3. Классификация и причины образования дефектов.

В процессе эксплуатации судна и его элементов возникают дефекты, количество, размер, характер и место расположения которых определяют техническое состояние элементов и судна в целом. Под дефектом понимается каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям. Дефекты классифицируются по расположению, конфигурации и причинам возникновения.

По расположению дефекты подразделяются на поверхностные, подповерхностные и внутренние. Поверхностными являются такие дефекты, которые располагаются или имеют раскрытие на поверхности детали. Дефекты, залегающие на глубине не более 2 мм, называются подповерхностными, а залегающие на большей глубине – внутренними.

По конфигурации дефекты бывают объемные и плоские. К объемным относятся дефекты, размеры которых по трем взаимно перпендикулярным осям соразмеримы. Это газовые или шлаковые включения, некоторые виды непроваров. У плоских дефектов один из размеров значительно меньше, чем два других. Такими дефектами являются трещины, тонкие непровары, отслоения, риски, задиры, наработки на рабочих поверхностях деталей механизмов и т.д.

По причинам возникновения дефекты подразделяются на конструктивные, производственные и эксплуатационные. В свою очередь, эксплуатационные дефекты можно подразделить на дефекты, возникающие от нарушения правил эксплуатации, эксплуатационные отложения и дефекты от физического изнашивания и разрушений. Детали технических средств и элементов корпуса судна подвержены

действию различного вида механического, абразивного и коррозионномеханического изнашиваний, а также коррозионному и усталостному разрушениям. Материал деталей, работающих в условиях высоких температур, под действием внешних нагрузок

подвергается ползучести (медленному нарастанию пластической деформации).

Изнашивание – это процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющейся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела. Результат изнашивания, определяемый в установленных единицах (длины, объема, массы), называется износом. Различают два вида износов – материальный (физический), приводящий к изменению формы, свойств, характеристик деталей, узлов и элементов судов, и моральный, обусловленный научно-техническим прогрессом на речном транспорте и в отраслях, строящих флот. Интенсивность материального (физического) изнашивания зависит от внешних и внутренних факторов. К первым относятся значение и характер нагрузки, наличие и качество смазочного материала, температурныеусловия, режим трения, характер образующихся на поверхности защитных окисных пленок; ко вторым – твердость, предел упругости, теплофизические характеристики, химическая стойкость, характеристики структу-

ры материала, способность адсорбировать смазочный материал и т.д.

3. Виды и характеристики процессов изнашивания.

В зависимости от количества внешних и внутренних факторов в материалах возникают сложные явления, сочетание которых определяет вид изнашивания.

Механическое изнашивание – это изнашивание в результате механических воздействий. Абразивное изнашивание – это механическое изнашивание материала в результате, в основном, режущего или царапающего действия на него твердых частиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии. Из всех видов изнашивания наиболее распространено абразивное. Примером может быть изнашивание втулок цилиндров и поршней двигателей, дейдвудных подшипников и др.

Изнашивание при заедании – это механическое изнашивание в результате схватывания, глубинного вырывания материала и переноса его с одной поверхности трения на другую, а также воздействия возникающихт неровностей на сопряженную поверхность; встречается на контактной поверхности зубьев тяжело нагруженных зубчатых передач при «срывах» в режиме смазки.

Усталостное изнашивание – механическое изнашивание в результате усталостного разрушения под действием повторно-переменных напряжений. Свойство материала противостоять усталости называют выносливостью. Пример – шарики и ролики подшипников качения, зубья зубчатых передач, растрескивание и выкрашивание антифрикционного материала подшипников скольжения.

Изнашивание при фреттинге – это механическое изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных относительных перемещениях; встречается на посадочных поверхностях вкладышей рамовых подшипников тяжелонагруженных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Эрозионное изнашивание – это механическое изнашивание в результате воздействия потока жидкости и (или) газа: ему подвергаются гребные винты, рабочие колеса центробежных и осевых насосов, наружные и внутренние поверхности нагрева паровых водотрубных котлов, лопатки паровых и газовых турбин и др.

Различают гидроэрозионное и газоэрозионное изнашивание – соответственно эрозионное изнашивание в результате воздействия

потока жидкости или газа.

Кавитационное изнашивание – гидроэрозионное изнашивание при движении твердого тела относительно жидкости с явлением кавитации.

Гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание – это результат действия твердых частиц, взвешенных в жидкости (газе) и перемещающихся относительно изнашивающегося тела. Наблюдается в трубопроводах, у кромок лопаток газовых турбин и т.п.

Электроэрозионное изнашивание – это эрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока; отмечается на электроконтактах.

Коррозионно-механическое изнашивание – это изнашивание в результате механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой; характерно для шеек вала насосов, работающих в морской воде.

Окислительное изнашивание – это коррозионно-механическое изнашивание, при котором основное влияние на изнашивание имеет химическая реакция материала с кислородом или окисляющей окружающей средой.

Изнашивание при фреттинг-коррозии – это коррозионно-механическое изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных относительных перемещениях, вызванных вибрациями, возвратно поступательным перемещением, периодическим изгибом или скручиванием и т.п. Наличие проскальзывания между сопряженными поверхностями – необходимое условие возникновения фреттинг-коррозии. При фреттинг-коррозии значительно ухудшается качество поверхностных слоев (повышенная шероховатость, каверны, подповерхностные микротрещины), что приводит к существенному снижению усталостной прочности деталей. Чаще всего фреттинг-коррозия развивается при прессовых посадках на вращающихся валах, в шлицевых, шпоночных, болтовых, винтовых и заклепочных соединениях.

В процессе изнашивания все перечисленные явления происходят часто одновременно, но одно из них обычно является ведущим, определяющим износ, остальные ему сопутствуют. Рядом исследований установлено существование в узлах трения машин

и механизмов явления водородного изнашивания, представляющего собой цепь физико-химических процессов, осуществление которых обусловлено трением: выделение водорода из смазки или твердого тела, переход его на стальное контртело и разрушение поверхностного слоя стали. Как установлено исследованиями, все процессы изнашивания протекают аналогично.

В процессе приработки поверхностей трения имеет место, как правило, более интенсивное изнашивание трущихся поверхностей и повышенное тепловыделение, сопровождающееся некоторым изменением физико-механических свойств поверхностных слоев материала и микрогеометрии поверхностей.

После приработки наступает период установившегося изнашивания, характеризующийся минимальной интенсивностью для заданных условий трения. Далее наступает период катастрофического износа или период аварийной эксплуатации, так как в любой момент времени может произойти поломка детали или механизма.