凝液泵透平蜗轮失效原因分析及改进措施

第一篇：凝液泵透平蜗轮失效原因分析及改进措施

凝液泵透平蜗轮失效原因分析及改进措施

摘要：分析了凝液泵透平蜗轮失效的原因，通过改变蜗轮材质，采用铍青铜代替原锡青铜，受到了良好的效果。

关键词：透平蜗轮 失效分析 改进

乙烯装置压缩系统E-GT501透平是凝液泵（位号：E-GA501A）的驱动机，它负责将丙烯制冷压缩机透平（位号：E-GBT501）的凝结水及时排出，以保证机组的正常运行，1998年6月E-GT501透平蜗轮失效，虽经多次维修效果很不理想，新蜗轮的使用寿命很短，最长不超过20小时，导致透平不能正常工作，使另一台电机驱动的凝液泵（位号：E-GA501B）一直在没有备用泵的条件下单台运行，如果E-GA501B泵突然发生故障，必然会造成丙烯压缩机组停车，对整个乙烯装置的稳定生产造成极大的威胁。我们分析并找到了透平蜗轮失效的根本原因，通过改变了蜗轮材质，成功地解决了问题。

原因分析

蜗轮首次失效原因分析

1998年6月蜗轮第一次失效后，我们在对透平的检查中发现：透平润滑油箱中含有较多的游离水。由于蜗轮蜗杆的传动靠齿面的啮合来实现，其摩擦表面必须建立极压润滑膜，它是润滑油中的极压剂与金属表面反应生成的润滑膜，它具有较高的强度，能承受蜗轮蜗杆啮合产生的载荷。润滑油带水会造成极压剂失活，使啮合表面无法形成润滑膜，导致蜗轮蜗杆表面直接接触，造成表面磨损。由于蜗轮材质为锡青铜（代号ZQSn10-1），其许用接触应力为220MN/m2，而蜗杆材质为合金钢（钢号：35CrMo），其许用接触应力为850MN/m2，蜗轮相对蜗杆较软，所以失效的形式表现为蜗轮轮齿磨损。

我们对润滑油系统进行了全面分析，最后确认：油系统的水来自透平汽封泄漏蒸汽形成的凝结水。由于透平的保温被密闭性非常好，漏出的部分蒸汽将不可避免地通过轴承油封进入润滑油系统。

针对由于润滑油带水导致蜗轮失效的问题，我们按照透平的随机操作手册要求，每月取样分析润滑油的含水量，定期从油箱底部排水，并制定了相关的管理制度。

经过以上的改进措施，E-GT501透平从2000年10月投用，正常运转已达2年以上，至今仍无损坏迹象，为装置的稳定运行提供了有力的保证，该透平每年能平衡中压蒸汽8000余吨，每年可节电15Kw×8000h=120000度，每度按0.6元计算，年可节约7.2万元电费，经济效益非常明显。

由于凝液泵透平蜗轮原设计轮齿接触强度无余量，导致其频繁失效，通过改变蜗轮材质，并按照要求制定了相关的管理制度，解决了问题。随着我国引进国外设备的增加，根据国情差别对原设计条件进行校核，在备件国产化过程中应该得到重视。凝液泵透平蜗轮失效问题的解决过程对此有一定的借鉴意义。

第二篇：凝液泵透平蜗轮失效原因分析改进措施

凝液泵透平蜗轮失效原因分析改进措施

乙烯装置压缩系统E-GT501透平是凝液泵(位号：E-GA501A)的驱动机，它负责将丙烯制冷压缩机透平(位号：E-GBT501)的凝结水及时排出，以保证机组的正常运行，1998年6月E-GT501透平蜗轮失效，虽经多次维修效果很不理想，新蜗轮的使用寿命很短，最长不超过20小时，导致透平不能正常工作，使另一台电机驱动的凝液泵(位号：E-GA501B)一直在没有备用泵的条件下单台运行，如果E-GA501B泵突然发生故障，必然会造成丙烯压缩机组停车，对整个乙烯装置的稳定生产造成极大的威胁。我们分析并找到了透平蜗轮失效的根本原因，通过改变了蜗轮材质，成功地解决了问题。

蜗轮首次失效原因分析

1998年6月蜗轮第一次失效后，我们在对透平的检查中发现：透平润滑油箱中含有较多的游离水。由于蜗轮蜗杆的传动靠齿面的啮合来实现，其摩擦表面必须建立极压润滑膜，它是润滑油中的极压剂与金属表面反应生成的润滑膜，它具有较高的强度，能承受蜗轮蜗杆啮合产生的载荷。润滑油带水会造成极压剂失活，使啮合表面无法形成润滑膜，导致蜗轮蜗杆表面直接接触，造成表面磨损。由于蜗轮材质为锡青铜(代号ZQSn10-1)，其许用接触应力为220MN/m2，而蜗杆材质为合金钢(钢号：35CrMo)，其许用接触应力为850MN/m2，蜗轮相对蜗杆较软，所以失效的形式表现为蜗轮轮齿磨损。

我们对润滑油系统进行了全面分析，最后确认：油系统的水来自透平汽封泄漏蒸汽形成的凝结水。由于透平的保温被密闭性非常好，漏出的部分蒸汽将不可避免地通过轴承油封进入润滑油系统。

针对由于润滑油带水导致蜗轮失效的问题，我们按照透平的随机操作手册要求，每月取样分析润滑油的含水量，定期从油箱底部排水，并制定了相关的管理制度。

经过以上的改进措施，E-GT501透平从2000年10月投用，正常运转已达2年以上，至今仍无损坏迹象，为装置的稳定运行提供了有力的保证，该透平每年能平衡中压蒸汽8000余吨，每年可节电15Kw×8000h=120000度，每度按0.6元计算，年可节约7.2万元电费，经济效益非常明显。

由于凝液泵透平蜗轮原设计轮齿接触强度无余量，导致其频繁失效，通过改变蜗轮材质，并按照要求制定了相关的管理制度，解决了问题。随着我国引进国外设备的增加，根据国情差别对原设计条件进行校核，在备件国产化过程中应该得到重视。凝液泵透平蜗轮失效问题的解决过程对此有一定的借鉴意义

第三篇：对企业内控失效的原因分析及改进措施探讨

【摘要】近几年来，随着国家经济的发展，对企业的要求也越来越高。而内部控制作为企业一个重要的环节，不仅影响企业内部管理的秩序，而且还影响企业经济的发展。因此，要使内部控制管理模式科学并且能适应企业发展的要求，就必须针对内控失效的原因，提出改进的措施。

【关键词】企业内控 内控失效 改进措施

一、前言

内部控制对于任何一个企业而言都是尤为重要的，它是通过一系列规范的管理手段来进行。而在面对多个企业相互竞争的冲击下，企业只有加强内部控制，完善管理制度，提高工作人员的素养，才能有更好的发展空间。但是由于一系列的原因，企业内部控制失效的现象也普遍存在，这使得企业的发展停滞不前。为了使企业的发展满足时代发展的需要，分析企业内控失效的原因，加强改进措施已是迫在眉睫。

二、企业内控现状

我们在改进企业内部控制失效的问题之前，就要先了解企业内部的控制现状，在现状的基础上发现企业内部控制失效的原因，以更好的对症下药，使内部控制每个环节一丝不苟。以下我就来列举企业的内部控制现状。首先，我国企业的发展基础较国外企业发展的基础而言，比较薄弱，并且我国大部分企业的管理人员对于内部控制的意识比较缺乏，内部控制发展时间短等使我国企业的内部控制体系不成熟；其次，企业内部控制的环境差，这种内部控制的环境主要指的是审批文件程序的繁琐性容易使工作人员对工作失去信心，从而缺乏对工作的热情。

三、对企业内控失效的原因分析

对于任何一个企业而言，内部控制或多或少会存在一些问题，这不仅是由于管理人员的失误，还与公司的体制、员工的素养息息相关。企业内部控制失效的原因如下所示。

（一）控制思想与体系不完善

首先，企业内部控制思想存在很大的问题，这种问题主要表现在领导的独断力。由于领导代表着企业的话语权，因此在做决定时，领导忽视了员工的意见或建议，而认为自己的想法就可以代表一切，这种独裁的控制思想势必就会使员工有不被重视的感觉，从而对工作失去信心；其次，控制的体系不完善，使得内部工作会很混乱，从而导致管理困难。

（二）企业缺乏内部控制意识

企业在经营的过程中，缺乏内部控制的管理，这就导致工作人员只注重提高自己的业绩，而忽视了内部控制管理的重要性。在缺少了内部控制思想的前提下，工作人员就会误解内部控制的目的，从而导致内部控制效率低下等一系列问题，使得内部控制失效。

（三）内部审计不到位

企业的内部审计是内部控制的关键所在，因此内部审计存在的问题势必会影响内部控制的发展。企业内部审计不到位主要体现在以下几个方面，首先，内部审计人员的职业素养不足，这主要体现在审计人员的专业知识不够和工作责任心缺乏；其次，就是审计机构不完备，审计没有被划分为一个独立的部门，而是混淆在其他部门，因此导致企业内部审计不到位。

（四）组织设计与监督机制不健全

组织设计与监督机制对于内部控制而言是必不可少的，因为好的组织设计可以使企业内部工作井然有序，各司其职，这样不仅促进了内部工作的协调性，而且使内部控制有效的进行。监督机制则可以约束工作人员的行为，避免行业领导滥用权力，以权谋私的行为。而企业内部控制在运行的过程中，却存在组织设计与监督机制不健全的问题，这就使得内部控制容易失效。

（五）企业文化建设落后，缺乏激励措施

文化建设是保持企业魅力，促进其可持续发展的关键。因为文化建设是企业内部控制的核心，每个企业都有自己的文化，而员工可以围绕自己企业文化，加强对工作的信心，但是企业文化建设落后，使得员工对企业的核心文化认识不够，从而导致内部控制难。并且，缺乏对员工工作的肯定与激励，就会降低员工工作的积极性，这也是内部控制的一个问题，而且极其导致内部控制失效。

（六）企业内部控制手段单一

企业内部控制手段是影响内部控制效率的重要因素，因为它关系到内控管理的各个方面，所以单一的内部控制手段并不能够满足内部控制管理的需要。而企业内部控制单一的手段却是常见的影响内部控制效率低下的原因，比如说有的工作人员在进行内部控制和管理时，还是沿用旧有的控制管理模式，不能根据不同的内部控制问题而想出相对应的控制手段，因此单一性的内部控制手段大大降低了企业运行的效率，从而使内控失效。

四、对企业内控工作的改进措施分析

针对以上分析的企业内部控制失效的原因，我们可以在此基础上，强化企业内部控制，促使企业健康持续发展。以下几点就是对企业内控工作的改进措施。

（一）完善治理结构，优化内部控制

企业的结构是核心，只有完善企业的治理结构，优化内部控制，才会使企业的内部控制得到更好的发挥。首先，要完善企业的治理结构，就必须要加强企业内各个部门之间的联系，分配好各个部门的工作，以提高行业运行的效率；其次，要优化内部控制，就要有针对的发现内部控制存在的问题并且及时提出解决这些问题的方案。

（二）加强企业的内控意识

内部控制是企业内控管理的核心，起着主导作用，因此加强企业的内控意识有利于提高内部控制的效率。要加强企业的内控意识，就必须做好以下几点，首先，企业领导要重视内部控制的工作，指出内部控制工作中的不足，强调内部控制对企业发展的重要性；其次，企业要建立一个监督机构，以专门监督内控工作人员的行为，加强他们在内控工作中的公平公正意识；再者，企业要加强内控工作人员的专业素质，可以提供工作人员更多的实践机会，以使工作人员灵活运用专业知识，注入内部控制管理意识。

（三）强化内部审计

企业内部审计是有效防止贪污腐败的举措，因此强化内部审计也是十分必要的。要加强内部审计工作，就必须做好以下方面的工作。首先，要设立一个专门的审计部门，以保证审计工作的完成质量和确定审计工作的核心内容，从而更好地控制审计人员的工作；其次，强化审计人员的素养，加强对审计工作人员专业知识的培训，强化工作人员的职业道德和责任感。而强化内部审计，有利于企业内部控制的有效施行。

（四）完善内部控制规章制度

俗话说，没有规矩，不成方圆。对于一个企业而言，这句话同样适用。因此，完善企业内部控制的规章制度，有利于内部控制在规章制度的约束下发挥更好地效果。要完善内部控制的规章制度，一方面，就要发现以往规章制度中存在的问题，然后在这些问题的基础上，进一步深化新的规章制度，以适用到各个部门；另一方面，要明确内部控制中规章制度的内容，并建立标准，运用奖惩制度来规范工作人员的工作，使内部控制的思想深入人心。

（五）提高企业文化建设

企业文化是一个企业发展的灵魂，因为优秀的企业文化可以突出企业的优势，带领工作人员发挥出更好的工作水平，因此提高企业文化建设是重中之重。要想提高企业文化建设，首先就要明确企业的文化是什么，其次就是要明确企业文化的现状以及发展方向，最后就是要创建企业文化制度与企业文化交流会等，以提升工作人员之间对于企业文化建设的理解，加强企业与企业之间的文化交流，在交流的过程中触碰新的火花，以促进企业的内部控制。

（六）对企业内部控制的效率进行评价

企业内部控制效率的好坏影响企业发展进程，评价企业内部控制效率，可以发现内部控制的问题。首先，对企业内部控制效率进行评价之前，要定期上交内部控制效率的报告；其次，对内部控制效率报告进行分析，然后发现导致内部控制效率的影响因素，并评价这些因素；因此在进行以后的内部控制时可以吸取教训。通过对企业内部控制的效率进行评价，有利于保持内部控制的积极性和科学性，并保证企业信息的畅通，从而促进企业发展。

五、结语

由于一系列原因，企业在强化内部控制时会导致内控失效。

第四篇：离心泵填料密封失效原因及改进措施

离心泵填料密封失效原因及改进措施

[摘 要]近几年来机械产业在不断发展，为我国的经济增长作出了巨大的贡献。在机械产业中有一种常见的设备名为离心泵。因其在油道运输的过程中起着非常重要的作用，一旦出现填料密封失效将会造成严重的影响。为此，本文就离心泵填料密封的问题分析其失效原因并提出改进措施。

[关键词] 离心泵 填料密封 失效原因 改进措施

中图分类号：TH311 文献标识码：TH 文章编号：1009―914X（2013）25―0388―01

离心泵具有耐久、密封的特点，因其性能优异在机械工业中颇受重视。离心泵的填料密封失效这一问题其实是很常见的，企业只需深入了解离心泵的工作原理，分析清楚失效原因，就能运用针对性的措施进行改进。

一、离心泵的填料密封结构

在输油时阻隔油料从泵壳和泵轴之间泄漏出来是离心泵的主要作用，其轴封一般在旋转的泵轴与泵体之间进行密封。为了阻止泵体里有外部气体进入，轴封通常都是采用接触式密封。接触式密封有多种类型，大致分为端面式密封和填料式密封，其中填料密封是本文重点讲解的对象。为了保证离心泵能安全运作，根据不同环境填料密封分为了三个种类：膨胀石墨填料密封，碗式填料密封和软填料密封。填料式密封的工作原理就是在壳体与轴之间充当密封材料，因其具有一定的弹性能使填料在受到轴向力压紧后能贴在轴的表面上，所以就能有效阻止油料外泄，使密封空间与外界隔绝。下面针对不同种类的填料密封进行结构和特点分析。

（一）膨胀石墨填料密封

由于其消耗功率比一般填料密封低，所以能适用于密封压力不大于3.5MPa，工作温度为380摄氏度的环境下。油泵膨胀石墨填料与其他填料密封种类相比较要好得多，其耐热性、耐磨性、密封性、柔软性、弹性都很优秀，是不错的密封材料。

（二）碗式填料密封

碗式填料密封由于结构能简单制作，成本底下，且密封性不会太差，是一种比软填料密封好的密封材料。对泵轴的磨损小，能适用于旋转密封压强为5MPa，线速度不大于为3米每秒的场合。

（三）软填料密封

一般用于普通油料的或油料温度不高于250摄氏度的油泵密封。因密封软填料材质上与其他类型有所不同，密封腔内的油压不能大于3.5MPa，导致其消耗功率比其他材质的要大。且因其密封结构过于简单，紧力不足，线速度只能达到每秒20米的状态，所以靠近压盖处的填料会因为磨损过快而失去作用。相对于面端式密封的基本结构，填料式密封中一般由螺母、封油环、长扣双头螺栓、填料压盖和填料套构成。为了使填料密封的油料渗漏量控制在每秒六滴的范围之内，在填料式密封正常工作中，可以通过压紧填料的方式，减少泵轴处泄漏液体。需要注意在压紧填料的过程中不能用力过大，否则会造成轴和填料之间磨擦过多导致内部发热，降低泵的工作效率。就现阶段而言，填料密封还存在着一些缺点，如使用时间不能太长，日常维护频繁，密封效果还有待提高。

二、填料密封失效原因

（一）油封结构不合理

离心泵的填料密封结构在设计上就存在先天性的缺陷和隐患，主要是因为在油泵的轴向密封期间存在不合理性。首先泵的高压地方是油封最基本工作介质，其他地方渗入填料函的油压比它还要低，由于圈数少，只有5-7圈的填料相隔着，所以填料函上边的油封孔和填料压盖的距离比较近，导致容易引发高压密封油外泄。其次在补充添加填料在添加补充期间很容易会出现将油封环压入填料函内部的情况。此时密封的油无法扩散，导致油封孔外侧的填料压力上升，密封难度加大，油封环与泵盖上的油封孔错位，最终失去密封作用。同时，填料环安装在填料函的中央，填料环上的孔应与冲洗油孔相吻合，这就增大了更换填料的难度和工作量。

（二）侧向压力分布不均匀

填料的耗损过快，密封性能下降是侧向压力分布不均匀所造成的后果。在工作人员对填料压盖施加压力时，会导致出现反方向的弯曲、不规则扭转、断口等现象。这是因为在轴套和密封填料之间的侧向压力和密封间隙内的压力是会沿轴向分布的，这样很容易造成密封失败，使被密封的油料压力大于侧向压力。当出现这种情况的时候，如果填料再接近填料压盖，就会导致里面的轴套与填料之间阻力升高，产生出大量的热气，使填料硬度增强并开始变得脆弱起来，失去了原有的弹性，最终填料的磨损大大提升，泵轴机械性能下降。再这样继续下去，填料的密封效果将会越来越差，填料压盖的压力被再次加大，导致压盖处的工作状况恶化，如此循环下去，使得密封完全丧失其应有的稳定性。

（三）填料压盖压力失衡

填料函的中间一般有填料环，其中大概有五至十根的盘根。在一般使用过程中，由于没有压力显示扳手的辅助，通过人工控制螺旋的松紧程度是很难控制压力的。且人的力度难以掌握，在用力过大的情况下将会导致密封填料破损，使填料的侧向压力沿轴的分布不均匀，稳定性与可靠性大大下降。而用力过少却会造成密封度不足，导致油料泄露。在这种情况下可以先通过拧紧压盖两侧的螺栓产生预导压力来压实填料。

（四）密封的适应性差

泵轴主要受变应力的影响，过于巨大的变应力会对其造成损坏。严格来讲，普通填料不能有径向偏心量较大的旋转轴，由于存在着外界因素的影响，在不利条件的干扰下会导致旋转轴的偏心量超过一定的数值，这将会使轴套与填料之间产生间隙，大大增加泄漏的几率。因此为了安全起见，必须将径向偏心量规定在小于0.05毫米的范围内。

三、加强填料密封的措施

（一）减轻腐蚀引起的密封失效

在平时的离心泵定期保养工作中应做好检查，替换超过保养期限的密封件，对其他需要保养的零件进行清洗，涂上高纯度耐腐蚀的透平油能更有效地减轻腐蚀引起的密封失效。

（二）消除泵抽空和汽蚀

一方面，因为输送介质的温度有一个规定范围，工作人员必须对其进行控制，使温度保持在80摄氏度以下。其中还必须确保相连旁接介质罐体的液位要一直处于正常状态，不能高过安全标准。控制好离心泵进口的压力，尽量确保压力保持在0.2-0.4MPa之间；另一方面，为确保工作环境处于一个安全的状态，必须增加工作人数，加强员工的工作细心度。员工要认真学习好工作岗位的相关技能，在培训课程中要求员工把离心泵的操作规程牢记于心。最后还需要各单位做好沟通，在清管器到站之前将输管线清关期间与调度室的关系协调好，提前停止泵的运行。这样就能有效防止在离心泵开启之前出现入口阀没有开启，泵体没有放空和盘泵的状况出现。只要使填料密封在摩擦期间有润滑介质就能有效防止低级错误的发生。

（三）选择合适的材质消除摩擦 为了增强填料密封的寿命，采用的零件必须要耐磨耐腐蚀、摩擦系数小、端面比压小。耐磨性的材料可以使用碳化硅、氮化硅陶、堆焊硬质合金这类型的材质。改进零件的材质，可以更有效地提升工作寿命，降低磨耗。其中为了提高通过选材的改进，更有效地降低磨损，可以选择高速钢—碳化硅这种常见材料，因其拥有密封效率高的特性，对填料密封有着不错的效果。

（四）对密封圈的更换

由于填料密封过量工作，会造成密封圈的密封效果失去作用的情况出现。这时候一定要快速对密封圈进行更换，特别是在泵的二保规定期限到达以后，对密封圈的检查和替换更加频繁，为了防止密封圈的失效所带来的影响，使用有质量保证的密封圈也是必要手段。

参考文献

[1] 孙秀丽.离心泵机械密封泄漏原因分析及处理方法[J].化学工程师2008（03）

[2] 农琪.高温介质离心泵机械密封失效主要原因与对策[J].广西轻工业，2010（12）

[3] 高武民.机械密封的失效原因分析及实际应用[J].石油化工设备技术，2002（2）

[4] 郭海峰，张玉梅.离心泵机械密封失效原因分析及消除措施[J].化学工业，2010（01）

第五篇：镀锌板焊接电极失效原因分析及改进

镀锌板焊接电极失效原因分析及改进

张冬平，钟万良，陈 峰，叶富兴，刘 慧，刘诗桥（广东省材料与加工研究所，广东 广州 510651）摘 要：文章对目前镀锌板焊接时电极失效的形式及原因进行了分析，指出传统铬锆铜电极材料在焊接镀锌板时的缺点，使用Al2O3弥散强化铜电极材料进行了镀锌板焊接实验，分析了Al2O3弥散强化铜作为电极材料在焊接镀锌板时减少电极失效的原因。关键词：镀锌板；弥散强化铜；电极；失效 随着现代汽车工业的发展，为了提高使用寿命，车身通常采用耐腐蚀性能较好的镀层钢板，尤其以镀锌钢板的使用量为最大，镀锌板已经在越来越多的汽车零部件上得到应用[1-4]。由于镀锌板的大量应用，汽车零部件最常规的组装方法——焊接，也带来了新的技术问题，汽车焊接主要采用电阻焊焊接。目前国内汽车厂使用的焊接镀锌板电极材料一般为铬锆铜，铬锆铜在焊接低碳钢时具有很好的可靠性。但焊接镀锌板时，由于铜和锌在高温情况下发生冶金结合，生成锌黄铜，从而出现电极粘连镀锌板的情况，严重影响产品的焊接质量，减少了电极的使用寿命，频繁的更换电极，降低了生产效率。1 镀锌板点焊电极使用条件及失效现象 电阻焊在汽车焊接上广泛应用，电阻焊的焊接原理是利用在电极之间通过大电流而产生大量热量，使钢板在电极压力下形成焊核，从而达到联接钢板的目的。焊接时不同位置的温度如图1所示。图1 不同位置温度图 镀锌板焊接过程是个复杂的物理及化学变化的过程，其中最典型的化学变化就是锌与铜结合产生了黄铜。由于镀锌板上的锌溶点较低，焊接加热时，锌会首先熔化析出与电极表面的铜结合产生黄铜，黏附在电极表面，导致电极导电率下降，因此黄铜的存在会直接影响到下一次焊接的效果，同时铬是锌与铜发生化学反应产成黄铜的催化剂。用含铬这种元素的铜合金来制作电极，在冷轧钢板的焊接过程中，可以增加电极的硬度，减少修磨次数，从而提高电极的使用寿命，但是在进行镀锌板的焊接时，却会在焊接过程中产生黄铜，导致电极和镀锌板容易发生粘连，增加修磨次数。由此可见，铬锆铜对于镀锌板焊接来说反而不是一种理想的电极材料。对于目前使用铬锆铜作为电极材料焊接镀锌板，电极失效主要有3个方面：首先电极变软，出现蘑菇头状，如图2所示，使电极使用寿命变短，影响焊接质量；其次，焊接过程中出现“炸枪”，火花过大，焊点质量差，出现毛边、飞刺；最后，出现焊接工件与电极粘连现象，导致电极烧蚀，如图3所示，工件虚焊、电极脱落，严重影响焊接质量和生产效率。2 失效原因分析 2.1 软化 汽车电阻焊焊接过程是高温冶金过程，电极的不同位置，温度有所不同。由于在焊接时温度很高，在导致钢板软化产生塑性变形的同时，也会使电极发生软化，因此会使电极的形状发生变化，受压力影响，出现蘑菇头状。不同材料的软化温度不尽相同，这是材料的物理特性决定的，对于目汽车焊接使用的铬锆铜电极材料，软化温度最高不超过550℃，然而对于焊接需要，电极需要抵抗大约900℃的温度。所以出现电极软化，蘑菇头状失效，是电阻焊电极材料作为焊接消耗品的最主要的失效现象，工作人员也通过各种方法来尽量减慢这种失效现象。对于镀锌板焊接，为了缓解电极与镀锌板的粘连，往往通过加大电流的方式来击穿镀锌板的锌层，从而导致铬锆铜电极材料在焊接镀锌板时出现蘑菇头失效的现象更为严重，使用寿命更短。图2 蘑菇头失效电极 图3 烧蚀失效电极 2.2 炸枪 焊接过程中出现“炸枪”火花过大是由于电极与工件的贴合面喷出微细熔化的金属颗粒而造成的，产生这种飞溅不仅会造成工作环境恶劣，同时会造成焊点表面不光洁，出现毛刺，焊点熔合半径过大等问题，影响产品质量。造成这种失效的原因主要是焊接电流过大，焊接压力过大以及电极与工件接触面不平整等原因，对于镀锌板的焊接来说，由于表面低熔点锌层更易被熔化，所以出现这种“炸枪”现象更多。2.3 电极粘连工件 电极粘连工件是汽车焊接过程中最忌讳出现的现象，会导致严重的质量问题。造成电极与工件的粘连主要从以下几个方面考虑：（1）电流过大，造成粘电极现象。当电流过大时，在焊接回路中电流密度大于正常焊接时电极工作面的电流，造成电极与零件达到可焊性的温度，形成电极与零件的熔合连接，从而出现电极粘连工件的现象。如果在焊接工艺已经调节好的情况下出现粘电极的现象，势必考虑电流局部过大的问题，造成电流局部过大的原因主要有两点：①上下电极工作面不平行。当两电极面不平行时，电极工作面局部与零件接触，接触电阻增大，造成回路中电流减小，但局部接触点的电流密度大于正常焊接时工作面的电流密度，从而造成接触点的温度达到电极与零件的可焊温度，造成粘电极现象；②电极工作面粗糙。当电极帽出现粗糙时，同样会出现局部接触的现象，从而造成局部电流过大，出现粘连电极现象。（2）电极压力不足，造成粘电极现象。当电极的压力不足时会造成电极与零件之间的接触电阻增大，从而造成接触部位的电阻热增加，使电极与零件接触面的温度升高达到电极与零件的可焊温度，形成电极也零件的熔合，出现粘电极现象。（3）电极冷却效果不好，造成粘电极现象。由于焊枪长时间使用，会出现冷却管路堵塞等现象，如果冷却效果不好，电极会出现温度过高，尤其是在连续点焊时温度升高会更快，温度达到电极与零件可焊性的温度时就会出现电极和零件的熔合，出现粘连现象。对于镀锌板的电阻焊焊接，即使严格控制了上述因素，但仍然不能很好的解决粘连问题，其主要是由于镀锌层的存在，锌层会优先于母材熔化，加大了电极与接触面的面积，降低了焊接电流密度，从而与普通钢板焊接相比，需要更大的焊接电流。另外，使用传统的铬锆铜电极焊接镀锌板，需要使用更大的电流来击穿锌层，大电流的存在，加速了锌与铜的冶金结合，从而导致电极与工件的粘连现象更加严重。铬锆铜电极材料焊接镀锌板电极与工件粘连是电极失效的最主要表现。3 主要改进措施 镀锌板焊接电极失效可以从电极的失效原因入手，但是由于镀锌板的锌层与铜在高温的情况下发生冶金结合，这是一个不可能避免发生的过程。电流越大，温度越高，越容易出现电极与工件粘连，电极蘑菇头状失效，及“炸枪”现象，使用传统的铬锆铜电极材料无法从根本解决上述问题。因此解决点焊镀锌板工件粘连电极，减缓电极失效，最好的解决办法还是更换电极材料。因为传统的铬锆铜与锌在高温时发生冶金结合生成锌黄铜，材料的自身性质决定了铬锆铜与镀锌板在电焊过程中会发生粘连现象。目前焊接镀锌板最好的材料是Al2O3弥散强化铜。对于Al2O3弥散强化铜电极材料，可以在某汽车轮罩加强板进行了试验，使用传统铬锆铜电极在焊接80点后必须进行修模，否则会出现工件粘连及虚焊现象。使用氧化铝铜电极材料焊接200点后的实验报告如图4所示，从中可以看到，在200点焊接后Al2O3弥散强化铜电极与工件无粘连，且熔核半径合格，无虚焊，大大提高了焊接质量和生产效率。图4 氧化铝铜电极焊接实验报告 Al2O3弥散强化铜作为电极材料焊接镀锌板时的优点，主要是因为Al2O3弥散强化铜基体弥散分布着大量的纳米三氧化二铝颗粒，在镀锌层与铜电极发生冶金结合时，大量的氧化铝颗粒，可以作为一种缺陷源，使其不能达到完美的冶金结合效果，在电极与工件分离的时候，能够顺利的分开，从而可以有效地阻止铜与锌之间发生冶金结合，达到抗粘连的效果。另外Al2O3弥散强化铜由于大量的氧化铝颗粒的钉扎作用[5-6]，阻碍了金属晶粒的回复再结晶，使其能够在高温情况下保持较高的强度，从而具有比传统电极材料铬锆铜的（约550℃）高很多的软化温度。一般情况下Al2O3弥散强化铜的软化温度可达到900℃以上，从而大大提高了使用寿命，减少蘑菇头状失效的发生。由于Al2O3弥散强化铜电极大大缓解与镀锌层之间的粘连，所以不必要使用大电流击穿锌层后再焊接，从而减小了电流，对炸枪显现也有了明显的改善。目前Al2O3弥散强化铜电极已慢慢开始被大型汽车厂认可，国内的上海荣威、长城汽车、北京现代、东风日产、神龙汽车、上海通用等汽车厂已经初步开始大规模的应用在整车生产线上。随着镀锌板在汽车上的应用更加广泛，相信Al2O3弥散强化铜电极也会具有跟大的应用市场。4 结论（1）镀锌板焊接电极的失效形式主要为出现蘑菇头损耗、炸枪及电极与工件粘连。（2）目前使用的传统铬锆铜电极材料在焊接镀锌板时由于铜与锌在高温条件下发生冶金结合，与焊接普通冷轧板相比，电极失效更为严重。（3）Al2O3弥散强化铜由于其铜基体上分布着大量的氧化铝颗粒，能够有效的阻碍高温下铜与锌发生冶金结合，另外由于氧化铝颗粒的钉扎作用，大大提高了氧化铜弥散强化铜的软化温度，因此该材料是目前焊接镀锌板材料的最佳选择。参考文献： [1]李美霞,罗骥,郭志猛.内氧化发制备Al2O3弥散铜复合材料的研究[J].粉末冶金技术,2011,29(3):214-217.[2]刘平,任凤章,贾淑果,等.铜合金及其应用[M].北京:化学工业出版社,2007:316.[3]SHEIBANI S,ATAIE A.Influence of Al2O3 reinforcement on precipitation kinetic of Cu-Cr nanocomposite [J].Thermochimica Acta,2011,(9):222-228.[4]田宝红,宋克兴,刘平,等.高性能弥散强化铜合金复合材料及其制备技术[M].北京:科学出版社,2011:245.[5]梁淑华,范志康.超细Al2O3 颗粒增强铜基复合材料的研究[J].复合材料学报,1998,15(3):44-48.[6]郭明星,汪明朴,李周,等.原位复合发制备纳米粒子弥散强化铜合金研究进展[J].机械工程材料,2005,(4):1-3.Analysis and Improvement of the Galvanized Plate Welding Electrode Failure Zhang Dongping, Zhong Wanliang ,Chen Feng, Ye Fuxing, Liu Hui,Liu Shiqiao(Guangdong Institute of Materials an Processing,Guangdong Guangzhou 510651)Abstract：This paper analyzes the forms and reasons of the failure of the galvanized plate welding electrode, pointed out the shortcomings of the traditional chromium zirconium copper electrode materials in welding of galvanized steel plate, the use of Al2O3 dispersion strengthened copper electrode of galvanized plate welding experiment materials, analyzes the reasons of reducing the failure of Al2O3 dispersion strengthened copper as electrode material in welding of galvanized plate.Keywords：Galvanized sheet;Gispersion strengthened copper;Electrode;Failure 中图分类号：TG4 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2017）07-0005-02 作者简介：张冬平（1980-），男，工程师，研究方向：铜合金及耐磨材料研究。