Page 50 - 理化检验-物理分册2024年第九期

9

质量控制与失效分析 DOI:10.11973/lhjy-wl230255

离心式空压机叶轮轮盘开裂原因

李 明，刘希德，李金红，刘 月，马 宇
（锦州捷通铁路机械股份有限公司 检测中心，锦州 121116）

摘 要：某离心式空压机叶轮轮盘发生开裂并有残块脱落，采用宏观观察、化学成分分析、扫描电
镜及能谱分析、金相检验、硬度测试等方法对轮盘开裂的原因进行分析。结果表明：轮盘与叶片圆
－
－
角表面的冲蚀坑为裂纹源，在离心力和S 、Cl 腐蚀性阴离子的共同作用下，轮盘发生沿晶型应力腐
蚀开裂现象；材料中存在粗大的过热组织，且其强度和硬度较大，促进了轮盘发生应力腐蚀开裂。
关键词： 叶轮轮盘；X3CrNiMo13-4钢；离心力；应力腐蚀开裂；冲蚀坑
中图分类号：TB31；TG115.2 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2024)09-0034-04
Reasons for cracking of impeller discs in centrifugal air compressors

LI Ming, LIU Xide, LI Jinhong, LIU Yue, MA Yu

(Testing Center, Jinzhou Jietong Railway Machinery Co., Ltd., Jinzhou 121116, China)

Abstract: A centrifugal air compressor impeller disc cracked and had debris falling off. The causes of the disc
cracking were analyzed using methods such as macroscopic observation, chemical composition analysis, scanning
electron microscopy observation and energy spectrum analysis, metallographic examination, and hardness testing. The
results show that the erosion pits on the rounded surface of the wheel disc and blade were the source of cracks, and under
－
－
the combined action of centrifugal force and S , Cl corrosive anions, the wheel disc underwent intergranular stress
corrosion cracking. There was a coarse overheated structure in the material, and its strength and hardness were relatively
high, which promoted stress corrosion cracking of the wheel disc.
Keywords: impeller disc; X3CrNiMo13-4 steel; centrifugal force; stress corrosion cracking; erosion pit

某化工厂离心式空压机驱动端振动测点异常超
高，发生连锁跳车现象，拆开检查发现二级叶轮轮盘
开裂并伴有残块脱落。轮盘开裂及残块的脱落位置
如图1所示。该空压机已运行约2.5 a，主要对冷箱
提供空气，并将压力由常压加压到0.48 MPa。空压
机的工艺气体为空气，额定功率为33 979 kW，最大
工作压力为0.66 MPa，最低工作温度为－45 ℃，最高
工作温度为140 ℃。笔者采用一系列理化检验方法 图 1 轮盘开裂及残块脱落的位置外观
对该空压机叶轮轮盘开裂的原因进行分析，以避免
示。由图2可知： 裂纹沿轮盘与叶片根部的过渡圆角
该类问题再次发生 [1-4] 。
方向曲折扩展，并在轮盘外缘发生残块脱落现象；残
1 理化检验 块A面断口凹凸不平，存在二次裂纹，无塑性变形，
1.1 宏观观察 呈宏观脆性断裂特征；断口表面腐蚀产物呈黄褐色，
轮盘裂纹及脱落残块断口的宏观形貌如图2所 过渡圆角表面腐蚀产物呈黑灰色，过渡圆角与A面
断口交界区腐蚀颜色较深，说明该处在整个断面中
最先受到腐蚀；断口B面与A面具有相似的宏观形
收稿日期：2023-09-12
貌，边缘存在刮擦痕迹；背对过渡圆角的轮盘表面具
作者简介：李 明（1986-） ，男，本科，工程师，主要从事金属材
料理化检验与失效分析工作，1297585553@qq.com 有金属光泽，无腐蚀痕迹。
34