Page 80 - 理化检验-物理分册2024年第八期
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连玮琦，等：加氢裂化新氢压缩机一级活塞杆断裂原因
杆发生断裂事故，机组紧急停机处理，避免了机组二 度分别为40，150 ℃，压缩机功率为 3 573 kW，转速
次破坏和氢气泄漏爆炸事故。笔者采用宏观观察、 为300 r/min。活塞杆与十字头通过螺纹连接，断裂
化学成分分析、力学性能测试、金相检验、扫描电镜 活塞杆直径为120 mm，材料为38CrMoAl钢。
（SEM）及能谱分析等方法对活塞杆的断裂原因进 从断口宏观形貌看，断口没有受到冲击变形，
行分析，以防止该类事故再次发生。 保持了原始断裂形貌。清洗前断口表面覆盖较薄
的氧化物和腐蚀产物，用煤油浸泡后再用丙酮和乙
1 理化检验
醇溶液清洗，可去除表面垢物，说明断口表面垢物
1.1 宏观观察 形成时间不长。清洗后活塞杆断口宏观形貌如图 2
断裂活塞杆宏观形貌如图1所示。由图1可知： 所示。由图 2 可知：断口总体平整光滑，没有明显
活塞杆已完全断裂，断裂位置为活塞杆十字头端，裂 的塑性变形和剪切唇；断裂起源于活塞杆外表面的
口位于活塞杆螺纹末端收纹和过渡处。此前该压缩 周向裂纹，裂纹源附近还有多条与其平行的周向裂
机一级活塞端盖和隔环曾发生开裂现象，并且导致压 纹；裂纹源区域已被碾压至光滑发亮，且断口存在
缩机一级气缸或中体下沉，气缸与中体同轴度偏离。 明显的以裂纹源为原点的放射状条纹；裂纹扩展区
该压缩机工作环境含有氢气和烃类物质，一、 分为两个断裂面，裂纹首先沿45°扩展，然后沿垂直
二、三级气缸的吸气压力分别为 1.22，3.2，8.0 MPa， 于活塞杆轴线的平面扩展，最后在瞬断区断裂，瞬
排气压力分别为3.3，8.18，19.68 MPa，吸气、排气温 断面积较小。
图 1 断裂活塞杆宏观形貌
图 2 清洗后活塞杆断口宏观形貌
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