叶片叶轮类失效分析实例.doc

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1、叶片、叶轮类失效分析实例叶片按其工作性质可分为动叶片及静叶片两种类型。动叶片又称为工作叶片，主要起传递动力的作用；静叶片又称为导向叶片，主要起导向流体的作用。叶片在运转时，主要受拉压、弯曲、扭转等应力的作用；除此Z外，叶片还受到激振的作用，其振动频率对叶片的寿命有校大的影响。叶片的失效形式，主要是疲劳失效；但也可能出现应力腐蚀开裂、册性变形等失效形式。在疲劳失效屮，尤其是动叶片疲劳失效，往往是振动起很大作用；应当指出，微振失效也是叶片失效的重要形式z-。按叶片的断裂或损伤的部位划分失效类型，可分为三种类型：(1)叶身断裂失效；(2)叶根断裂失

2、效；(3)叶冠或叶顶失效。木部分除了介绍叶片失效分析实例Z外，还介绍了叶轮、风轮、螺旋桨等失效的实例，供读者参考。汽轮机叶片断裂失效分析1.燃气轮机的静叶片断裂失效燃气轮机的静叶片材质为1CH3钢，经调质处理示使用。装机运行不久就发现静叶片断裂失效。拆机检杳，用肉眼或放大镜观察，发现静叶片的断口形貌较平滑，具有疲劳断裂的宏观形貌特征；另外还观察到静叶片的自由端损伤较严重。在正常情况下自由端是不接触任何物体的，但由于装配间隙较小，在运转时可能碰触侧壁而损伤。静叶片断口的宏观外貌如图1所示。箭头指示处为裂源。用电了显微镜观察，进一步证实裂源的微观

3、形貌特征为准解理断裂，裂纹扩展区的微观形貌特征为疲劳辉纹标记，如图2所示。与振动疲劳断口相比较,静叶片断口的疲劳辉纹形态与英极为相似，因此可认为静叶片是由于装配不当引起的振动疲劳断裂。图1OPI图象说明：燃气轮机静叶片断口宏观外貌，箭头指示处为裂源。图象说明：燃气轮机静叶片电了断口形貌，具有准解理断裂及疲劳断裂形貌特征；箭头指示处为准解理花样。图2TEM5000X1.30万千瓦汽轮发电机叶片失效失效叶片为大型汽轮机纟R上的动叶片，安装于某厂30力讦瓦发电机上，材料为2Crl3钢经调质处理，使用数年后在检修时发现有裂纹。失效叶片外观形貌如图3所

4、示，将其放大后裂纹外观形貌如图4所示。把失效叶片裂纹打开，其断口宏观形貌如图5所示。从叶片断口的宏观、微观形貌特征，说明叶片具有腐蚀疲劳断裂特征。叶片工作时蒸汽的冲力使排气侧处于较高的拉丿应力状态，高温蒸汽提供了腐蚀性的环境，使叶片形成腐蚀疲劳裂纹。这种情况在汽轮机动叶片上曾多次岀现。图象说明：失效叶片宋观外貌，可观察到有一裂纹，根据裂纹的外形可知裂源起始于叶片的排气侧，向进气侧扩展。图3OPI图40PI图象说明：叶片裂纹外形的放大彖，其裂纹平貞且与叶片纵向相垂直。图象说明：打开裂纹后叶片的断口宏观形貌，断口表面有一层棕褐色的腐蚀物覆盖，近源

5、区断面呈细颗粒状，裂纹扩展区能观察到疲劳断口的贝壳纹特征。贝纹线的凸弧面指向叶片进气侧，这表明疲劳裂纹是由排气侧向进气侧扩展。图50PI3.汽轮机(129)机组第10级动叶片断裂失效汽轮机(129)机组第10级动叶片材料为2Crl3钢。2Crl3钢材料的热处理工艺为：1000°C保温30分钟，油淬,700°C回火,保温180分钟,空冷。汽轮机(129)机组在运行过程中,经常发生第10级动叶片断裂失效。汽轮机(129)机组第10级动叶片断口形貌如图6所示。叶片宋观断口形貌特征可分为四个区域：A区为裂源区；B区为裂纹扩展区；C区为瞬时断裂区；D区

6、为剪切廉区。A区靠近叶片的排气侧。断口表面较粗糙，有一些腐蚀锈斑。B区断口表面较平坦，具有明显的疲劳前沿线或贝壳状条纹等宏观形貌特征。从疲劳前沿线扩展的趋势可知，疲劳裂纹是由A区向B区扩展的。C区接近进气侧，断口表面凹凸不平，具有快速撕裂的形貌特征，裂纹是由D区向C区快速扩展的。D区即剪切廉区，断口表面呈现鹅毛状，且具有金属光泽，有一定的倾斜角度，是裂纹的最终断裂区。汽轮机(129)机纟H•第1()级动叶片断裂为腐蚀疲劳开裂。435363'738394041图60PI图象说明：汽轮机(129)机组第10级动叶片断口宏观形貌，按其特征可将叶片断

7、口划分为A、B、C、D四个区域，即裂源区、疲劳裂纹扩展区、瞬时断裂区及剪切唇区。压缩机叶片失效分析1.空气压缩机叶片失效失效的空压机是国外引进的化工设备。现场调杳看到空压机的轴流段所有调节叶片和导流叶片都产生不同程度的损坏，破坏尤为严重的是前1—2级，往示逐级减轻。从轴流段整个叶片破坏情况分析，可能是由于1、2级中的几个叶片先断裂，然示引起其它叶片失效，后来还发现空压机离心段第一级叶轮导流叶片有一片断裂。从轴流段一级调节叶片屮取样,其断口宏观形貌如图7所示。图屮白箭头所指是先开裂部位，称老断口，黑箭头指的是人为机械打开部位，称新断口,离心段导

8、流叶片断口宏观形貌如图8所示。综上所述，空压机叶片产生断裂原因主要是由于热处理工艺不严格，热处理温度偏高,使纟R织粗大，疲劳强度降低；其次，设计不合理，没有防喘振装