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解州水泵解读泵轴断裂的原因

时间:2018-05-07 00:16    点击量:

解州水泵解读泵轴断裂的原因
  一、圆周和圆角过渡表面蚀坑的存在
  减顶泵是减压塔顶的馏出系统,此部位的腐蚀介质为HCl-H2S-H2O,分别来源于原油中无机盐类的水解,原油中存在的以及非活性硫化物受热分解而产生的活性硫化氢,原油中的水分和蒸汽。
  在油品加工的条件下,它们对减压塔体进行化学腐蚀,生成的腐蚀产物FeCl2和FeS附在金属表面上,阻止或减缓腐蚀介质对减压塔体的腐蚀。但是,当腐蚀介质随油气升至减压塔顶时,在回流段和馏出系统达到水的露点以后,凝聚在金属表面上的HCl气体,形成盐酸溶液。盐酸溶液在水分子的作用下,电离成氢离子和氯离子。泵轴在这样的强酸性溶液中进行着强烈的氢去极化腐蚀。
  减顶泵泵轴在运行过程中受到HCl-H2S-H2O的腐蚀作用,因此在泵轴圆周和圆角过渡表面处形成许多大小不等,深度各不相同并密集分布的点蚀坑,蚀坑的底部比较尖锐,起着尖端缺口的作用,在应力的作用下将产生严重的缺口效应,造成局部应力集中。
  二、截面尺寸的变化
  在泵轴圆角过渡表面处,截面尺寸急剧变化,因而产生了很高的局部应力,这种局部应力往往高于平均应力或以最小截面计算出来的应力值,从而引起局部应力集中的现象,降低了泵轴的疲劳强度和疲劳寿命,促进疲劳裂纹在泵轴圆角过渡表面处产生,扩展,最后导致泵轴突然断裂。
  通常在设计轴的强度时,r/d≥011(r―台肩的圆角半径,mm;d―台肩处的直径,mm)。按此式计算的圆角半径应为r≥715mm,而实测的半径为r=1mm,因此,在轴阶梯部位截面尺寸突变处的应力值,随圆角半径的减小而增大。所以,圆角半径越小,局部应力集中现象越严重,就愈容易导致泵轴产生疲劳断裂。
  三、非金属夹杂物的存在
  在失效泵轴的断口表面上,有大量非金属夹杂物呈聚集成群的点状偏析的形态分布。这些非金属夹杂物质点的强度接近于零,它们存在于钢中就等于在钢的基体上存在一个孔洞,破坏了钢基体的连续性,不仅大大降低了泵轴材质的疲劳强度和使用性能,而且在交变的旋转弯曲载荷作用下,将产生严重的缺口效应,形成很高的局部应力集中,促使疲劳裂纹沿着此面产生并加速扩展,从而导致泵轴过早地发生疲劳断裂。

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