摘要：本文分析了核电厂通风系统电机轴的断裂问题，分析断裂问题发生的根本原因，提出分析方法，促进核电厂通风系统电机管理和控制，保证电机可以持续稳定的工作。
关键词：核电厂；通风系统；电机；轴断裂；根本原因
核电厂通风系统的电机通过驱动皮带驱动风机，如果电机发生轴断裂问题，风机的开关就会发生跳闸问题，在驱动端部位产生很多碎屑。通过解体检查，确定核电厂通风系统电机轴断裂的主要原因，从而实施针对性的修复措施，有效管控核电厂通风系统的电机。
一、分析核电厂通风系统的电机轴断裂的原因
（一）实验室分析
在宏观和微观的角度分别检查轴断裂面，结合轴的断裂形式，确定断口的裂纹源，并且观察电机轴材质的金相，综合利用电镜扫描和成分测定的方式分析核电厂通风系统的电机轴断裂故障。
1.宏观和微观观察
在轴承安装的根部存在轴断裂面，在宏观角度观察轴断裂面，确定局部是否出现磨损的问题，检查断口表面的齐整度，是否存在缩颈和塑性变形等问题。检查断口的疲劳条带，确定疲劳条带的拓展方向，比较瞬断区的面积和轴截面积，如果轴截面积比较大，可以确定断轴受到的应力比较小。借助电镜扫描方式实现微观观察，确定断裂源，确定分布特征，通常包括裂纹源和线性裂纹源。【1】
2.分析电机轴的材质
测量基体的光谱元素，结合分析结果确定轴材质元素，确定轴材质是否存在缺陷，例如冶金缺陷，这种材料含有较少的硫化物和氧化物，在电机轴中广泛利用我国45#钢，这种材质是合格的，并且不会造成轴断裂。
（二）计算分析电机轴力学
因为核电厂通风系统的电机轴通常是阶梯轴，在不同阶梯截面上，承受的力矩和盈利都是不同的。核电厂通风系统的电机在实际运行过程中，在弯扭力矩的作用下，如果某个截面承受着较大的应力，可能会引发轴断裂问题，因此需要确定核电厂通风系统的电机轴的危险截面，这样有利于判断断裂发生的具体原因。建立电机轴力学分析简化模型，结合力、力矩原理以及第三强度理论，确定电机轴各个界面的应力，在计算过程中，需要明确电机转矩和皮带轮转矩以及皮带紧张力等，建立电机轴弯矩和扭矩图，这样有利于计算出不同截面的应力。安装轴承的部位是轴堆焊修复的部位，如果没有维修无缺陷，在挖局作用的影响下，第一危险截面是断裂的截面，但是如果是在第二危险截面出现断裂故障，可以确定在过渡区域存在缺陷问题。
（三）断轴堆焊质量的影响
轴修复最关键的部分是保障电机轴堆焊质量，维护核电厂通风系统电机轴运行的安全性，通过堆焊修复可能会影响到轴表面，为了确定影响，针对集体部分和热影响区以及堆焊层区等部位，分析其金相组织和夹杂物等元素。对于电机轴基体实施金相观察，根据标准测定标准检验基体的夹杂物。针对热影响区，主要是确定热影响区是否存在裂纹问题。针对堆焊层实施检查，确定是否存在夹杂物，检查夹杂物的含量，并且确定等级。【2】
我国行业标准对于夹杂物具有明确的等级要求，如果在上述检查过程中确定堆焊层中夹杂物比较多，如果已经超过了行业规定范围，那么就要检查维修人员的技术水平观念和操作因素。如果堆焊层中具有较多的夹杂物，那么轴表面的连续性可能会因此受到影响，使轴表面的疲劳强度因此降低，再加上交变应力的影响，在核电厂通风系统的电机轴上可能会因此产生疲劳裂纹。
（四）分析电机堆焊工艺的影响
我国机械设计手册和堆焊技术行业明确要求刚才的堆焊工艺，核电厂通风系统的电机轴利用45#钢，这种钢材的连接性比较差，但是可以进行焊接，在焊接之前需要进行预热，焊后还要进行回火处理。根据轴基体的元素成分，结合堆焊的工艺要求，同时需要结合厂家的维修报告，确定堆焊过程环节的完整性，例如在焊后如果没有实施热处理，那么就不符合堆焊的工艺要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果没有经过回火处理，那么材料中就会产生残余的应力，过渡区就会承受更大的盈利，因此引发裂纹。【3】
如果轴驱动端横截面的过渡区域存在断裂面，这部分集中主要应力，在这一阶段阶段没有控制施工工艺，工艺尺寸也不够每个明确，导致尺寸不符合规范要求。轴的过渡圆弧如果具有尖锐的缺口，那么这个部位集中电机轴的应力，在堆焊之后，对于轴表面实施磁粉探伤工作，如果检查合格，需要推断是否由多轴肩过渡圆弧半径的因素，在堆焊维修过程中，如果没有控制过渡圆弧参数和工艺控制，如果圆弧的半径比较小，那么在该部位集中应力，从而引发裂纹，裂纹不断发展，核电厂通风系统的电机轴可能会因此发生断裂。
某核电厂的电机基础经过改造，改变基座为刚性连接方式，在改造之后，可以减小基础振动，最大振幅被减小到1.48mm/s，确定该改造不会引发核电厂通风系统的电机轴断裂。
（五）电机安装的影响
为了保障核电厂通风系统的电机运行的稳定性，需要注重电机安装环节，如果在安装过程中出现问题，就会因此损坏电机。工作人员需要核实和分析电机安装记录，确定电机安装过程是否符合程序标准要求，其中需要考察轴承型号和润滑油型号以及配合间隙等饮水，这些因素都要满足程序要求。
（六）皮带张紧力的影响
核电厂通风系统的电机通过驱动皮带转动风机，发挥带轮的作用，在电机轴上施加皮带张力，调节皮带的具体方式关系到皮带的张紧力。如果张紧力比较大，就会因此加大电机轴的负荷，导致轴表面出现断裂源，断裂源的发展速度也会不加快。在调节过程中，皮带张紧力要大于厂家要求值，如果张紧力比较大，轴受力和力矩也会因此增加，因此产生电机轴裂纹，同时会不断拓展裂纹。【4】
二、根本原因和改进措施
（一）根本原因
核电厂通风系统电机轴断裂属于疲劳断裂问题，这是因为在翻修核电厂通风系统电机的过程中出现问题，例如没有控制轴肩过渡圆角的工艺，在焊后美育采取热处理措施，堆焊层具有较多的夹杂物，在轴肩圆角部位集中过多的应力，再加上旋转弯曲力矩的作用，引发出疲劳开裂的问题，最终电机轴因此发生断裂。风机皮带的张紧力如果比较大，电机轴的的负荷就会因此增加，这样也会引发电机轴断裂。总之发生核电厂通风系统电机轴断裂的问题，是因为叠加了多个影响因素。【5】
（二）纠正措施
核电厂需要完善内部电机翻修的管理规范，确定维修工作的关键控制点，和厂家确认之后，调节和控制皮带的张紧力，保障始终控制皮带调节挠度。对于电机轴需要采取合理的调质热处理，利用调质处理，可以使零件综合机械性能因此提升，保证高强度，同时可以具备良好的韧性和塑性，精细加工轴台阶过渡弧，避免在这个部位集中过多的应力。
结束语
本文论述了核电厂通风系统电机轴轴断裂故障，综合利用各种分析方法，逐一推断各种故障模式，确定核电厂通风系统电机轴断裂主要的影响因素，在今后避免发生类似问题，使设备的可靠性不断提升，维护核电厂通风系统电机运行的稳定性。
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论文作者:曾伟
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/6