某电厂空压机电机轴断裂原因分析

　　张留斌，耿进锋，王晓晨（河南省电力公司电力科学研究院，河南郑州450053运行过程中，在加载卸载形成的冲击力作用下，内部裂纹扩展，发生断裂。

　　2空压机电机轴，发生断裂事故，2空压机为英格索兰公司生产的M 250型空压机，电机轴材质为42钢。

　　1现场检查情况及宏观分析现场检查发现，电机轴断裂处位于驱动侧轴承套内，距连接齿轮约200mm.据了解，该轴在运行过程中，曾发生塌落事故，并造成轴外表磨损，电厂外委进行了喷涂处理。检查发现断口附近轴表面整圈进行了喷涂处理，厚度约1mm.电机轴断口具有明显的放射线纹，断面上有多处面积较大的冶金缺陷，裂纹源点由冶金缺陷处撕裂断开。

　　现场调取2空压机电机电流记录，发现轴断裂前由于空压机负荷在不断调整，电机电流每隔1h左右，在1432A之间波动。事发前12h，空压机一直带负荷运行，电流维持在30A左右，2012年2月17曰2120左右，电流升至32A，电机轴断裂。

　　2断口试验分析采用X-MetB000TX手持式光谱仪，对电机轴进行检测，发现电机轴基体和喷涂层含Fe和Mn两种元素，未见其他合金元素，二者材质均为碳钢。

　　2.1断面微观组织形貌检测在体视显微镜下，进行断口形貌观察，断口内部存在较多冶金缺陷，裂纹沿冶金缺陷处开裂扩展。

　　对试样进行光、采用4%硝酸酒精溶液浸蚀，试样断面呈现4种不同组织形貌（见）。试样断面不同，区域组织形貌并不相同，其中为涂层组织形貌涂层位置金相近涂层位置金组织形貌图相组织形貌图近基体位置金相组织形貌图由可知，喷涂层位置处，组织形貌呈现波浪形，无法确定具体组织，非碳钢正常组织形貌。

　　由可知，近喷涂层位置处由两种组织形貌，种为针状马氏体组织种为先共析铁素体+珠光体。针状马氏体组织出现的原因，为该处喷涂时温度超过轴体材料Ac1相变点，空冷后未进行回火所致。

　　由可知，近基体处位置处组织形貌为先共析铁素体+珠光体。

　　由可知，基体位置处组织形貌为珠光体+魏氏体组织，属于典型的过热组织形貌。

　　从图中也可以看到，裂纹起源于内部冶金缺陷处，由内向外扩展，裂纹开口较大。

　　基体位置金相组织形貌。2硬度检测采用里氏硬度计，对电机轴基体和喷涂层进行硬度检测，检测结果显示，基体硬度值在156 HB左右，喷涂层硬度值在356HB左右，相差很大。

　　3原因分析（1）由断口形貌、宏观和微观检查可以看到，电机轴基体内部存在大量冶金缺陷和宏观裂纹，裂纹起源于基体内部冶金缺陷，由内向外扩展。

　　（2）常用轴体使用状态应为调质组织，即淬火+高温回火组织。而断轴基体金相组织为粗大的珠光体组织和魏氏体组织，属于正火组织形态，正火加热时，过热时间较长，造成组织粗大。魏氏组织及粗大组织形态对基体的分割作用，使电机轴强度和冲击韧性降低，脆性上升。

　　（3）由硬度检测结果可知，喷涂层和基体硬度值差别约200HB，造成结合面处表面应力较大；电机轴体喷涂修复时加热温度过高，造成轴体局部区域出现淬硬马氏体组织，这些因素在外载作用下，促进缺陷开裂并扩展。

　　（4）由电机电流记录曲线可以看出，空压机正常运行中频繁进行加载、卸载过程，在电机轴驱动侧不断形成冲击力。基体内部缺陷在冲击力作用下，不断扩展，*终造成电机轴脆性断裂。

　　4结束语电机轴体制造品质严重不合格，基体内部存在宏观裂纹和大量冶金缺陷。在空压机正常运行过程中加载、卸载形成的冲击力作用下，内部裂纹扩展，发生断裂。

　　生产厂家在电机轴制造过程中，应采用合格锻件，严格制定热处理工艺，并进行产品品质检验。电厂在设备进货时，应索取相关图纸及品质证明文件。

　　建议对其余电机轴进行抽检，避免此类问题发生。