引发高压锅炉给水泵轴头断裂原因分析

作者：三昌泵业
发布时间：2020-04-23 16:01:46
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某厂高压锅炉给水泵在正常开车运行时，突然发生水泵轴头断裂(断裂处轴.径φ48mm），造成裂解炉汽包给水中断，并引起5台裂解炉联锁动作并停炉，造成了生产波动。为查清造成轴头断裂的原因，并防止以后再发生类似故障，避免不必要的经济损失、消除设备安全隐患，笔者对该断轴进行了取样分析，查找原因，并进步提出了控制措施。

1、宏观原因检查

125-JA轴头规格为φ48mm,检查发现该泵轴异径发生严重的扭曲变形，扭曲部位表面产生环.向皱折,对扭曲部位表面进行清理,发现局部存在.断裂现象,断口呈黑褐色,局部存在明显的高温损伤特征(图1)。

2、理化分析

2.1、硬度检测

硬度检测部位如图2所示，检测结果见表1(测点1 ~5用HBSD-3000测量,测点6~9用TH160测量) ,结果显示断裂部位(测点8)硬度值高于远离断裂部位。

2.2、材料成分光谱分析及渗透检测

通过对该轴进行光谱分析(表2)查阅GB/T1220-2007，该轴体材料元素含量接近于12Cr13(原1Cr13) ,但含有1.03%的Ni，对泵125-JA轴截取分析样品后剩余轴身外表面进行除污处理，经渗透检测,未发现可记录的缺陷。

2.3、扫描电镜及X射线能谱分析

对该轴断裂部位进行取样(图1),编号分别为样品A、样品B、样品C。对样品A表面附着物进行扫描电子显微镜(图3)和X射线能谱分析(表3)。

观察发现样品断口表面存在疏松状附着物，能谱分析P含量很高。扫描电子显微镜观察样品A断口形貌(图4)，观察发现样品断口呈现韧性断裂特征,组织过度拉长变形,并呈现明显疲劳纹。通过对样品B、C的金相组织进行对比观察(图5)，发现其金相组织均为回火索氏体,但样品B组织不均匀且较为粗大。

3、断裂原因分析

因该泵购买于多年前，具体的质量证明文件等出厂资料已无法查证。查阅资料发现类似的轴断裂事件,通常是长周期的疲劳运行、缺陷引起的裂纹及材料问题等所引起的，也有少部分是由于润滑不充分、超负荷运行、检维修质量和管理不到位所致。

3.1、润滑系统

该泵所用润滑油为46°汽轮机油，温度报警值75C ,压力报警值0.10~0.15MPa。通过查阅当天的岗位操作记录，得知该泵的各项技术数据参数均在规定范围,并无超温超压现象。

故障发生时电机仍在空负荷运转,并未发生由于过载而引发的跳车现象。随后解体该泵体和变速箱，发现止推端和变速齿轮.上的半圆轴瓦润滑情况良好,未见损伤痕迹，所以从岗位记录、运行情况及解体维修等情况来看，基本排除了润滑油超温、压力不足、循环不畅造成的影响。

3.2、过载超负荷运行

通过中控室查看相关设备的运行数据，显示该泵的操作压力始终稳定在14. 5MPa或者在很小的范围内波动(符合操作要求)，流量也基本处于稳定状态,泵运行过程中不存在超负荷工作的现象。维修解体发现该泵内部各转动部件,除叶轮口环有轻微磨损外，其他均未发现异常情况，由此可以基本排除泵在运行中由于转动部件磨损而引起超载的可能性，此外该泵还设有过载保护，若发生过载，电机会自动断电停止运行，但是由于发生故障时电机运行正常，因此可以基本确定不存在因“抱轴"而引起的过载现象。