给水前置泵不锈钢泵轴断裂失效原因分析及预防
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级 双 吸 、卧式 水 平 中开 式 蜗壳 泵 ，配套 驱 动 电 机 为 Ａ Ｂ公 司生 产 的 电机 。该 泵在 运行 中发生 因 电 Ｂ
面无任何 损伤特 征 。
机 轴 瓦温 度 高 报 警 跳 闸 ，解 体 电 机 轴 瓦 后 发 现 ， 电机 轴 瓦 一侧 巴 氏合 金 与 轴肩 碰 磨 烧毁 。在 更 换 电机 轴 瓦 的过 程 中测 量 到前 置 泵 泵轴 存 在 异 常 窜
动 ，经过对前置泵解 体检查后发现 ，水泵轴与叶 轮配合 部位 发生 断裂损 坏 。
该 水 泵 不 锈 钢 泵 轴 原 使 用 材 料 为 ０ ｒ７ ｉＣ ４ ｂ Ｃ ｌＮ４ ｕ Ｎ ，为 马 氏体沉 淀 硬化 不锈 钢 。通 过 能 谱 仪在 水 泵 轴 断 口面上 进 行 扫 描 半定 量 测 定 轴 的化学成分 ，结果 见表 １ 。 在 能谱 分 析 结果 中还 检测 出微 量 Ｋ ａ 元 、Ｃ 等 素 （ １中未 列 出） 表 ，这是 断 口表 面 在泵 轴 断裂 后 受 到介 质 污 染所 致 。从 表 １中 的数 据 可 以判定 该
表 面 沉 积 一 层 较 厚 的氧 化 腐 蚀 产 物 ，在 扫 描 电镜 下 的 形 貌 如 图 ３所 示 ， 已不 能 显 示 任 何 断 裂 过 程 特 征 ，但 从 断 口的 宏 观 全 貌 如 图 ４所 示 来 看 ，断 口有 以下 几个 主要 特 点 ： （）轴 的断 口处 未 发 现气 孔 、夹 杂 等 内部 材 质 １ 缺陷。 （）断 口面基 本 垂直 于轴 ，是 主 要 在弯 曲力 矩 ２
Ｎ ｂ Ｏ２ ．ｌ
Ｍｎ ０６ ．３
Ｓ ｉ ０４ ．０
Ｓ ００ ５ ．１
Ｐ ００ ７ ．１
Ｆ ｅ 其余
实 测 结 果
标准规定 ≤００ １ ．Ｏ １ ．Ｏ ３ｏ — ． ． ７ ５５ ～ ７５ ．０ ５０ ｏ
３ｏ ～ ． ． ５ｏ ｏ ｏ
０１ － ．５ ．５ ０４
≤１ｏ ．ｏ
≤１ ｏ ． ｏ
≤００ ０ ．３
≤００ ５ ．３
其余
０ ｒ７ ｉＣ ４ ｂ的标 准 。 Ｃ １ Ｎ４ ｕ Ｎ
２３ 泵轴 断 口部位 分 析 ． 泵轴 断 口部 位 因在 高 温水 中长 时 问 浸 泡 ，其
２４ 前 置 泵 运 行 工 况 分 析 ．
通 过对 该 水 泵 现 场 实 际 运 行 参 数 测 定 ，结 合 厂 家 提 供 的水 泵 特 性 曲 线 ，前 置 泵各 种 运 行 工 况 下 的参 数汇 总如表 ２所 示 。 从 表 ２可 以看 出 ，该 水 泵 实 际 运 行 中最 高 负
（）第 一 个疲 劳 源位 于 键槽 的侧 边 ，其 表 面 因 ４
与 键 和轴 的配 合面相 互 挤压 而显 得 十分光 亮 。
断裂不可能是 由轴 系的动平衡超标产生 的离 心载
荷 引起 。
（）瞬断 区在 断 口中心 ，其 面 积 十 分微 小 ，说 ５ 明该 泵 轴 在 最终 断 裂 时 在 轴在 断 口处 受 到 的 载 荷
图 ２ 前置泵 叶轮
２１年第 １ ０１ 期
， 景 柱 采 Ｊ ．
表 １ 前 置 泵 泵轴 材 料 化 学 成 分 与标 准 对 比 （ 位 ：ｗ ％） 单 ｔ
・ １ ４・
元
素
Ｃ ００ ５ ．３
Ｃ ｒ ｌ ．８ ５ ９
Ｎｉ ４２ ．０
Ｃ ｕ ４４ ． ０
关键词 ： 电厂 用泵
不锈钢 泵轴
断裂Baidu Nhomakorabea
失效 原 因分 析
泵 内流动
预防措 施
于轴 ，轴 与 叶轮及 叶 轮键 配合 部位 表 面呈 黑灰 色 ，
１ 前
言
位 于泵 腔 室 内 的轴 段 具 有 明显 的铁 锈 红 色 ，泵 腔
室外 的轴 的 两 端其 它 部 位 为银 亮 的金 属 色 ，且 表 某 大 型火 力 发 电厂 锅 炉 给水 前 置泵 采 用 国 内 某 水 泵 厂生 产 的 Ｓ ３０ ６０型前 置 泵 ，该 泵 为 单 Ｑ ０ —７
荷 工况 其流 量为 设计 流量 的 ７ ． １ ４％ ；在最 低 负 荷 ７ 工 况运行 时 ，其流 量只有 设计 流量 的 ３ ． ９７ ７％。
３ 不 锈 钢 泵 轴 损坏 原 因分 析
通 过 以上 对 前 置 泵 损 坏 部 件 的宏 观 特 征 、断
口部 位 、泵轴 断 口部位 化 学 成 分 、前 置 泵 运 行 工 况 分析来 看 ：
下 形 成 的弯 曲疲劳 断 口。
（）断 口表 面 光 滑 ，沿 断 面周 边 大 致 均 布着 ８ ３
处 线状 疲 劳 源 区 ，有 细 致 的 由周 边 向 中心 汇 聚 的 棱 线 ，表 明属 于旋 转 弯曲疲 劳 断裂 。
（）叶轮 动平 衡试 验合 格 ，因 此 该泵 轴 的 早 期 １
不锈钢叶轮 内外表面都存在均匀的红色铁锈 ， 整个 叶 轮无 任 何 损 伤 及 擦 伤 痕 迹 ，如 图 ２所 示 。 在平 衡 台 上对 叶轮 进 行 动平 衡 试 验 ，试 验结 果 表 明 ，其不 平衡量 完全符合 技术 条件要 求 。
２２ 泵轴 断 口部 位化 学成分 分析 ．
・
４・ ０
小 番柱 采
２１年第 １ ０１ 期
给水前 置 泵不 锈 钢泵 轴 断裂失 效原 因分 析及 预 防
李春 山 王 平
（ 大唐阳城发电有限责任公司 ，山西晋城；０ ８０ ４ １２）
摘要 ：本文对某火力发电厂锅炉给水前置泵 在运行 中水泵 的泵轴发生断裂的原因进行了分析 ，并提出防止泵 轴损 坏 的改进建议 。
２ 前置 泵 泵 轴及 运 行 工 况分 析
２１ 部件 的宏 观特征 ．
泵 轴 断裂 部 位 位 于 非驱 动 端 侧 距 叶 轮键 槽 边 缘约 １ｒ ５ ｍ处，如图 １ ａ 所示。断口面总体形态垂直
轴 的 材 料 成 分 符 合 马 氏 体 沉 淀 硬 化 不 锈 钢
图 １ 前置泵泵轴断裂部位
面无任何 损伤特 征 。
机 轴 瓦温 度 高 报 警 跳 闸 ，解 体 电 机 轴 瓦 后 发 现 ， 电机 轴 瓦 一侧 巴 氏合 金 与 轴肩 碰 磨 烧毁 。在 更 换 电机 轴 瓦 的过 程 中测 量 到前 置 泵 泵轴 存 在 异 常 窜
动 ，经过对前置泵解 体检查后发现 ，水泵轴与叶 轮配合 部位 发生 断裂损 坏 。
该 水 泵 不 锈 钢 泵 轴 原 使 用 材 料 为 ０ ｒ７ ｉＣ ４ ｂ Ｃ ｌＮ４ ｕ Ｎ ，为 马 氏体沉 淀 硬化 不锈 钢 。通 过 能 谱 仪在 水 泵 轴 断 口面上 进 行 扫 描 半定 量 测 定 轴 的化学成分 ，结果 见表 １ 。 在 能谱 分 析 结果 中还 检测 出微 量 Ｋ ａ 元 、Ｃ 等 素 （ １中未 列 出） 表 ，这是 断 口表 面 在泵 轴 断裂 后 受 到介 质 污 染所 致 。从 表 １中 的数 据 可 以判定 该
表 面 沉 积 一 层 较 厚 的氧 化 腐 蚀 产 物 ，在 扫 描 电镜 下 的 形 貌 如 图 ３所 示 ， 已不 能 显 示 任 何 断 裂 过 程 特 征 ，但 从 断 口的 宏 观 全 貌 如 图 ４所 示 来 看 ，断 口有 以下 几个 主要 特 点 ： （）轴 的断 口处 未 发 现气 孔 、夹 杂 等 内部 材 质 １ 缺陷。 （）断 口面基 本 垂直 于轴 ，是 主 要 在弯 曲力 矩 ２
Ｎ ｂ Ｏ２ ．ｌ
Ｍｎ ０６ ．３
Ｓ ｉ ０４ ．０
Ｓ ００ ５ ．１
Ｐ ００ ７ ．１
Ｆ ｅ 其余
实 测 结 果
标准规定 ≤００ １ ．Ｏ １ ．Ｏ ３ｏ — ． ． ７ ５５ ～ ７５ ．０ ５０ ｏ
３ｏ ～ ． ． ５ｏ ｏ ｏ
０１ － ．５ ．５ ０４
≤１ｏ ．ｏ
≤１ ｏ ． ｏ
≤００ ０ ．３
≤００ ５ ．３
其余
０ ｒ７ ｉＣ ４ ｂ的标 准 。 Ｃ １ Ｎ４ ｕ Ｎ
２３ 泵轴 断 口部位 分 析 ． 泵轴 断 口部 位 因在 高 温水 中长 时 问 浸 泡 ，其
２４ 前 置 泵 运 行 工 况 分 析 ．
通 过对 该 水 泵 现 场 实 际 运 行 参 数 测 定 ，结 合 厂 家 提 供 的水 泵 特 性 曲 线 ，前 置 泵各 种 运 行 工 况 下 的参 数汇 总如表 ２所 示 。 从 表 ２可 以看 出 ，该 水 泵 实 际 运 行 中最 高 负
（）第 一 个疲 劳 源位 于 键槽 的侧 边 ，其 表 面 因 ４
与 键 和轴 的配 合面相 互 挤压 而显 得 十分光 亮 。
断裂不可能是 由轴 系的动平衡超标产生 的离 心载
荷 引起 。
（）瞬断 区在 断 口中心 ，其 面 积 十 分微 小 ，说 ５ 明该 泵 轴 在 最终 断 裂 时 在 轴在 断 口处 受 到 的 载 荷
图 ２ 前置泵 叶轮
２１年第 １ ０１ 期
， 景 柱 采 Ｊ ．
表 １ 前 置 泵 泵轴 材 料 化 学 成 分 与标 准 对 比 （ 位 ：ｗ ％） 单 ｔ
・ １ ４・
元
素
Ｃ ００ ５ ．３
Ｃ ｒ ｌ ．８ ５ ９
Ｎｉ ４２ ．０
Ｃ ｕ ４４ ． ０
关键词 ： 电厂 用泵
不锈钢 泵轴
断裂Baidu Nhomakorabea
失效 原 因分 析
泵 内流动
预防措 施
于轴 ，轴 与 叶轮及 叶 轮键 配合 部位 表 面呈 黑灰 色 ，
１ 前
言
位 于泵 腔 室 内 的轴 段 具 有 明显 的铁 锈 红 色 ，泵 腔
室外 的轴 的 两 端其 它 部 位 为银 亮 的金 属 色 ，且 表 某 大 型火 力 发 电厂 锅 炉 给水 前 置泵 采 用 国 内 某 水 泵 厂生 产 的 Ｓ ３０ ６０型前 置 泵 ，该 泵 为 单 Ｑ ０ —７
荷 工况 其流 量为 设计 流量 的 ７ ． １ ４％ ；在最 低 负 荷 ７ 工 况运行 时 ，其流 量只有 设计 流量 的 ３ ． ９７ ７％。
３ 不 锈 钢 泵 轴 损坏 原 因分 析
通 过 以上 对 前 置 泵 损 坏 部 件 的宏 观 特 征 、断
口部 位 、泵轴 断 口部位 化 学 成 分 、前 置 泵 运 行 工 况 分析来 看 ：
下 形 成 的弯 曲疲劳 断 口。
（）断 口表 面 光 滑 ，沿 断 面周 边 大 致 均 布着 ８ ３
处 线状 疲 劳 源 区 ，有 细 致 的 由周 边 向 中心 汇 聚 的 棱 线 ，表 明属 于旋 转 弯曲疲 劳 断裂 。
（）叶轮 动平 衡试 验合 格 ，因 此 该泵 轴 的 早 期 １
不锈钢叶轮 内外表面都存在均匀的红色铁锈 ， 整个 叶 轮无 任 何 损 伤 及 擦 伤 痕 迹 ，如 图 ２所 示 。 在平 衡 台 上对 叶轮 进 行 动平 衡 试 验 ，试 验结 果 表 明 ，其不 平衡量 完全符合 技术 条件要 求 。
２２ 泵轴 断 口部 位化 学成分 分析 ．
・
４・ ０
小 番柱 采
２１年第 １ ０１ 期
给水前 置 泵不 锈 钢泵 轴 断裂失 效原 因分 析及 预 防
李春 山 王 平
（ 大唐阳城发电有限责任公司 ，山西晋城；０ ８０ ４ １２）
摘要 ：本文对某火力发电厂锅炉给水前置泵 在运行 中水泵 的泵轴发生断裂的原因进行了分析 ，并提出防止泵 轴损 坏 的改进建议 。
２ 前置 泵 泵 轴及 运 行 工 况分 析
２１ 部件 的宏 观特征 ．
泵 轴 断裂 部 位 位 于 非驱 动 端 侧 距 叶 轮键 槽 边 缘约 １ｒ ５ ｍ处，如图 １ ａ 所示。断口面总体形态垂直
轴 的 材 料 成 分 符 合 马 氏 体 沉 淀 硬 化 不 锈 钢
图 １ 前置泵泵轴断裂部位