При експлуатації установки всі її елементи зазнають різноманітних видів фізичних зношень та пошкоджень, внаслідок чого компресори частково або повністю втрачають свою початкову якість. У результаті зношень і пошкоджень втрачаються нормальний технічний стан пристроїв та експлуатаційні характеристики [19, 26].
Нормальним зношуванням називають зміни розмірів і властивостей матеріалів деталей, що відбувалися в умовах правильної експлуатації устаткування. Інтенсивність нормального зношування визначається головним чином особливостями конструкції вузлів, ізносостійкістю використаних матеріалів, а також правильністю експлуатації й ремонту устаткування.
Нормальне зношування неминуче, однак на інтенсивність його проходження може впливати якість монтажу, експлуатації й ремонту устаткування. При певних несприятливих умовах нормальне зношування переходить в аварійне.
Аварійним зношуванням називають зміни розмірів і властивостей матеріалів деталей, що відбулися у відносно короткий строк через неправильний монтаж, експлуатацію, незадовільне технічне обслуговування або неякісний ремонт.
Види зношування деталей:
– зношування тертям;
– ерозійне зношування;
– корозійне руйнування;
– руйнування від втоми;
– повзучість матеріалу.
Зношування тертям
Зношування тертям характеризується такими періодами: припрацюванням, усталенням та інтенсивним зношуванням.
У період пуску агрегатів відбувається інтенсивне зношування пар тертя, при якому сполучені деталі деякий час працюють в умовах напіврідинного й граничного тертя. Зношування зменшується при настанні рідинного тертя та повного винесення мастилом частинок зношування.
При усталеному режимі основною характеристикою є темп або швидкість зношування. Із зменшенням темпу зношування підвищується термін використання деталі.
Зношування тертям може бути:
– механічним;
– молекулярно-механічним;
– корозійно-механічним.
Механічне зношування при пружних і пластичних деформаціях призводить до руйнування поверхневих шарів без зміни властивостей матеріалів.
Різновидами механічного зношування є:
– абразивне зношування;
– пластичне деформування;
– зношування при кавітації;
– крихке руйнування поверхні.
Абразивне зношування – це пластичне деформування поверхонь деталей при терті ковзання, спричинене найм'якшими частинками забруднень, піску, окалини.
Пластичне деформування виникає в результаті дії зовнішніх навантажень і високих температур, викликаючи переміщення більш м'якого матеріалу в напрямі руху та відривання його.
Зношування при кавітації – це руйнування робочих частин відцентрових насосів, що виникають внаслідок місцевих гідравлічних ударів робочої рідини, тощо.
Крихке руйнування поверхні матеріалу являє собою результат появи наклепок та втоми в ньому, що викликано деформаціями, які багаторазово повторюються.
Молекулярно-механічне зношування відбувається при зближенні поверхонь тертя до молекулярної взаємодії матеріалів з низькими і нормальними температурами працюючих пар тертя. Відповідні умови створюються під час пуску машини в момент відсутності мастильного шару, що розділяє деталі, при перевантаженнях, недостатньому змащуванні, при малих монтажних зазорах працюючих пар тертя.
Корозійно-механічне зношування зумовлено одночасним механічним і корозійним впливом на поверхню деталі.
Ерозійне зношування
Даний тип зношування виникає через механічний вплив на поверхневий шар деталі частинками газоподібного, рідкого, твердого середовища, що рухається з великою швидкістю. Для зменшення ерозійного зношування застосовують високоміцні в'язкі матеріали, металічні та неметалічні покриття.
Корозійне руйнування
Корозійне руйнування виникає в результаті фізико-хімічної взаємодії металу з навколишнім середовищем.
Цей вид зношування поділяють на:
– хімічну корозію;
– електрохімічну корозію.
У процесі хімічної корозії на поверхні деталі утворюються тоненькі плівки оксидів. Унаслідок впливу повітря, газів та рідких речовин утворюється оксидна плівка переважно з оксиду заліза. Утворена оксидна плівка крихка і погано сполучається з металом. У вузлах тертя частинки, що відділилися, та частинки оксидної плівки спричиняють абразивне зношування.
Електрохімічна корозія відбувається в електролітичному електропровідному середовищі (воді, розсолі) при контакті з металом, на поверхні якого утворюються мікроскопічні гальванічні пари. Метал розчиняється, а іони його сполучаються з іонами гідроксиду, утворюючи продукти корозії.
Руйнування від утомленості
Утомленістю металу називають процес поступового накопичування пошкодження під дією багатократного впливу знакозмінних за величиною однозначних навантажень. Під їхньою дією зменшується довговічність матеріалу, утворюються мікротріщини, в результаті чого матеріал з часом руйнується.
У компресорах від утомленості руйнуються пластини всмоктувальних та нагнітальних клапанів, пружини, шатунні болти. Руйнування від утомленості виявляють при візуальному огляді деталі, дослідженні магнітними і капілярними методами дефектоскопії.
Повзучість матеріалів
Під повзучістю розуміють процес повільної безперервної пластичної деформації твердого тіла під дією постійного навантаження при розтягуванні, стисненні, крученні як при підвищених, так і при дуже низьких температурах. Наприклад, повзучість виникає в болтах фланцевих з'єднань трубопроводів, що працюють за умов високих температур. Через деякий час унаслідок повзучості в болтах напруга знижується, щільність фланцевого з'єднання зменшується.