大型离心泵轴断裂原因分析
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Ｒｍ／ ＭＰ ａ
９ ２ ５
・ ３ ５ ・
与联 轴 器 相 邻 接 （ 直径 为 ＋ ９ ５ ｎ ｌ ｉ ｉ ｉ ） 部分 沿 ＋ ７ ０ ｎ ｌ ｎ ｌ 的阗周上 取 “ 二 拉六 冲 ” （ 拉伸 试料 尺寸 为 ＋ ２ ５ Ｉ ｌ ｌ Ｉ Ｉ ｌ Ｘ １ ４ ０ ｍ ｉ ｌ ｌ ， 冲 击试 料 尺 寸 为 １ ０ ． ５ ｎ ｌ Ｎ ｌ Ｘ １ ０ ． ５ Ｉ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ Ｘ １ ４ ０
摘要 ：某大型ｌ ＿ 【 业离心 泵和起动运行 中泵轴在全功 率输入端 的动静部件配合处发生 断裂 。通过外观检查 、材 料成 分
分析 、断 口分析 、金相组织分析 、力学性能测试以及结 构和应 力分析等手段对断裂原 进行诊 断和分析。结 果表 明 ，材
质确 为 ３ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ Ｖ，基体组织 为回火索 氏体加少量粒状贝氏体 ，力学性能远优于设计 参数 。究其断裂原因 ，主要是由于现 场操 作人 员违规操作 ，导致低压进水端 腔室 Ｇ未被输送介 质充满 ，使轴套等动静转 子部 件之间发生干摩而热量 无法及
・
３ ４ ・
小 兼 柱 采
２ ０ １ ６ 年第６ 期
大 型离心泵轴断裂原 因分析
谭建均 王天周 吴云泽 杨 谕 杜敏溢 徐 俊
（１ 一 汀苏 省（ 丹 阳） 高性 能合金材料研究 院 ，江苏丹 阳 ，２ １ ２ ３ ４ ５ ；２ 一 重庆水泵 厂有 限责任公司 ，重庆 ，４ ０ ０ ０ ３ ３）
己Ｉ Ｊ Ｉ
吉 口
某 泵 公 司一 台大型 多级离 心泵 作 为备 用泵 在客
户观 场 安装 调试 完成后 不 到一个 月的时 间 ，在肩 用
该 备用 泵时泵 轴 发生 断裂 ，如 图 １所示 。此泵 轴材
质为 ３ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ Ｖ钢 ，经 锻 造 、预 热 处 理 、性 能热 处
≤０ｌ ３ Ｏ
０ ． ０ ５
≤Ｏ ． ２ Ｏ
Ｏ － ２ ４
０ ． ２０ － ０ － ３ Ｏ
Ｏ ． １ ６
０． １ Ｏ～ ０ ． ２ ０
（ ； Ｂ， ｒ ３ ０ ７ ７ Ｏ ． ３ Ｏ ～ Ｏ． ３ ８
２ ０ １ ６ 年第６ 期
小 兼 柱 采
表 ２ 断 裂 袋 辅 力 学性 能 及判 定标 准 值
ｍ ｍ） Ｊ ｛ ｛ 于力 学性 能测试 。力学性 能 测试 结果 及判 定 标 准 见表 ２ 由表 ２的数据 可 以看 ｝ ＿ ¨，断 裂泵 轴 的室温 力学
Ｊ Ｂ ｆ ｌ ＂６ ９ ０８
Ｒｅ ／ ＭＰ Ｈ
７ ７８ ７ ７ ０
Ａ／ ％
１ ７ Ｉ ８
／ ％
６ １ ６ ２
理 、力学 性能 检 验合格 后 机械加 工 而 成。断 裂位
位 』 ： 动静部件配合处 。南于泵轴的实际使用时间远 低 于 没计 鸯命 ，出现 过 早失效 ，因此有 必要 对泵 轴
的材 质 、性 能 、断 及 附近梢 关联 部件 的痕 迹 、现 场 使 朋情况 等进 行 分析 ，找 泵轴 断 裂原 因 ，从 而 避 免再次发生类似 断裂事 故 ．
宴测 成份
源自文库
０ ＿ ３ ７
Ｏ ＿ ３ Ｏ
Ｏ ． １ ７ ～ ０． ３ ７
Ｏ ． ６ ５
０ ． ４ ０ － ０ ． ７ ０
０ ． ０ ３ ０
≤０ ． ０ ３ ５
０ ． ０ ０ ７
≤０ ． ０ ３ ５
１ ． １ ３
１ ． ０ Ｏ～Ｉ ＿ ３ Ｏ
Ｏ ． ０ ６
Ａｋ ｕ ｌ Ｊ
７ ６ ７ ６ ９ ５ ６ ３ ７ ４ ７ ６
实测 衄
９ ２ ０
≥７ ５ ５
≥５ ４５
≥ｌ ２
≥４ ０
≥５ ３
性能均满足且明显优于 Ｊ Ｂ ／ Ｔ ６ ９ ０ ８ — ２ ０ ０ ６规 定 的标 准 值 ，未 见异 常 。
１ ． １ 成 分 分析
１ ． ２ 力学性 能分 析
采 用 ｘ射 线 荧 光 光 谱 （ Ｘ Ｒ Ｆ ） 标 样 分 析 ，轴 本
为 了说 明断轴 本体 材质 力学性 能情 况 ，在断 轴
表 １ 断轴本体的化学成分（ ｗ ％）
Ｃ Ｓ ｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｃ ｒ Ｎｉ Ｃ ｕ ＭＯ Ｖ
１ ． ３ 金 相分 析 １ ． ３ ． １ 非 金属 夹杂 物分 析
按 Ｇ Ｂ ｆ Ｆ １ ０ ５ ６ １ — ２ ０ ０ ５对 断裂泵 轴进 行非 金 属夹 杂物 评级 。在 制备 的检 测 面上 只存 在 Ｉ ） 类（ 球 状 氧 化物类 ） 非 金属 夹杂 物 ，未 发现 长 条状 或 链 状 非 金 属 夹 杂 物 。非 金 属 夹 杂 物 的 评 级 结 果 为 Ａ ０ 、Ｂ ０ 、 Ｃ Ｏ、Ｉ ） １ ． ５ （ 最 严重 视 场 ） 、Ｄ Ｓ Ｏ 。可 以看 ｝ ｝ ｛ 轴 的非 金
属 夹杂 物含 量符 合 Ｊ Ｂ ｆ ｆ ６ ９ ０ ８ — ２ ０ ０ ６的技 术要求
１ ． ３ ． ２ 断 口附近 金相 显微 组织
在 断 口上 １ ／ ２半 径 处取 金相 试样 ，金相 观 察 而
沿 轴 的纵 向。３ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ Ｖ材 质金 相 腐 蚀剂 为 ４ ％４ ｉ ￣ 酸 酒精 溶 液 。结 果 表 明断 口附近组 织 为严 重过 热 的魏
罔 １ 泵轴断裂实物图
体 的 化学成 分 如表 １ 所示 。由表 １ 的结果 可 知 ，成 分满 足 Ｇ Ｂ ｆ Ｆ ３ ０ ７ ７中关 于 ３ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ Ｖ合 金 成分 的 要 求（ 标 定标 准 ） ，因此 泵轴 材质 成分符 合要 求 ，确 为
３ ５ Ｃｒ Ｍｏ Ｖ。
１ 泵 轴材 料 分 析
时扩散开 ，引起轴表面温度剧升而发生软化 ；当轴表面的抗剪强度低 于轴 表面所承受的最大剪应力时 ，就会首先在轴表 面产生裂纹进而存剪应力的作用下发 生扩展直 至轴发生断裂。
关键 词 ： 离 心泵
泵轴
断裂
非 金属夹 杂 物
失效分 析
中图分类 号 ：Ｔ Ｈ３ １ １
文献标 识 码 ：Ｂ
９ ２ ５
・ ３ ５ ・
与联 轴 器 相 邻 接 （ 直径 为 ＋ ９ ５ ｎ ｌ ｉ ｉ ｉ ） 部分 沿 ＋ ７ ０ ｎ ｌ ｎ ｌ 的阗周上 取 “ 二 拉六 冲 ” （ 拉伸 试料 尺寸 为 ＋ ２ ５ Ｉ ｌ ｌ Ｉ Ｉ ｌ Ｘ １ ４ ０ ｍ ｉ ｌ ｌ ， 冲 击试 料 尺 寸 为 １ ０ ． ５ ｎ ｌ Ｎ ｌ Ｘ １ ０ ． ５ Ｉ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ Ｘ １ ４ ０
摘要 ：某大型ｌ ＿ 【 业离心 泵和起动运行 中泵轴在全功 率输入端 的动静部件配合处发生 断裂 。通过外观检查 、材 料成 分
分析 、断 口分析 、金相组织分析 、力学性能测试以及结 构和应 力分析等手段对断裂原 进行诊 断和分析。结 果表 明 ，材
质确 为 ３ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ Ｖ，基体组织 为回火索 氏体加少量粒状贝氏体 ，力学性能远优于设计 参数 。究其断裂原因 ，主要是由于现 场操 作人 员违规操作 ，导致低压进水端 腔室 Ｇ未被输送介 质充满 ，使轴套等动静转 子部 件之间发生干摩而热量 无法及
・
３ ４ ・
小 兼 柱 采
２ ０ １ ６ 年第６ 期
大 型离心泵轴断裂原 因分析
谭建均 王天周 吴云泽 杨 谕 杜敏溢 徐 俊
（１ 一 汀苏 省（ 丹 阳） 高性 能合金材料研究 院 ，江苏丹 阳 ，２ １ ２ ３ ４ ５ ；２ 一 重庆水泵 厂有 限责任公司 ，重庆 ，４ ０ ０ ０ ３ ３）
己Ｉ Ｊ Ｉ
吉 口
某 泵 公 司一 台大型 多级离 心泵 作 为备 用泵 在客
户观 场 安装 调试 完成后 不 到一个 月的时 间 ，在肩 用
该 备用 泵时泵 轴 发生 断裂 ，如 图 １所示 。此泵 轴材
质为 ３ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ Ｖ钢 ，经 锻 造 、预 热 处 理 、性 能热 处
≤０ｌ ３ Ｏ
０ ． ０ ５
≤Ｏ ． ２ Ｏ
Ｏ － ２ ４
０ ． ２０ － ０ － ３ Ｏ
Ｏ ． １ ６
０． １ Ｏ～ ０ ． ２ ０
（ ； Ｂ， ｒ ３ ０ ７ ７ Ｏ ． ３ Ｏ ～ Ｏ． ３ ８
２ ０ １ ６ 年第６ 期
小 兼 柱 采
表 ２ 断 裂 袋 辅 力 学性 能 及判 定标 准 值
ｍ ｍ） Ｊ ｛ ｛ 于力 学性 能测试 。力学性 能 测试 结果 及判 定 标 准 见表 ２ 由表 ２的数据 可 以看 ｝ ＿ ¨，断 裂泵 轴 的室温 力学
Ｊ Ｂ ｆ ｌ ＂６ ９ ０８
Ｒｅ ／ ＭＰ Ｈ
７ ７８ ７ ７ ０
Ａ／ ％
１ ７ Ｉ ８
／ ％
６ １ ６ ２
理 、力学 性能 检 验合格 后 机械加 工 而 成。断 裂位
位 』 ： 动静部件配合处 。南于泵轴的实际使用时间远 低 于 没计 鸯命 ，出现 过 早失效 ，因此有 必要 对泵 轴
的材 质 、性 能 、断 及 附近梢 关联 部件 的痕 迹 、现 场 使 朋情况 等进 行 分析 ，找 泵轴 断 裂原 因 ，从 而 避 免再次发生类似 断裂事 故 ．
宴测 成份
源自文库
０ ＿ ３ ７
Ｏ ＿ ３ Ｏ
Ｏ ． １ ７ ～ ０． ３ ７
Ｏ ． ６ ５
０ ． ４ ０ － ０ ． ７ ０
０ ． ０ ３ ０
≤０ ． ０ ３ ５
０ ． ０ ０ ７
≤０ ． ０ ３ ５
１ ． １ ３
１ ． ０ Ｏ～Ｉ ＿ ３ Ｏ
Ｏ ． ０ ６
Ａｋ ｕ ｌ Ｊ
７ ６ ７ ６ ９ ５ ６ ３ ７ ４ ７ ６
实测 衄
９ ２ ０
≥７ ５ ５
≥５ ４５
≥ｌ ２
≥４ ０
≥５ ３
性能均满足且明显优于 Ｊ Ｂ ／ Ｔ ６ ９ ０ ８ — ２ ０ ０ ６规 定 的标 准 值 ，未 见异 常 。
１ ． １ 成 分 分析
１ ． ２ 力学性 能分 析
采 用 ｘ射 线 荧 光 光 谱 （ Ｘ Ｒ Ｆ ） 标 样 分 析 ，轴 本
为 了说 明断轴 本体 材质 力学性 能情 况 ，在断 轴
表 １ 断轴本体的化学成分（ ｗ ％）
Ｃ Ｓ ｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｃ ｒ Ｎｉ Ｃ ｕ ＭＯ Ｖ
１ ． ３ 金 相分 析 １ ． ３ ． １ 非 金属 夹杂 物分 析
按 Ｇ Ｂ ｆ Ｆ １ ０ ５ ６ １ — ２ ０ ０ ５对 断裂泵 轴进 行非 金 属夹 杂物 评级 。在 制备 的检 测 面上 只存 在 Ｉ ） 类（ 球 状 氧 化物类 ） 非 金属 夹杂 物 ，未 发现 长 条状 或 链 状 非 金 属 夹 杂 物 。非 金 属 夹 杂 物 的 评 级 结 果 为 Ａ ０ 、Ｂ ０ 、 Ｃ Ｏ、Ｉ ） １ ． ５ （ 最 严重 视 场 ） 、Ｄ Ｓ Ｏ 。可 以看 ｝ ｝ ｛ 轴 的非 金
属 夹杂 物含 量符 合 Ｊ Ｂ ｆ ｆ ６ ９ ０ ８ — ２ ０ ０ ６的技 术要求
１ ． ３ ． ２ 断 口附近 金相 显微 组织
在 断 口上 １ ／ ２半 径 处取 金相 试样 ，金相 观 察 而
沿 轴 的纵 向。３ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ Ｖ材 质金 相 腐 蚀剂 为 ４ ％４ ｉ ￣ 酸 酒精 溶 液 。结 果 表 明断 口附近组 织 为严 重过 热 的魏
罔 １ 泵轴断裂实物图
体 的 化学成 分 如表 １ 所示 。由表 １ 的结果 可 知 ，成 分满 足 Ｇ Ｂ ｆ Ｆ ３ ０ ７ ７中关 于 ３ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ Ｖ合 金 成分 的 要 求（ 标 定标 准 ） ，因此 泵轴 材质 成分符 合要 求 ，确 为
３ ５ Ｃｒ Ｍｏ Ｖ。
１ 泵 轴材 料 分 析
时扩散开 ，引起轴表面温度剧升而发生软化 ；当轴表面的抗剪强度低 于轴 表面所承受的最大剪应力时 ，就会首先在轴表 面产生裂纹进而存剪应力的作用下发 生扩展直 至轴发生断裂。
关键 词 ： 离 心泵
泵轴
断裂
非 金属夹 杂 物
失效分 析
中图分类 号 ：Ｔ Ｈ３ １ １
文献标 识 码 ：Ｂ