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（中國京冶工程技術有限公司國際分公司 北京 100080）

（中國特種設備檢測研究院 北京 100020）

（中國石油大學（北京）克拉瑪依校區(qū) 克拉瑪依 834000）

摘 要：主風機聯(lián)軸器中的膜片在使用過程中出現(xiàn)斷裂，會影響到設備的正常運轉。本研究報告主要工作內容主要通過對催化煙機聯(lián)軸器膜片的已開裂部位（委托方送樣）作宏觀形貌分析、微觀形貌觀察、 化學成分判定、金相組織、硬度等材料性能分析，對未來該裝置的安全運行提出合理的解決方案與建議：塑形失穩(wěn)可能為聯(lián)軸器膜片斷裂的主要原因；聯(lián)軸器膜片很可能以冷加工態(tài)直接供貨，具備了較高的強度但損失了一定的塑形和韌性聯(lián)軸器膜片本身屬于易耗件，需要根據(jù)設計進行定期更換，請廠家查閱設計資料，確定在使用過程中按周期及時更換。

關鍵詞：聯(lián)軸器膜片；斷裂；失效分析

1 引 言

聯(lián)軸器膜片廣泛用于各種機械裝置的軸系傳動，如水泵（尤其是大功率、化工泵）、風機、壓縮機、液壓機械、石油機械、印刷機械、紡織機械、化工機械、礦山機械、冶金機械、航空（直升飛機）、艦艇高速動力傳動系統(tǒng)、汽輪機、活塞式動力機械傳動系統(tǒng)、履帶式車輛，以及發(fā)電機組高速、大功率機械傳動系統(tǒng)，經(jīng)動平衡后應用于高速傳動軸系已比較普遍。聯(lián)軸器膜片至少由一個膜片和兩個軸套組成。膜片被用銷釘緊固在軸套上一般不會松動或引起膜片和軸套之間的反沖，具有耐酸、耐堿防腐蝕的特點，適用于高溫、高速、有腐蝕介質工況環(huán)境的軸系傳動，聯(lián)軸器的失效會對機組的安全穩(wěn)定運行帶來很大的影響。

2017年某煉化分公司催化煙機-主風機聯(lián)軸器中的一片膜片在使用過程中出現(xiàn)斷裂，并影響到設備正常運轉。該膜片工作狀態(tài)根據(jù)委托方給出條件如下：正常工況：26821HP（20000KW）4529RPM

、正常轉矩：373238IN-LB(42168N-m)、最大連續(xù)轉矩：813000IN-LB(91852N-m)、最大瞬時轉矩：1290000IN-LB(145744-N-m）、聯(lián)軸器型號與生產(chǎn)廠家保密，其他信息未能曾給出。我單位收到該公司寄送從該聯(lián)軸器拆下的膜片3塊，其中包括斷裂試樣一塊，完整試樣2塊，以期得到該聯(lián)軸器膜片的斷裂成因，并通過該失效分析對未來該裝置的安全運行的提出合理的解決方案建議。

2 試驗依據(jù)

主要工作內容主要通過試驗方法對催化煙機聯(lián)軸器膜片的已開裂部位（委托方送樣）材料性能進行分析^[1]，并結合委托方給出的信息綜合判斷失效原因。報告中進行的試驗主要依據(jù)如下：

（1）GB/T 4340.1 金屬材料維氏硬度試驗第1部分：試驗方法

（2）GB/T 13298 金屬顯微組織檢驗方法

（3）ASTM A20/A20M Specification for General Requirements for Steel Plates for Pressure Vessels

（4）其他相關標準和文獻。

3 實驗內容

3.1 宏觀形貌分析

圖3-1 送測完整樣品的宏觀形貌

圖3-2 送測斷裂樣品的宏觀形貌

圖3-1和圖3-2分別為委托方送測的完好樣品和斷裂樣品的宏觀形貌。由圖可見，完整的聯(lián)軸器膜片為8孔聯(lián)軸器膜片，實測厚度為0.4mm。由于委托方給出信息較少，根據(jù)所查得資料，膜片連接方式應為多片層疊并通過穿過栓孔的螺栓鏈接。廠家委托失效件為其一張近半片完整尺寸的聯(lián)軸器膜片殘片。失效位置宏觀觀察共有3處，兩端位置和中心位置個1處。其中兩端的失效位置一側徑直從栓孔中心位置斷裂，另一側為通過兩栓孔的中心位置。中心斷裂部位由內徑邊緣至栓孔邊緣的豁口。同時，試樣樣品內外表面均呈現(xiàn)一定的灰黑色，可能存在一定的腐蝕產(chǎn)物^[2]。

將失效的半片聯(lián)軸器膜片兩端斷裂處分別命名為A和B，將中心斷裂處命名為C（由圖3-2所示），并對A、B、C三處的截取試樣進行宏觀觀察^[3]。

圖3-3 送測斷裂樣品斷裂部位的宏觀形貌（A）

圖3-4 送測斷裂樣品斷裂部位的宏觀形貌（B）

圖3-5 送測斷裂樣品斷裂部位的宏觀形貌（C）

由圖3-3至3-5的斷裂部位宏觀觀察可知，三部位均未出現(xiàn)明顯的塑形變形，且材料手測具有較好的彈性。另外，栓孔部位磨損較為嚴重^[4]，由于委托方未能給出設備的具體運行時間，根據(jù)磨損情況推測設備可能經(jīng)過較長時間的運行。

3.2 微觀形貌觀察

根據(jù)試樣的斷裂文職，對圖3-3至3-5的A、B、C三處斷裂位置的斷口分別進行微觀形貌觀測^[5]，并對斷口的截面積尺寸進行測量。其中，挑選典型斷裂形貌進行放大觀測，并標出放大位置。其結果如圖3-6至3-8所示。

(a) 微觀形貌150×

(b) 微觀形貌1000×

圖3-6送測斷裂樣品斷裂部位的宏觀形貌（A）

(a) 微觀形貌150×

(b) 微觀形貌1000×

圖3-7送測斷裂樣品斷裂部位的宏觀形貌（B）

(a) 微觀形貌150×

(b) 微觀形貌1000×

圖3-8送測斷裂樣品斷裂部位的宏觀形貌（C）

由圖3-6至3-8可知，三斷口放大后的微觀形貌均呈現(xiàn)典型的韌窩組織，為典型的韌性斷口。從微觀的截面寬度測量可知膜片的截面存在不同程度的塑形變形行為^[6]，斷面截面均在寬度呈現(xiàn)一定程度的斷面收縮，并且在側面同時可以明顯觀察到垂直方向的變形。但三者的變形程度有所不同，其中A斷口斷面收縮較小，厚度基本與原始厚度一致。C斷口斷面收縮最為明顯，B斷口居中。同時，三斷口上下邊緣出現(xiàn)少量斷口磨平痕跡，說明在斷裂過程總失效位置可能曾受到往復擠壓，說明斷口的斷裂行為可能為非一次斷裂引起^[7]。

3.3 化學成分判定

由于委托方未能提供樣品材料牌號，也無法提供標準化學成分，同時送測樣品較薄，無法進行有效打磨后進行光譜分析，因此本報告對試樣采用EDS能譜試樣進行化學元素成分的半定量分析^[8]。同時，為了驗證膜片材料的一致性，對完整試樣也取片進行分析。具體結果見表3-1所示。

表3-1 能譜化學成分分析結果

由于委托方無法給出原始供貨材質書和材料牌號，且EDS能譜結果為半定量結果，因此無法與標準進行對比，因此元素成分結果僅具有一定的參考意義。由于測試采用EDS能譜，因此C元素結果不具有可參考性。

由元素成分可以看出，斷裂試樣和完整試樣均較為符合17Cr-7Ni系列（SUS301）不銹鋼元素成分特征^[9]，但斷裂試樣和完整試樣的成分并不完全一致。完整試樣的Cr含量偏低，且Mn含量偏高，可能因此產(chǎn)生力學性能差異。此外，此材料經(jīng)測量具有較強的鐵磁性，推測可能由于冷加工或熱處理產(chǎn)生大量的馬氏體組織。

3.4 金相組織

試樣分別取自斷裂試樣和完整試樣。樣品均為全厚度試樣，金屬組織觀察位置為壁厚方向^[10]。試驗標準參考為GB/T 13298《金屬顯微組織檢驗方法》，侵蝕方法采用1gCuSO₄+5mlHCl+5mlH₂O侵蝕劑常溫侵蝕。檢測結果見下表3-2所示。

表3-2 顯微組織檢測結果

由表3-2的金相組織，結合化學成分分析結果，判斷斷裂樣品和完整樣品均主要為馬氏體+奧氏體組織。二者的金相組織均能觀察到較為少量的形變帶，以及大量的形變α’馬氏體和奧氏體組織，這說明在加工過程中聯(lián)軸器膜片很可能通過冷變形成型^[11]，并且未經(jīng)后續(xù)固溶熱處理，而以冷軋態(tài)交貨。

3.5 硬度

由于該樣品較薄，無法采用常規(guī)硬度計進行硬度測試，因此對斷裂試樣和完整試樣進行顯微維氏硬度測試。測試標準為GB/T 4340.1《金屬材料維氏硬度試驗第一部分試驗方法》，實驗儀器采用美國WILSON TUKON 2500維氏硬度儀。硬度數(shù)據(jù)見表3-3、表3-4。

表3-3 斷裂試樣硬度值

表3-4完整試樣硬度值

由表3-3和3-4可知，斷裂試樣的硬度平均值414.1 HV10，完整試樣硬度平均值388.6 HV10，二者均為典型的馬氏體硬度值，并存在一定的差別，斷裂試樣的HV10平均硬度相較完整試樣高約6.52%，說明斷裂試樣具有更高的強度，同時，可能具有較低的塑性和韌性。

4 分析

一般情況下，17Cr-7Ni（SUS301）不銹鋼在常溫下為亞穩(wěn)態(tài)奧氏體不銹鋼。相較于其他的耐蝕奧氏體不銹鋼，該款不銹鋼具有相對較高的C含量，可在在冷加工后獲得較高的強度和硬度，但同時會喪失一定的塑性和韌性^[12]。根據(jù)前面分析，該聯(lián)軸器膜片很可能以冷加工態(tài)直接供貨，使得材料具有高強度，但塑性和韌性存在不足。委托方未規(guī)定材料性能的驗收方案，因此無法判斷材質的供貨狀態(tài)是否合格。

宏觀形貌觀察可見膜片栓孔與螺栓接觸部位具有較大程度的磨損，微觀形貌觀察可見斷口均為塑性斷裂，并具有撕裂的特征，因此判斷該膜片失效模式為塑性失穩(wěn)斷裂[13]。根據(jù)硬度試驗結果可知，完整試樣和斷裂試樣的力學性能具有一定差異，說明在聯(lián)軸器運行過程中，在同等轉矩下，由于聯(lián)軸器膜片為多片層疊狀態(tài)，具有較高強度的斷裂試樣承受了更多的外力。同時，由于運行過程中材料的不斷磨損發(fā)生局部變形多大，低韌性區(qū)域可能造成局部失穩(wěn)導致變形斷裂。

此外，根據(jù)資料顯示，聯(lián)軸器膜片本身屬于易耗件，需要根據(jù)設計進行定期更換。因為膜片為成品采購，廠家未給出管理方案，因此不能判斷設計壽命與使用狀態(tài)，但根據(jù)宏觀觀察與磨損情況判斷可能使用時間較長，因此需要廠家制訂維保方案，以確定更換周期。

5 結論與建議

（1）斷裂試樣的完整試樣和力學性能具有一定差異，塑形失穩(wěn)可能為聯(lián)軸器膜片斷裂的主要原因。

（2）聯(lián)軸器膜片很可能以冷加工態(tài)直接供貨，具備了較高的強度但損失了一定的塑形和韌性，建議給出性能要求和驗收指標。

（3）聯(lián)軸器膜片本身屬于易耗件，應根據(jù)設計要求和實際運行工況，廠家制訂維保方案以進行定期更換。

References:

 [1] 失效分析技術及其應用_第六...性與脆性斷裂的顯微形貌特征_吳連生.

 [2] 螺栓疲勞斷裂失效分析_姜愛華.

 [3] 王萬禎, 結構鋼開裂準則及斷裂試驗分析. 工程力學, 2008. 25(5): 第27-31頁.

 [4] 斷裂失效分析_鐘培道.

 [5] 王偉, 廖芳芳與陳以一, 基于微觀機制的鋼結構節(jié)點延性斷裂預測與裂后路徑分析. 工程力學, 2014. 31(03): 第101-108+115頁.

 [6] 鐘群鵬, 趙子華與張崢, 斷口學的發(fā)展及微觀斷裂機理研究. 機械強度, 2005. 27(3): 第358-370頁.

 [7] 緱紹飛, 黃志豪與孫倩倩, 漿液循環(huán)泵聯(lián)軸器膜片失效原因分析. 設備管理與維修, 2017(7): 第48-49頁.

 [8] 李廷才, 汽輪機主油泵聯(lián)軸器膜片可靠性技術探討. 冶金動力, 2014(9): 第38-40頁.

 [9] 顧勇, 吳剛與閆哲, 前置泵膜片聯(lián)軸器疲勞失效原因分析. 華電技術, 2015(10): 第30-31,34頁.

[10] 羅陽, 軸向限位式膜片聯(lián)軸器結構優(yōu)化與實驗研究, 2011, 北京化工大學. 第 79頁.

[11] 黃興保與王優(yōu)強, 膜片聯(lián)軸器失效故障樹分析. 機械傳動, 2014. 38(12): 第96-98頁.

[12] 褚凱, 劉蛟與孟令強, 引風機聯(lián)軸器膜片組斷裂失效分析. 設備管理與維修, 2019(21): 第96-97頁.

[13] 李恒等, 薄壁件塑性成形失穩(wěn)起皺的國內外研究進展. 機械科學與技術, 2004. 23(7): 第837-842頁.

基金項目：中國特種設備檢測研究院青年科技英才項目（KJYC-2023-07）

作者簡介：常亮（1983~），女，博士研究生，高級工程師，副總經(jīng)理，主要從事工程技術工作。

通訊作者：趙博，E-mail：zhaobo19840626@163.com。