Page 48 - 理化检验-物理分册2022年第七期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202207008

水环真空泵轴断裂原因

周海彦 1 , 2 ,陈仙凤 1 , 2 ,蒲建忠 1 , 2 ,陈贤荣 ,陈 琪 ,郭 涛 1 , 2

3
3
( 1. 绍兴市特种设备检测院,绍兴 312071 ; 2. 绍兴市特种设备智能检测与评价重点实验室, 绍兴 312071 ;

3. 浙江鸿盛化工有限公司,绍兴 312369 )
摘 要: 针对水环真空泵轴频繁发生断裂的问题, 对泵轴进行了宏观观察、 金相检验、 扫描电镜
及能谱分析。结果表明: 泵轴断裂的主要原因是在含有氯、 氮等元素介质的环境下, 泵轴螺纹退刀
槽附近缝隙处存在 Cl 局部富集, 加速了腐蚀; 同时在应力集中和疲劳交变载荷的联合作用下, 泵
-
轴产生裂纹并逐渐扩展直至断裂。
关键词: 泵轴;缝隙腐蚀;应力集中;疲劳;脆性断裂

中图分类号: TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 07-0032-03

Fracturecausesofwaterrin g vacuump um p shaft

,
3
3
1 , 2
ZHOUHai y an , CHENXianfen g 1 , 2 , PUJianzhon g 1 , 2 , CHENXianron g CHENQ i , GUOTao 1 , 2

( 1.Shaoxin gS p ecialE q ui p mentTestin g Institute , Shaoxin g312071 , China ;
2.Shaoxin gKe yLaborator yofS p ecialE q ui p mentIntelli g entTestin gandEvaluation , Shaoxin g312071 , China ;

3.Zhe j ian gHon g shen gChemicalCo. , Ltd. , Shaoxin g312369 , China )

Abstract : Aimin g atthe p roblemoffre q uentfractureofwaterrin g vacuump um p shaft , thefracturecausesofthe

p um p shaftwereanal y zedb y macroobservation , metallo g ra p hicexamination , scannin gelectron microsco p eandener gy

s p ectrumanal y sis.Theresultsshowthatthemainreasonforthefractureofp um pshaftwasthatintheenvironment

-
containin g elementalmediasuchaschlorineandnitro g en , therewaslocalenrichmentofCl intheg a pnearthethread

undercutofp um pshaft , whichacceleratedthecorrosion.Atthesametime , underthecombinedactionofstress

concentrationandfati g uealternatin g load , cracksonp um p shaftwere p roducedandextendedtofracture.

p
Ke y words : um pshaft ; crevicecorrosion ; stressconcentration ; fati g ue ; brittlefracture
水环真空泵被广泛应用于石油、 化工、 机械及食 腐蚀, 在循环疲劳载荷作用下, 在应力集中区域发生
品等众多领域, 其具有结构紧凑、 操作简便、 环境适 腐蚀疲劳断裂 [ 7 ] 。
应能力强等特点。在实际生产应用中, 水环真空泵 某厂在 3a 内有 6 根水环真空泵轴发生断裂,

常见的 故 障 有 阀 片 断 裂、 异 常 振 动、 真 空 度 下 降 其工作介质中含有氯、 氮等元素, 真空泵结构及断裂
等 [ 1-2 ] 。泵轴作为传送动力的重要结构, 要求其具有 部位如图 1 所示, 转速为970r / min , 功率为22kW ,

良好的力学性能和几何精度, 其断裂失效会严重影 泵轴材料为 SUS304 钢, 轴径为 70mm 。
响机组的安全运行 [ 3-4 ] 。
相关研究表明, 泵轴的断裂原因通常是: 材料存
在金属组织缺陷, 导致其力学性能和韧性下降, 在交
变应力的作用下, 泵轴发生疲劳开裂 [ 5-6 ] ; 在富含卤
素的腐蚀环境中, 泵轴易在键槽等缝隙处发生严重
收稿日期: 2022-03-08
作者简介: 周海彦( 1988- ), 男, 工程师, 主要从事特种设备检验 图 1 水环真空泵结构及断裂部位示意
检测工作
笔者对该水环真空泵经常发生泵轴断裂的原因

通信作者: 郭 涛, 250318935@ qq .com
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