给水前置泵不锈钢泵轴断裂失效原因分析及预防

泵轴机械密封的失效分析1. 引言泵轴机械密封是一种常见的泵密封形式，其主要作用是防止泵在工作时发生泄漏。

然而，在使用过程中，泵轴机械密封可能会出现失效的情况，导致泵泄漏，影响设备的正常运行。

因此，本文将对泵轴机械密封的失效原因进行分析，并提供相应的解决方案。

2. 失效原因2.1 密封面磨损密封面磨损是泵轴机械密封失效的常见原因之一。

在泵运行时，由于轴向力和离心力的作用，导致密封面产生相对运动，从而引起磨损。

长时间的磨损会导致密封面的平整度下降，进而使泄漏增加。

2.2 密封环老化密封环的老化是导致泵轴机械密封失效的另一个重要因素。

密封环通常由橡胶或聚氨酯等弹性材料制成，在长期的使用过程中，受到介质的侵蚀和温度的影响，密封环会发生老化，丧失其原有的弹性，从而无法有效密封。

2.3 温度过高温度过高是泵轴机械密封失效的常见原因之一。

在一些高温工况下，密封面和密封环会因温度过高而变软，导致泄漏增加。

同时，高温还会引起密封面和密封环的热胀冷缩，进一步破坏密封性能。

2.4 泵压力过高泵轴机械密封在过高的泵压力下容易失效。

高压会增加密封面和密封环之间的接触力，导致磨损加剧，进而引起泄漏。

同时，过高的压力也会导致泵轴变形，进一步破坏密封性能。

3. 解决方案3.1 选用合适的材料合适的材料选择对泵轴机械密封的失效有重要影响。

在选择密封面材料时，需要根据介质的性质和温度要求进行合理选择，以提高密封面的耐磨性和耐腐蚀性。

同时，密封环材料也需要具有良好的耐热性和耐化学性，以延长密封环的使用寿命。

3.2 加强密封面润滑合适的润滑方式可以有效减少密封面的磨损，延长泵轴机械密封的使用寿命。

可以采用外润滑或者内润滑方式，对密封面进行充分润滑。

外润滑可以通过给密封腔注入润滑油进行实现，而内润滑则是通过在密封环内部设置润滑油腔来实现。

3.3 控制温度和压力控制温度和压力是预防泵轴机械密封失效的重要措施之一。

可以通过降低介质的温度和减少泵的运行压力来避免泵轴机械密封的失效。

1、事故经过：×月×日20：43 某机组43电动给水泵启动后1分30秒，前置泵驱动端轴承温度快速上升至113.7℃，立即停泵,在停泵惰走过程中前置泵驱动端轴承温度最高上至116.39℃，之后揭瓦检查发现前置泵驱动端轴承损坏。

详细经过如下：20:43:59询问化验室43电动给水泵油质合格，就地检查确认系统正常，油压正常，启动43电动给水泵；20:45:11电动给水泵辅助油泵联停,油压260KPa，前置泵驱动端轴承温度为103.7℃；20:45:29前置泵驱动端轴承温度113.51℃,紧停43电动给水泵,辅助油泵联启, 油压296KPa；20:45:58前置泵驱动端轴承温度达最大值116.39℃；21:21停43电动给水泵辅助油泵。

2、原因分析:根据前置泵驱动端轴承温度在启泵后在1分钟30秒内飞升100℃和事后对轴承的检查情况认为是断油烧瓦。

断油原因有：（1）揭瓦检查时发现轴承座内有大量制造时残留的沙粒且轴承座内的防锈漆也未清除，这些固体杂质可以通过回油带入油箱内，再通过油泵进入供油管道，而前置泵轴瓦供油孔直径为8mm,所以足以堵塞轴瓦供油孔，造成轴瓦断油。

（2）对比新旧轴瓦的结构发现，旧瓦的下瓦定位键向下凸起尺寸不够，可能由于泵的启停或振动造成轴瓦产生轴向位移，使得轴瓦进油孔和配油槽相对位置发生变化，引起润滑油量不够或断油而使轴瓦烧坏。

（3）43电动给水泵在本次启动前在八月份启动过5次，启动前油温分别是28.86℃、27.31℃、25.11℃、26.3℃、23.71℃，启动后运行正常,前置泵驱动端和非驱动端轴承温度基本在43℃左右。

在换瓦后启动前油温是19.46℃，经8小时试运,在油温维持36℃是前置泵驱动端和非驱动端轴承温度分别是49℃和42℃。

另外，询问电动给水泵厂家启动前要求的油温是5℃以上，油压的150KPa以上，所以油温偏低是轴承回油量少的一个原因，不应是烧瓦的原因。

316L不锈钢泵轴断裂原因分析邹龙江;周全;丛丹妮;勾万强;高路斯【摘要】316L不锈钢泵轴在安装运行3个月左右发生断裂.采用光学显微镜、扫描电镜、X荧光光谱仪等检测手段,对该轴的断裂原因进行了分析.结果表明:奥氏体基体上存在着大量沿晶界分布的δ第二脆性相,是导致泵轴疲劳脆性断裂的主要原因.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2014(050)005【总页数】3页(P356-358)【关键词】316L不锈钢;泵轴;δ第二脆性相;疲劳断裂【作者】邹龙江;周全;丛丹妮;勾万强;高路斯【作者单位】大连理工大学材料科学与工程学院,大连116023;大连理工大学材料科学与工程学院,大连116023;大连理工大学材料科学与工程学院,大连116023;大连理工大学材料科学与工程学院,大连116023;大连理工大学材料科学与工程学院,大连116023【正文语种】中文【中图分类】TG162.75某公司生产的换气泵，其泵轴和叶轮为泵体的主要部件，两者是通过键连接将动力由泵轴传递给叶轮的，两种部件都经机械加工而成。

该泵体安装出厂后在用户处运转使用3个月左右发生了失效，拆机发现泵轴呈沿轴向约45°角扭转断裂；叶轮沿轴孔径向平面相反对称方向出现裂纹，每条裂纹长约8～10mm。

泵轴材料为316L不锈钢，属于超低碳奥氏体不锈钢，泵轴为内空心圆柱体，内圆孔直径为φ15mm，外径分别为φ35mm和φ42mm。

其加工工艺为：锻造→车削加工→1 050℃淬火（固溶处理）→磨削加工［1］。

失效泵轴的断口形貌及金相观察位置如图1，2所示。

为查明该泵轴断裂失效的原因，笔者对其进行了理化检验和分析。

1 理化检验1.1 金相检验图1 失效泵轴的宏观形貌Fig.1 Macro morphology of the failure pump shaft 图2 失效泵轴断口的宏观形貌Fig.2 Macro morphology of the fracture of the failure pump shaft取圆周面（横向面）作为金相试样观察面，在水磨机上用砂纸由粗至细反复磨光，再用金刚石抛光剂将金相试样抛成镜面状后，用体积分数为3%的硝酸酒精溶液侵蚀，制成横向金相试样，使用德国徕卡MEF-4型光学显微镜进行观察。

【故障分析】轴承断裂原因以及解决措施
轴承断裂：
轴承过高的载荷会可能引起轴承零件断裂。

磨削、热处理和装配不当都会引起残余应力，工作时热应力过大也会引起轴承零件断裂。

另外，装配方法、装配工艺不当，也可能造成轴承套圈挡边和滚子倒角处掉块。

轴承断裂原因：
1、原材料质量问题，其夹杂、疏松、脆性元素或碳化物液析、加工没有消除或改善网状、带状、不匀偏聚等缺陷，都会引起应力集中，削弱套圈强度，最终成为裂纹源。

2、磨削工序有裂纹出现
3、热处理不当
轴承断裂解决措施：
1、预防措施，尽量采购质量稳定材料源，加强入库检查。

2、加强对磨削工序的监控，成品不允许存在磨削烧伤和裂纹，尤其是内圈改锥度的配合面上，较为容易出现的烧伤问题。

套圈若酸洗后也需要剔出烧伤产品，对于已经严重烧伤的及时应予报废，不允许烧伤部件进入装配工序。

3、测定淬火油的成分和性能，以解决中大型轴承套圈存在软点的缺陷，必要时预以更换，或以快速淬火油替代，以增强淬透能力。

回火工艺。

必要时在套圈粗磨后，对易断裂的轴承部件二次回火，稳定轴承套圈组织和尺寸，减小磨削应力，并且提高磨削变质层性能。

泵轴机械密封的失效分析泵轴机械密封是一种广泛应用于工业生产的密封装置，它的主要作用是防止介质泄漏，确保生产过程的安全、稳定和高效。

但是在使用过程中，泵轴机械密封可能会出现失效现象，导致介质泄漏、能源浪费、设备损坏等问题。

本文将从失效原因和解决方法两个方面对泵轴机械密封的失效进行分析。

一、失效原因1.密封面磨损密封面磨损是泵轴机械密封失效的主要原因之一。

在介质的作用下，动环和静环之间会发生摩擦和磨损，导致密封性能下降。

此外，如果密封面的加工精度不够高，也容易引起磨损现象。

2.密封面污染泵轴机械密封的失效还可能与密封面污染有关。

介质中的颗粒物、油脂和杂质等物质会进入密封面之间，形成污染层，使密封面无法正常接触。

导致介质泄漏和密封性能下降。

3.密封面热量失控泵轴机械密封还可能因为密封面热量失控而失效。

在高温、高压环境下，密封面会受到高温的影响，产生热量，如果无法及时散发，就会导致密封面爆裂或变形，从而影响密封性能。

4.密封面松动密封面的安装质量是泵轴机械密封是否正常运行的关键。

如果密封面安装松动，会导致密封面不能接触，导致泄漏现象。

此外，密封面的安装不合理也会引起泄漏和性能下降。

5.轴偏心和振动轴偏心和振动是泵轴机械密封失效的重要原因之一。

如果轴偏心或振动过大，会导致动环和静环之间的密封面摩擦和磨损加剧，导致密封性能降低，进而导致泄漏现象。

二、解决方法1.密封面的加工精度提高密封面加工精度是有效避免泵轴机械密封失效的一个方法。

只有密封面加工精度达到要求，才能有效减少摩擦和磨损，保证密封性能。

2.密封面的清洗和维护在生产过程中，应定期对密封面进行清洗和维护，避免污染物、油脂等物质在密封面之间产生污染层。

这样可以有效避免泄漏现象的发生。

3.密封面热量失控的处理在高温、高压环境下，需要对泵轴机械密封进行散热处理，降低密封面的温度。

可以通过增大密封面的接触面积、减小密封面的热传导系数等措施实现。

4.密封面的紧固保持密封面的紧固是避免泵轴机械密封产生泄漏的重要方法之一。

不锈钢潜水泵的七类故障分析及排除故障一：电机无响应。

如果不锈钢潜水泵电机无法启动或无响应，可能是由于电源故障引起。

排除方法：检查电源线是否接触良好，检查电源开关、熔断器和漏电保护器是否正常。

故障二：电机运行时噪音大。

当不锈钢潜水泵运行时产生噪音过大，可能是由于电机轴承磨损或转子与泵体之间摩擦引起。

排除方法：更换轴承、重新润滑或调整转子与泵体之间的间隙。

故障三：水流量不足。

如果不锈钢潜水泵供水水流量不足，可能是由于管道堵塞或泵的进口部分被漂浮物阻塞引起。

排除方法：清洁或更换堵塞的管道部分，移除进口处的漂浮物。

故障四：水泵无压力输出。

当不锈钢潜水泵无法提供压力输出时，可能是由于泵体密封不良或泵的水力性能下降引起。

排除方法：更换密封件，调整泵的水力性能。

故障五：水泵频繁启动和停止。

如果不锈钢潜水泵频繁启动和停止运行，可能是由于进水量过小或压力开关设置不当引起。

排除方法：增加进水量，检查和调整压力开关的设置。

故障六：水泵运行时发热。

当不锈钢潜水泵运行时产生过热现象，可能是由于输送介质温度过高或过载引起。

排除方法：降低输送介质温度，减少负载量或更换适合的型号。

故障七：泵体漏水。

如果不锈钢潜水泵泵体漏水，可能是由于泵密封件老化、损坏或连接部分松动引起。

排除方法：更换密封件，检查和紧固泵的连接部分。

由于篇幅有限，以上仅列举了不锈钢潜水泵的七类故障及排除方法的简要说明。

当然，实际应用中还会出现其他故障，需要根据具体情况进行分析和排除。

无论是何种故障，都建议使用者在操作之前先仔细阅读产品说明书，并在故障发生时立即停机进行检查和维修，以确保不锈钢潜水泵的正常运行。

不锈钢单级离心水泵连轴器易损坏是什么因素?怎样排除?
不锈钢单级离心水泵连轴器易损坏因素：
一、叶轮与密封环配合缝隙磨坏后增加。
二、泵轴与电机轴不同心。
三、泵轴弯曲。
四、弹性胶圈质量差，磨坏严重。
五、轴承磨坏，引起泵震动。
六、泵转子有松懈，致使连轴器端面缝隙变化。
不锈钢单级离心水泵连轴器易损坏处理办法：
一、调换质量好的弹性胶圈。
二、测量与调控不锈钢单级离心水泵机组同心度，使之满足标准标准。
三、检查泵轴的弯曲度，进行校直或调换泵轴。
四、检查、调控泵的叶轮止口与密封环的配合缝隙。
五、紧固锁紧螺母、调控泵的运转窜量。
六、检查、调控或调换轴承。

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泵轴断裂的失效分析　张彬湖　（广东凌霄泵业股份有限公司，广东阳春５２９６００）　

【摘要】本文通过水泵断轴的断口分析，先对泵轴和销的强度进行校核，并通过调整以增大安全系数；然后对断裂处的联轴器进行分析　最后针对失效原因提出解决失效问题的建议。　【关键词】泵轴；断裂；失效分析　

０问题背景　客户购买的某型号离心泵在使用２—３个月后，泵轴在钻有销孔处　方发生断裂。此水泵所用电机的功率为３．０ｋＷ，转速２９００ｒ／ｍｉｎ，泵轴　与电机轴通过刚性联轴器联接传动。联接尺寸见图１ｄ。电机轴与联轴　器通过中６的销联接。泵轴和销的材料均为ＳＵＳ３０４。　

１断口形貌分析　断口如图ｌａ　所示。泵轴断口受　力边各有一小块　黑色的区域．这是　微裂纹开始的地　方。泵轴断口光亮　带处表明泵轴外　表面微裂纹出现　后．因交变循环应　力的作用而使该　处的裂纹反复研　磨而形成光亮带．　其余地方均为可　见晶粒的新鲜断　裂带。根据材料力　学对断口的分析．　这是典型的疲劳　断裂的断口　此水　

图１　

泵是单方向旋转，泵轴只受单方向的扭矩，不存在交变循环的应力，是　不会产生疲劳断裂的。因此先对泵轴和销的强度进行校核．再对联轴　器的联接进行分析。　

２强度校核　泵轴强度校核：根据设计手册扭矩计算公式．电机额定扭矩Ｍ　＝　９５４９Ｐｉｎ，式中，Ｐ一电机功率（ｋｗ）ｎ一电机转速（ｄｒａｉｎ）。因为Ｐ＝　３．０　Ｎ＝２９００。所以Ｍｃ＝９５４９＊３．０／２９００＝９．８８Ｎ・ｍ．传动轴最大扭矩　Ｍ　ｍａｘ＝２．２＊９．８８＝２１．７Ｎ・ｍ。材料力学上圆轴扭转时剪应力计算公式　＇ｒ＝１６Ｍｃｍａｘ／（，ｎ＊ｄ３）＝６４ＭＰａ，查设计手册．泵轴钻销孔处的有效应力集　中系数Ｋ　＝３．４，故泵轴最大切应力为Ｔ一＝Ｔ　Ｋ￣２１７．６ＭＰａ。查不锈钢　手册．ＳＵＳ３０４的抗拉强度为５３９ＭＰａ．一般剪切强度按抗拉强度的　Ｏ．５—０．６倍计算，所以许用剪切应力为ｆｆ１＝５３９＊０．５＝２６９．５ＭＰａ。计算泵　轴钻销孔处的安全系数ｎ＝［Ｔ　一＝２６９．５／２１７．６＝１．２４，强度略显不足，安　全系数最好是１．５－２。这里假设把水泵轴由中１２改为中１３，而销直径　由　６改为　５。再校核泵轴的强度，Ｔ’＝１６Ｍｄ（３．１４＊ｄ３）＝５０ＭＰａ，Ｋ’　＝