离心泵用2Cr13泵轴断裂原因分析
电站锅炉给水泵前置泵轴断裂原因分析

电站锅炉给水泵前置泵轴断裂原因分析摘要:现阶段,随着社会的发展,我国的智能化建设的发展也突飞猛进。
汽机给水泵作为火电厂发电机组的重要辅机,对保障机组的安全经济运行至关重要。
给水泵轴突然断裂是一种少见的严重设备故障,本文通过对某电厂断轴样品的试验检测,对汽机给水泵主轴断裂原因进行了全面分析,并提出了相关预防措施和建议。
关键词:电站锅炉;给水泵前置泵轴;断裂原因分析引言某电厂机组给水泵启动过程中发生给水泵前置泵轴断裂失效故障,对断口表面进行宏观检测、金相检测、化学成分分析、力学性能及显微组织检测。
结果表明:泵轴材料在生产加工过程中热处理不当,泵轴推力盘轴头锁母螺纹根部存在较大的应力集中;给水泵前置泵启停及运行过程中负荷变化频率较大,使得螺纹根部承受较大载荷,3种因素共同作用造成泵轴推力盘轴头锁母螺纹根部萌生裂纹并逐渐扩展,以致整体断裂失效。
1给水泵概况及出现的问题某电厂给水泵型号为FK5D32(DG600-240Ⅱ),前置泵型号为FA1D56A。
前置泵轴直径为30mm,材质为2Cr13。
该厂机组小修后启动给水泵,启动过程中给水泵前置泵轴自由端轴封有漏水现象,随后对给水泵前置泵进行轴封解体处理,发现该给水泵前置泵轴推力盘轴头锁母的螺纹根部断裂。
2给水泵前置泵轴断裂试验分析2.1宏观形貌分析对断裂的给水泵前置泵轴进行宏观形貌观察,发现给水泵前置泵轴断裂位置位于轴体推力盘轴头锁母螺纹根部的应力集中区,断口表面整体较为平整,未见明显的塑性变形;断口处未观察到明显的腐蚀产物及腐蚀痕迹,也未见明显的机械损伤;断口上初始断裂区、裂纹扩展区等特征区域清晰可辨。
2.2断口微区检测与分析利用扫描电子显微镜(SEM)对给水泵前置泵轴断口各区域进行检测,断口初始裂纹在轴头锁母的螺纹根部萌生,并以沿晶断裂为主,晶粒尺寸较大;裂纹扩展区的断裂形貌具有河流花样,根据河流流淌方向可以推测裂纹扩展方向,即裂纹扩展区的断流形貌具有解理断裂+沿晶断裂特征。
离心泵轴总是断裂的原因

离心泵轴总是断裂的原因如果泵轴断裂,大多数泵所有者会立即从制造商找原因。
然而,在大多数情况下,这不是制造商的错。
本文探讨了该问题和潜在原因。
可靠的泵制造商根据正常启动和运行因素设计离心泵轴,但有些泵制造商在异常条件下的安全余量更高。
轴断裂的主要原因通常可以追溯到操作和系统原因。
疲劳失效(也称为旋转反向弯曲疲劳引起的失效)是泵轴断裂/失效的最常见原因。
一,泵轴设计对轴断裂的影响泵轴的目的是将旋转运动和功率(扭矩)从驱动设备传递到叶轮。
•泵轴设计将扭矩作为主要参数,扭矩是最重要的设计元素(速度和功率是扭矩的积分因素)。
•泵轴设计还涉及温度、腐蚀、冶金、轴承位置、轴承尺寸、悬臂部件、预期的轴向和径向力、键槽、圆角半径、轴肩、直径变化比以及其他部件。
•此外,叶轮和联轴器等主要轴部件的轴向放置位置以及由此产生的转子动力学(如临界速度)是泵轴可靠性的主要因素。
•所有好的初始泵轴设计还都包括弯矩图和模态分析。
许多离心泵用户在泵轴断裂时,会错误地责怪泵轴材料选择,认为他们需要更坚固的轴。
但选择这种“更强”的道路往往治标不治本。
轴故障问题可能不那么频繁地发生,但根本原因仍然存在。
小部分泵轴会因冶金和制造工艺问题而失效,例如:基础材料未检测到的孔隙率、退火不当和/或其他工艺处理。
有些故障是由于加工不当造成的,例如尺寸不正确、刀具阻力、半径尖锐、研磨和抛光不当。
更小的部件由于设计余量不足而失效,无法承受扭矩、疲劳和腐蚀。
另一个归咎于制造商或用户的因素是悬臂泵中的悬臂量,简称为轴的L-D 比(表示为L3/D4,其中L是从叶轮中心线到径向轴承中心的轴向距离,D是泵轴的直径)。
它表示当泵在远离最佳效率点BEP运行时,泵轴会因径向液压力而偏转(弯曲)的程度。
图1:泵轴被不正确地加载,导致旋转弯曲故障请注意图1:泵轴外围的多个(最少15个)断裂原点。
靠近泵轴中间的较暗区域是瞬时快速断裂区。
二,治标不治本的解决方案查看最常用的泵轴材料,可以发现硬度、强度和耐腐蚀性的差异。
离心泵泵轴发生断裂失效的原因分析

离心泵泵轴发生断裂失效的原因分析作者:金雪红刘航泊戴贵荣来源:《中国化工贸易·下旬刊》2018年第08期摘要:轴在泵中的主要作用是将电动机的转矩传递给叶轮,它是传递机械能的主要部件,轴断裂会使泵的主要部件受到很大的伤害。
关键词:离心泵;泵轴;断裂失效1 泵轴材料分析1.1 成分分析采用只读光谱仪ARL3460进行标样分析:断轴本体的化学成分如表1所示。
由表1的结果可知,轴的材质符合GB/T1220。
1.2 力学性能分析在泵轴上取一段长度为150mm的试料,按GB/T2975-2009加工成试棒,利用液压式万能材料试验机SHT4605按照GB/T228-2009对其进行力学性能实验,测试结果见表2。
由表2和表3的数据对比可知此断裂泵轴主要力学性能均达到GB/T1220-2007所规定的标准值。
2 轴受力分析由于泵运转过程中泵轴螺母段受轴向力、扭转应力、预紧力等多种形式力,因此需要对轴的强度进行校核。
因为轴是从叶轮螺母处断裂,因此可以把这一段定位危险断面,此处主要承受叶轮轴向力及叶轮螺母预紧力。
2.1 压应力根据实际参数:流量Q=170m3/h,揚程H=110m,转速n=1450r/min,入口压力p=0.6MPa,介质(黑水)密度ρ=980kg/m3,功率P=132kW,最小轴径d=27mm,螺纹孔内径d1=12mm,可得:轴向力A=19401N(计算公式引用《现代泵技术手册》。
由于叶轮螺母处由于装配、水力等原因,实际受力情况比较复杂,还有一些力无法量化计算,此处安全系数还比较小。
3 断面分析①断裂处为轴头螺纹根部退刀槽处,螺纹为M30,退刀槽段最小直径Φ27,为圆弧过渡,过渡区有一钝刀痕迹,根据经验此处易产生应力集中;②断口出现不规则形状且绕中心成扭曲形态,说明其产生了塑性变形,而非脆性断裂;③观察轴断面可以看到断裂处有明显颈缩现象,表面有介质腐蚀或者高温留下的一层氧化膜,断口中心已经开裂。
泵轴断裂分析报告

泵轴断裂分析报告1. 引言泵是工业生产中常用的机械设备,用于输送液体或气体。
然而,由于各种原因,泵轴断裂问题经常出现,给生产带来了困扰。
本报告旨在对泵轴断裂问题进行分析,找出可能的原因,并提出相应的解决方案。
2. 泵轴断裂原因分析2.1 材料问题泵轴在运转过程中承受着巨大的载荷和压力,若材料强度不够,就容易发生断裂。
可能的材料问题包括材料质量不过关、材料硬度不符合要求等。
2.2 过载问题泵在使用过程中可能会因为长时间超负荷工作导致轴的断裂。
过载问题可能源自设计不合理、操作不当等因素。
2.3 不良制造工艺泵轴制造工艺不良也可能导致断裂问题。
例如,制造过程中可能存在热处理不当、表面处理不完善等问题。
2.4 润滑不良泵轴的润滑问题也是断裂的原因之一。
如果润滑不足或使用不当的润滑剂,会导致泵轴在运作时产生过多的摩擦和磨损,最终导致断裂。
2.5 其他因素除了上述原因外,泵轴断裂还可能与设计不合理、安装不当、维护不及时等因素有关。
具体原因需要深入分析。
3. 解决方案针对泵轴断裂问题,提出以下解决方案:3.1 改进材料质量在泵轴的制造过程中,选用高强度、高硬度的材料,确保材料质量过关。
可以引入新型材料或改进现有材料的制造工艺,以提高材料的强度和耐磨性。
3.2 优化设计通过改进泵轴的设计,提高其承载能力和抗压能力。
可以在设计上增加轴的直径或优化轴的形状,从而提高泵轴的强度和抗断裂能力。
3.3 加强润滑合理选用润滑剂,并加强对泵轴的定期润滑和维护。
确保泵轴运作时摩擦和磨损的最小化,减少断裂风险。
3.4 定期检查和维护建立定期检查和维护机制,对泵轴进行全面检查和保养。
及时发现泵轴出现的问题,并采取相应的维修措施,以减少断裂的可能性。
3.5 增加安全因素在泵轴的设计和使用过程中,增加安全因素是重要的。
可以在设计中考虑疲劳寿命,并设置适当的预警装置,及时提醒操作人员进行维护和更换。
4. 结论通过对泵轴断裂问题的分析,我们可以得出以下结论:1.泵轴断裂问题可能源自材料问题、过载问题、制造工艺问题、润滑问题等多个因素的综合作用。
离心泵泵轴断裂分析

离心泵泵轴断裂分析摘要本文主要介绍某钢铁公司循环水泵在生产中出现断轴的问题,尤其是对轧钢厂某条生产线低压浊环水泵在运行中突发泵轴断裂的现象,通过对下线转子进行解体检查及研究泵组运行模式和水泵启停与阀门开关的操作顺序进行原因分析,并有针对性的提出防范及优化措施。
关键词紧密联接、剪应力、断轴前言此轧钢厂生产线主要以生产工业优特钢为主,配套循环水系统主要用于冷却轧辊、油箱、热交换器及高压水除磷等,循环水泵是整个水循环系统的核心动力输出设备,也是水系统生产工艺调节各液位实现动态平衡的重要组成部分,目前循环泵房配备了15台S型单级双吸离心泵,循环水系统的平稳运行与主线设备能否保持安全稳定生产有着密切的关系,而其中的循环水泵更是起到了至关重要的作用。
1 设备运行概况随着此轧线2013年投产,同时配套循环水系统中的S型单级双吸泵开始投用,前两年运行很稳定,故障率较低,完全可以满足生产的需要。
自2016年起开始出现较为频繁的断轴情况,极端情况时新上线转子使用时间少于300小时,水泵转子年下线台数增至多台,超出了设备标准更新频率,同时对生产的稳定运行造成了一定的隐患,因此深度剖析原因,尽快解决断轴问题势在必行。
2 S型泵结构组成、特点及工作原理2.1结构组成S型泵全称为单级双吸水平中开式离心泵,主要由泵体、泵盖、轴、叶轮、密封环、轴套、轴承部件和填料函组成。
轴的材质为优质碳素结构钢,其它零部件的材质基本上采用铸铁。
2.2结构特点(1)结构紧凑,外形美观,稳定性好,便于安装。
(2)运行平稳,优化设计的双吸叶轮使轴向力减小到最低限度,且有优异水力性能的叶型,并经精密铸造,泵壳内表面及叶轮表面极其光滑具有显著的抗汽蚀性能和高效率。
2.3工作原理水泵在启动前,必须使泵壳和吸水管内充满水,使内部形成真空状态,然后启动电动机,使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动,水发生离心运动,被甩向叶轮外缘,经蜗形泵壳的流道流入水泵的输出管路,实现液体的持续输出。
泵断轴的10个常见因素

泵断轴的10个常见因素很多泵用户错误地责备轴断裂时轴材料的选择,认为他们需要更坚固的轴。
但选择这条“越强越好”的道路往往是治标不治本。
轴故障问题可能发生的频率较低,但根本原因依旧存在。
一小部分泵轴会因冶金和制造工艺问题而失效,如基体材料中未检测到孔隙,退火和/或其他工艺处理不当。
一些故障是由于轴加工不当,更小的部分由于设计裕度不足以承受扭矩、疲乏和腐蚀而失效。
对于制造商或者用户来说,另外一个因素是悬臂式泵中的轴挠性系ISF=L3/D4它表示泵在偏离设计点(最佳效率点或BEP)的情况下,轴由于径向力而会偏转(弯曲)多少。
其中,D等于机械密封轴套处的轴径(mm),L为叶轮出口中心线与径向轴承之间的跨距(mm)。
图悬臂泵转子1.阔别BEP工作:偏离泵BEP的允许区域运行可能是导致轴故障的最常见原因。
阔别BEP工作会产生不平衡的径向力。
轴由于径向力而产生的挠度会产生弯曲力,每转两次。
例如,以3550rpm旋转的轴将弯曲7100次/分钟。
这种弯曲动态会产生轴拉伸弯曲疲乏。
假如挠度的振幅(应变)充足低,大多数轴都能应对多个循环。
2.轴弯曲:轴弯曲问题遵从与上述轴偏转相同的逻辑。
从具有高标准/规格的轴直线度的制造商处购买泵和备用轴。
尽职调查是审慎的。
泵轴的大多数公差在0.0254mm至0.0508mm范围内,测量值为总指示器读数(TIR)。
3.叶轮或转子不平衡:叶轮假如不平衡,泵在运行时会产生“轴窜动”。
其影响与轴弯曲和/或偏斜的结果相同,即使停止泵并检查泵轴时,泵轴仍会笔直。
可以说,叶轮的平衡对于低速泵和高速泵同样紧要。
给定时间范围内的弯曲循环次数削减,但位移的振幅(应变)(由于不平衡)保持在与较高速度系数相同的范围内。
4.流体特性:通常,与流体特性有关的问题涉及设计用于一种(较低)粘度但承受较高粘度的流体的泵。
一个例子可能很简单,选择和设计的泵可用于在95F下泵送4号燃油,然后再用于在35F下泵送燃油(相差约235厘泊)。
2Cr13材质的洗衣机轴套断裂原因分析及防止措施

F g 1 h o ai no a f c u i go h x ese v i . T el c t f m a t rn n t ea l le e o c r
好 的轴 套 编 为 l试 样 , 裂 的编 为 2 试 样 ( # 断 # 见
关键 词 : 衣 机 波 轮 上 轴 套 ;C 1 ; 相 组 织 洗 2 r3金
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A na y i n R e s s f r Fr c ur ng 0 x e Sl e e 0 l s s0 a
( 攀钢集 团江油长城特殊钢有限公 司 四川江 油 6 10 1 27 1
摘 要 : 过 对 质 量 良好 的 和 断 裂 的 洗 衣 机 轴 套 的化 学 成 分 、 杂 、 相 组 织 对 比检 验 分 析 , 出 了洗 衣机 渡轮 轴 通 夹 金 找 套 断 裂 原 因 , 据 分 析 的 结 果 , 订 了防 止 轴套 断 裂 的措 施 。 根 制
火, 机加 T 为成 品 。
22 轴 套 的调 质 工艺 -
淬 火 炉 是 一连 续 炉 , 3 测 温点 。用 户 现 场 有 个 的 当时生 产 情 况是 : 第一 、 测 温点 温 度 为 9 0 , 二 2 第 i 测 温 点 80 , 套 从 进 炉 到 出炉 1 , 套 出 5 轴 h轴
收件 日期 :0 — 6 2 2 1 0- 1 1
1 、蹴 样化学成分结果见下表 1 #2 。
1 质 量 问题 现 状
2 r3圆钢 在 加 工 轴 套 的过 程 中 , 套 凸 轮处 C1 轴 断 裂 , 为严 重 的是 : 公 司 在 洗 衣 机加 载试 验 的 更 某 过程 中轴 套 凸轮处 断 裂 2 多件 , 陷零件 见下 图 1 0 缺 。
2Cr13纵裂拉漏事故

目录摘要 (1)关键词 (1)一、前言 (1)二、2Cr13的钢种特性 (1)三、2Crl3铸坯表面纵裂的影响因素 (2)1、结晶器液面波动 (2)2、过热度 (2)3、中间包挡墙 (3)4、冷却制度 (3)5、保护渣性能 (3)6、浸入式水口对中 (4)四、本厂在生产中遇到的纵裂拉漏 (4)五、预防控制措施 (4)1、控制纵裂的产生 (5)2、控制裂纹的扩大 (6)六、结论 (6)参考文献 (7)2Cr13纵裂拉漏原因剖析及预防措施【摘要】本文从钢种特性角度出发,结合本厂2Cr13纵裂拉漏事故,分析了影响2Cr13马氏体钢表面纵裂的因素以及拉漏事故原因,并提出了防止纵裂拉漏的有效措施。
【关键词】钢种特性纵裂拉漏措施一、前言2Crl3是马氏体不锈钢中用量较大的牌号,用途范围较广,除做叶片外,还可用于泵轴、轴套、叶轮、紧固件等承受较高应力的零部件。
但2Crl3钢在生产过程中铸坯表面极易形成纵裂,造成纵裂拉漏事故,不但浪费了钢水,损坏了连铸设备,严重影响连铸机生产效率和铸坯质量。
本文以攀长特公司炼钢厂一车间在生产规格为150*150的2Cr13钢种连铸方坯时发生的纵裂拉漏事故为例,分析了2Cr13纵裂拉漏的原因,并提出降低纵裂拉漏的预防措施。
二、2Crl3的钢种特性2Cr13属于马氏体不锈钢,其在凝固过程伴随着复杂的相变和较大的体积收缩。
严重影响表面质量。
2Cr13除因温度降低而发生均匀性收缩外,在凝固区间还要发生δ+L →γ的包晶反应,在δ→γ相交时还要发生追加的3.8%相变收缩,随着δ+L →γ转变量的增加,相应的收缩率也随之增大,弯月面和坯壳表面将受到较大的拉应力,而2Cr13高温强度仅为0.25㎏∕c㎡,在结晶器前沿的钢水进入包晶反应区后生成δ相又产生了显著收缩,使得初生坯壳厚度不均匀,作用于坯壳的拉应力超过钢的允许强度,在坯壳薄弱处产生微裂纹,出结晶器后微裂纹进一步扩展,以致最后在铸坯表面形成特有的深达10-15mm的纵裂,严重时造成拉漏事故。
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(2)项目的建成不仅节约了资源,而且有效的避免 了传统能源对环境的污染,符合社会可持续发展的需要。
参考文献 [1] 朱家玲 . 地热能开发与应用技术 [M]. 北京 : 化学工业出版
该循环水泵为单级双吸离心泵,其工作原理:液 体介质进入叶轮,充满液体的叶轮在驱动机的带动下在 泵壳内高速旋转,使液体受到离心力的作用,并将离心 力转化成液体的动能和静压能,从而将液体吸入和排出 的循环过程。 1.2 循环水泵基本情况
型 号 KPS 50~700, 扬 程 55m, 流 量 4500m3/h,
6 结语
本文以工程实例探讨了干扰地岩热供热系统在兰 州地区的应用,得到的主要结论:
(1) 开 发 无 干 扰 地 岩 热 供 热 系 统 符 合 国 家
转速 980r/min,功率 900kW。工作介质为循环水,工 作温度为 28 ~ 38℃,泵轴材质为 2Cr13,断口位于轴 Φ140mm 台阶面且距离端部 45mm 处。
P ≤ 0.040 0.0080 0.0120
S ≤ 0.030 0.0075
0.009
Cr 12.00 ~ 14.00
11.92 12.68
Ni ≤ 0.60 0.366 5.493
Cu 0.288 0.285
明显的环形纹路摩擦痕迹。在键槽根发现裂纹,见图 2。 键槽(裂纹侧)发现明显的冲击变形区、磨损变形区, 由于键对键槽的冲击作用,键槽侧面呈现光亮的冲击面, 并产生变形;键槽底部由于键在冲击过程中对该部位产 生摩擦,造成了键槽底部的磨损和变形。泵轴轴套连接 部位有明显的机械麻点,近电机端左上部位的麻点粒度 较小,为泵轴断裂失效前产生;远电机端右下麻点粒度 较大,为失效后产生。
图 1 泵轴断口宏观 图 2 键槽根部裂纹及形
2.4 硬度检测 采用 600MRD 数显洛氏硬度计对断裂泵轴横面式
样进行硬度测试,测试结果表明,从试样横截面中心到 外表面边缘硬度均匀,硬度平均值为 30.6HRC,根据 GB/T 1172-1999 黑色金属硬度及强度换算值换算成布 氏硬度约 298HB,高于标准 GB/T 1220-2007《不锈钢 棒》中 2Cr13 调质后的硬度 192HB。
中国设备工程 2018.09(上) 195
Research and Exploration 研究与探索·探讨与创新
表 1 断裂泵轴及键材料化学成分 ( 质量分数,%)
材料 2Cr13 标准值
泵轴 键
C 0.16 ~ 0.25
0.162 0.112
Si ≤ 1.0 0.479 0.552
Mn ≤ 1.0 0.324 5.033
2 泵轴检测情况
2.1 宏观检查 断裂泵轴外表面无腐蚀,未见肉眼可见变形。断
口位于轴 Φ140mm 台阶面且距离端部 45mm 处,该部 位为键槽圆角与键槽长度方向导角位置。断口表面无腐 蚀,为疲劳断口,呈现多源疲劳特征,见图 1。键槽根 部裂纹为主疲劳源,沿顺时针方向有多处疲劳源;贝壳 纹区域为疲劳扩展区,该区域平整光滑;主疲劳源对侧 为瞬断区,剪切唇明显。断口上半部分由于泵轴开裂后 的继续运动,产生相互摩擦,造成较光亮的摩擦面,有
表 2 主要技术经济指标
序号 1
2 3
名称
单位
供热面积及热负荷 :
总供暖面积(含预留)
m2
现供暖面积
m2
供暖热负荷
kW
建设项目总投资
建设项目总投资
万元
运行费用 供暖综合运行费用
元 /m2·月
数量
21847.7 13847.7
1400
643.36
~3.30
约 5.94t。符合国家的“治霾”方针,保护了地区的生 态环境。
社 , 2006. [2] Tenzer, H., 2001. Development of Hot Dry Rock
Technology . GBC Bulletion, 14-22. [3] Bertani, R., 2012. Geothermal Power Generation in the
关键词:疲劳断裂;调质处理;索氏体组织 中图分类号:TH38;TG115 文献标识码:A 文章编号:1671-0711(2018)09(上)-0195-03
1 设备问题描述
2015 年 8 月,某车间循环水泵在运行过程中,其 泵轴发生断裂失效的问题。该泵于 2008 年 6 月安装并 投入使用,工作时间 7 年 2 个月,每年随车间进行一次 停工检维修,停工时间 1 ~ 2 个月,开工采用慢启动的 开启方式,至本次泵轴断失效前未发生其他事故。 1.1 循环水泵的工作原理
China 中国 Plant 设备
Engineering 工程
离心泵用 2Cr13 泵轴断裂原因分析
陈海,李振杰,季华建 (中国石油独山子石化公司压力容器检验所,新疆 独山子 833699)
摘要:本文介绍了断轴所服役的循环水泵的工作原理,从泵轴及断口的宏观特征、材质、金相组织、硬度、力学性能 等方面对泵轴的断裂失效进行了原因分析。分析结果表明,泵轴断裂的主要原因是泵轴安装过程中键与键槽未采用紧密连 接的安装方式,材料塑性性能的下降、轴与键的硬度差异、含气循环水的气锤作用以及泵轴使用过程中的震动是泵轴断裂 失效的次要原因。
对 断 裂 键 试 样 进 行 硬 度 测 试, 根 据 测 试 位 置 不 同, 硬 度 出 现 差 异。 键 两 侧 硬 度 高, 硬 度 平 均 值 为 35.5HRC, 键 中 心 部 位 硬 度 低, 硬 度 平 均 值 为 27.9HRC。 2.5 材料力学性能试验
World 2005-2010 Update Report. Geothermics, 41: 1-29. [4] 许天福,张延军,曾 昭发,等,2012.增强型地热系统(干
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