小议循环水泵叶片的故障分析及其控制措施

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摘 要：针对各地大型发电厂的循环水泵相继出现叶片故障的现象，分析循环水泵出现叶片断裂的原因，并且同时提出控制措施避免再次发生这类故障。

关键词：循环水泵叶片故障控制措施

中图分类号：TH31 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）02（c）-0000-00

某发电厂循环水泵出现叶片断裂事故，1号机A循环水泵在运行中发现电机上的导轴承振动突然间增大而紧急停止水泵。经过解体检查，发现该水泵的叶轮片断裂了一片，而且端口是在叶片的根部，有金属光泽，属于脆性断裂。由此可以判断出造成循环水泵叶片断裂的原因，并提出相应的控制措施。

1 叶片的故障分析

1.1 焊接热裂纹的影响

在焊接不锈钢的过程中，应该控制焊接层间的温度低于150°C，如果焊接温度达到400~800°C，晶间腐蚀就最敏感，奥氏体不锈钢很容易就出现热裂纹，主要由钢的材料性能和化学成分决定，产生这种现象的影响有：

（1）合金元素比较多，特别是含有一定的镍，很容易就和磷、硫形成低溶点的共晶间层，导致产生热裂纹。

（2）从物理性能上看，奥氏体不锈钢的膨胀系数大、热导率小、收缩冷却的时候时应力较大。

（3）奥氏体不锈钢形成的晶体组织方向性强、柱状粗大，容易导致有害杂质元素偏析，因此形成连续的晶间液膜而提高了热裂纹的敏感性。

奥氏体不锈钢与低碳钢相比，更容易产生热裂纹。在叶片的加工制造中，在焊接局部时，如果冷却时间短或加热温度高的话，都容易产生较大的焊接残余应力，进一步导致热裂纹的产生。

1.2 应力腐蚀开裂

循环水泵的运行介质为江河水、海水，每年的春冬季节水中的氯离子含量就较高，加上进水道及取水口河床的淤泥、沙石堵塞，有机垃圾、塑料制品增多，使进水道的流通面积大大滴地减少了。根据测试计算，当三台水泵运行时，河床水位就比循环水泵的进水缓冲池的水位高了大约2.2m，所以进入缓冲池的水，很容易溶入空气，并使溶解的氧气扩散到了金属表面，当流速增加时，氧的去极化作用就加强，当水泵取得的水中氯离子含量高、含氧量高的时候，叶轮叶片就容易出现氯脆。

1.3 合金元素的贫乏化

在加热过程中，因为铬镍奥氏体不锈钢的晶界很容易析出碳化物的第二相，造成了晶界某成分贫乏化。例如，奥氏体不锈钢由于晶界析出沉淀，在晶界附近留下了贫铬区。因为这类钢冷却和加热不发生α - γ相变，不能淬火强化，强度和硬度低，当在450～850℃温度内保温或缓慢冷却，然后在一定的腐蚀介质中暴露一段时间，就会出现晶间腐蚀现象，在650～750℃范围内加热一段时间，这类钢的晶间腐蚀就更加敏感，普遍认为在上述温度范围内，将沿奥氏体晶界析出Gr23C6，从而使奥氏体晶界附近区域的含铬量低于11.7%。但是，贫铬区宽度很窄，如18～8 奥氏体不锈钢在650℃敏化处理2 h，贫铬区总宽度为150～200 nm，其中贫铬严重区宽度不到50 nm，导致沿奥氏体晶界附近产生腐蚀，所以不锈钢的机体中铬的质量分数不得低于11.7%。

该发电厂的循环水泵的叶片材质是奥氏体不锈钢，在叶片的制造、加工固溶处理时，如果叶片在温度450～850°C内停留一段时间的话，就会促进[Fe，Gr]在晶界析出，其中的铬是主要来自晶粒表面，而内部的铬却来不及得到补充，这样晶界的晶粒表层的含铬量就会下降，形成了贫铬区。由于贫铬区的含铬量是远远低于钝化所需的极限值，它的电势就比晶粒内部的电势低，也比碳化物的电势低。碳化物和贫铬区是紧密相连的，遇到一定的腐蚀介质时，就会出现短路电池效应现象。循环水泵的叶轮在氯离子含量很高的水中长时间运行，这种情况下，晶粒和碳化铬都呈阴极，呈阳极的贫铬区就会迅速被腐蚀，力学性能下降，在受力时就沿晶界断裂。

2 控制措施

为了避免再不断出现叶片故障，应该采取的方法及控制措施：

（1）在工件热处理的时候，应该进行稳定化处理和固溶处理，以此来得到单相奥氏体组织，有效地消除晶间腐蚀。

（2）提高检修人员对设备的安装和检修的技术水平，确保安装和检修的质量。联系循环水泵制造厂家对叶片的叶型和有关技术参数、尺寸进行改良设计，叶片制造时基础厚度加厚到30mm。

（3）为循环水泵的进水缓冲池设立水位预警制度，严格控制好水泵投入的运行水位。

（4）使循环水泵的阴极保护设备得到完善。

（5）在循环水泵进水道处加装一块与闸板尺寸相同的活动栏污栅，安装活动栏污栅以后，能够大大减少进入固定粗栏污栅的垃圾，避免了启动循环水泵进行抽水后清理固定粗栏污栅垃圾的工作，而且可以在循环水泵正常运行的情况下随时清理活动栏污栅的垃圾，根据活动栏污栅内垃圾堵塞的严重程度，进行定期和不定期清理。

（6）第一次并泵的时候，要调小叶片的角度，防止运行时解列。反洗时要把再循环门全部打开。

（7）充分地利用机组大、小修机对凝汽器的钢管进行清洗，来减小管道的阻力。对江河取水口和进水道进行疏通，清理道内的垃圾、碎石及淤泥，确保进入缓冲池的最佳水流量，提高循环水泵进水缓冲池的水位。

（8）对于检修的工艺、质量要严格把关。

（9）加强循环水泵运行的管理工作：及时清洗旋转滤网，确保旋转滤网中水流畅通；严密监视循环水泵进水缓冲池的水位变化，当水位低于定值时及时停止一台循环水泵运行或者禁止启动备用循环水泵；严密监测循环水泵各运行参数的变化情况，发现设备异常后及时做出相应处理。

（10）水泵停止运行时要及时地处理取水口和进水道的垃圾。

3 结语

随着科学技术的发展，人们在水力行业投入了越来越多地关注和研究。发电厂的循环水泵虽然出现了叶片故障问题，但是有关人员也在时刻关注，并对这些故障现象进行分析研究，提出了许多改进控制措施，有效地解决了循环水泵叶片断裂的问题。

参考文献

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