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转子为什么会产生裂纹?看完你就懂了

iline  发表于 2022/7/26 17:05:15      1576 查看 1 回复  [上一主题]  [下一主题]

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由于转子裂纹的危险性,迫切需要进行有效地监测,以尽可能早地发现事故征兆,至少在发展为灾难性事故前能够觉察。目前直接确定裂纹的方法如超声波、红外线、磁力探伤等仅能够在停机条件下检测,而不能提供运行状态下的测量。今天因大师给大家分享的内容是转子裂纹的原因。

引起转子裂纹的原因包括高频疲劳、低频疲劳、蠕变和应力腐蚀。它们首先与转子运转的机械状态有关,另外还受环境的影响,主要是热参数和工作介质中含有腐蚀性的化学物质的影响。


1.交变应力


交变应力可以使材料疲劳断裂。转子上存在两种类型的交变应力:

1)横向振动

横向振动引起的弯曲变形使转子出现应力。此时的应力有两种:一种是非交变的,另一种是交变的。基频(1X)振动只产生非交变的应力,而其他频率的振动将产生交变应力:交变应力的频率=振动频率-转速频率

2)扭转振动

正常运转时,旋转机械的转子产生稳定的扭转应力,但在故障状态时(甩负荷、短路、非同步并网等),转子将产生交变扭矩,从而出现交变的剪切应力。


2.应力集中


通常促使裂纹扩展的最重要的应力集中部位是转子材料的缺陷处,如夹渣及其他非金属夹杂物处。例如钢的氢脆就削弱了晶粒的连接并促使空位产生,其作用最终与增大应力一样。

应力集中经常发生在转子被削弱的地方,如轴的阶梯部位、键槽、孔(叶轮的平衡孔、转子内孔)、螺纹、装配处的间隙等。

所有紧固在转子上的零件都在紧固表面形成一个潜在的应力集中区域。例如:由于装配不好使圆盘与转子定位轴肩之间存在的间隙会产生类似于沟槽的集中应力效应,当机器运转时,一些装配部位可能发生松动,成为裂纹的激发源;转子的锥度配合或热装表面通常会产生应力集中,特别是在较高的温度梯度时;发电机转子极易产生沟槽型应力集中效应,在松动的绕组或绝缘垫片的共同作用下,槽楔成为一个潜在的裂纹激发源。


3.环境因素


转子的内孔、键槽、沟槽、装配处的间隙和尖角不仅产生应力集中,还特别容易腐蚀。盐、硫酸盐、蒸汽、水或其他工作介质中的酸性物质对孔槽状部位具有特别的腐蚀性。当水蒸气的纯度较差时,时间很短也能形成激发裂纹的环境。时间一长,腐蚀就会使材料劣化,极易促进裂纹的形成。

热状态是裂纹形成和开展的另一个重要因素。例如:过高的温度会使蠕变加速,这将在金属中形成晶间空位,从而产生裂纹;温度变化率过大也会产生大应力,这是大量的非均匀膨胀所致。在上述情况下,热应力都促使轴的状态变化,促进裂纹扩展。


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