武汉混流风机厂家浅议风机叶轮飞裂原因

    国内曾出现了数起风机叶轮飞裂的事故，从事故原因看，既有疲劳断裂，也有应力腐蚀破坏断裂。由于影响叶轮使用寿命的因素是多样的，和叶轮的选材、制造、使用环境及加载速度有关，有时是几种因素综合作用的结果，所以破坏断裂机理也是复杂的。下面是分析三种断裂的可能性：
（1）应力腐蚀断裂应力腐蚀破坏断裂是不锈钢破坏断裂的一种常见形式，不仅遍及采用不锈钢的化工、石油、动力、航空、原子能等工业部门，而且遍及耐腐蚀的几乎所有常用的钢种和合金。风机叶轮就属不锈钢应力腐蚀破坏断裂。但不锈钢应力腐蚀破坏断裂是在一定的条件下发生的，敏感的合金（材料因素）、特定的介质（环境因素）和静拉伸应力（力学因素）是不锈钢产生应力腐蚀的几个基本条件。
　　对本文分析的风机转子，从几个基本条件看，不能排除应力腐蚀的可能，但根据对照分析，断裂前后使用的其它转子，材料和环境都是相同的，却没有发现任何应力腐蚀的迹象；在力学因素中，工作应力与制造过程中的残余应力相比，工作应力占主要作用；对原始缺陷而言，检修时都发现面有多条裂纹。因此，应力腐蚀造成叶轮断裂的可能性较小。
　　（2）脆性断裂脆性断裂和温度密切相关，统计表明，许多事故都发生在低温工作的构件中。但这并不是说，只有低温才会发生脆性断裂。 
　　影响材料脆性断裂的因素相当多，有些文献将这些因素分为工程、机构和冶金因素三大类。在一个结构中究竟那些因素对脆性断裂起决定作用还难以确定，无法找到一个单一的作为结构有无脆性危险的判据，临界转变温度法只不过是一种带有广泛经验性的判据。从本文的叶轮断口看，既可能是脆性断裂和腐蚀破坏断裂，也可能是疲劳破坏断裂。但从三个方面分析，我们可以排除脆性断裂：一是叶轮使用的材料00Cr17Ni14Mo3为奥氏体心立方晶格韧性材料（延伸率=50），较之体心立方晶格材料，不易发生脆性断裂：其次是环境温度，工作温度为70℃，高于材料的临界转变温度；最后是对比分析，同样材料制造的叶轮，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，在交变载荷作用下，裂纹扩展以至失稳断裂也不应理解为脆性断裂，应按疲劳断裂考虑。

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　　疲劳断裂在交变载荷的作用下。金属结构中的某些薄弱环节经常会在结构的面首先形成裂纹，该风机在运行检修中也曾发现面出现多条裂纹，的长度达8mm左右，检修人员采取焊接后打磨的方法来消除裂纹。风机在运行过程中，由于振动产生的动应力，是造成裂纹产生和扩展的原因。但裂纹的萌生和扩展直至断裂是有一定过程的，影响叶轮寿命的因素可以用一个公式示：dadN=f（Ρ、a、c、e）式中a原始裂纹长度N总的循环次断Ρ应力c与材料、工艺制造等有关常数e使用环境、条件、温度等影响因素在应力水平、材料和使用环境一定的情况下，原始裂纹的大小对叶轮疲劳寿命影响很大<8>。如果材料本身以及制造过程中存在缺陷，往往导致叶轮在短期内失效。根据文中分析的叶轮，我们可以估计原始缺陷的大小。
事故主要原因及改进措施从上面的分析可知，制造中特别是焊接裂纹缺陷、漏检和监控措施不力是造成这次事故的主要原因。据此我们采取了以下改进措施：
（1）加强叶轮原材料检验，除面缺陷检验外，应用超声波或射线方法检查材料可能存在的内部缺陷。
　　（2）用疲劳强度理论和断裂失效理论对风机进行可靠性分析，并以此计算得出叶轮的原始面裂纹尺寸和深埋裂纹尺寸。
　　（3）加强焊接工艺的监控，严格执行焊接工艺流程，严格限制焊缝金属中的S、P等杂质元素的含量。推荐用短弧焊，低线能量、窄焊道技术等，提高熔池的冷却速度。如采用手工电弧焊，要求焊前预热和焊后热处理。

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