小議循環(huán)水泵葉片的故障分析及其控制措施

摘 要：針對(duì)各地大型發(fā)電廠的循環(huán)水泵相繼出現(xiàn)葉片故障的現(xiàn)象，分析循環(huán)水泵出現(xiàn)葉片斷裂的原因，并且同時(shí)提出控制措施避免再次發(fā)生這類(lèi)故障。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水泵葉片故障控制措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TH31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）02（c）-0000-00

某發(fā)電廠循環(huán)水泵出現(xiàn)葉片斷裂事故，1號(hào)機(jī)A循環(huán)水泵在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)電機(jī)上的導(dǎo)軸承振動(dòng)突然間增大而緊急停止水泵。經(jīng)過(guò)解體檢查，發(fā)現(xiàn)該水泵的葉輪片斷裂了一片，而且端口是在葉片的根部，有金屬光澤，屬于脆性斷裂。由此可以判斷出造成循環(huán)水泵葉片斷裂的原因，并提出相應(yīng)的控制措施。

1 葉片的故障分析

1.1 焊接熱裂紋的影響

在焊接不銹鋼的過(guò)程中，應(yīng)該控制焊接層間的溫度低于150°C，如果焊接溫度達(dá)到400~800°C，晶間腐蝕就最敏感，奧氏體不銹鋼很容易就出現(xiàn)熱裂紋，主要由鋼的材料性能和化學(xué)成分決定，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的影響有：

（1）合金元素比較多，特別是含有一定的鎳，很容易就和磷、硫形成低溶點(diǎn)的共晶間層，導(dǎo)致產(chǎn)生熱裂紋。

（2）從物理性能上看，奧氏體不銹鋼的膨脹系數(shù)大、熱導(dǎo)率小、收縮冷卻的時(shí)候時(shí)應(yīng)力較大。

（3）奧氏體不銹鋼形成的晶體組織方向性強(qiáng)、柱狀粗大，容易導(dǎo)致有害雜質(zhì)元素偏析，因此形成連續(xù)的晶間液膜而提高了熱裂紋的敏感性。

奧氏體不銹鋼與低碳鋼相比，更容易產(chǎn)生熱裂紋。在葉片的加工制造中，在焊接局部時(shí)，如果冷卻時(shí)間短或加熱溫度高的話(huà)，都容易產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力，進(jìn)一步導(dǎo)致熱裂紋的產(chǎn)生。

1.2 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂

循環(huán)水泵的運(yùn)行介質(zhì)為江河水、海水，每年的春冬季節(jié)水中的氯離子含量就較高，加上進(jìn)水道及取水口河床的淤泥、沙石堵塞，有機(jī)垃圾、塑料制品增多，使進(jìn)水道的流通面積大大滴地減少了。根據(jù)測(cè)試計(jì)算，當(dāng)三臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)，河床水位就比循環(huán)水泵的進(jìn)水緩沖池的水位高了大約2.2m，所以進(jìn)入緩沖池的水，很容易溶入空氣，并使溶解的氧氣擴(kuò)散到了金屬表面，當(dāng)流速增加時(shí)，氧的去極化作用就加強(qiáng)，當(dāng)水泵取得的水中氯離子含量高、含氧量高的時(shí)候，葉輪葉片就容易出現(xiàn)氯脆。

1.3 合金元素的貧乏化

在加熱過(guò)程中，因?yàn)殂t鎳奧氏體不銹鋼的晶界很容易析出碳化物的第二相，造成了晶界某成分貧乏化。例如，奧氏體不銹鋼由于晶界析出沉淀，在晶界附近留下了貧鉻區(qū)。因?yàn)檫@類(lèi)鋼冷卻和加熱不發(fā)生α - γ相變，不能淬火強(qiáng)化，強(qiáng)度和硬度低，當(dāng)在450～850℃溫度內(nèi)保溫或緩慢冷卻，然后在一定的腐蝕介質(zhì)中暴露一段時(shí)間，就會(huì)出現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)象，在650～750℃范圍內(nèi)加熱一段時(shí)間，這類(lèi)鋼的晶間腐蝕就更加敏感，普遍認(rèn)為在上述溫度范圍內(nèi)，將沿奧氏體晶界析出Gr23C6，從而使奧氏體晶界附近區(qū)域的含鉻量低于11.7%。但是，貧鉻區(qū)寬度很窄，如18～8 奧氏體不銹鋼在650℃敏化處理2 h，貧鉻區(qū)總寬度為150～200 nm，其中貧鉻嚴(yán)重區(qū)寬度不到50 nm，導(dǎo)致沿奧氏體晶界附近產(chǎn)生腐蝕，所以不銹鋼的機(jī)體中鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得低于11.7%。

該發(fā)電廠的循環(huán)水泵的葉片材質(zhì)是奧氏體不銹鋼，在葉片的制造、加工固溶處理時(shí)，如果葉片在溫度450～850°C內(nèi)停留一段時(shí)間的話(huà)，就會(huì)促進(jìn)[Fe，Gr]在晶界析出，其中的鉻是主要來(lái)自晶粒表面，而內(nèi)部的鉻卻來(lái)不及得到補(bǔ)充，這樣晶界的晶粒表層的含鉻量就會(huì)下降，形成了貧鉻區(qū)。由于貧鉻區(qū)的含鉻量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鈍化所需的極限值，它的電勢(shì)就比晶粒內(nèi)部的電勢(shì)低，也比碳化物的電勢(shì)低。碳化物和貧鉻區(qū)是緊密相連的，遇到一定的腐蝕介質(zhì)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)短路電池效應(yīng)現(xiàn)象。循環(huán)水泵的葉輪在氯離子含量很高的水中長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，這種情況下，晶粒和碳化鉻都呈陰極，呈陽(yáng)極的貧鉻區(qū)就會(huì)迅速被腐蝕，力學(xué)性能下降，在受力時(shí)就沿晶界斷裂。

2 控制措施

為了避免再不斷出現(xiàn)葉片故障，應(yīng)該采取的方法及控制措施：

（1）在工件熱處理的時(shí)候，應(yīng)該進(jìn)行穩(wěn)定化處理和固溶處理，以此來(lái)得到單相奧氏體組織，有效地消除晶間腐蝕。

（2）提高檢修人員對(duì)設(shè)備的安裝和檢修的技術(shù)水平，確保安裝和檢修的質(zhì)量。聯(lián)系循環(huán)水泵制造廠家對(duì)葉片的葉型和有關(guān)技術(shù)參數(shù)、尺寸進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，葉片制造時(shí)基礎(chǔ)厚度加厚到30mm。

（3）為循環(huán)水泵的進(jìn)水緩沖池設(shè)立水位預(yù)警制度，嚴(yán)格控制好水泵投入的運(yùn)行水位。

（4）使循環(huán)水泵的陰極保護(hù)設(shè)備得到完善。

（5）在循環(huán)水泵進(jìn)水道處加裝一塊與閘板尺寸相同的活動(dòng)欄污柵，安裝活動(dòng)欄污柵以后，能夠大大減少進(jìn)入固定粗欄污柵的垃圾，避免了啟動(dòng)循環(huán)水泵進(jìn)行抽水后清理固定粗欄污柵垃圾的工作，而且可以在循環(huán)水泵正常運(yùn)行的情況下隨時(shí)清理活動(dòng)欄污柵的垃圾，根據(jù)活動(dòng)欄污柵內(nèi)垃圾堵塞的嚴(yán)重程度，進(jìn)行定期和不定期清理。

（6）第一次并泵的時(shí)候，要調(diào)小葉片的角度，防止運(yùn)行時(shí)解列。反洗時(shí)要把再循環(huán)門(mén)全部打開(kāi)。

（7）充分地利用機(jī)組大、小修機(jī)對(duì)凝汽器的鋼管進(jìn)行清洗，來(lái)減小管道的阻力。對(duì)江河取水口和進(jìn)水道進(jìn)行疏通，清理道內(nèi)的垃圾、碎石及淤泥，確保進(jìn)入緩沖池的最佳水流量，提高循環(huán)水泵進(jìn)水緩沖池的水位。

（8）對(duì)于檢修的工藝、質(zhì)量要嚴(yán)格把關(guān)。

（9）加強(qiáng)循環(huán)水泵運(yùn)行的管理工作：及時(shí)清洗旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，確保旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)中水流暢通；嚴(yán)密監(jiān)視循環(huán)水泵進(jìn)水緩沖池的水位變化，當(dāng)水位低于定值時(shí)及時(shí)停止一臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行或者禁止啟動(dòng)備用循環(huán)水泵；嚴(yán)密監(jiān)測(cè)循環(huán)水泵各運(yùn)行參數(shù)的變化情況，發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常后及時(shí)做出相應(yīng)處理。

（10）水泵停止運(yùn)行時(shí)要及時(shí)地處理取水口和進(jìn)水道的垃圾。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)谒π袠I(yè)投入了越來(lái)越多地關(guān)注和研究。發(fā)電廠的循環(huán)水泵雖然出現(xiàn)了葉片故障問(wèn)題，但是有關(guān)人員也在時(shí)刻關(guān)注，并對(duì)這些故障現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，提出了許多改進(jìn)控制措施，有效地解決了循環(huán)水泵葉片斷裂的問(wèn)題。

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