油泵转子断裂失效分析
转子泵常见故障分析
转子泵常见故障分析VE型转子泵以体积小、转速高、质量轻、供油均匀、噪音小等特点在柴油机上得到广泛应用，但是，它也存在着因精度高，柱塞易卡滞等缺点。
1.常见故障现象1)不供油，喷油器不出油。
2)转速不稳，柴油机抖动。
3)泵内有空气。
4)供油量小。
2.原因分析1)喷油器不喷油①喷油压力过低：一般为调整错误或喷孔堵塞。
②供油压力过低：多数情况是由于柱塞严重磨损或输油泵失效，低压油路墙塞，油箱无油等原因造成。
高压油管拧得过紧，储存一个扭力，当柴油机工作时，温度升高或振动使扭力反弹，出油阀松动，也可造成油压降低。
2)转速不稳①使用VE型转子泵的柴油机一般情况下转速比较穗，出现反常现象时，应检查喷油器是否失效，然后检查某一缸出油阀座是否松动。
②怠速过低也可能造成柴油机抖动，柴油中有空气或出油阀失效也可能造成转速不稳。
3)泵内有空气①低压油路有空气。
②传动轴油封失效。
4)供油量小①调整不当：新柱塞工作一段时间后，失效速度比较快，因此，装配新柱塞的喷油泵在校验时供油量应调高0.5min/100次。
②柱塞磨损：柱塞严重磨损的现象是无怠速，高速不降，降速需拉停机手柄，俗称假飞车。
3.故障实例转子泵泵内有空气是VE泵的典型故障。
检查低压油路均正常，但是柴油机工作一段时间总有空气存在，有几次还出现汽车行走十几公里，突然出现一股气将泵内的油挤得干干净净。
然后泵油，行走十几公里，此情况再次出现。
将油箱架高，加电动输油泵也不起作用。
后经分析，认为是曲轴箱内的气体从喷油泵驱动轴油封处冲进，更换油封后正常。
另外，加速杠杆处是VE泵较易磨损的地方，常因此处磨损而漏油。
VE泵较精密，对油料要求比较高，因此，要延长喷油泵的工作寿命，应使用经过沉淀、质量较好的柴油。
汽轮机主油泵损毁事故分析及处理
第50卷第1期熬力透年Vol.50 No.1 2021 年 03 月_________________________________________THERMALTURBINE___________________________________________Mar.2021文章编号：1672-5549(2021)01.065.4汽轮机壬油泵损毀事故分析及处理柳桐(华电电力科学研究院有限公司东北分公司，沈阳110000)摘要：主油泵同时向润滑油系统、调节保安系统以及发电机密封油系统等提供用油，其运行必须安全可靠。
以一起主油泵副推力瓦磨损以及油泵损坏的事故为例，详细阐述了整个事件分析及处理过程。
事故的主要原因是主油泵长期运行导致入口密封环磨损加剧，调速端轴向推力增大，非工作推力瓦过载。
针对检查中发现的问题，采取了调整汽轮机推力瓦挡油环间隙、盘车油挡间隙、主油泵密封圈和推力瓦尺寸等处理措施。
研究成果可为采用类似形式主油泵的电力企业提供参考。
关键词：主油泵；副推力瓦；磨损中图分类号：TK268 文献标志码：A doi：10.13707/ki.31 -1922/tli.2021.01.015 Analysis and Treatment of Main Oil Pump Damage in Steam TurbineLIU Tong(Huadian E l ectric Power Research Institute Co. #Ltd. Northeast Branch,Shenyang 110000# China)A bstract；The main oil pump provicdes lubricating oil to lubricating oil system,regulating security system and sealoil system,etc,thus the operation of the main oil pump must be safe and reliable.Taking an accident of main oil pump as an example,in which the auxiliary thrust bearing pad is wear-out and the oil pump is damaged,the analysis and treatment process is presented in detail.The main cause of the accident is the worn-out of inlet seal ring after long-term operation,the increase of axial thrust at governor end,and the overload of non-working bearing pad.Treatments are taken as follows;to adjust the gap of the thrust bearing oil catch ring and the gap of the turning oil catch,and to adjust the size of the seal ring and the thrust bearing pad in main oil pump,etc.The research results can provide referencc for power enterprises using similar forms of main oil pump.Key words；main oil pump；auxiliary thrust bearing pad；wear-out主油泵、交流油泵以及直流油泵是汽轮机润 滑油系统的重要组成部分，尤其是主油泵，在机组 正常运行期间连续为汽轮机提供润滑、调节保安 以及发电机密封油用油，因而主油泵的安全性格 外重要。
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。
某柴油机高压油泵传动轴断裂故障处理
-18-作者简介：胡善付（1983--），男，助理工程师，船舶与海洋工程。
郭超（1982--），男，助理工程师，船舶与海洋工程。
于跃（1983--），男，助理工程师，机械造工艺与设备。
某柴油机高压油泵传动轴断裂故障处理胡善付郭超于跃（广船国际质量管理部、物资部）摘要：本文针对某船3#柴油发电机组在700KW负载运行时，出现柴油机高压油泵传动轴（下称传动轴）断裂故障情况，对照TBD620系列柴油机的使用与维修技术及相关标准，结合实际操作经验，分析其产生的原因及提出解决问题的方法。
关键词：柴油机；高压油泵传动轴；故障DOI：10.3969/j.issn.2095-4506.2020.03.0060前言TBD620系列柴油机以其高热效率、高经济性、高可靠性、方便维修而成为先进的发电机之一。
TBD620V16柴油发电机组主要运动部件包括曲轴总成，活塞连杆组件，主轴瓦、连杆轴瓦等，曲轴上安装有主动齿轮用以传动凸轮轴、喷油泵及其辅助装置。
传动轴装于轴承座中，轴承座由壳体、传动轴、滚动轴承、滑环、O型圈、轴密封圈、锁紧螺母、内六角螺钉、调整环、乐泰242组成，其中传动轴的材质为42CrMo，状态为调质处理。
下面分别从现场勘察、原因分析、处理方法等几个方面进行详细说明。
1现场描述及拆检情况1.1故障概述某船3#柴油发电机组（编号3A8C00320）在700kW负载运行时，出现柴油机高压油泵传动轴断裂故障。
故障发生时，柴油机累计运行约1000小时。
1.2柴油机拆检情况事故发生后立即组织相关人员对柴油机进行了拆检，发现高压油泵传动轴在定位螺母与联轴节之间的位置处断裂，见图1和图2，断口处有磨损、生锈痕迹。
检查高压油泵齿条动作灵活，高压油泵传动法兰螺母紧固无松动。
检查柴油机V形夹角内无异物，泵传动轴上无明显磕碰痕迹。
拆下柴油机前端小盖板，检查高压油泵传动齿轮紧固螺栓无松动,对柴油机进行手动盘车两圈以上正常，观察前端齿轮系，各零部件外观及转动无异常，拆下淡、海水泵，触摸检查凸轮轴齿轮及水泵齿轮，其可见部分未见异常。
泵的故障分析及案例
01
通过监听泵的运行声音，判断泵的工作状态是否正常。
02
声音分析法可以检测到泵内部的流体流动是否顺畅、轴承是 否正常运转等。
03
声音分析法需要经验丰富的操作人员或专业人员进行分析和 判断。
温度分析法
通过监测泵的表面温度，判断泵的工作状态是否 正常。
温度分析法可以检测到泵内部的热量积累、轴承 过热等情况。
压力波动
泵的压力波动可能由于气蚀、旋转失速或流体 性质变化等原因引起。
效率下降
随着磨损和腐蚀的积累，泵的效率可能逐渐降低。
流体故障
汽蚀现象
当泵的吸入压力低于流体 饱和蒸汽压力时，会发生 汽蚀现象，导致泵性能下 降。
流体泄漏
由于密封件老化、机械振 动或压力波动等原因，泵 的流体可能发生泄漏。
堵塞与腐蚀
泵的故障分析及案例
目录 CONTENT
• 引言 • 泵的常见故障类型 • 泵故障分析方法 • 泵故障案例 • 泵故障预防与维护 • 结论
01
引言
泵的重要性
01
泵是工业生产中不可或缺的重要 设备，广泛应用于化工、石油、 电力、食品等各个领域。
02
泵的主要功能是输送液体，包括 液体物料、水、油等，其性能好 坏直接影响到生产线的稳定性和 产品的质量。
不清洁的流体或腐蚀性流 体可能导致泵内部堵塞或 腐蚀，影响泵的正常运行。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
03
泵故障分析方法
振动分析法
通过监测泵的振动情 况，分析泵内部的运 转状态，判断是否存 在故障。
振动分析法需要专业 的振动测量仪器进行 测量和分析。
振动分析法可以检测 到泵内部的轴承、齿 轮等部件的异常磨损 或松动。
声音分析法
急冷水泵轴断裂失效分析
急冷水泵轴断裂失效分析【摘要】某车间急冷水泵于2000年投入使用，一直运行至今从未更换过。
2020年3月12日，发现机械密封泄露，随即切泵检修，发现泵轴整体断裂。
采用宏观检验、化学成分分析、硬度检测以及金相组织检验等方法对此断轴进行了综合分析。
结果表明：该轴断裂主要原因是制造过程中热处理不好以及高周疲劳。
【关键词】断轴；热处理；疲劳某厂乙烯装置有三台相同型式的离心泵，均为BB1型卧式轴向中开的双支离心泵，为2000年投用。
自2020年2月份以来，该泵运行期间，轴振动烈度数值较高，车间于2月中旬对其进行监控运行。
2020年3月12日21点30分，车间操作人员巡检发现该泵两侧轴端机械密封泄漏，随即启动备用泵，将该泵做隔离倒空处理。
对其进行解体检修处理时发现转子组件主轴断裂：一.泵的主要参数设计流量：827M3/h；扬程：77M；轴功率：290KW；转速：1480rpm；输送介质：急冷水；泵轴材质：AISI4140，相当于国产的42CrMo。
二. 检验与分析2.1 宏观检验对断轴进行宏观观察，发现泵轴断裂部位位于轴套一端靠近叶轮侧，断口外沿平齐，没有明显的宏观塑性变形，为脆性断裂。
断裂起源于轴的键槽附近部位，断口由清晰可见的三个区组成，即疲劳源区；疲劳裂纹扩展区，又称贝纹线区以及最后断裂区或瞬断区，是典型的疲劳断裂断口。
疲劳源区是疲劳裂纹的核心区。
一般在轴的表层或近表层，是一个非常光滑的区域，这主要是由于疲劳裂纹在该区扩展速度很慢及疲劳裂纹反复张开闭合而使断面磨光的缘故。
B区为疲劳裂纹扩展区，其形态如贝壳状，又称贝纹线区。
由于泵轴在旋转的同时还承受附加弯曲应力，因此该贝纹线不是等距离的。
当疲劳裂纹扩展到一定尺寸后，轴所剩材料面积不足以承受外力时，便产生快速断裂，从而产生了最后破坏区，宏观表现为高低不平的粗糙的灰色断口。
同时，因为该泵轴为旋转弯曲疲劳断裂。
故其最后破坏区的位置不在裂纹源的对面，而是相对于轴的旋转方向偏离一个角度。
辅助油泵泵轴断裂原因分析
辅助油泵泵轴断裂原因分析
段勇;杭佳宁
【期刊名称】《石油和化工设备》
【年(卷),期】2024(27)4
【摘要】针对某石化公司芳烃车间重整装置k201机组辅助油泵泵轴发生断裂失效的情况,通过宏观形貌观察、扫描电镜分析、化学成分分析、金相检验、EDS能谱分析等测试方法和手段,得出结论:泵轴材质为20CrMn钢,其金相组织为铁素体和珠光体;泵轴轴承安装处存在着严重的应力集中,在油泵运行时产生的交变载荷作用下,产生多个疲劳裂纹源,并由泵轴表面向其心部不断地扩展,导致泵轴的有效承载截面不断地减小,最终由于旋转弯曲疲劳断裂造成了整个泵轴的断裂失效。
【总页数】7页(P165-171)
【作者】段勇;杭佳宁
【作者单位】中国石油天然气股份有限公司抚顺石化分公司;沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
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4.1Cr17Ni2钢热油泵泵轴断裂分析
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刚性抽油杆螺纹连接处断裂失效分析
刚性抽油杆螺纹连接处断裂失效分析摘要在石油工业中，抽油杆是一种常见的设备，用于从油井中提取石油。
然而，抽油杆螺纹连接处的断裂失效是一个经常出现的问题，对生产造成了严重的影响。
本文通过实验和数值模拟的方法，对刚性抽油杆螺纹连接处断裂失效进行了分析，并提出了相应的改进措施，以提高系统的可靠性和安全性。
1. 引言抽油杆被广泛应用于石油工业中的油井开采过程中，在高温、高压和恶劣的环境下工作。
抽油杆的螺纹连接处是其中最容易发生断裂失效的部分，因为在工作过程中会受到巨大的拉力和扭矩，同时还要承受石油液体的冲击和腐蚀。
因此，了解抽油杆螺纹连接处的断裂失效机理，并采取相应的改进措施，对于提高抽油杆系统的可靠性和安全性至关重要。
2. 断裂失效机理2.1 材料特性抽油杆通常采用高强度的碳素钢制造，具有较高的拉伸强度和抗疲劳性能。
然而，由于长期工作在高温、高压和腐蚀的环境下，抽油杆的材料会发生相应的蠕变和腐蚀疲劳现象。
2.2 螺纹连接处的应力状况在抽油杆的螺纹连接处，由于受到拉力和扭矩的作用，会导致应力集中。
应力集中会引起连接处产生微裂纹，当裂纹扩展到一定程度时，就会导致断裂失效。
3. 断裂失效分析方法3.1 实验方法为了研究抽油杆螺纹连接处的断裂失效机理，可以进行拉力试验和扭矩试验。
通过调节载荷大小和频率，可以模拟实际工作条件下的应力状态，观察连接处的断裂情况。
同时，可以将断裂样品进行金相显微镜观察和扫描电子显微镜分析，以了解断裂形貌和微观组织的变化。
3.2 数值模拟方法利用有限元分析软件可以对抽油杆螺纹连接处的应力分布进行模拟和分析。
通过建立合理的材料本构模型和几何模型，可以计算出连接处的应力和位移分布。
通过对模型的优化调整，可以得到最大的应力和应力集中区域。
4. 改进措施4.1 强化材料性能为了提高抽油杆的抗蠕变和抗腐蚀性能，可以选择更高强度的材料，并进行相应的热处理和表面处理。
此外，还可以采用涂层技术，在连接处形成保护层，以减少外界的腐蚀和磨损。
抽油杆断裂失效分析
抽油杆断裂分析姓名——班级——摘要：某油田用抽油杆服役半年即发生失效断裂。
从断口的宏微观形貌特征、微组织、常规力学性能和化学成分等方面进行了分析，认为，材料化学成分不当、存在冶金缺陷及强度偏低等是造成该抽油杆发生早期疲劳断裂的主要原因。
关键词：抽油杆；断口；疲劳；失效分析一、引言某厂生产的一批超高强度抽油杆，在服役近半年后，其中一根距地面处的抽油杆突然断裂，导致采油工作中断，造成了一定的经济损失。
该抽油杆杆径为25mm，其技术要求σs≥800MPa ，σb为966~1200MPa，δ≥14%，ψ≥45%。
热处理工艺： 930℃正火，400℃回火。
二、检验与结果1断口宏观分析原断口（见图1）表面虽已氧化锈蚀，但仍可提供如下信息：①断裂起始于抽油杆内部，并以此呈弧线状向前扩展，比较符合疲劳断口宏观形貌特征；②断裂的扩展台阶明显，扩展方向一目了然；③原断口上具有较大的剪切唇，一方面说明材料基体本身塑韧性较高，另一方面也说明该抽油杆断裂时所受应力可能要大于其实际许用应力。
图1 抽油杆断口宏观低倍形貌（实物）2断口微观形貌分析将原断口样用SEM进行观察，可见，在断裂扩展台阶及其扩展方向的裂纹源区存在着一断裂撕拉斜面(见图2a)，但其更详细的微观形貌特征已被腐蚀产物所覆盖(见图2b)(a)断裂起始及扩展区 (b)断裂扩展区图2 抽油杆原断口的SEM二次电子形貌为进一步考察材质、深入分析断裂成因。
本试验选取新的冲击断口试样进行SEM观察与分析。
①新断口上存在较多尺寸很大的裂纹和孔洞（见图3a）、以及导电性差的白亮带（见图3b）；②该材料基体的正常微观断口形貌特征为韧窝状，同时还存在夹杂物。
对图中A处夹杂物进行能谱分析），结果显示，夹杂物中含有S，Al，Mn和Ca等元素；③新断口上很多区域如一些孔洞洞壁上存在着导电性不佳的块状物，进一步观察，其为堆集在一起的细颗粒状物质，这些聚集颗粒物经ESD分析主要含Al元素，同时还有少量的S和Ca元素。
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油泵转子断裂失效分析
摘要：油泵转子泵油工作时，在转子台阶叶轮配合处断裂。
文章采用SEM扫描电镜、EDS能谱分析仪、光学显微镜等对断裂部位进行了失效分析对泵轴转子的断裂原因进行了探讨,从而找出其断裂原因,并对抽油泵轴用管的生产工艺提出了改进意见。
结果表明：该油泵转子泵油工作时，受到与透平转子相同振动频率的交变应力和扭转载荷作用，同时在泵壳和油箱约束下的有限区域做强迫振动，在转子直径最小的过渡R圆角处形成了应力集中，最终在过载瞬间发生疲劳开裂。
关键词：油泵转子；失效分析
1 概述
某电厂2#机油泵转子泵油工作时，在转子台阶叶轮配合处发生断裂。
油泵转子断裂失效前，机组开缸大修过一次，同时检修主油泵跳动、间隙值，均符合图纸要求。
至断裂失效前，运行反映机组振动良好，无异常情况出现{[1],[2],[3]}。
现场主要情况为：
（1）断裂发生于转子台阶叶轮配合处（如图1-1红色方框所示），断裂表面平滑；
（2）断口边缘存在锈迹，润滑油已浸入转子裂纹；
（3）叶轮转子轴颈配合处轴台阶圆角R0.4，过度角几乎为直角，较尖锐；
（4）转子断口瞬断区的两断面发生了相对扭转，瞬断区尖端两断面发生相对摩擦并呈现出光滑平面；
（5）现场浮动轴承有磨损痕迹、左端盖有轻微变形，应为转子疲劳断裂前发生弯曲，与轴瓦刮擦所致，主油泵其它部件良好。
为进一步确认转子断裂发生的原因，对断裂转子进行了化学成分分析、力学性能检测、金相组织检查、SEM扫描电镜分析和EDS能谱分析等。
转子材料为30Cr2Ni4MoV，执行标准为JB/T1265-2002。
图1-1 油泵转子断裂位置图
2实验结果
取样位置及方法设定后。
对转子本体试样分别进行了化学成分分析、材料力学性能检查、显微组织检查、宏观低倍组织检查、断口形貌分析等。
2.1 化学成分检查
油泵转子化学成分检查结果分析，引导的结果表明，油泵转子化学成分符合JB/T1265-2002标准要求。
2.2 力学性能测试
转子力学性能检测结果中，其中材料硬度测试区做了定性分析后，发现力学性能测试结果表明材料的力学性能指标均满足JB/T1265-2002要求。
2.3 金相组织检查
在金相试样进行打磨抛光后，使用Axiovert 40MAT光学显微镜对试样进行非金属夹杂物检查，径向和轴向的非金属夹杂物照片进行导出。
使用4%硝酸酒精对试样进行腐蚀后，用Axiovert 40MAT光学显微镜进行显微组织和晶粒度检查，显微组织形貌进行分析对比，最终出具宏观低倍检查结果和金相检查结果。
失效油泵转子的金检查结果显示，显微组织、晶粒度、径向及轴向非金属夹杂物含量和宏观低倍检查结果均满足JB/T1265-2002标准要求。
2.4 断口形貌观察
切割分区后的断口宏观形貌中，进行分析后，将断口分为1-6个观察区，从
断口的宏观照片反映信息显示，转子发生了典型的高周疲劳断裂，并呈现出多源
特征，最终扩展至靠近轴周向表面以下10mm左右区域发生瞬间失稳断裂。
发现
断口呈现出明显的疲劳源区和延展特征，转子的断裂裂纹源区位于此轴颈过渡倒
角R处，并沿转子径向向芯部扩展。
断口形貌中，试验发现断面平直，基本呈平面特征。
断口的光学照片和SEM
照片显示的形貌显示，断口在交变载荷作用下呈现出步进式扩展，并可见清晰的
疲劳辉纹。
4区的断口形貌中，通过试验发现，断口呈现出平直的扩展特性，其中一侧
所示断口表面分布球状颗粒，采用EDS成分分析发现Mo元素含量极高，并结合
颗粒的分布特征，分析认为其极有可能是电火花线切割加工时，冷却液附带钼丝
烧损物附着形成，分析结果见图2-1。
图2-1 断口4区表面球状颗粒物EDS分析结果
图2-2所示为5区&6区断口形貌观察照片，这两个区域断口表现特征均为疲劳裂纹扩展
的形貌特征。
图2-2 断口5 & 6区SEM形貌a) 5区；b) 为6区
图2-3为断口3区形貌图，该区断口由平直状发展为凸凹不平的起伏状，表明该部分是
断口发生瞬间断裂的瞬断区。
从瞬断区整体表现为韧性断裂，存在大量的韧窝，但在最后断
裂点位置附近呈现出沿晶脆性断裂特征。
图2-3 断口3区SEM形貌
3 分析与讨论
综合前述检测，可知油泵转子材料合格。
图2中的断口形貌观察结果表明，断口源区无明显腐蚀应力痕迹，叶轮与转子装配区过
渡区半径R=0.8mm，设计控制此区域半径为R=0.4mm。
从疲劳裂纹的扩展路径分析，油泵转
子断裂失效为低应力集中剪切裂纹萌生，裂纹受交变应力和扭转载荷作用不断扩展疲劳断口，最终在过载瞬间断裂失效。
裂纹发生与扩展如图3-1所示。
图3-1 油泵转子断裂发生扩展复原图
4 结论
（1）该油泵转子的化学成分、力学性能和金相组织检查结果均符合JB/T1265-2002标准
要求。
（2）该油泵转子泵油工作时，受到与透平转子相同振动频率的交变应力和扭转载荷作用，同时在泵壳和油箱的约束下在有限区域做强迫振动，在转子直径最小的过渡R圆角处形成了
应力集中，最终在过载瞬间发生疲劳开裂。
（3）针对上述失效可能原因，建议增加此区域过渡圆角R半径，降低该台阶区域应力集中效应；同时加强监测类似机组油泵泵体的振动情况，以判定该类型机组油泵转子的振动幅
值是否超标，以便设计后续进一步改良设计。
参考文献
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