循环水泵叶片断裂的原因分析与处理高度尺
2022-07-07 14:27:59
循环水泵叶片断裂的原因分析与处理
循环水泵叶片断裂的原因分析与处理 2011: 中山横门发电厂地处广东省珠江出海口岸的中山市横门水道,由4台循环水泵担负2台125MW汽轮发电机组冷却用水及化学制水,同时还提供整个电厂的消防、生活、绿化、环保等方面的需要。该厂循环水泵为1200HLCB3.2—16.5型立式混流泵,设计参数为H=16.5m,Q=11520m3/h,n=485r/min,配套电机功率N=710kW。1997年5月1号机A,B循环水泵正式投运,同年底2号机A,B循环水泵也相继投运。 1叶片断裂情况 2004-10-06,1号机A循环水泵在运行中出现叶轮叶片断裂,到11月25日止,在短短的49天内4台循环水泵相继出现断叶片事故。 1号机A循环水泵故障后进行了初步分析。该泵工作介质为海水、江河水,每年冬季至来年的春季为海水倒灌期,期间江河水氯离子的质量分数高达(2~10)×10-3,2003—2004年情况更为严重。该泵叶轮轮毂设计材料为2Gr13,叶轮叶片材料为1Gr18Ni9Ti,叶轮叶片长度为270mm,宽度为 350mm,叶片端面厚度为20mm,根基厚度为 20mm,根部焊接宽度为180mm,共7个叶片组成叶轮组。运行中发现该泵电机上导轴承振动突然增大而紧急停泵,经解体检查,发现该泵叶轮叶片断裂一片,断口在叶片根部,呈亮白色,有金属的光泽,断面上带有明显的“人”字型纹路,属脆性断裂。除断的1片外,其余6片中的5片根部都有明显的深浅程度不一的断裂源。对7片叶片受力面进行显微组织分析,除1片外,其余6片均有纵横交错的龟裂纹。由上所述,判断造成循环水泵叶片断裂的原因,是典型的奥氏体不锈钢受晶间腐蚀、焊缝热裂纹及电化学等综合影响的结果。 2断裂原因分析 2.1合金元素贫乏化 由于铬镍奥氏体不锈钢在加热过程中晶界容易析出碳化物第2相,造成晶界某成分的贫乏化,如:1Gr18Ni9Ti不锈钢因晶界析出沉淀相Gr23C6,使晶界附近留下贫铬区。由于该类钢加热和冷却不发生α-γ相变,不能淬火强化,强度、硬度低,当在450~850℃温度内保温或缓慢冷却,然后在一定腐蚀介质中暴露一定时间,就会产生晶间腐蚀,在650~750℃范围内加热一定时间,这类钢的晶间腐蚀更为敏感,普遍认为在上述温度范围内,将沿奥氏体晶界析出Gr23C6,从而使奥氏体晶界附近区域的含铬量低于11.7%。然而,贫铬区宽度很窄,如:18~8奥氏体不锈钢在650℃敏化处理2h,贫铬区总宽度为150~200nm,其中贫铬严重区宽度不到50nm,导致沿奥氏体晶界附近产生腐蚀,所以不锈钢的机体中铬的质量分数不得低于11.7%。该厂循环水泵叶片材质为奥氏体1Gr18Ni9Ti 不锈钢,在叶片的制造、加工固溶处理时,如果该叶片在450~850℃区间内停留一定的时间后,将促进[Fe,Gr]C在晶界析出,其中的铬主要来自晶粒表层,而内部的铬来不及补充,使晶界的晶粒表层的含铬量下降,形成贫铬区。而贫铬区的含铬量远低于钝化所需的极限值,其电势比晶粒内部的电势低,更低于碳化物的电势。贫铬区和碳化物是紧密相连的,遇到一定的腐蚀介质,就会发生短路电池效应。该厂循环水泵叶轮在氯离子含量很高的江水中长期运行,这种情况下,碳化铬和晶粒呈阴极,使呈阳极的贫铬区被迅速侵蚀,引起力学性能下降,在受力时沿晶界断裂。
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