Причина – перекос корпуса подшипника
.

Рисунок 7.9 – Неравномерное выкрашивание при изгибе вала:

а) по длине роликов радиального роликоподшипника;

б) по беговым дорожкам двухрядного радиального сферического шарикоподшипника

Осмотр внешних торцевых поверхностей колец подшипника позволяет подтвердить проворачивание колец
или определить наличие контакта подшипника с рядом расположенной деталью
().

Рисунок 7.10 – Кольцевые риски на торцевой поверхности внутреннего кольца – результат контакта кольца подшипника с неподвижной деталью

Осмотр беговых дорожек внешнего и внутреннего колец позволяет установить характер контакта тел качения и беговой дорожки. Перекос вала
относительно корпуса подшипника может быть зафиксирован по треугольному следу при колебательном характере нагружения подшипника ().

Рисунок 7.11 – Треугольная форма контакта кольца с роликом при перекосе вала относительно корпуса двухрядного роликового радиального подшипника

Трещины поперек беговых дорожек – результат воздействия динамических нагрузок, ударов или ошибок монтажа
(). Сколы бортов колец – результат динамических воздействий осевой силы ().

Рисунок 7.12 – Результаты воздействия ударной нагрузки:

а) поперечная трещина на кольце подшипника;

б) сколы бортов кольца

Трещины, расположенные вдоль кольца подшипника, – результат отсутствия тепловых зазоров
при нагреве механизма. Возникающая при тепловом расширении осевая сила приводит к исчезновению радиального зазора и возникновению значительных радиальных сил, способных привести к разрушению наружного кольца ().

Рисунок 7.13 – Разрушение наружного кольца шарикоподшипника при отсутствии теплового зазора

Увеличенная осевая игра
пары радиально-упорных шариковых подшипников приводит при возникновении продольной силы к появлению гранности или к осповидному выкрашиванию на нерабочей части беговой дорожки ().

Рисунок 7.14 – Нерабочая часть беговой дорожки радиально-упорного шарикового подшипника при увеличенной осевой игре и продольном нагружении:

а) гранность;

б) осповидное выкрашивание

Бринеллирование проявляется в появлении вмятин на беговых дорожках с шагом, равным шагу тел качения. Оно является следствием ударных воздействий во время монтажа
().

Рисунок 7.15 – Бринеллирование на беговых дорожках упорного шарикоподшипника – вмятины с шагом, равным шагу тел качения

Ложное бринеллирование возникает при оттоке смазки
с поверхностей качения подшипников неработающей машины
в результате механических колебаний, передающихся от работающих механизмов. Проявляется в виде повреждений рабочей поверхности подшипника, расположенных с шагом равным шагу тел качения ().

Рисунок 7.16 – Следы ложного бринеллирования на рабочей поверхности наружного кольца роликового радиально-упорного конического однорядного подшипника

Повреждения сепаратора – наиболее серьёзный вид повреждений. При повреждениях сепаратора возможны повреждения других деталей вследствие вибрации, износа, заклинивания и перекосов (). Наиболее распространённая причина разрушения сепаратора – проблемы смазывания и деформации наружных колец
. Это приводит к возникновению неравномерных сил по телам качения и воздействию разрушающих сил на сепаратор.

Рисунок 7.17 – Разрушение сепаратора

Подшипники качения подлежат замене
при наличии одного из следующих повреждений :

усталостные или коррозионные раковины на дорожках и телах качения;
трещины, сколы бортов, колец, тел качения;
трещины, излом сепаратора;
износ, обрыв заклёпок сепаратора;
забоины на сепараторе;
задиры, рифление, выработка или вмятины на рабочих поверхностях колец и тел качения;
поверхностная коррозия или цвета побежалости на рабочих поверхностях;
увеличение радиального зазора.

7.4. Повреждения зубчатых передач

внешние факторы
:

Значение прилагаемой силовой нагрузки
определяет следующий характер повреждений на рабочей поверхности:

номинальная нагрузка не приводит к изменению формы зуба и не оставляет следов деформации на рабочей поверхности зубчатой передачи ();

Рисунок 7.18 – Отсутствие деформаций – признак воздействия номинальной нагрузки:


а) рабочая поверхность зубьев;


б) торцевая поверхность зубьев


переменные или знакопеременные силы, приводят к появлению на площадках контакта напряжений, превышающих предел выносливости материала, оставляют на рабочей поверхности осповидные углубления, вызываемые усталостью материала ();

Рисунок 7.19 – Превышение предела выносливости материала приводит к осповидному выкрашиванию рабочей поверхности:


а) начальная стадия;


б) дальнейшее развитие;


в) предельное состояние


пластические сдвиги на рабочей поверхности зубьев происходят при превышении напряжений, действующих на площадках контактов, предела текучести, поверхностный слой металла перемещается от делительного диаметра к вершине зуба, образуя выступ ();

Рисунок 7.20 – Пластические сдвиги на рабочей поверхности зубчатой передачи – напряжения на площадках контактов превысили предел текучести:


а) начальная стадия;


б) дальнейшее развитие

Промежуточными проявлениями действующих сил являются: отслаивание частиц металла с рабочей поверхности зубьев, наклёп из-за сильных ударов при наличии зазора в зацеплении.

Характер прилагаемой силовой нагрузки
связан с постоянством или непостоянством частоты вращения, изменением направления вращения, значением динамической составляющей. Динамические удары часто приводят к изломам зубьев (). При увеличении частоты вращения увеличиваются требования к точности изготовления и установки зубчатых передач, в противном случае – увеличивается износ зубьев. В нереверсивных передачах в обязательном порядке следует осматривать обратную (нерабочую) поверхность зуба. На ней могут проявляться ошибки изготовления или монтажа. Например, из-за малого бокового зазора на обратной поверхности зуба могут появиться следы контакта ().

Рисунок 7.21 – Излом зубьев из-за воздействия динамических ударов

Рисунок 7.22 – Пятно контакта на нерабочей поверхности зуба колеса

Наличие абразивных частиц или веществ, вызывающих коррозию,
приводит к абразивному износу, коррозии поверхности зубьев, способствует возникновению газовой или жидкостной эрозии. Основная причина коррозии – наличие воды в смазочном материале – проявляется в виде равномерного () или неравномерного слоя () ржавчины на поверхности зубьев.

Первоначальное проявление абразивного износа – появление царапин или рисок на рабочей поверхности в направлении движения абразивного материала (). Развитию абразивного износа способствует использование загрязнённой или пластичной смазки, являющейся аккумулятором абразивных частиц. У изношенных передач повышаются зазоры в зацеплении; усиливаются шум, вибрация и динамические перегрузки; искажается форма зуба; уменьшаются размеры поперечного сечения и прочность зуба ().

Рисунок 7.24 – Начальная стадия абразивного износа колеса шестерённого насоса – появление рисок на рабочей поверхности зубьев

Рисунок 7.25 – Предельная стадия абразивного износа кремальерной шестерни

На работоспособность зубчатого зацепления влияют такие внутренние факторы
:

Неподвижность посадочных поверхностей
зубчатого колеса и вала удовлетворяет требованиям в том случае, если сопрягаемые детали неподвижны при приложении нагрузки (). Появление малых перемещений сопрягаемых деталей приводит к фреттинг-коррозии, проявляющейся в виде тёмных пятен на посадочной поверхности ().

В дальнейшем появляются следы взаимного перемещения сопрягаемых поверхностей в виде блестящих полированных участков поверхности. Это увеличивает скорость развития процессов износа, создавая предпосылки для возникновения ударов на последней стадии развития повреждения. При раскрытии стыка сопрягаемых деталей жёсткость соединения уменьшается, возникают динамические удары, приводящие к наклёпу и разрушению.

При функционировании производственных механизмов происходят процессы, относящиеся к постепенному снижению их рабочих свойств и изменению характеристик узлов и деталей. Дело в том, что спустя некоторый период времени они могут привести к серьезной поломке или полной остановке оборудования. Во избежание негативных последствий экономического характера, предприятия, как правило, организуют процесс грамотного управления износом и видами износа в отдельности, а также своевременно обновляют свои основные фонды.

Понятие износа

Сегодня под износом (старением) принято понимать постепенное снижение эксплуатационных свойств узлов, изделий и производственных механизмов в результате изменения их размеров, форм или физико-химических особенностей. Следует отметить, что износ и виды износа, существующие на сегодняшний день, появляются и накапливаются в процессе эксплуатации. Существует целый ряд факторов, которые определяют скорость старения оборудования. Так, негативным образом, как правило, сказываются следующие моменты:

Трение. Температурный режим (экстремальный — в особенности). Периодические, импульсные или статические нагрузки механического воздействия и так далее.

Следует отметить, что практически все виды износа оборудования можно замедлить. Для этого целесообразно полагаться на следующие факторы:

Конструктивные решения. Соблюдение правил эксплуатации. Использование качественных и современных смазочных материалов. Своевременные планово-предупредительные ремонты, техническое обслуживание.

Вследствие всех видов износа основных фондов, снижения эксплуатационных качеств уменьшается и потребительская стоимость оборудования или производственных механизмов. Важно дополнить, что степень и скорость изнашивания определяются посредством условий трения, нагрузок, характеристик материалов. Помимо этого, немаловажную роль играют конструктивные особенности оборудования.

Виды износа

Классификация износа на сегодняшний день отличается достаточной обширностью. Так, для полного понимая целесообразно изначально рассмотреть информацию кратко, после чего углубиться в детали. Категория старения подразделяется на фактический износ, который сопровождается изменением характеристик объекта; функциональный износ, который вызывается вследствие развития новых технологий; внешний износ, обусловленный воздействием факторов внешнего типа. Первые два вида износа основных фондов классифицируются на устранимые и неустранимые. Кроме того, первая группа подразделяется в соответствии с причинами, вызвавшими старение оборудования, на износ первого рода (накапливается в результате эксплуатации в нормальных темпах) и износ второго рода (накапливается по причине аварий, стихийных бедствий и других факторов негативного характера). Если судить относительно времени протекания, то в этой же группе принято выделять непрерывный (технико-экономические показатели снижаются постепенно) и аварийный (мгновенный по времени осуществления, например, в результате пробоя кабеля или аварии на производстве) износ.

Вторая группа, то есть такой вид износа основных средств, как функциональный, классифицируется на моральный (основной причиной в данном случае выступает изменение характеристик изделий, аналогичных данному, а также удешевление их производства) и технологический (ключевой причиной служит изменение цикла, в который по традиции входит данный объект, в технологическом плане) износ. В свою очередь, моральное старение, исходя из затратных статей, изменения в структуре которых привели к износу, подразделяется на старение, обусловленное избыточными затратами капитала; устаревание по причине предельно больших затрат в эксплуатации; старение, обусловленное низким уровнем эргономичности и экологии.

Важно отметить, что внешний износ бывает только неустранимым. Итак, далее перейдем к разбору определенных видов износа оборудования, которым следует уделить пристальное внимание.

По характеру внешних воздействий

В зависимости от особенностей внешних воздействий на материалы оборудования принято выделять следующие разновидности старения:

Абразивный вид износа объектов. Речь идет о повреждении поверхности механизмов или изделий мелкими частицами материалов иного оборудования. Особенно характерна данная разновидность в условиях повышенной запыленности производственных механизмов. Например, при работе в горах, на стройке, при производстве материалов или выполнении сельскохозяйственных операций. Кавитационный, который вызывается взрывным схлопыванием пузырьков с газом в жидкой среде. Адгезионный вид физического износа. Окислительное старение. Происходит оно, как правило, в результате химических реакций. Тепловой износ. Вид износа усталостный. Обычно он возникает при изменении структуры материала.

Типы износа и амортизация

Мы разобрались, какие виды износа известны в настоящее время. Стоит отметить, что классификация разновидностей старения в соответствии с вызывающими его физическими явлениями в микромире в любом случае дополняется систематизацией, связанной с макроскопическими последствиями для экономической жизни. Так, в финансовой аналитике и бухгалтерском учете понятие износа, которое отражает физический аспект явлений, тесным образом связано с экономическим термином амортизации оборудования. Под амортизацией следует понимать как снижение себестоимости производственных механизмов по мере их старения, так и отнесение части данного снижения на стоимость выпускаемого продукта. Основной целью здесь выступает аккумулирование средств на специальных амортизационных счетах для закупки нового оборудования производственного значения или частичного усовершенствования старого.

Физический износ

Виды износа в зависимости от причин и последствий подразделяются на экономический, функциональный и физический. В случае последнего речь идет о непосредственной утрате проектных характеристик и свойств единицы оборудования в процессе ее эксплуатации. Стоит отметить, что такая утрата может быть частичной или полной. В первом случае производственные механизмы подлежат восстановлению, ремонту, который возвращает первоначальные особенности изделий. При полном износе в оценке оборудования оно подлежит списанию. Помимо степенной классификации, физический износ имеет родовую:

Первый род: производственные механизмы изнашиваются в процессе планового применения с соблюдением всех нормативов и правил, которые установлены изготовителем. Второй род: изменение характеристик оборудования по причине неправильной эксплуатации либо воздействия факторов непреодолимой силы. Аварийный износ: скрытое изменение особенностей объекта приводит к аварийному выходу его из строя, который случается внезапно. В связи с чем может произойти катастрофа на предприятии, к примеру.

Необходимо дополнить, что перечисленные виды применимы не только к оборудованию в целом, но и к отдельным его составляющим (узлам, деталям).

Функциональный износ

Важно знать, что функциональное старение служит отражением процесса морального износа основных фондов. Речь идет о появлении на рынке однотипного, однако более экономичного, производительного и безопасного в использовании оборудования. Производственный станок в физическом плане может быть вполне исправным. Он выпускает продукцию, тем не менее использование новых технологий или современных моделей, которые периодически появляются на рынке, делает применение устаревших объектов невыгодным в экономическом ключе. Необходимо иметь в виду, что функциональный износ имеет свою классификацию:

Частичное старение: станок является невыгодным для законченного производственного цикла, однако вполне пригодным для реализации ограниченного числа операций. Полное старение: любое применение станка приводит к причинению убытков. В таком случае единица оборудования подлежит демонтажу и списанию.

Известна также классификация в соответствии с вызвавшими функциональный износ факторами:

Моральный износ (сегодня выделяют три вида морального износа в зависимости от вызвавших его причин, рассмотренных в предыдущих главах) предполагает доступность идентичных, однако более совершенных, современных в технологическом плане моделей. Технологический износ подразумевает разработку принципиально других технологий для выпуска аналогичного продукта. Важно дополнить, что данная разновидность износа так или иначе приводит к необходимости изменения всей технологической цепочки при условии полного или частичного обновления состава основных средств.

Стоит отметить, что по причине возникновения новой технологии состав оборудования, как правило, сокращается, а трудоемкость падает.

Экономический износ

Помимо временных, физических и природных факторов, на сохранение изначальных свойств оборудования опосредованным образом влияют следующие факторы экономического характера:

Падение спроса на выпускаемую товарную продукцию. Процессы инфляции. Цены на трудовые ресурсы, сырье и комплектующие оборудования, используемого в производственных целях, растут, однако пропорционального роста цен на конечный продукт не происходит. Ценовое давление со стороны конкурентов. Колебания цен на сырьевом рынке, не связанные с инфляцией. Рост стоимости услуг кредитного характера, которые используются для операционной работы или в целях обновления основных фондов. Ограничения со стороны законодательства, относящиеся к применению оборудования, которое не отвечает стандартам в плане охраны окружающей среды.

Причины износа

Следует понимать, что виды и причины износа деталей связаны между собой. Далее рассмотрим основные причины, а также способы определения износа оборудования, производственных механизмов и изделий. Необходимо заметить, что для выявления причин и степени старения на каждом предприятии формируется и работает комиссия по фондам основных средств. Сегодня износ производственных механизмов определяется одной из следующих методик:

Посредством наблюдения, в которое входит визуальный осмотр, а также комплекс испытаний и измерений. По периоду эксплуатации. Стоит учитывать, что он рассчитывается как отношение срока использования по факту к нормативному. Значение данного отношения и является величиной износа в процентах. Через укрупненную оценку состояния производственного объекта, которая осуществляется с помощью специальных шкал и метрик. Посредством прямого измерения в денежном варианте. В данном случае сопоставляется стоимость новой аналогичной единицы ОС и расходы на ремонт, связанный с восстановлением старой. С помощью доходности дальнейшего применения. Речь идет об оценке снижения дохода, учитывая при этом актуальные издержки, связанные с восстановлением характеристик, по сравнению с доходом в теории.

Необходимо дополнить, что окончательный выбор, относящийся к определенной методике, делает комиссия по средствам основного фонда. При этом она руководствуется нормативной документацией, а также доступностью исходных сведений.

Способы учета износа оборудования

Далее целесообразно перейти к заключительному аспекту столь широкой темы, как износ производственных механизмов, оборудования, изделий и отдельных их составляющих. Амортизационные отчисления, которые призваны стать компенсацией процессов старения оборудования, в настоящее время можно также определить посредством целого ряда методик:

Пропорциональный или линейный расчет. Метод уменьшаемого остатка. Расчет, произведенный в соответствии со сроком производственного использования. Расчет, осуществленный согласно объему выпущенного продукта.

Важно знать, что выбор конкретной методики реализуется при формировании или глубокой реорганизации структуры. Он обязательным образом закрепляется в учетной политике предприятия. Эксплуатация производственных механизмов, оборудования и разносортных изделий в соответствии с общепринятыми правилами и нормативными документами, а также достаточные и своевременные отчисления в амортизационные фонды, так или иначе, позволяют организациям сохранить экономическую и технологическую эффективность на конкурентоспособном уровне. В итоге структуры могут непрерывно приносить радость своим потребителям качественной товарной продукцией по разумным ценам.

Заключение

Итак, мы рассмотрели достаточно широкую в плане классификации категорию издержек, ее содержание и основные особенности. Помимо этого, разобрали причины износа и способы его оценки, а также учета. Как оказалось, учетных методик достаточно много, и все они принципиальным образом отличаются, имеют свои преимущества и недостатки. В заключение стоит добавить, что сегодня на территории Российской Федерации развитие реальной области экономики становится одной из самых важных задач. Тем не менее решать ее приходится в непростое время. Износ промышленного оборудования сегодня достигает 78 %, а заемные средства обходятся крайне дорого. Именно поэтому соответствующие государственные структуры усиленно работают над выработкой ресурсов, которые способны помочь восстановлению и дальнейшей модернизации промышленной отрасли в стране.

Весомая доля затрат предприятия — издержки, связанные с использованием машин, оборудования, производственных помещений. Их использование имеет характерную особенность: в отличие от материальных ресурсов, они не расходуются за один производственный цикл. Капитальные ресурсы служат годами и подвергаются износу.

Износ оборудования — это потеря его стоимости и производительности. Износ может возникать вследствие многих причин: старение оборудования, потеря его конкурентоспособности и т.д. На сегодняшний день борьба с износом и продление срока службы оборудования — весьма актуальная задача.

Износ в экономическом смысле означает потерю стоимости оборудования в процессе его эксплуатации. При этом различают два вида износа: физический и моральный. Физический износ возникает вследствие старения оборудования и потери его работоспособности, а моральный — из-за потери конкурентоспособности.

Физический износ — это утрата основными фондами их первоначальной потребительской стоимости, ввиду чего они приходят в негодность и требуют замены новыми средствами. Это нормальный эксплуатационный износ. Он является результатом прошлых периодов функционирования, воздействия окружающей среды и простоев. В результате физического износа ухудшаются технические характеристики объекта, увеличивается вероятность возникновения поломок и аварий, уменьшается остаточный срок службы объекта в целом или некоторых его узлов и деталей. Это приводит к увеличению брака, риску возникновения серьезных аварий, неспособности машин и оборудования удовлетворять требованиям правильного функционирования. Также увеличиваются издержки при производстве продукции (материалы, энергия), расходы на техобслуживание и ремонт.

Физический вид износа делится на подвиды:

1. По причине, вызвавшей износ, различают износ первого и второго рода. Износ первого рода накапливается в результате эксплуатации. Износ второго рода возникает из-за аварий, стихийных бедствий, нарушений норм эксплуатации и т.д.

2. По времени протекания износ делят на непрерывный и аварийный. Непрерывный — это постепенное снижение технико-экономических показателей объектов. Аварийный — износ, быстро протекающий по времени.

3. По степени и характеру распространения износ бывает глобальный и локальный. Глобальный — износ, равномерно распространяющийся на весь объект. Локальный — износ, поражающий отдельные детали и узлы объекта.

4. По глубине протекания различают частичный и полный износы. Частичный — износ, допускающий ремонт и восстановление объекта. Полный предполагает замену данного объекта другим.

5. По возможности восстановления утраченных потребительских свойств износ бывает устранимый и неустранимый.

6. По форме проявления различают технический и конструктивный износы. Конструктивный — это износ, проявляющийся в ухудшении защитных свойств внешних покрытий и нарастании усталости основных деталей и узлов оборудования, повышающих вероятность возникновения аварийных ситуаций. Технический износ — это износ, выражающийся в снижении фактических значений технико-экономических параметров по сравнению с нормативными или паспортными значениями.

Уменьшение ценности капитальных благ может быть связано не только с потерей ими потребительских качеств. В подобных случаях говорят о моральном износе.

Под моральным износом понимается уменьшение стоимости оборудования и иных основных фондов до окончания срока службы вследствие сниже­ния затрат на их воспроизводство, по мере того как новые виды ос­новных фондов начинают производиться дешевле, имеют более высокую производительность и технически более совершенны. Поэтому применение морально устаревших машин и оборудования становится экономически невыгодным в результате их низкой производительности и высокой стоимости.

Время наступления морального износа и его степень обусловлены влиянием множества факторов. Прежде всего, это особенности и масштабы производства. Машины и оборудование, применение которых становится невыгодным в одних условиях производства, могут с успехом применяться в других. В этом случае можно говорить о частичном моральном износе оборудования. Потери от частичного морального износа могут быть устранены в результате модернизации и реконструкции оборудования, а также использования его для выполнения работ, где оно остается экономически эффективным.

Потери от полного морального износа устраняются только заменой устаревших машин и оборудования новыми, более совершенными и экономически выгодными. Иногда совершенствование действующего оборудования и машин является более эффективным, чем его замена. Поэтому более рациональный путь снижения морального износа — модернизация машин и оборудования.

Выделяют две формы морального износа.

Моральный износ первого рода обусловлен ростом эффективности производства капитальных благ. Его вызывает появление аналогичных, но более дешёвых средств труда.

Моральный износ второго рода — износ основных фондов вследствие создания нового более производительного и совершенного оборудования.

Для оценки степени физического износа применяют следующие методы оценки:

Экспертный метод, основанный на обследовании фактического технического состояния объекта;

Метод анализа срока службы, базирующийся на сравнении фактического и нормативного сроков эксплуатации оборудования.

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.

Скачать ГОСТ 27674-88

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

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.

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.

Лекция 2. Виды износа. Смазочные материалы. Способы борьбы с износом

Технологические процессы, осуществляемые в химической промышленности, отличаются разнообразием параметров. Эксплуатационные условия оборудования определяются главным образом температурой, давлением и физико-химическими свойствами среды.

Под надежностью

оборудования понимают полное соответствие его технологическому назначению в пределах заданных параметров работы.

Долговечность
– продолжительность сохранения минимально допустимой надежности в условиях эксплуатации оборудования и принятой системой обслуживания (ухода и ремонта).

1.1. Основные виды износа

Уменьшение надежности и снижение долговечности оборудования обусловливаются ухудшением его состояния в результате физического или морального износа.

Под физическим износом

следует понимать изменение формы, размеров, целостности и физико-механических свойств деталей и узлов, устанавливаемое визуально или путем измерений.

Моральный износ
оборудования определяется степенью отставания его технического и конструктивного назначения от уровня передовой техники (низкая производительность, качество выпускаемой продукции, КПД и т. д.).

1.1.1. Механический износ

Механический износ может выражаться в поломке, поверхностном изнашивании и снижении механических свойств детали.

Поломка

Полная поломка детали или появление на ней трещин является результатом превышения допустимых нагрузок. Иногда причина поломки кроется в несоблюдении технологии изготовления оборудования (некачественное литье, сварка и т. д.).

Поверхностный износ

При любых условиях эксплуатации и ухода неизбежен поверхностный износ деталей, соприкасающихся с другими деталями или средами. Характер и величина износа зависят от различных факторов:

физико-механических свойств трущихся деталей и сред;

удельных нагрузок;

относительных скоростей движения и т. д.

Износ под действием сил трения

Износ представляет собой постепенное разрушение поверхности материала, которое может сопровождаться отделением частиц от поверхности, переносом частиц одного тела на поверхность сопряженного тела, изменением геометрической формы трущихся поверхностей и свойств поверхностных слоев материала.

Истирание

Истирание – это относительное движение прижатых друг к другу деталей. Трущиеся поверхности при любой обработке имеют шероховатость, т. е. выемки и бугорки. При взаимном движении бугорки сглаживаются. В результате постепенной приработки трущихся поверхностей работа трения уменьшится и износ прекратится. Поэтому очень важно соблюдать установленный режим обкатки нового оборудования.

Другой причиной истирания может быть молекулярное соприкосновение поверхностей на отдельных участках, при котором происходит их слияние приваркой. При относительном движении поверхностей места приварки разрушаются: множество частиц отрывается от поверхностей трения.

При трении поверхности деталей нагреваются. В результате этого аморфные слои приработанных поверхностей в определенных условиях размягчаются, переносятся на определенные расстояния и, попав во впадины, затвердевают.

Задирание

Задирание – это образование довольно глубоких канавок на поверхности, что служит предпосылкой для дальнейшего интенсивного истирания. Установлено, что наиболее часты случаи задирания в трущихся парах, изготовленных из одинакового металла.

Абразивное истирание

Кроме твердых частиц, образующихся при истирании, на трущиеся поверхности попадает множество мелких частиц в виде пыли, песка, окалины, нагара. Они заносятся вместе со смазкой или образуются при определенных условиях эксплуатации. Влияние этих частиц невелико, если размеры их меньше толщины слоя смазки.

Деформация смятия и усталостное выкрашивание

При низком качестве обработки трущихся поверхностей фактическая площадь контакта намного меньше теоретической: детали соприкасаются только выступающими гребнями. При достижении предельного давления происходит деформация смятия участков, выступающих за среднюю поверхность контакта.

Частое изменение направления и величины нагрузки на трущиеся поверхности приводит к усталости металла, в результате чего с поверхностей отслаиваются отдельные частицы (усталостное выкрашивание).

1.1.2. Эрозионный износ

Многие среды, с которыми соприкасаются детали, содержат твердые частицы (соли, песок, кокс в потоках нефти; катализатор, асорбент и др.), которые вызывают абразивное истирание или стачивание. Аналогичный износ наблюдается при сильных и продолжительных ударах о поверхность жидких и паровых струй. Разрушение поверхности детали, происходящее под действием трения и удара со стороны рабочей среды, называют эрозионным износом

.

1.1.3. Усталостный износ

Часты случаи, когда деталь, подвергающаяся переменным нагрузкам, ломается при напряжениях, значительно меньших, чем предел прочности материала детали. Полное или частичное разрушение детали под действием напряжений, величина которых меньше предела прочности, называют усталостным износом

.

1.1.4. Коррозионный износ

Под коррозией понимают разрушение поверхности металла, являющееся следствием протекания химических или электрохимических процессов. Коррозия бывает сплошной, местной, межкристаллитной и селективной.

При сплошной

коррозии поверхность детали изнашивается относительно равномерно. По степени равномерности коррозионного разрушения поверхностного слоя различают сплошную равномерную (см. рис. 2.1, а) и сплошную неравномерную (см. рис. 2.1, б).

При местной

коррозии разрушение распространяется не по всей поверхности контакта со средой, а охватывает только отдельные участки поверхности и локализуется на них. При этом образуются кратеры и углубления, развитие которых может привести к появлению сквозных отверстий. Разновидностями местной коррозии являются: коррозия отдельными пятнами

(см. рис. 2.1, в), язвенная

(см. рис. 2.1, г), точечная

(см. рис. 2.1, д).

Межкристаллитная (или интеркристаллитная) коррозия – разрушение металлов по границе зерен (рис. 2.1, е). Этот вид коррозии характерен для деталей, изготовленных из хромоникелевых сталей, медно-алюминиевых, магниево-алюминиевых и других сплавов.

Глубоко проникшую межкристаллитную коррозию называют транскристаллитной

(рис. 2.1, ж).

Селективная
(структурно-избирательная) коррозия заключается в разрушении одной или одновременно нескольких структурных составляющих металла (рис. 2.1, з).

Рис. 2.1. Характер и формы распространения коррозионного износа:
а – сплошной равномерный; б – сплошной неравномерный; в – местный;
г – язвенный; д – точечный; е – межкристаллитный; ж – транскристаллитный;
з – структурно-избирательный

По механизму действия различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая
коррозия – разъедание металла химически активными веществами (кислотами, щелочами, растворами солей и др.).

Широко распространена электрохимическая

коррозия, протекающая в водных растворах электролитов, в среде влажных газов и щелочей под действием электрического тока. При этом ионы металла переходят в раствор электролита.

Подземная
(почвенная

) коррозия является результатом воздействия почвы на металл. В большинстве случаев она происходит при аэрации и носит местный характер. Разновидностью почвенной коррозии является биокоррозия

(микробиологическая коррозия), вызываемая микроорганизмами. Чаще всего она появляется в земляном грунте, в канавах, в морском или речном иле.

Наружные поверхности оборудования, трубопроводов, металлоконструкций подвержены атмосферной

коррозии, протекающей в присутствии избыточного количества кислорода при попеременном действии на металл влаги и сухого воздуха.

В химической аппаратуре возможна так называемая контактная

коррозия. Она возникает на участке контакта двух различных или одинаковых металлов, находящихся в разных состояниях.

1.1.5. Тепловой износ

Значительная часть оборудования химических и нефтехимических заводов работает при высоких температурах. В этих условиях, находясь в напряженном состоянии, стальная конструкция с течением времени подвергается ползучести и релаксации.

Явление ползучести

заключается с медленной пластической деформации конструктивного элемента под действием неизменной нагрузки. Если напряжения невелики, то рост деформации с течением времени может прекратиться. При больших напряжениях деформации могут возрастать до тех пор, пока изделие не разрушится.

Под релаксацией

понимается самопроизвольное снижение напряжения в детали, при неизменной величине ее деформации, под действием высокой температуры. Релаксация может привести к разгерметизации оборудования и авариям.

Нарушение стабильности структуры при высоких температурах обусловлено графитизацией, сфероидизацией и межкристаллитной коррозией.

Процесс графитизации

представляет собой разрушение карбида с образованием свободного графита, в результате чего снижается ударная вязкость металла. Графитизации подвержены серый чугун, углеродистые и молибденовые стали при температурах свыше 500 °С.

Сфероидизация
существенно не влияет на прочность сталей. Она заключается в том, что пластинчатый перлит с течением времени принимает круглую зернистую форму.

1.2. Способы контроля и измерения величины износа

Для оценки коррозионного разрушения применяют качественный и количественный методы.

Качественный метод заключается в визуальном осмотре образца и рассмотрении его под микроскопом с целью проверки состояния поверхности, обнаружении продуктов коррозии на этих поверхностях или в среде, установлении изменения окраски и физико-химических свойств среды.

Количественный метод состоит в определении скорости коррозии и фактических механических характеристик металла.

Показателем величины коррозии служит глубина поражения металла в отдельных точках, определяемая с помощью специальных приборов. Характер коррозии и ее скорость определяют путем систематических осмотров и замеров, производимых периодически в течение всего срока службы оборудования. Однако такие периодические обследования требуют довольно частого отключения аппаратов, их подготовки и вскрытия, что уменьшает производительное время работы.

Поэтому предпочтение отдают методу непрерывного контроля с помощью зондов. Принцип работы зонда основан на контроле изменения электрического сопротивления образцов, изготовленных из того же материала, что и исследуемое оборудование. Образец определенных размеров и формы помещают внутри аппарата на тех участках, где изучение характера коррозии металла или агрессивных свойств среды представляют наибольший интерес. Показания всех зондов вынесены на один щит.

Труднее осуществить контроль за коррозионным разрушением неметаллических материалов. Механизм разрушения полимерных материалов отличается от коррозии металлов и изучен недостаточно. Трудность заключается в том, что полимер набухает в среде и быстро растворяется. Эти процессы за счет диффузии распространяются в глубь полимерного материала.

Наиболее простой и распространенный метод определения величины износа – микрометраж

, т. е. измерение фактических размеров деталей с помощью разнообразных инструментов (штангенциркулей, микрометров, калибров, шаблонов и др.).

Для более точного определения суммарной величины износа пользуются методом, заключающимся в определении потери массы образцом в результате износа. При этом методе необходимы тщательная очистка и промывка деталей и высокочувствительные весы.

В некоторых случаях, когда требуется контролировать износ оборудования в процессе его работы (на ходу), пользуются интегральным методом

, предусматривающим определение количества стали или чугуна, перешедшего в смазочное масло в результате износа поверхностей трения. Для этого берут пробу масла на химический анализ.

Кроме нормального износа, в практике нередки случаи так называемого катастрофического износа, протекающего весьма быстро, а иногда мгновенно (поломка). Возможность катастрофического износа следует устанавливать как можно скорее, чтобы предотвратить аварии. Для этого пользуются всеми возможными способами внешнего осмотра и проверкой на ощупь.

При внешнем осмотре проверяют правильность взаимного расположения деталей и узлов машины, плотность и прочность соединений, крепление к фундаменту и т. д. На ощупь определяют температуру трущихся деталей и вибрацию машины или отдельных ее узлов. Повышенная температура и недопустимая вибрация могут быть следствием усиленного износа.

Поломку движущихся деталей легко установить по стуку или шуму на слух или с помощью специального слухового прибора.

Износ является процессом случайным, т. к. зависит от большого количества факторов. Поэтому аналитическое описание износа выполняется по средним значениям показателей износа.

Скорость изнашивания
– абсолютный износ детали во времени, выраженный в линейных, массовых или объемных единицах, и измеряется в мкм/ч, г/ч, мм 3 /ч соответственно.

Интенсивность изнашивания
– это отношение абсолютного износа к пути скольжения (мкм/км, м/м).

Интенсивность линейного изнашивания определяется по уравнению

I h
= h
/L
,

где h
– высота изношенного слоя;
L
– длина пути трения.

Интенсивность массового изнашивания определяется по уравнению

I m
= M
/FL

где M
– масса изношенного металла;
F
– номинальная поверхность площади трения.

Зависимость между I h
и I m
определяется по формуле

I h
= I m
ρ,

где ρ – плотность металла.

При повышении температуры уменьшается твердость материала, и для описания интенсивности изнашивания от температуры используется уравнение

I
= A
exp(BT
),

где A
, B
– постоянные.

Для описания зависимости интенсивности изнашивания от давления P
обычно применяется степенное уравнение

I
= CP n
,

где C
, n
– постоянные.

Чистота обработки поверхностей определяет фактическую поверхность контакта трущихся деталей. Чистота обработки определяет в основном износ в период обкатки. На рис. 2.2 показано изменение шероховатости поверхности во времени при различной начальной чистоте обработки. Время τ 1 характеризует период приработки, т. е. когда наблюдается заметное изменение шероховатости. При τ >τ 1 наблюдается период установившегося износа.

Оптимальная шероховатость зависит от свойств материалов, формы деталей, условий работы пар трения и наличия смазки.

Характер износа деталей во времени представлен на рис. 2.3. Начальное значение зазора в соединении определяется конструкцией соединения. Кривая износа может быть разбита на следующие участки:

I – период приработки, характеризующийся повышенным износом вследствие быстрого разрушения микронеровностей;

II – период нормального износа, характеризующийся постоянной скоростью износа;

III – период аварийного износа, характеризующийся возрастанием скорости износа.

Зазор δ 2 , соответствующий переходу от периода нормального износа к аварийному износу, является предельно допустимым. Численные значения δ 2 приводятся в технических условиях на ремонт машины.

Из кривой износа следует, что скорость износа (тангенс угла наклона касательной к кривой износа) в период приработки уменьшается, в период нормальной эксплуатации остается постоянной, а при аварийном износе увеличивается. В общем виде уравнение износа будет иметь вид

Простейшая линейная зависимость имеет вид

где A
, B
– коэффициенты.

НАДЕЖНОСТЬ И РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ

Любой аппарат после изготовления или ремонта должен отработать определенное время. Необходимость и частота ремонтов определяются его надежностью.

Надежность
– свойство изделия выполнять свои функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.

Работоспособность
– состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.

Неработоспособность
– состояние объекта, при котором значение хотя бы одного из заданных параметров не соответствует требованиям нормативно-технической документации.

Безотказность
– свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого промежутка времени.

Отказ
– событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта.

Предельное состояние
– это состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности.

Наработка
– продолжительность или объем работы объекта.

Технический ресурс
– наработка объекта от начала эксплуатации или ее возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния.

Долговечность
– свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность
– свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов и устранению их последствий путем проведения ремонтов.

Ремонтируемый объект
– это объект, исправность и работоспособность которого в случае возникновения отказа или повреждения подлежит восстановлению.

Неремонтируемый объект
– это объект, исправность и работоспособность которого в случае возникновения отказа или повреждения не подлежит восстановлению.

Приведенные определения показывают, что надежность оборудования зависит от качества технического обслуживания и ремонтов. Наиболее важное значение вопросы надежности должны иметь при разработке нового оборудования. В химической промышленности большая роль в повышении надежности отводится ремонтным службам.

Выход деталей из строя чаще всего происходит не из-за недостаточной прочности, а вследствие износа рабочих поверхностей.

Вторичный ресурс
, т. е. ресурс, приобретаемый после первого капитального ремонта, не всегда равен первичному ресурсу новой машины. В машине как бы накапливается усталость или старение, не устраняемые при капитальном ремонте. Однако основной причиной низкого вторичного ресурса является более низкое качество ремонтных работ по сравнению с качеством работ, проводимых при изготовлении машины на специализированном машиностроительном заводе.

Количественные показатели надежности выражаются в виде каких-либо абсолютных или относительных величин. Точно измерить или предсказать надежность нельзя; ее можно только приближенно оценить путем специально организованных испытаний или сбора эксплуатационных данных.

Показателем надежности является также интенсивность отказов

λ – количество отказов оборудования в единицу времени, отнесенное к количеству эксплуатируемого однотипного оборудования.

В соответствии с физической картиной износа строится кривая интенсивности отказов детали (рис. 2.4). Участок I характеризует изменение интенсивности отказов в период приработки, участок II – интенсивность отказов в период нормальной работы, участок III – изменение интенсивности отказов в период повышенного износа.

Рис. 2.4. Кривая интенсивности внезапных отказов λ детали

Возможные виды отказов:

1. Отказы в ранний период эксплуатации машины. Приработочные отказы являются следствием несовершенства технологии изготовления деталей или некачественной сборки и контроля.

2. Внезапные отказы – имеют место при внезапной концентрации нагрузки, превышающей расчетную. Они возникают случайно, и предсказать их появление невозможно, но определить вероятность случайных отказов можно.

3. Отказы, вызываемые износом деталей, являются результатом старения машины. Средством их предотвращения служат своевременные осмотры, смазка, ремонт и замена изношенных деталей.

Ремонтопригодность
характеризуется приспособленностью машины к выявлению повреждений, ремонтодоступностью и ремонтоспособностью.

Приспособленность к определению повреждений, к диагностике технического состояния без разборки машины зависит от конструкции, наличия предохранительных, сигнальных, измерительных устройств и открытых для обозрения узлов.

Ремонтодоступность
оценивается легкостью доступа к узлам и отдельным деталям для осмотра и ремонта и зависит от наличия открываемых люков и крышек.

Ремонтоспособность
определяется способностью машины к замене деталей и способностью деталей к восстановлению.

Количественно ремонтопригодность характеризуется долей времени исправной работы аппарата:

где T
б – продолжительность безотказной работы;
T
р – продолжительность простоя на ремонте;
T
о – время, затраченное на техническое обслуживание.

Основные требования к ремонтопригодности оборудования можно разделить на две группы.

К 1-й группе относятся требования, обеспечивающие ремонтопригодность оборудования при осмотре и ремонте на месте:

а) свободный доступ к узлам и деталям, подлежащим осмотру, регулировке или замене;

б) быстрая замена изнашивающихся деталей;

в) наладка взаимодействия узлов и деталей, нарушенного в процессе работы;

г) проверка качества смазки, ее замена или пополнение на месте работы оборудования;

д) быстрое определение причин аварий и отказов в работе оборудования и их устранение.

Ко 2-й группе относятся требования, обеспечивающие ремонтопригодность при ремонте в РМЦ предприятий:

а) простота разборки и сборки узлов, а также комплексов;

б) применение простых средств механизации на операциях разборки и сборки;

в) максимальная возможность восстановления номинальных размеров изнашивающихся элементов;

г) простота проверки состояния деталей и узлов после стендовых испытаний;

д) возможность проверки взаимодействия всех частей оборудования после ремонта.

Источник: knia.ru