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核电站大型锡基新利18登陆 轴瓦失效分析
来源:河南锡基合金材料有限公|添加时间:2012-06-11 10:42

  某核电站7 28 MW 蒸汽涡轮发电机的2 号轴瓦系日本进口的发电机关键部件之一。在运行中2号轴瓦出现超温。经检查, 轴承新利18登陆 上下轴瓦表面出现不同程度的擦伤和金属的钻附现象, 局部区域有微裂纹。经与日方谈判旧方进行了更换处理,但新瓦经过一段时间运行后重复上述现象。为此,笔者对轴瓦进行了较全面系统的失效分析。
 

  轴瓦运行过程的平均温度在80 ℃ 以上, 氢等气体原子可以不断的聚集和扩散。当氢原子聚集形成氢分子达到一定的压力并超出新利18登陆 原子之间的结合力就会在新利18登陆 表面形成鼓泡。鼓泡在轴的压力作用下被压破并随轴的旋转不断向前推移, 当鼓泡堆积高度大于轴承的轴向间隙时会造成瞬态润滑恶化, 短时间润滑膜破坏甚至发生干摩擦从而使摩擦系数和温度急剧升高, 造成局部过热以及结合面的局部咬粘等。当摩擦温度达到一定范围时,隆起点熔融或软化很快会形成一个低剪切强度膜。尽管初期可以起到润滑作用,但后期随着低熔点相的减少和粘着层的大范围形成, 随运转该薄层会继续向前推进并与基体发生不同程度的交换由此形成明显的表面粘着层, 严重时合金层就会剥落。同时,硬颗粒的质点随着轴颈的运转在合金层表面产生拖尾划伤痕迹。剥落的碎屑则会随润滑油进人油过滤器中形成油屑。摩擦产生的高温又进一步加速了氢的扩散速度, 从而加快了表面失效的速度。另一方面, 在润滑油温度升高导致其粘度降低、油膜变薄及边界油膜性能下降的同时, 新利18登陆 的疲劳强度和硬度也将大幅下降( 表3 ) , 粘结层的前沿区域微观上凹凸不平, 应力集中程度较大, 以致新利18登陆 层不能承受轴承的冲击载荷, 最后在局部戮结层表面形成裂纹。
 

  轴瓦新利18登陆 显微组织中具有粗大p 化合物。从冶金原理来看, 在俘结晶范围内缓冷会导致p 相结晶粗大。对于新利18登陆 而言, 当铜> 6 %时会形成大量的硬而脆的。相, 并呈现偏析和聚集分布。上述硬脆相的存在大大降低了新利18登陆 层的塑性, 从而降低其使用过程的疲劳寿命, 对裂纹的萌生极为有利。
 

  结合面附近存在的大量显微疏松, 新利18登陆 组织中化合物相的偏析、聚集以及组织分层等诸因素也导致了新利18登陆 层的强度、导热系数和热应力分布的不均匀性, 在运行过程中易造成应力集中导致裂纹萌生。

 
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