某双螺杆泵泵轴断裂原因_韩燕

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1、第３３卷第９期腐蚀与防护Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．９２０１２年９月ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ＆ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮＳｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１２某双螺杆泵泵轴断裂原因韩燕，李金凤，尹成先，路彩虹（中国石油集团石油管工程技术研究院，西安７１００６５）摘要：通过理化性能检测及扫描电镜、Ｘ射线衍射方法对某双螺杆泵断裂泵轴进行了分析研究。结果表明，主轴断裂为外表面腐蚀坑处起源的腐蚀疲劳断裂，主轴断裂导致结构失衡，从而造成螺旋套瞬断；输送介质含腐蚀介质（硫化氢）以及长期扭转运动是导致泵轴断裂的主要原因。关键词：双螺杆泵；硫化氢；腐蚀疲劳断裂中图分类号：ＴＧ１７２；ＴＥ

2、９８８文献标志码：Ｂ文章编号：１００５－７４８Ｘ（２０１２）０９－０８２９－０４ＦａｉｌｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａＴｗｉｎ－ｓｃｒｅｗＰｕｍｐＳｈａｆｔＨＡＮＹａｎ，ＬＩＪｉｎ－ｆｅｎｇ，ＹＩＮＣｈｅｎｇ－ｘｉａｎ，ＬＵＣａｉ－ｈｏｎｇ（ＴｕｂｕｌａｒＧｏｏｄｓＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＣＮＰＣ，Ｘｉ’ａｎ７１００６５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｔｅｓｔｉｎｇ，ａｎｄａｎａｌｙｓｅｓｏｆＳＥＭ，ＥＤＳａｎｄＸＲＤ，ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｄｓｈａｆｔｏｆａｔ

3、ｗｉｎ－ｓｃｒｅｗｐｕｍｐｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅａｓｏｎｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｗａｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｉｎｇｃａｕｓｅｄｂｙｓｕｌｆｉｄｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎ．Ｔｈｅｓｈａｆｔｗａｓｔｈｅｆｉｒｓｔｐａｒｔｔｏｆｒａｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｓｃｒｅｗｓｈｅｌｌｗａｓｔｈｅｓｅｃｏｎｄｅｌｅｍｅｎｔｔｏｆｒａｃｔｕｒｅ；ｔｒａｎｓｐｏｒｔｍｅｄｉｕｍｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｈｙｄｒｏｇｅｎｓｕｌｆｉｄｅｇａｓａｎｄｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｔｏｒｓｉｏｎｍｏｖｅｍｅｎｔｗｅｒｅｔｈ

4、ｅｍａｉｌｒｅａｓｏｎｓｌｅａｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｈａｆｔｆｒａｃｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｗｉｎ－ｓｃｒｅｗｐｕｍｐ；ｈｙｄｒｏｇｅｎｓｕｌｆｉｄｅ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｆａｔｉｇｕｅｆｒａｃｔｕｒｅ某油田采用双螺杆泵为所输送的原油加压，该腐蚀坑及表层剥落，见图１、图２。断口可见三处半双螺杆泵于２００３年１０月投运，至２００９年１１月７圆形疲劳源，以及明显的海滩状疲劳条纹，如图３所［１］日断轴，使用时间６年零１个月。该泵所输送介质示，是典型的疲劳断口形貌。为重质原油，含有少量的硫化氢气体（多数时候含量超过５００ｍｇ／Ｌ），夏季为不加热

5、输送，原油运行温度为５５～７２℃，冬季为加热输送，原油运行温度为６５～７２℃，泵的设计运行压力为５．０ＭＰａ，实际工作压力范围为１．２～４．０ＭＰａ，轴功率２６４ｋＷ，主轴材质０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ，依据标准ＧＢ／Ｔ１２２０－２００７，螺旋套材质３８ＣｒＭｏＡ１Ａ，依据标准不详。１试验方法与试验结果１．１宏观分析通过肉眼对断裂主轴及轴套进行宏观分析，并用数码相机拍照记录。断裂主轴断口整体呈脆性形貌，断口总体光滑齐平，在最后瞬断区有长约１ｃｍ的裂纹，应为瞬断时撕裂造成。经低倍显微镜观察，此裂纹为一贯穿收稿日期：２０１１－１０－１８通信作

6、者：韩燕，工程师，硕士，ｈａｎｙａｎ００３＠ｃｎｐｃ．ｃｏｍ．ｃｎ断裂螺旋套断口也为脆性断口，但断口十分粗到断口上的细长裂纹，断口的外缘可见明显的糙，瞬断区所占比例较大，是在短时间内断裂的典型·８２９·韩燕等：某双螺杆泵泵轴断裂原因图４断裂螺旋套照片图３主轴断口照片（有多处起源，明显条纹）ＡＲＬ４４６０直读光谱仪对断裂主轴的化学成分进行形貌，见图４。分析，结果见表１。由宏观分析可知，泵主轴为首断件，螺旋套为后可见，主轴成分未见异常。断件。主轴断裂导致结构失衡，从而造成螺旋套瞬（２）力学性能依据ＧＢ／Ｔ２２８－２００２，采用断。因此，随后仅

7、对主轴进行进一步分析。ＵＨ－Ｆ５００ＫＮＩ拉伸试验机进行拉伸性能试验，结果１．２理化性能检测见表２。（１）化学成分依据ＧＢ／Ｔ４３３６－２００２，采用表１化学成分分析结果％元素ＣＳｉＭｎＰＳＣｒＭｏＮｉＮｂＶＴｉＣｕ主轴０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ０．０４４０．３００．４００．０１４０．００３５１６．５９０．０１８４．０５４０．２４０．０２７０．００１４３．３８ＧＢ／Ｔ１２２０－２００７≤０．０７≤１．００≤１．００≤０．０３５≤０．０３０１５．５０～１７．５０—３．００～５．０００．１５～０．４５——３．００～５．００表２拉伸试验结果试样

8、ＲｍＲｐ０．２ＡＺ编号直径＋标距／ｍｍＭＰａＭＰａ％％１３１５１１９８１４．５４８．５主轴１２．５×５０１３２０１１９０１５．５５２．００Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ１３１５１１７７１５．０５０