检测认证人脉交流通讯录
- 摘要：受某化工厂委托对其煤精厂一根泵主轴的断裂进行失效分析，该主轴使用一年半左右后发生突然断裂。通过采用金相分析法和断口分析法及相应的理化检验等，对其断裂原因进行了分析，最终确定造成泵主轴断裂的最主要原因是由于材质本身的氧化夹杂物超标以及力学性能不合格，从而造成该轴发生多源性疲劳失效，最终导致断裂的发生。
关键字：泵主轴 失效 疲劳
概述
经实际调研，该泵主轴于2008年1月投入使用，主体材质为2Cr13，泵主轴断裂部位直径为72mm，运转速度为1480RTN，使用温度为60～70℃，介质为氨水。使用过程中突然发生断裂，断裂部位如照片1、2所示，受某化工煤精厂委托，对其断裂原因进行了分析。
照片1 泵主轴宏观形貌 照片2断口宏观形貌
理化检验
2.1金相检验
经现场切割取样后，在实验室进行金相组织分析，分别在断口附近及远离断口母材部位取样。经研磨、抛光和4％硝酸酒精溶液浸蚀后，在金相显微镜下观察，其抛光态及显微组织照片如下所示。主要结果为：
1、1＃为离断口较远处正常部位取样，照片3所示的抛光态，存在氧化物夹杂， 级别为1.5级。照片4－6为母材的显微组织，其组织为带马氏体位向回火索氏体。
2、2＃为断口附近处取样，抛光态下发现较多的氧化物夹杂（照片7、8），评定级别为3级。照片9、10为裂纹区，裂纹附近无脱碳和组织异常现象。
3、3＃为断口中心处取样。氧化物级别为1级，组织为带马氏体位向回火索氏体。
照片3 1＃抛光态 100× 照片4 1＃腐蚀后 100×
照片5 1＃腐蚀后 200× 照片6 1＃腐蚀后 500×
照片7 2＃抛光态 100× 照片8 2＃抛光态 100×
照片9 2＃断口附近裂纹 100× 照片10 2＃断口附近裂纹 200×
照片11 2＃腐蚀后 200× 照片12 2＃腐蚀后 500×
照片13 3＃抛光态 100× 照片14 3＃腐蚀后 100×
照片15 3＃腐蚀后 200× 照片16 3＃腐蚀后 500×
2.2 化学分析结果：
在断口处取样进行了化学成分分析，检测结果如下：
表1 化学成分检测结果
检验项目 C (%) S (%) P (%) Si (%) Mn (%) Cr (%) Ni(%)
检验数据 0.18 0.006 0.025 0.31 0.77 12.58 0.13
技术指标（2Cr13） 0.16~0.25 ≤0.030 ≤0.035 ≤1.00 ≤1.00 12.00~
14.00 ≤0.60
可见，化学成分合格，排除用错材料的可能。
2.3 力学性能
表2 力学性能检测结果
检验项目 抗拉强度（T.S）MPa 屈服强度（Y.P）Mpa 断后伸长率（E.L）% 冲击KV2
+20℃ J
检验数据（3组） 845 745 15.5 19.0
/ / / 17.0
/ / / 39.0
标准值 >635 >444 >20 >63
力学性能中冲击值和断口延伸率不合格。
2.4断口分析结果
照片17为断口宏观照片，宏观可见断口上的裂纹源位于圆周上的不同区域，属于多源断裂，图中给出了裂纹源的位置；经清洗后置于扫描电子显微镜下观察，照片18为裂纹源放大形貌；照片19～照片21为断口上的疲劳辉纹特征；照片22为断口上的混合断口形貌特征；照片23和照片24为断口上的氧化特征，而且整个断口磨损严重。
照片17 断口宏观照片 照片18 裂纹源特征
照片19 疲劳辉纹特征 照片20 疲劳辉纹特征
照片21 疲劳辉纹特征 照片22 混合断口特征
照片23 氧化特征 照片24 氧化特征
2.5 低倍检验
断口经热酸蚀后的形貌如照片25所示。存在明显的中心疏松和锭型偏析，评定级别均为1级。
照片25 低倍组织
分析与讨论
首先从断口检验来看，该断口有多处断裂源，属于明显的疲劳断裂，且断口氧化严重。而在低倍组织上存在较为严重的中心疏松和锭型偏析。
其次，微观组织结构看，此断裂件中含有较多的氧化夹杂物，这无疑对材料的力学性能造成很大影响。
力学分析结果看，该件的断后延伸率和冲击值不合格，材料的塑性和韧性因此会降低。
结论
造成泵主轴断裂的最主要原因是由于材质本身的氧化夹杂物超标以及力学性能不合格，造成该轴发生多源性疲劳失效，最终导致断裂的发生。
联系方式：上海宝冶工程技术有限公司
肖泽锋/项目部副总监
上海市宝山区四元路168号4号楼, 邮编200941
Tel:021-56935006
Fax:021-56925012
Mobile:13601887469
Web site:http://www.fangjianwang.com/
http://www.cn-sst.com
http://www.bqt.sh.cn/
