Page 68 - 理化检验-物理分册2022年第十一期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202211015

某燃机余热锅炉给水泵泵轴开裂原因

谷树超 ,张祎俊 ,丁宪飞 ,李 俊 ,倪燚锋 ,王驾鹤 2
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( 1. 上海明华电力科技有限公司,上海 200090 ; 2. 上海长兴岛热电有限责任公司,上海 201913 )
摘 要: 某燃机余热锅炉给水泵05Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢泵轴在使用过程中发生开裂。采
用宏观观察、 化学成分分析、 断口分析、 金相检验、 力学性能测试和硬度测试等方法, 对泵轴开裂的原
因进行了分析。结果表明: 泵轴开裂性质为镀铬层次表面加工缺陷诱发的多源启动疲劳扩展开裂, 泵
轴的显微组织中含有大量高温δ铁素体, 局部区域δ铁素体的含量可达50% , 导致材料冲击韧性明显
降低, 削弱了泵轴的承载能力, 加速了应力集中部位裂纹的形成和扩展, 最终导致泵轴发生开裂。

关键词: 05Cr17Ni4Cu4Nb钢;泵轴; δ铁素体;开裂

中图分类号: TB31 ; TG142.1+4 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 11-0052-04

Causesofcrackin g offeedp um p shaftofa g asturbinewasteheatboiler

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GUShuchao , ZHANGYi j un , DINGXianfei , LIJun , NIYifen g 1 , WANGJiahe 2

( 1.Shan g haiMin g huaElectricPowerScience& Technolo gyCo. , Ltd. , Shan g hai200090 , China ;

2.Shan g haiChan g xin g IslandThermalPowerCo. , Ltd. , Shan g hai201913 , China )

Abstract : The05Cr17Ni4Cu4Nbmartensiticstainlesssteel p um p shaftofa g asturbinewasteheatboilerfeed p um p

crackeddurin guse.Thecausesof p um p shaftcrackin gwereanal y zedb ymeansofmacroobservation , chemicalcom p osition

anal y sis , fractureanal y sis , metallo g ra p hicexamination , mechanical p ro p ert y testandhardnesstest.Theresultsshowthat

thecrackin gnatureofthep um pshaftwasa multi-sourcestart-u pfati g uep ro p a g ationcrackinducedb ythesurface

p rocessin g defectsofthechromiump latin g la y er , andthemicrostructureofthe p um p shaftcontainedalar g eamountofhi g h

tem p eratureδferrite , withthecontentofδferriteu pto50% inlocalareas , ledtoasi g nificantdecreaseintheim p act

tou g hnessofthematerial , weakenedthebearin g ca p acit y ofthep um p shaft , acceleratedtheformationandp ro p a g ationof

cracksatthestressconcentrationp art , andfinall y ledtothecrackin gofthe p um p shaft.

Ke y words : 05Cr17Ni4Cu4Nbsteel ; p um pshaft ; δferrite ; crackin g
05Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢是在 Cr17型不锈钢 开裂 [ 4 ] 、 电厂设备转动轴的多源疲劳断裂 [ 5 ] 、 电阻应
基础上, 加入 Cu , Nb等合金元素研制出的一种新型普通 变式力传感器的氢致延迟开裂 [ 6 ] 、 电作动器壳体低温
马氏体不锈钢, 其耐腐蚀性和可焊性均优于常规马氏体 环境下因时效温度不当产生的开裂 [ 7 ] 以及重量模型
型不锈钢, 广泛用于有耐弱酸、 弱碱腐蚀和高强度要求的 前吊挂因应力集中而产生的疲劳断裂 [ 8 ] 等。
紧固件和传动装置等零件 。 05Cr17Ni4Cu4Nb钢的热 某燃机余热锅炉给水泵泵轴在运行过程中发生
[ 1 ]
处理方式为固溶处理+时效处理, 通过调整时效处理温 开裂, 泵 轴 已 累 计 运 行 约 3633h , 启 停 次 数 约

度、 增加热处理环节可以得到理想的显微组织, 从而
279 次。泵轴材料为 05Cr17Ni4Cu4Nb 马氏体不锈
提高材料的塑性、 强度和韧性 [ 2 ] 。 05Cr17Ni4Cu4Nb
钢。笔者采用宏观观察、 化学成分分析、 断口分析、
钢合金部件发生开裂或断裂的主要形式有: 紧固螺钉
金相检验、 力学性能测试等方法, 对泵轴开裂的原因
因预紧力产生的疲劳断裂 [ 3 ] 、 不锈钢拉杆的应力腐蚀
进行了分析, 以避免该类问题再次发生。
1 理化检验
收稿日期: 2022-05-27
作者简介: 谷树超( 1985- ), 男, 硕士, 工程师, 主要从事电站锅
1.1 宏观观察
炉特种设备检验、 高温合金性能研究、 关键承压部件失效分析和寿命
开裂泵轴的宏观形貌如图 1 所 示。由 图 1 可
评估等工作, g ushuchao@126.com
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