隔離開關(guān)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)萬向節(jié)失效分析

滕玉林，李 軍，陳善義，謝金鵬，夏稀淵

(國網(wǎng)甘肅省電力公司科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730070)

0 引言

隔離開關(guān)是電力系統(tǒng)中使用量最大、應(yīng)用最廣泛的高壓開關(guān)設(shè)備，在電網(wǎng)中配合運(yùn)行方式切換、隔離電源工作，其產(chǎn)品質(zhì)量對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有極大影響。某750 kV變電站一隔離開關(guān)在檢修期間進(jìn)行合閘操作時一相動觸頭翻板不翻轉(zhuǎn)，動靜觸頭無法接觸，隔離開關(guān)合閘不到位，檢修人員拆除隔離開關(guān)該相上部翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)密封罩后，發(fā)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)萬向節(jié)斷裂。為了查找斷裂原因，排除隱患，防止同類故障發(fā)生，對斷裂的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)萬向節(jié)及抽取同型號同批次的另外8件樣品進(jìn)行了材質(zhì)檢測。

1 試驗(yàn)分析

翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)萬向節(jié)分為三部分，上下兩部分為球形節(jié)座，中間部分為連桿。該次斷裂故障部位為翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)萬向節(jié)球形節(jié)座。

1.1 宏觀檢查

斷口宏觀形貌檢查發(fā)現(xiàn)球形節(jié)座斷口呈完全斷裂狀態(tài)。斷口表面較粗糙、呈土黃色，螺紋根部氣孔密集、材質(zhì)疏松，造成有效承載面積減小。斷裂起始位置存在變形情況，兩側(cè)發(fā)生斷口磨損現(xiàn)象，有一部分?jǐn)嗫谌笔А?/p>

1.2 微觀形貌分析

對樣品進(jìn)行微觀形貌檢查，可觀察到材料內(nèi)部存在大量縮孔、夾雜物以及眾多沿晶裂紋等微觀缺陷，最長裂紋長度可達(dá)0.15 mm。

1.3 材質(zhì)分析

對樣品進(jìn)行光譜材質(zhì)成分檢測，檢測數(shù)據(jù)詳見表1。根據(jù)廠家資料顯示，該批次萬向節(jié)球形節(jié)座材料為鉛黃銅，牌號為ZCuZn40Pb2。參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1176—2013《鑄造銅及銅合金》中40-2鉛黃銅的牌號，對比發(fā)現(xiàn)Sb雜質(zhì)含量超過0.1 %的標(biāo)準(zhǔn)。

表1 樣品元素含量 %

1.4 力學(xué)性能檢測

對萬向節(jié)球形節(jié)座檢測樣品(材質(zhì)牌號為ZCuZn40Pb2)進(jìn)行了布氏硬度檢測，檢測數(shù)據(jù)詳見表2。檢測結(jié)果中最大值為127 HBW，最小值為113 HBW。GB/T 1176—2013《鑄造銅及銅合金》中規(guī)定牌號為ZCuZn40Pb2的銅合金的布氏硬度值不低于90 HBW。因此，本次檢測的所有樣品的布氏硬度值均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 布氏硬度檢測值 HBW

1.5 X射線檢測

對萬向節(jié)球形節(jié)座局部位置進(jìn)行了X射線檢測，從X光電腦成像屏幕上明顯可見黑色的橢圓形輪廓和暗色斑點(diǎn)狀和團(tuán)聚狀圖像，據(jù)此判斷鑄件內(nèi)部存在孔洞及疏松等鑄造缺陷。

1.6 電鏡分析

在電子掃描電鏡下觀察萬向節(jié)微觀形貌，局部區(qū)域可觀察到顯微縮松形貌以及針孔缺陷，表明鑄件內(nèi)部在鑄造過程中產(chǎn)生了大量的鑄造缺陷，包括有針孔缺陷、疏松缺陷等。

2 結(jié)論

各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果表明：萬向節(jié)球形節(jié)座檢測樣品的材料成分不符合GB/T 1176—2013《鑄造銅及銅合金》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的成分要求，其中雜質(zhì)元素Sb的含量超過標(biāo)準(zhǔn)值；萬向節(jié)球形節(jié)座鑄件內(nèi)部存在部分氣孔、疏松等鑄造缺陷以及大量縮孔、沿晶裂紋等微觀缺陷。

這些缺陷的存在會造成鑄造金屬構(gòu)件有效承載面積減少和應(yīng)力集中現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致鑄件發(fā)生斷裂失效的問題。建議生產(chǎn)廠家優(yōu)化生產(chǎn)工藝，建議生產(chǎn)廠家和監(jiān)造人員加強(qiáng)對入網(wǎng)金屬鑄件內(nèi)部質(zhì)量的檢驗(yàn)和監(jiān)督，并加強(qiáng)對設(shè)備運(yùn)行和檢修期間的巡視和檢查，以保證電網(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

我在院子里發(fā)現(xiàn)了一只小螞蟻。這只螞蟻，差不多有一粒米那么長，全身烏黑發(fā)亮。只見它這邊走走，那邊逛逛，既像是在認(rèn)真地尋找食物，又像是在那里獨(dú)自快樂地玩耍?？粗∥浵伻绱擞崎e，我莫名冒出了一個奇怪的念頭：螞蟻怕水嗎？它會游泳嗎？