Page 83 - 理化检验-物理分册2024年第八期

连玮琦，等：加氢裂化新氢压缩机一级活塞杆断裂原因

图 6 断裂活塞杆裂纹瞬断区 SEM 形貌与能谱分析结果
杆的断裂性质为疲劳断裂，且活塞杆承受的应力不 气缸或中体下沉，气缸与中体同轴度偏离；次要原因
是很大，裂纹在相对较长的时间内以比较缓慢的速 是该活塞杆材料的强度和冲击性能偏低，硬度偏高，
率扩展，直到最终断裂，经历了较长的时间。因此 缩短了活塞杆的疲劳寿命。
推测，该活塞杆投入使用不久，外表面就产生了疲劳
裂纹。 参考文献：

断裂活塞杆的屈服强度、抗拉强度略低于GB/T
[1] 吕运容，陈学东，高金吉，等．我国大型工艺压缩机
3077—2015 对 38CrMoAl钢的要求；断裂活塞杆
故障情况调研及失效预防对策[J]．流体机械，2013，
的常温冲击吸收能量的平均值为31 J，低于GB/T
41(1)：14-20．
3077—2015对38CrMoAl钢的要求；而断后伸长率
[2] 王灵德，计洪旭，袁伟，等．国产气量无级调节系统在
符合标准要求。断裂活塞杆材料的强度和冲击性能
新氢压缩机装置中的应用[J]．压缩机技术，2011(3)：
偏低，虽然会影响活塞杆的疲劳寿命，但不是导致活
18-20．
塞杆快速断裂的主要原因。
[3] 董超群，梁政，唐伟，等．天然气压缩机活塞杆失效机
断裂活塞杆材料的硬度约为270 HB，高于标准
理及疲劳寿命分析[J]．机械设计，2015，32(11)：74-78．
要求，较高的硬度会增大材料疲劳开裂的敏感性。
[4] 唐敏．石油化工企业压缩机活塞杆失效分析理论基
裂纹起源于活塞杆外表面，在较大的弯曲应力
础[J]．山西化工，2022，42(5)：128-129．
作用下，裂纹呈撕裂状快速扩展，断口呈准解理和撕
[5] 曾华平．加氢裂化装置新氢压缩机故障分析与对策[J]．
裂形貌；当裂纹扩展后，弯曲应力消除，断口呈明显
压缩机技术，2011(1)：34-37．
低应力高周疲劳断口特征形貌，进一步说明了该活
[6] 马小明，许锋．氢气压缩机活塞杆断裂失效分析[J]．
塞杆断裂性质为疲劳断裂。上述裂纹的扩展特征是
机械工程材料，2013，37(7)：111-114．
与活塞杆的受力状态变化相关的，该压缩机一级气
[7] 魏来，汤赫男，周营，等．加氢循环压缩机活塞杆断裂
缸或中体已下沉，气缸与中体同轴度偏离。在活塞
失效分析[J]．热加工工艺，2023，52(14)：157-160．
杆的更换过程中，没有对气缸或中体下沉状态进行
[8] 蒋军．循环氢压缩机干气密封失效原因分析及操作建
调整，说明断裂活塞杆是在气缸与中体同轴度偏离
议[J]．设备管理与维修，2022(11)：143-144．
的状态下运行的。正是由于气缸与中体同轴度偏离，
[9] 朱延哲．往复式氧气压缩机填料密封失效原因分析及
活塞工作时才上下摆动，使活塞杆十字头侧螺纹末
处理[J]．设备管理与维修，2022(17)：174-176．
端受到较大的循环弯曲应力作用，并首先在活塞杆
[10] 潘强，吕剑超，刘福．氢气压缩机振动的原因分析及减
外表面萌生多条疲劳裂纹，其中一条裂纹沿应力集
振措施[J]．压缩机技术，2013(6)：57-60．
中较大的末圈螺纹扩展，直至活塞杆断裂。
[11] 潘强，韩维涛，徐卫忠，等．新氢压缩机十字头销断
综合上述分析，认为该活塞杆断裂的主要原因
裂的原因分析及应对措施[J]．压缩机技术，2014(6)：
是一级气缸或中体下沉，以及气缸与中体同轴度
偏离。 55-58．
[12] 潘强，蒋媛，马春生，等．新氢压缩机轴瓦烧损的原因
3 结语 分析及对策[J]．压缩机技术，2015(6)：62-64．
某石化企业加氢裂化装置新氢压缩机一级活塞 [13] 马波，高金吉，江志农．往复压缩机活塞杆断裂早期预
杆断裂性质属于疲劳断裂，断裂的主要原因是一级 警技术的研究[J]．机械强度，2008，30(3)：445-449．
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