首先选取叶轮中的典型失效叶片分析了失效叶轮的焊接接头及其缺陷,采用金相检测手段,尝试找出相应的失效原因。结果发现,角接头存在严重的焊接缺陷,包括未焊透、接头*粗化和裂纹等。
经过检测,所检查部位的叶片角焊接均出现了未焊透现象,典型照片见图2,且未焊透尺寸较大,接近甚至大于单侧焊缝及叶片厚度,这意味着实际承载面积严重减少,导致叶轮服役过程中焊缝上承受较大的工作应力。形成未焊透的原因有两个方面:一是设计上的,依据工艺要求有不需要焊透的部位;二是焊工操作层面上的,剖口尺寸小,焊接方位不正确,电流小等原因
轴颈椭圆度超标或测量误差,测量轴颈使用的工具是外径千分尺,其测量值仅代某点位置上的直径,但其轴颈的面积较大,大轴经过多次大修后,其外面圆度不好,某点位置的测量值不能说明其轴颈的真实外径。也就是说,轴颈与轴承内套间的接触面积达不到85以上,低配合紧力条件下摩擦力不足。轴承座采用水冷方式,其冷却水水质较差,压力较低,冷却效果不好,可能会出现冷却水中断现象。
采用金相检测和有限元模拟方法对某型号离心压缩机叶轮的断裂行为及其机理进行了检测与分析。结果表明:
1) 所失效部位的叶片角焊接存在明显的应力集中;
2) 叶片根部应力集中加速了裂纹的扩展及失稳,成为叶片断裂失效的主要因素;
3) 过渡圆角的形式及打磨尺寸的选择对结构强度影响较大,建议调整和*控制加工的工艺参数。