Page 80 - 理化检验-物理分册2024年第十一期

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质量控制与失效分析 DOI:10.11973/lhjy-wl230121

不锈钢泵叶轮叶片断裂原因

毛宇龙，李成龙，王 旭，谷卫彪，范世凯，黄 峰
（安徽省清析检测技术有限公司，合肥 230601）

摘 要：某316L不锈钢泵叶轮叶片发生断裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜分析、
金相检验和显微硬度测试等方法分析了叶片断裂的原因。结果表明：叶轮叶片表面存在明显的凹坑
和划痕，凹坑和划痕处产生应力集中，在工作载荷和叶片振动产生的激振力作用下，应力集中处萌
生裂纹并不断扩展，最终导致叶片发生疲劳断裂。
关键词： 316L不锈钢；叶轮叶片；凹坑；划痕；疲劳断裂
中图分类号：TB31；TG115.2 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2024)11-0064-03
Reasons for the fracture of stainless steel pump impeller blades

MAO Yulong, LI Chenglong, WANG Xu, GU Weibiao, FAN Shikai, HUANG Feng

(Anhui Qingxi Detection Technology Co., Ltd., Hefei 230601, China)
Abstract: A 316L stainless steel pump impeller blade broke. The reasons for blade fracture were analyzed
using macroscopic observation, chemical composition analysis, scanning electron microscopy analysis, metallographic
examination and microhardness testing. The results show that there were obvious pits and scratches on the surface of the
impeller blades, and stress concentration occurred at the pits and scratches. Under the action of the working load and the
excitation force generated by blade vibration, cracks appeared at the stress concentration and continued to propagate,
ultimately led to fatigue fracture of the blades.
Keywords: 316L stainless steel; impeller blade; pit; scratch; fatigue fracture

某型号不锈钢泵叶轮叶片在工作过程中发生断 读光谱仪对断裂叶片进行化学成分分析，结果如表1
裂现象，并造成叶轮失效报废，其材料为316L不锈 所示。由表1可知：断裂叶片的化学成分满足GB/T
钢。笔者采用一系列理化检验方法对叶片断裂的原 3280—2007 《不锈钢冷轧钢板和钢带》对于316L不
因进行分析，以避免该类问题再次发生。 锈钢的要求。

1 理化检验 1.3 扫描电镜 （SEM）分析
利用无水乙醇溶液超声清洗断裂叶片，并烘干。
1.1 宏观观察
利用扫描电子显微镜对叶片的断口及表面进行观
断裂叶片的宏观形貌如图1所示。由图1可知：
叶片整体及断口处均未见明显塑性变形，断口处 察，结果如图2所示。由图2可知：断口处可见明显
相对平齐，断裂起源于左侧边角处，即图 1（b） 箭 的疲劳条带，呈疲劳断裂特征；叶片表面及边缘断口
头的交点处，并沿放射状弧线向叶片另一端扩展 可见多条明显的划痕，以及多个明显的凹坑。
开裂。 1.4 金相检验
1.2 化学成分分析 分别在断裂叶片和正常叶片的根部和中部取
依据GB/T 11170—2008 《不锈钢 多元素含量 样，对试样进行侧剖、打磨、抛光、腐蚀处理，并置于
的测定 火花放电原子发射光谱法(常规法)》，使用直 光学显微镜下观察，结果如图3所示。由图3可知：
断裂叶片根部和中部组织均为细小晶粒的奥氏体，
收稿日期：2024-05-05
未见明显异常组织；正常叶片根部与中部组织也为
作者简介：毛宇龙（1990-） ，男，硕士，工程师，主要从事机电产
品的失效分析和产品质量鉴定工作，657586065@qq.com 细小晶粒的奥氏体，未见明显异常组织。
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