U型螺栓失效斷裂原因分析

鄭建軍，樊子銘，喬欣

（內蒙古電力科學研究院，內蒙古 呼和浩特 010020）

0 引言

空冷島是一種常見的流體機械，主要用于火力發電、石油化工等能源工業領域，其性能的好壞、結構的穩定性對整個風機的安全可靠運行具有重要的影響[1-2]。U型高強螺栓主要用于對風扇葉片進行固定，若螺栓在使用過程中存在安裝不到位、力矩不夠等問題則會導致螺栓受力不均勻，使螺栓在運行后出現松動，導致應力集中程度較高的螺紋根部逐漸形成裂紋源，并最終在綜合交變應力的作用下誘發疲勞破壞[3-4]。

1 故障介紹

某電廠機組在運行過程中，空冷島第五列減速機的兩條風葉U型螺栓發生斷裂，斷裂時風葉的最高轉速為55 r/min。該機組空冷島采用軸流風機，每臺減速機共裝有5組風葉，各風葉均由2條U型螺栓進行固定，結構如圖1所示。

圖1 空冷島結構

斷裂的U型螺栓規格為M36，材質為35 CrMo，強度等級為9.8級，機組累計運行約為79 000 h。為了避免此類故障再次發生，對斷裂的U型螺栓進行綜合性失效原因分析。

2 實驗結果及分析

2.1 宏觀形貌觀察與分析

從現場情況來看，U型螺栓與風葉輪轂間存在明顯的間隙，表明U型螺栓的彎曲半徑小于風葉輪轂的半徑，如圖2（a）所示。通過對送檢的U型螺栓進行宏觀形貌檢查，可以看出兩條螺栓的斷裂部位均位于螺桿光桿處，U型螺栓1的斷裂位置為螺桿圓弧過渡處內側，U型螺栓2的斷裂位置為靠近螺母的直桿處，見圖2（b）。從圖2（c）中可以觀察到U型螺栓1的斷口斷面較為平齊，表面存在一層浮銹；……