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技術(shù)知識
九洲普惠探究風(fēng)機(jī)葉輪飛裂原因
影響葉輪使用壽命的因素是多樣的，和葉輪的選材、制造、使用環(huán)境及加載速度有關(guān)，有時(shí)是幾種因素綜合作用的結(jié)果，所以破壞斷裂機(jī)理也是復(fù)雜的。下面九洲風(fēng)機(jī)淺析風(fēng)機(jī)葉輪斷裂的可能性：
（1）應(yīng)力腐蝕斷裂應(yīng)力腐蝕破壞斷裂是不銹鋼破壞斷裂的一種常見形式，不僅遍及采用不銹鋼的化工、石油、動(dòng)力、航空、原子能等工業(yè)部門，而且遍及耐腐蝕的幾乎所有常用的鋼種和合金。風(fēng)機(jī)葉輪就屬不銹鋼應(yīng)力腐蝕1破壞斷裂。但不銹鋼應(yīng)力腐蝕破壞斷裂是在一定的條件下發(fā)生的，敏感的合金（材料因素）、特定的介質(zhì)（環(huán)境因素）和靜拉伸應(yīng)力（力學(xué)因素）是不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的幾個(gè)基本條件。
九洲風(fēng)機(jī)對本文分析的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，從幾個(gè)基本條件看，不能排除應(yīng)力腐蝕的可能，但根據(jù)對照分析，斷裂前后使用的其它轉(zhuǎn)子，材料和環(huán)境都是相同的，卻沒有發(fā)現(xiàn)任何應(yīng)力腐蝕的跡象；在力學(xué)因素中，工作應(yīng)力與制造過程中的殘余應(yīng)力相比，工作應(yīng)力占主要作用；對原始缺陷而言，檢修時(shí)都發(fā)現(xiàn)面有多條裂紋。因此，應(yīng)力腐蝕造成葉輪斷裂的可能性較小。
（2）脆性斷裂脆性斷裂和溫度密切相關(guān)，統(tǒng)計(jì)表明，許多事故都發(fā)生在低溫工作的構(gòu)件中。但這并不是說，只有低溫才會發(fā)生脆性斷裂。
影響材料脆性斷裂的因素相當(dāng)多，有些文獻(xiàn)將這些因素分為工程、機(jī)構(gòu)和冶金因素三大類。在一個(gè)結(jié)構(gòu)中究竟那些因素對脆性斷裂起決定作用還難以確定，無法找到一個(gè)單一的作為結(jié)構(gòu)有無脆性危險(xiǎn)的判據(jù)，臨界轉(zhuǎn)變溫度法只不過是一種帶有廣泛經(jīng)驗(yàn)性的判據(jù)。從本文的葉輪斷口看，既可能是脆性斷裂和腐蝕破壞斷裂，也可能是疲勞破壞斷裂。但從三個(gè)方面分析，我們可以排除脆性斷裂：一是葉輪使用的材料00Cr17Ni14Mo3為奧氏體心立方晶格韌性材料（延伸率=50），較之體心立方晶格材料，不易發(fā)生脆性斷裂：其次是環(huán)境溫度，工作溫度為70℃，高于材料的臨界轉(zhuǎn)變溫度；最后是對比分析，同樣材料制造的葉輪，事故后使用至今仍完好。即使是在焊接中存在缺陷，以及所造成的材料的局部脆化，在交變載荷作用下，裂紋擴(kuò)展以至失穩(wěn)斷裂也不應(yīng)理解為脆性斷裂，應(yīng)按疲勞斷裂考慮。
金屬結(jié)構(gòu)中的某些薄弱環(huán)節(jié)經(jīng)常會在結(jié)構(gòu)的面首先形成裂紋，該風(fēng)機(jī)在運(yùn)行檢修中也曾發(fā)現(xiàn)面出現(xiàn)多條裂紋，最大的長度達(dá)8mm左右，檢修人員采取焊接后打磨的方法來消除裂紋。風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中，由于振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力，是造成裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展的原因。但裂紋的萌生和擴(kuò)展直至斷裂是有一定過程的，影響葉輪壽命的因素可以用一個(gè)公式示：dadN=f（Ρ、a、c、e）式中a原始裂紋長度N總的循環(huán)次斷Ρ應(yīng)力c與材料、工藝制造等有關(guān)常數(shù)e使用環(huán)境、條件、溫度等影響因素在應(yīng)力水平、材料和使用環(huán)境一定的情況下，原始裂紋的大小對葉輪疲勞壽命影響很大<8>。如果材料本身以及制造過程中存在缺陷，往往導(dǎo)致葉輪在短期內(nèi)失效。根據(jù)文中分析的葉輪，我們可以估計(jì)原始缺陷的大小。
事故主要原因及改進(jìn)措施從上面的分析可知，制造中特別是焊接裂紋缺陷、漏檢和監(jiān)控措施不力是造成這次事故的主要原因。據(jù)此九洲風(fēng)機(jī)采取了以下改進(jìn)措施：
（1）加強(qiáng)葉輪原材料檢驗(yàn)，除面缺陷檢驗(yàn)外，應(yīng)用超聲波或射線方法檢查材料可能存在的內(nèi)部缺陷。
（2）用疲勞強(qiáng)度理論和斷裂失效理論對風(fēng)機(jī)進(jìn)行可靠性分析，并以此計(jì)算得出葉輪的最大原始面裂紋尺寸和深埋裂紋尺寸。
?。?）加強(qiáng)焊接工藝的監(jiān)控，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝流程，嚴(yán)格限制焊縫金屬中的S、P等雜質(zhì)元素的含量。推薦用短弧焊，低線能量、窄焊道技術(shù)等，提高熔池的冷卻速度。如采用手工電弧焊，要求焊前預(yù)熱和焊后熱處理。
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