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弄清机理,从源头杜绝防爆潜水泵叶片断裂

2020-6-16 9:45:26

纵观防爆潜水泵近些年的应用现状,因叶片断裂致使潜水泵工作时产生噪声和振动而无法正常运转的情况可谓是时有发生。为提高防爆潜水泵运行可靠性,正确判断叶片断裂失效形态,掌握叶片断裂失效的机理和规律,科学分析影响断裂的主要因素,进而采取有效措施防止叶片早期断裂是十分重要的。下面本章就重点围绕防爆潜水泵叶片断裂机理进行深入研究。

 

疲劳断裂是由于防爆潜水泵叶片在水力和泥砂冲击应力反复作用下发生了疲劳积累


一、疲劳断裂

疲劳断裂是由于防爆潜水泵叶片在水力和泥砂冲击应力反复作用下发生了疲劳积累,在交变动载荷条件下,经过特定周期后所发生的断裂。一般情况下,在污水腐蚀介质环境中,叶片金属的疲劳强度急剧下降,疲劳破坏应力远低于材料本身的屈服强度极限叶片产生的疲劳裂纹从起源逐渐扩展,当疲劳裂纹扩展到特定程度时,叶片的有效截面承受不了当时的σmax而发生快速脆性断裂。

二、应力腐蚀断裂

应力腐蚀断裂是受拉应力和腐蚀环境共同作用所导致的脆性断裂引起叶片应力腐蚀断裂的因素只能是拉应力,这种拉应力包括外加应力和叶片的残余应力,而残余应力主要来源于铸造、热处理、加工及装配过程应力腐蚀的特征是一种局部腐蚀,形成的裂纹常被腐蚀产物所覆盖,因此当叶片发生应力腐蚀断裂时,常常是在事先没有明显征兆的情况下突然发生防爆潜水泵停机时间长,且长期浸没于水中,未进行有效的维护与保养,形成微小的腐蚀坑,断裂源自腐蚀坑底开始在应力的作用下,腐蚀坑处产生应力集中,从而为应力腐蚀裂纹的形成创造了条件。以碳钢为例,应力腐蚀裂纹扩展的速度在1~10mm/h左右。

三、综合分析结论

防爆潜水泵叶片断裂整个过程包括两个方面,一是水力冲击引起的疲劳断裂;二是磨损及腐蚀引起的应力腐蚀断裂从断口的形态图上可以看出,叶片断裂首先始于疲劳开裂,在经历长时间的运行之后发生水下冲击疲劳裂纹疲劳裂纹以脆性开裂方式稳定扩展,当疲劳裂纹扩展到特定长度后,将以应力腐蚀断裂的机理继续扩展,扩展的速度较前者快,当达到临界裂纹长度时即导致脆性断裂。【具体可参考《防治防爆潜水泵叶片断裂,这里有对策!》的相关内容】

 

通过上述一番简单分析,我们不难看出,防爆潜水泵叶片断裂的机理还是比较复杂的。虽说在潜水泵长时间运行的过程中,出现叶片断裂的可能性比较大,但只要明细断裂机理,采取有效措施进行防控,相信定能够减少叶片断裂问题的发生,保障潜水泵的正常可靠运行。