电站送风机轴承断裂失效研究

1、电站送风机轴承断裂失效研究摘要：目前，随着我国社会经济的不断发展，带动着我国各行各业的迅速发展，然而电力行业也不例外。本文主要结 合笔者多年工作经验对电站送风机轴承断裂的失效分析进 行探讨。关键词：电站；送风机；轴承断裂；失效分析； 中图分类号：f407.61文献标识码：a文章编号：刖百某电厂2012年7月28日03 : 10左右#1机组甲送电 机前轴承温度升至78°co检查发现#1炉甲送电机前轴承有 异音，轴承温度偏高，判断为轴承损坏，联系运行停运#1 炉甲送后解体检查发现，电机前轴承(skf nu228ec/c3)内 圈断裂，转子轴颈(前轴承)磨损严重。该轴承于2012年 1月3

2、日投入运行。来样断裂轴承见图1，断裂部位为轴承内圈，据供应商告知，内圈材质相当于gcr15 ,要求全淬火，淬回火后的硬度 应为 58.062.0hrc。一、试验分析1.1宏观检查经宏观检查，断裂面较平整呈深褐色，经清洗后可清晰地看到断裂源处于轴承内的外表面（与滚柱接触面），断面中部可见逐步扩展的弧线（宏观疲劳纹路），如图1所示。 断裂处的外表面有长约60mm.宽约8mm的带状摩擦损伤 和细小的剥落坑，裂源正好处于摩擦损伤带两侧边界严重 处，裂源及剥落坑清晰可见，且下方的裂源即位于剥落坑处。图1:来样轴承断裂形貌1.2扫描电镜检查断裂件的一个断口经清洗后在扫描电镜下观察，裂源处呈快速开裂和放射状

3、形态（图2 ）,在扩展区局部区域隐约可 见疲劳扩展形貌。由于高强度钢，尤其是高碳、高合金钢， 经淬回火后硬度较高，往往在扫描电镜的微观下疲劳条带不 易显示，但可看到较多的和扩展方向垂直的二次裂纹。断口 大部分区域呈现出沿晶开裂的二次裂纹和云朵状的准解理 形貌。有的区域还可看到颗粒状的非金属夹杂物和脱落后的 孔洞。在内圈外表面断裂源附近有摩擦引起的较密集的横向微 裂纹，裂源从横裂纹处开始，在裂源处可看到海滩状逐步扩 展的特征和微裂纹。图2:裂源处呈放射状扩展形貌1.3硬度检测在裂源附近表面测定洛氏硬度，结果为61.5-62.0hrco1.4元素成分分析试验结果为：c含量0.97% , si含量0

4、.30% mn含量 0.30% s 含量 0.30% p 含量 0.30% cr 含量 1.45% ,符合 gcr15钢要求。1.5钢中非金属夹杂物检查按gb/t 18254-2002标准要求检查和评定，结果a类夹 杂物为1.5级、d类夹杂物为1级，符合gb/t 18254-2002 高碳铸轴承钢技术要求。1.6显微组织检查从裂源区域取样，磨制抛光浸蚀后可看到裂源区域有摩擦损伤，外表面摩擦区域有回火烧伤层，高倍下可见回火烧 伤的外表层还有一薄层淬火马氏体层（白色层），有的白色淬火马氏体层较薄而呈断续状，有的较厚而呈连续状的淬火 马氏体，淬火层下面的过回火层硬度显著降低（465hv0.1 , 未

5、过回火的中心区域硬度为762hv0.1 ），如图3所示（白亮 菱形为显微硬度压痕l中心组织为回火隐针状马氏体+细针 状马氏体+残余奥氏体和细小颗粒状的碳化物，带状碳化物 按gb/t 18254-2002评定为1 -2级，符合技术要求。图3:最外表层白色淬火层和次表层深色高温回火层二、综合分析轴承内圈材料成分、冶金质量及力学性能（硬度）均符 合相关技术要求。但轴承内圈的外表面有长约60mm.宽约 8mm的带状摩擦损伤和细小的剥落坑，在扫描电镜下可看 到损伤的裂源区有较多密集的横向微裂纹，断裂源处于摩擦 损伤带内的剥落坑和微裂纹处。在扩展区有准解理形貌和沿晶的二次裂纹、非金属夹杂物等脆性断裂特征。

6、在显微组织检查时，可看到摩擦损伤表层出现淬火马氏体和高温回火烧伤组织（其他位置未发现），说明该区在摩 擦损伤时的瞬时温度高达临界温度以上，在快速冷却下获得 薄层脆性较大的淬火马氏体，而其下面温度低于临界温度而 获得硬度较低的高温回火组织。由于不同组织的转变，而使 轴承表层产生较大的组织应力，因而表层在组织应力和摩擦 应力的作用下，使局部表面产生较多的横向裂纹和剥落，则 在使用应力作用下，使微裂纹和剥落坑处形成应力集中，并 导致剥落坑处微裂纹的形成和微裂纹的不断扩展。从断口形貌可知，瞬时断裂区较小，说明轴承内圈所受的应力并不大，因此裂纹扩展较缓慢。由于轴承内圈硬度较 高、塑性较差，微观下裂纹扩展过程的疲劳条带不明显，通 常只能在宏观断口上反映出来，有时在接近瞬时断裂的快速 扩展时才能看到宏观形貌特征（图1l在对轴承外观的检查中，我们未发现和轴承内圈外表面接触的滚柱上有明显损伤和缺陷，同时由于我们对轴承组装 以及现场使用等具体情况不明，因此无法确定轴承内圈外表面摩擦损伤的形成原因。结语综上所述，轴承内圈的