耐腐蝕泵葉輪出現裂紋的原因分析

　　葉輪是耐腐蝕泵傳送液體的關鍵零部件，葉輪損傷會很大的影響到耐腐蝕泵的流量，揚程等主要參數，對耐腐蝕泵性能要求就不能滿足，如耐腐蝕泵葉輪出現裂痕是怎么回事的，要怎樣改善呢？
　　一、葉輪機械結構解析
　　給耐腐蝕泵葉輪由前蓋板、后蓋板、葉片、輪轂等零部件構成。葉片與前蓋板接口的尖角設計方案狹窄，易于造成應力集中。在各種載荷的相互作用下，葉片拉伸，其與前蓋板的連接處形成一個超負荷的應力，造成連接處反向收縮形成裂痕。
　　1、斷口形貌解析
　　從葉輪上切下一個葉片樣品,觀察裂紋從葉片頂端擴展到后蓋板和葉片與輪轂的接頭。實際上，裂紋的總長度是70～80mm。從葉片斷面觀察到與裂紋擴展方向垂直的疲勞步驟，這是金屬疲勞斷裂的基本宏觀特征。用掃描電鏡觀察了斷裂表面，清晰地觀察了疲勞階段形成的海灘圖。低滑系數鋼材的疲勞條紋越來越短、越來越小，葉輪的轉速越來越高，因此很難觀察典型的疲勞條紋。但是，刀片的斷裂面是直的，斷裂面上有一個由疲勞弧形成的海灘圖案。
　　2、依據本文的解析，葉片形成裂痕因素匯總如下:
　　刀尖角的設計方案太窄，刀尖角的剛度由于制造偏差而低于設計值。在各種載荷的綜合作用下，葉片局部應力集中。通過對斷裂形態的分析，證實了二次葉輪葉片裂紋是由脆性疲勞引起的。
　　二、葉輪結構改善
　　1、葉片、后蓋板厚度
　　老葉輪葉片設計厚度為5mm，新葉輪葉片設計厚度為7mm，老葉輪背蓋板設計厚度為5mm，新葉輪背蓋板設計厚度為8.6mm。由于葉片剛度和強度變大，實測值高于設計值，因此在理論上葉輪強度應高于設計值。
　　2、葉片前緣總長度
　　為解決所述的問題，新型二級葉輪將葉片前緣縮短到葉輪內徑處，生根位置增加至前、后蓋板兩處，加工難度小，厚度尺寸控制精度高。縮短了葉片前緣的總長度，消除了尖角，大大減輕了應力集中問題。
　　3、葉片受力有限元分析
　　由于設計方案較短，在正常運行、小流量運行和超速運行下，老葉輪葉片進口角處的峰值應力超過了葉片材料的拉伸強度。而設計方案優化后的新型葉輪葉片局部峰值應力大大降低，大為254MPa，遠低于屈服強度設計方案值，解決了葉片尖角處抗拉強度不足的問題，滿足設計方案要求。
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