張明啟　李冰　明迪

摘? 要：在此次研究過程當中，針對某一核電廠的海水升壓泵在實際解體檢查過程當中所發(fā)現(xiàn)的機械密封彈簧斷裂問題進行詳細的分析，對于其實際所具有的外觀、成分以及實際的硬度等諸多情況進行分析，相應的結果可以表明，彈簧設計過程當中存在一定程度的結構設計問題。彈簧在構建過程當中出現(xiàn)的荷載偏心的實際情況，在偏心荷載的實際作用之下，致使相應的彈簧存在斷裂問題，以下對核電廠的海水泵機械密封彈簧斷裂的相關問題進行綜合性的分析。

關鍵詞：核電廠;機械密封;彈簧斷裂

引言

在此次研究過程中選取某核電站再進行海水升壓泵機械密封更換工作過程中所發(fā)現(xiàn)的機封上兩條彈簧斷裂情況作為研究的實際內容，其機械密封構建擁有兩個，分別會在實際的海水升壓洞的兩端予以構建，其機械密封在實際構建過程當中會由洞以及補償彈簧予以構件。而每個機械密封在構建過程當中會擁有6個彈簧，同時會擁有O型圈徑環(huán)以及實際的緊定螺釘予以構成。

1試驗

1.1對宏觀檢查進行分析

與并未斷裂的彈簧進行比較，可以發(fā)現(xiàn)兩個斷裂的彈簧在其第二環(huán)的位置存在著斷裂問題，其鍛煉位置向下至3～4圈的范圍之內，側邊會擁有相應的磨損情況。

1.2對體式顯微檢測進行分析

通過體式顯微鏡對彈簧進行進一步的觀察，可以發(fā)現(xiàn)在彈簧斷口所具有的正下方，其實際的彈簧圈中存在一定程度的表面缺陷，懷疑彈簧在實際斷裂后產生的碰傷。

1.3對金相進行檢測

在研究過程中，對彈簧進行金相檢測，檢測過程當中其金相為典型的不銹鋼彈簧絲，金相組織形貌在構建過程當中由于不銹鋼絲在構建過程當中為冷拉加工，在實際構建過程當中已經(jīng)無法對奧氏體晶界予以觀察。

1.4對應用測試進行分析

在研究過程當中，通過對彈簧金相試樣的表面進行顯微維氏硬度的檢測工作。失效彈簧其實際的直徑為1.2毫米。而相應的失效彈簧絲心目所具有的抗拉強度達到1834MPa，超過實際標準的具體要求。

1.5對斷口進行微觀分析

兩個彈簧在實際構建過程中，其端口具有的相似性主要為脆性端口。2號彈簧斷口在實際的微觀情況觀察中可發(fā)現(xiàn)，其結構內存在過程啟裂區(qū)，會在彈簧圈內部會存在著裂紋拓展區(qū)，以及中斷區(qū)。同時會存在著疲勞條帶，相應的情況可由圖1顯示。

2綜合分析

2.1對材料進行分析

不銹鋼彈簧絲在具體生產過程當中，一般而言會以冷拉工藝為主，由此在實際的進項組織構建過程中，已經(jīng)無法對奧氏體晶界予以有效的分辨。組織上主要為實際的典型奧氏體不銹鋼冷拉后組織結構，由實際的顯微硬度結果推斷失效彈簧及抗拉強度在構建過程中能夠達到1844MPA，已經(jīng)超過所規(guī)定的實際范圍之內。失效彈簧在構建過程中，其抗拉強度相對較高，由此也使得彈簧在構建過程當中容易存在脆性斷裂的情況。奧氏體不銹鋼在實際的冷加工過程中，為了消除實際的加工硬化，在實際的固定過程中，需要進行中間退火或者進行有效的固溶處理，后者在實際構建過程當中會將剛加熱至1000-1100度進行快速冷卻，由此獲得較為均勻的奧氏體組織奧氏體不銹鋼絲，在繞成彈簧之后需要進行相應的低溫退火工作，以此消除冷卷黃時所形成的內用力，失效彈簧鎖具有的抗拉強度相對較高，可能與實際材料加工冷加工過程當中，所具有的后續(xù)熱處理具有了一定的關聯(lián)性，使得整體彈簧抗拉強度無法達到較為合理的范圍之內。

2.2對結構因素對于實際彈簧失效的影響進行分析

海水升壓泵在實際構建過程中，其機械密封彈簧組裝方式在構建過程中主要為壓縮螺旋彈簧的組裝結構，在結構構建過程中會存在風險，相應的彈簧與彈簧座在構建過程當中屬于摩擦副，在彈簧反復運動過程中，彈簧的一端也會產生一定程度的摩擦，甚至將孔底刨成坑狀，由此彈簧在構建過程中會處于相對歪曲的狀態(tài)，無法平穩(wěn)的進行上下工作。由此，將致使彈簧存在過早斷裂失效的情況。在對失效彈簧所存在的動環(huán)做彈簧內進行檢查的過程當中，可以發(fā)現(xiàn)應用較為明顯的劃痕。而之前的檢測也發(fā)現(xiàn)補償彈簧側邊會存在一定程度的磨損，其磨損的實際范圍與實際的彈簧孔交界位置相符，當減薄超過彈簧有效直徑時，便會使實際的彈簧在應用過程當中存在著斷裂的風險。

2.3受力分析

彈簧失效就一般而言會在受力最大且結構斷面最薄的部位予以發(fā)生，在靜載荷之下相應的彈簧就一般而言并不會存在著斷裂失效的問題，而在動載荷以及高應力以及實際的應力幅度相對較大與實際沖擊作用之下，相應彈簧在一定程度上會導致過早斷裂失效的問題。首先，對于沖擊載荷而言，依照相應的實踐可以表明壓縮彈簧承受的沖擊載荷時，往往會致使彈簧的第二、三個有效圈處存在斷裂，其主要的原因在于1～3個彈簧圈會首先對載荷予以承載，不能迅速且有效的將相應的載荷傳遞給其他的彈簧圈，斷裂的兩個彈簧在實際構建過程當中均會發(fā)生在第2個彈簧圈左右，與實際的文獻記錄相符，在實際構建過程當中擁有相對較大的震動時，有可能會使得實際補償環(huán)所具有彈簧產生相對較大的沖擊載荷，并且使彈簧所具有的抗拉強度過高，由此也致使整體彈簧在構建過程當中存在脆性斷裂。

第二，對偏心載荷的影響進行分析，偏離中心時，其偏心載荷將使得整體應力大幅度的增加，可以造成整體彈簧過早失效的問題，在上述的研究過程中分析，表面彈簧以及實際彈簧座間會存在一定程度的摩擦，由此也說明彈簧在構建過程當中會存在一定程度的偏心問題，當偏離實際中心時，將會使彈簧存在失效風險。

結語

海水泵機械密封補償彈簧材料在構建過程中所具有的成分與標準要求相符，組織上并未發(fā)現(xiàn)相應的異常，其硬度與標準相比相對較高。泵機械密封補償彈簧材料在構建過程中所具有的硬度偏高加之其自身結構所存在的特點，在運行過程當中偏心載荷的共同作用之下，會致使相應的彈簧存在脆性斷裂的情況，在實際的斷裂過程中，并沒有發(fā)生斷裂的機械密封補償彈簧在3-6圈會存在磨損，個別彈簧中相應的情況較為嚴重，存在著失效的風險。

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