Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 [ 104 ] 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155

рушениями режимов соответственно шлифовки и термообработки. Не исключены также, как показала практика, такие дефекты, как заглушка шпоночных пазов, выполненных не по чертежу. Такие пазы иногда забивают заглушками с большим натягом, после чего заглушки зашлифовывают вместе с боковой поверхностью вала. При этом происходит не только нагартов-ка металла у краев заглушенных шпоночных пазов, но и разрывы этих краев, приводящие к возникновению и развитию усталостных трещин вплоть до разрушения вала нри экснлуа-тации.

При экснлуатации валов могут появиться усталостные трещины, причинами их появления в основном являются дефекты металлургического характера (дефекты прутков) поверхностные или внутренние с выходом на поверхность, а также дефекты, возникающие при изготовлении валов. Эти дефекты поверхностные. Причинами возникновения усталостных трещин могут быть также концентраторы напряжений в углах шпоночных пазов.

Наиболее опасными местами, с точки зрения возникновения усталостных трещин, являются галтельные переходы и шно-ночные пазы в местах посадки рабочего колеса и под муфтой. Трещины, развивающиеся в галтельных переходах, в начальный период часто имеют наклон 45° к оси вала, а затем их плоскость проходит перпендикулярно к оси. Трещины в районе шпоночных пазов могут развиваться нод некоторыми углами к оси вала.

Анализ изломов разрушившихся валов магистральных насосов показал, что изломы носят, в основном, чисто усталостный характер, в них отсутствуют признаки сдвига, а также малоцикловой усталости.

По результатам обследования технического состояния валов выявлено, что наиболее распространенные и опасные дефекты валов относятся к насосам НМ 10 QQQ-21Q.

Разрушение вала насоса может произойти под рабочим колесом под действием циклических нагрузок. Местом зарождения трещин являются, как нравило, шпоночные канавки, за-глушенные металлическими пробками. Трещины развиваются под действием малоамплитудных высокочастотных циклических изгибных нагрузок.

Зарождение трещин происходит между дном и стенками шпоночных канавок на ведущей их стороне. Радиусный переход между стенками и дном часто отсутствует. В плане место зарождения находится в точке перехода от средней нрямоли-нейной к скругленной части шпоночных пазов, т.е. там, где

обычно обнаруживаются вмятина и растрескивания от прямоугольных шпонок.

При ремонте вала эти растрескивания могут быть обнаружены.

Дефектоскопия валов насосов, находящихся в эксплуатации, и резервных валов выявила на части из них надрывы, трещины, не предусмотренные чертежом, концентраторы напряжений и другие дефекты.

Виды дефектов, обнаруженные при дефектоскопии 352 валов сведены в табл. 1 2.5.

Анализ данных, приведенных в этой таблице позволяет классифицировать дефекты на несколько категорий.

Наибольшая часть дефектов: риски и забоины, уголковые трещины и локальные растрескивания ведущей боковой стенки паза связаны с применением прямоугольных шпонок.

Другой значительный массив дефектов - это нарушения конструкции и технологии вала. В табл. 12.5 это наварка слоя металла на конусную часть вала перед механической обработкой (сварка без рентгеновского и УЗК контроля может привести к возникновению внутренних, не обнаруженных при визуальном контроле, дефектов), забоины на конусной поверхности и сверление не предусмотренных чертежом отверстий. Помимо этого обнаружены фреттинг коррозия в нижнем углу паза и

Т а б л и ц а 12.5

Дефект!, обнаруженные при исследовании валов на НПС

Вид дефекта

Риски и забоины на ведущей боковой поверхности шпоночного паза от угла прямоугольной шпонки Уголковые трещины в верхней части боковой ведущей стенки паза размером от 1x2 до 3x5 мм Локальные растрескивания на ведущей боковой стенке паза

Трещина на дне паза длиной 5 мм

Фреттинг коррозия в нижнем углу паза с диаметром

коррозионных язв 0,5-1 мм

Нарушение сопряжения радиусного перехода между

дном и ведущей боковой стенкой паза

Наварка слоя металла на конусную часть вала перед

окончательной механической обработкой

Забоина глубиной 3 мм и размером 20x5 мм на конусной

поверхности

Сверление не предусмотренных чертежом отверстий под крепление маслозащитного кольца (до 1 2 отверстий глубиной до 7 мм диаметром 3-6 мм). В отдельных случаях расстояние между отверстиями менее 5 мм

Число валов с дефектами

нарушение сопряжения радиусного перехода между дном и боковой поверхностью паза. Оба эти явления имели место на одном из разрушившемся валов насоса НМ 10 QQQ-21Q. Причем отсутствие радиусного перехода в сочетании с металлургическим дефектом и явилось причиной разрушения вала.

Обобщенные результаты дефектоскопии и анализа разрушившихся валов но причинам возникновения дефектов приведены в табл. 12.6. .

Развитие усталостных дефектов происходит, видимо, под действием изгибных высокочастотных и малоамплитудных нагрузок. Усталостные изломы занимают большую часть поверхности разрушения, хрупкие поломы занимают порядка 1Q-18 % площади поперечного сечения вала в месте разрушения. Это говорит о малой величине действующих нагрузок на вал во время работы насоса, что подтверждено расчетными данными.

Анализ расчетов вала насоса и двигателя на нрочность показывает, что в наиболее тяжелых условиях работы находятся участки вала со шпоночными пазами нод нолумуфтой двигателя и рабочим колесом, именно здесь наибольшая вероятность возникновения усталостных трещин, и она резко возрастает нри наличии дефектов металлургического характера на этих участках вала. В то же время анализ сломов говорит о медленном развитии возникших усталостных трещин. Анализируя изло-

Т а б л и ц а 12.6

Обобщеии1е причины возиикиовеиия дефектов

Вид дефекта

Риски, забоины и трещины на ведущей стороне шпоночного паза Не предусмотренные чертежом сверления, забоины, подварки, забивка заглушек в старые шпоночные канавки

Малость радиусного перехода или его отсутствие между стенкой и дном шпоночного паза Фреттинг и фреттинг-коррозия

Металлургический дефект

Трещина в дне шпоночного паза

Причина возникновения дефекта

Использование нрямо-угольных шпонок

Нарушение технологии сборки

Ошибка конструирования

Отсутствие применения твердых смазок Отсутствие УЗК контроля заготовок валов Причина не ясна

Количество

валов с дефектом

% от числа осмотренных валов

4,5 2,2

0,75

0,75 0,35 0,35