摘要：随着我国经济的发展，风机得到了广泛的应用。叶轮则是风机的重要组成部分。因此，关于风机叶轮腐蚀开裂机制与预防的探讨具有重要的意义。本文首先对风机叶轮腐蚀开裂原因进行了概述，详细探讨了风机叶轮腐蚀开裂预防方法，旨在保证风机的正常运行。
关键词：风机叶轮；腐蚀开裂；预防措施
风机是一种将旋转的机械能转化为流动空气总压增加，从而使得空气连续运动的动力机械，而叶轮则是风机的重要组成部分。在原始设计中，理想状态下的叶轮使用时间最少为5年，但由于在工作中，因各种因素影响，导致叶轮出现腐蚀与开裂现象，严重影响其使用时间。叶轮是一种大型的焊接机器，因此表面存在多种焊接缝，但在制造中，并未对焊接缝进行有效处理，从而导致其出现腐蚀与开裂现象。
1 风机叶轮腐蚀开裂原因
1.1风机叶轮概述
本文以型号：Y5-48-11No22.5为例的风机叶轮主要由两块钢板经过焊接组成，钢板之间的距离为20厘米，钢板本身厚度为1.2厘米，直径为2.25米厘米。并且其中一块钢板上焊接有12个条形的扰流板，有8个扰流板分布在叶轮边缘处，剩余4个扰流板则分布在心部。扰流板与叶轮使用了同一种材料。当叶轮在工作时，在其心部扰流板处能够看见十分清晰的裂缝，并且大部分裂缝都集中在焊接处，裂缝长短、大小并不一致。通过观察得知，扰流体与叶轮之间存在一定缝隙，在焊接缝隙出则是由较为粗大的铁素体组成。在焊缝与叶轮交界处出现裂缝，并且裂缝仅仅存在于表面
1.2风机叶轮开裂原因
由于叶轮主要是由钢板组成，此种型号的不锈钢具有一定耐腐蚀性，经过一定固溶处理之后，其中的铁素体与奥氏双相组织比例得到优化，在cl-环境中，能够具备一定耐腐蚀性能。但是，在焊接中，超级双相不锈钢会受到焊接热循环影响，破坏原始组织，特别是二次相C6、Cr23等元素的析出。在二次相中，富含了大量耐腐蚀元素，由此便会导致周围铬含量较为缺乏的地区耐腐蚀性较低。并且在叶轮制造中，使用到的钢板碳含量较低，在焊接中，无法析出大量碳化物，因此对整体腐蚀现象并没有较大影响。草酸电解蚀刻除了需要选择一定碳化物之外，还应当选择具有腐蚀性的Cr2N。叶轮中出现蚀坑的主要原因是由草酸蚀刻作用而形成的。在Cr2N周边，均为铬元素缺乏区，这部分耐腐蚀性较低，因此裂缝发展方向为在Cr2N周边不断扩展。叶轮出现腐蚀开裂现象除了与材料性能有关，还与构件所承受的拉应力条件相关。在一般情况下，拉应力越大，则腐蚀开裂现象出现的时间越早，裂缝扩展速度也相应增大。并且只有当拉应力超出相应值之外，才会出现腐蚀与开裂现象。叶轮在工作过程中，所受到的拉应力主要为工作应力与焊接残留应力。工作应力主要是指叶轮在旋转中，会产生一定离心力，从而导致应力产生。由于叶轮直径为2.25厘米，因此极惯性矩较大。叶轮腐蚀与开裂的裂纹扩展方向主要是由裂纹尖端局部塑性出现变形，从而导致钝化膜出现破裂。通过对叶轮进行观察发现，靠近叶轮心部的部位主要是高工作应力的区域，并且叶轮扰流板周围的腐蚀与开裂的裂纹起始阶段在通常情况下会垂直于扰流板。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现阶段并没有十分证据表明最大应力一定超过标准值应力，但能够明确的是，扰流板焊接并不适用于叶轮，工作应力与焊接残留应力相加，则极易引发腐蚀与开裂。
2 风机叶轮腐蚀开裂预防方法
在焊接快冷条件下，铬元素在铁素体内的扩展速度较快，相比较下，铬元素在奥氏体内的扩散速度则相对较慢，由此可以证明析出物中的铬元素主要来源于铁素体，因此便会导致铁素体中的耐腐蚀元素数量逐渐变少，最终使得铁素体成为选择性腐蚀相。叶轮在进行固溶处理后，其中双相组织比例逐渐优化，并且在焊接过程中产生的析出物将逐渐溶解，继而不断扩散。通过扩散作用，便能够得出具有一定腐蚀性的双相组织。当叶轮工作转速超出相关标准后，则在正式安装之前，应当进行检测与调整，在焊接后，容易出现动平衡失衡现象，由此可以看出，在焊接后进行固溶处理方式并不可行。叶轮的腐蚀开裂现象主要发生在心部的扰流板附近，在叶轮心部地区主要安装有4个扰流板，主要是由于此处在进行旋转过程中离心力产生的工作应力较大，最终导致叶轮出现早期腐蚀开裂，若不能在第一时间采取有效干预措施，则腐蚀开裂现象会逐渐加重，最终影响其正常运转与工作。扰流板的主要作用为改变蒸汽的运动方向，改变效果好坏将直接取决于线速度。靠近叶轮边缘处的八个扰流板线速度较大，因此扰流效果远远高于靠近叶轮中心部的绕流板。由此可见，将心部的扰流板去除，并不会降低扰流效果，并且还能够有效避免焊接导致叶轮腐蚀性下降。将靠近叶轮心部的四个扰流板去除，叶轮在试运行一段时间内，对其进行多方面检查，并未发现叶轮产生腐蚀与开裂现象。由此可见，此种方法效果较佳。
3 结束语
综上所述，关于风机叶轮腐蚀开裂机制与预防的探讨对风机叶轮的正常运行具有重要的作用。因此只有进一步提高和完善风机叶轮腐蚀开裂预防方法，这样才能促进风机的快速发展。
参考文献：
[1]陈莉.风机叶轮腐蚀开裂机制与预防探讨[J].中国战略新兴产业，2018（40）：156.
[2]孙少东，盛定高，舒韵，王翔，吴欣强.风机机壳早期腐蚀开裂的影响因素[J].腐蚀科学与防护技术，2018，30（02）：202-206.
[3]陈兆兵，周兵，胡金荣，张临财.风机叶轮腐蚀开裂机制与预防[J].淮阴工学院学报，2017，26（05）：8-12.
[4]孙蛟.离心压缩机叶轮应力腐蚀行为和机理的研究[D].山东大学，2016.
[5]宝露露.核用离心风机可靠性分析[D].东北大学，2015.
[6]曾兆强.输送天然气离心压缩机叶轮应力腐蚀断裂研究[D].山东大学，2014.
[7]刘中原，樊建成.离心式压缩机叶轮裂纹分析及修复措施[J].风机技术，2007（05）：34-39.
[8]徐卫文，李生华.转炉煤气风机叶轮腐蚀机理分析[J].设备管理与维修实践和探索，2005（S1）：388-391.
论文作者:朱同进
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：叶轮论文; 风机论文; 应力论文; 现象论文; 裂缝论文; 钢板论文; 工作论文; 《电力设备》2019年第4期论文;