小議循環水泵葉片的故障分析及其控制措施

摘 要：針對各地大型發電廠的循環水泵相繼出現葉片故障的現象，分析循環水泵出現葉片斷裂的原因，并且同時提出控制措施避免再次發生這類故障。

關鍵詞：循環水泵葉片故障控制措施

中圖分類號：TH31 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）02（c）-0000-00

某發電廠循環水泵出現葉片斷裂事故，1號機A循環水泵在運行中發現電機上的導軸承振動突然間增大而緊急停止水泵。經過解體檢查，發現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水泵葉片斷裂的原因，并提出相應的控制措施。

1 葉片的故障分析

1.1 焊接熱裂紋的影響

在焊接不銹鋼的過程中，應該控制焊接層間的溫度低于150°C，如果焊接溫度達到400~800°C，晶間腐蝕就最敏感，奧氏體不銹鋼很容易就出現熱裂紋，主要由鋼的材料性能和化學成分決定，產生這種現象的影響有：

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

（2）從物理性能上看，奧氏體不銹鋼的膨脹系數大、熱導率小、收縮冷卻的時候時應力較大。

（3）奧氏體不銹鋼形成的晶體組織方向性強、柱狀粗大，容易導致有害雜質元素偏析，因此形成連續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，更容易產生熱裂紋。在葉片的加工制造中，在焊接局部時，如果冷卻時間短或加熱溫度高的話，都容易產生較大的焊接殘余應力，進一步導致熱裂紋的產生。

1.2 應力腐蝕開裂

循環水泵的運行介質為江河水、海水，每年的春冬季節水中的氯離子含量就較高，加上進水道及取水口河床的淤泥、沙石堵塞，有機垃圾、塑料制品增多，使進水道的流通面積大大滴地減少了。根據測試計算，當三臺水泵運行時，河床水位就比循環水泵的進水緩沖池的水位高了大約2.2m，所以進入緩沖池的水，很容易溶入空氣，并使溶解的氧氣擴散到了金屬表面，當流速增加時，氧的去極化作用就加強，當水泵取得的水中氯離子含量高、含氧量高的時候，葉輪葉片就容易出現氯脆。

1.3 合金元素的貧乏化

在加熱過程中，因為鉻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。因為這類鋼冷卻和加熱不發生α - γ相變，不能淬火強化，強度和硬度低，當在450～850℃溫度內保溫或緩慢冷卻，然后在一定的腐蝕介質中暴露一段時間，就會出現晶間腐蝕現象，在650～750℃范圍內加熱一段時間，這類鋼的晶間腐蝕就更加敏感，普遍認為在上述溫度范圍內，將沿奧氏體晶界析出Gr23C6，從而使奧氏體晶界附近區域的含鉻量低于11.7%。但是，貧鉻區寬度很窄，如18～8 奧氏體不銹鋼在650℃敏化處理2 h，貧鉻區總寬度為150～200 nm，其中貧鉻嚴重區寬度不到50 nm，導致沿奧氏體晶界附近產生腐蝕，所以不銹鋼的機體中鉻的質量分數不得低于11.7%。

該發電廠的循環水泵的葉片材質是奧氏體不銹鋼，在葉片的制造、加工固溶處理時，如果葉片在溫度450～850°C內停留一段時間的話，就會促進[Fe，Gr]在晶界析出，其中的鉻是主要來自晶粒表面，而內部的鉻卻來不及得到補充，這樣晶界的晶粒表層的含鉻量就會下降，形成了貧鉻區。由于貧鉻區的含鉻量是遠遠低于鈍化所需的極限值，它的電勢就比晶粒內部的電勢低，也比碳化物的電勢低。碳化物和貧鉻區是緊密相連的，遇到一定的腐蝕介質時，就會出現短路電池效應現象。循環水泵的葉輪在氯離子含量很高的水中長時間運行，這種情況下，晶粒和碳化鉻都呈陰極，呈陽極的貧鉻區就會迅速被腐蝕，力學性能下降，在受力時就沿晶界斷裂。

2 控制措施

為了避免再不斷出現葉片故障，應該采取的方法及控制措施：

（1）在工件熱處理的時候，應該進行穩定化處理和固溶處理，以此來得到單相奧氏體組織，有效地消除晶間腐蝕。

（2）提高檢修人員對設備的安裝和檢修的技術水平，確保安裝和檢修的質量。聯系循環水泵制造廠家對葉片的葉型和有關技術參數、尺寸進行改良設計，葉片制造時基礎厚度加厚到30mm。

（3）為循環水泵的進水緩沖池設立水位預警制度，嚴格控制好水泵投入的運行水位。

（4）使循環水泵的陰極保護設備得到完善。

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

（6）第一次并泵的時候，要調小葉片的角度，防止運行時解列。反洗時要把再循環門全部打開。

（7）充分地利用機組大、小修機對凝汽器的鋼管進行清洗，來減小管道的阻力。對江河取水口和進水道進行疏通，清理道內的垃圾、碎石及淤泥，確保進入緩沖池的最佳水流量，提高循環水泵進水緩沖池的水位。

（8）對于檢修的工藝、質量要嚴格把關。

（9）加強循環水泵運行的管理工作：及時清洗旋轉濾網，確保旋轉濾網中水流暢通；嚴密監視循環水泵進水緩沖池的水位變化，當水位低于定值時及時停止一臺循環水泵運行或者禁止啟動備用循環水泵；嚴密監測循環水泵各運行參數的變化情況，發現設備異常后及時做出相應處理。

（10）水泵停止運行時要及時地處理取水口和進水道的垃圾。

3 結語

隨著科學技術的發展，人們在水力行業投入了越來越多地關注和研究。發電廠的循環水泵雖然出現了葉片故障問題，但是有關人員也在時刻關注，并對這些故障現象進行分析研究，提出了許多改進控制措施，有效地解決了循環水泵葉片斷裂的問題。

參考文獻

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