发动机高压压气机转子叶片断裂分析

高压压气机第二级钛合金转子叶片首次发生断裂。通过断口观察、材质分析、表面质量对比等检查工作,对叶片的断裂性质及断裂原因进行综合分析,结果表明:第二级转子叶片断裂性质为高周疲劳断裂;叶片断裂是由于叶片表面存在较重的抛光痕迹,并且叶尖受外来物打伤等综合因素共同作用的结果。通过改善叶身的表面完整性,可有效避免类似故障。     

发动机风扇静子叶片裂纹失效分析

针对发动机风扇静子叶片出现裂纹故障进行失效分析。通过对故障叶片进行外观检查、断口分析、表面形貌检查、截面金相检查、材质分析及断口区域成分分析,并对叶片上缘板排气边转接区域的应力分布进行计算,确定了叶片裂纹性质和产生原因。结果表明:故障风扇静子叶片上缘板转接区域裂纹为高周疲劳性质,导致叶片过早出现疲劳裂纹的主要原因是机匣与上缘板焊接的热影响区进入叶片上缘板排气边转接处的应力集中区;同时叶片工作时受到的振动载荷也加速了疲劳裂纹的产生。并由此提出增加叶片上缘板排气边转接区和焊缝距离的改进建议。     

TC11钛合金转子叶片断裂分析

某型发动机在使用过程中一片钛合金转子叶片在叶根部发生断裂故障.针对该故障叶片,开展了外观形貌观察、断口宏微观观察、金相组织检查、化学成分及硬度检测等研究工作,结合发动机工作特点,确定了叶片断裂性质和原因.结果表明:压气机转子叶片断裂性质为高周疲劳断裂,疲劳裂纹的形成与叶片局部应力状态有关,而微动磨损促进了疲劳裂纹的萌生.     

某型发动机高压压气机叶片开裂原因分析

某发动机高压压气机GH150合金叶片在进行振动疲劳试验时发生开裂,为分析叶片开裂原因,对开裂叶片进行了外观检查、断口宏微观观察、能谱分析、显微组织检查和硬度测试.结果表明,叶片的断裂性质为弯曲振动疲劳.开裂叶片的显微组织和硬度均符合技术要求,叶片的开裂与原材料质量无关.三片叶片的开裂与叶身表面存在氧化缺陷、表面晶界弱化、加工质量不好以及在轧制过程中形成的微小裂纹等加工缺陷有关.缺陷起到疲劳源的作用,从而使叶片很快萌生裂纹并扩展.通过严格控制轧制工艺参数、表面抛磨时的工作液质量和磨料形状,有效的解决了叶片表面存在缺陷的问题,从而保证了叶片的质量.     

发动机风扇转子叶片叶身裂纹分析

发动机风扇转子叶片叶身中部区域过早产生一条裂纹。通过对故障叶片进行外观检查、断口分析、表面检查、材质分析等试验手段,确定了故障叶片裂纹性质及开裂机理。结果表明:故障风扇转子叶片裂纹为起源于叶身中部叶背侧亚表面的高周疲劳裂纹;裂纹疲劳源区附近基体组织不均匀,且存在较多的长条状初生α相,降低了叶片的疲劳性能,是导致该叶片叶身中部过早开裂的主要影响因素。改进措施为控制锻造温度并保证毛坯变形量,避免长条状初生α相的形成。     

航空发动机高压压气机三级转子叶片掉角分析

航空发动机在工厂试车后,检查发现高压压气机第三级转子叶片出现掉角故障。对故障件进行组织分析和断口观察,确认叶片掉角的性质,对可能导致故障产生的因素进行分析。结果表明:断口呈现多源疲劳特征,裂纹起源于叶背处,源区未见明显的冶金和加工缺陷;但存在明显的碰磨,断口因受到研磨而变得光滑,能谱分析未见外来元素。分析认为,叶片与机匣之间的不均匀非正常碰磨使振动加剧,引起共振,致使疲劳在叶背处产生并扩展,促进疲劳裂纹的产生和扩展,最终导致掉角。     

某压气机Ⅰ级转子叶片断裂故障分析

对故障叶片断口特征进行了观察与分析,对叶片的振动特性进行了分析计算,并结合应力测试和疲劳振动试验,对故障叶片的失效原因进行了分析.结果表明,叶片为高周疲劳断裂,叶背表面的机械擦伤是疲劳裂纹萌生的诱发因素,零阶可调叶片的角度不当是叶片振动的主要原因.     

航空发动机整体叶环叶片裂纹分析

经锻造热处理和热等静压工艺处理后的整体叶环叶片在振动疲劳试验中出现裂纹,通过宏观检查、断口宏微观分析、材质分析、力学性能试验和有限元应力模拟等手段,对叶片的裂纹性质和萌生原因进行分析与研究,并提出改进建议。结果表明:整体叶环叶片裂纹性质为高周疲劳,疲劳裂纹起源于叶片叶背侧表面最大应力区;整体叶环叶片在热等静压工艺处理后存在平直晶界连续α膜,抗疲劳性能明显降低,导致疲劳裂纹过早萌生。     

发动机压气机叶片断裂故障分析

发动机工作过程中压气机叶片断裂,分解检查后根据损伤情况确定了首断件;通过对首断件断口宏观分析,确定断裂性质为疲劳断裂,起始于进气边一侧;断口显微分析结果表明:叶片断裂系起始于腐蚀损伤的疲劳断裂;漆层分析表明基体腐蚀损伤的原因是断口区漆层破损,在高湿和含盐环境下,腐蚀介质沉积在漆层破损处,叶片在破损处出现晶间腐蚀,萌生裂纹并扩展,直至断裂,漆层破损的原因为外来物打伤;针对故障原因,细化了发动机低压压气机二级转子叶片外场检查方法。     

航空发动机风扇叶片裂纹失效分析

航空发动机风扇叶片产生了裂纹故障。通过对故障叶片进行外观检查、断口分析、叶尖端面检查、化学成分分析、硬度检测及金相组织分析,确定了风扇叶片裂纹的性质和产生原因。结果表明:风扇叶片裂纹为高周疲劳裂纹;钛合金风扇叶片与镍包石墨涂层摩擦相容性差,叶片与机匣镍包石墨涂层发生严重摩擦是导致叶片产生早期疲劳开裂的主要原因;同时,结构的应力集中以及振动应力也会引起疲劳裂纹的萌生及扩展;并提出了相应的改进建议,避免类似故障的发生。     

Evaluation of vibration stress of TA11 titanium alloy blade by quantitative fractography

Vibration fatigue is the main failure mode of compressor blade. Evaluating the vibration stress of blade that leads to cracking is very useful for analysis of vibration fatigue. In this paper, fatigue stress estimation methods by quantitative fractography were studied through experimental blade and in-service first-stage compressor blade in order to evaluate the initiation vibration stress of in-service blade. The analysis process of initiation vibration stress was established. The evaluating result of vibration stress of in-service blade subjected to centrifugal force and bending vibration stress agrees with aero engine test result. It is shown that the evaluation method can not only evaluate the equivalent fatigue stresses of different crack depths but also yield the initiation equivalent fatigue stress.     

发动机压气机叶片断裂故障分析与试验验证

发动机工作过程中出现燃气温度偏高的异常现象,返厂试车过程中Ⅱ级、Ⅲ级压气机转子叶片发生断裂。通过分解检查和理化分析,确定各断裂叶片的断裂性质及首断件;从设计、制造、装配、使用方面对首断件断裂原因进行分析,并采用整机模拟燃气温度偏高试验和压气机叶片叶尖振幅测量试验对断裂原因进行验证。结果表明:Ⅱ级压气机部分转子叶片发生高周疲劳断裂,为首断件;发动机严重进气畸变状态下,燃气温度偏高,Ⅱ级转子叶片一阶弯曲振动应力过高;可调叶片角度不准确、非正常激励频率是导致压气机叶片断裂的原因。     

Using phased array ultrasonic technique for the inspection of straddle mount-type low-pressure turbine disc

Discovery of stress corrosion cracking (SCC) in the blade attachment region of nuclear power plant low-pressure steam turbine discs leads to industry concern about this problem. Reliable inspection methods for the detection of SCC in steam turbine blade attachment area are essential to the rotor run/repair/retire decision making process. The conventional broad beam ultrasonic inspection technique usually has inadequate resolution for flaw sizing and tendency for false calls. But the phased array technique by improved detection capability and resolution could increase coverage of the examination areas with less scanning required. Using phased array ultrasonic technique to straddle mount-type low-pressure turbine disc in nuclear power plant located in Korea was studied in this paper.     

低压三级转子叶片销钉孔断裂分析

某机在大加力起飞过程中振动大,发动机声音异常,分解后发现一片低压三级转子叶片从销钉孔处断裂。对叶片销钉孔断口宏、微观特征进行分析,对加工质量、工艺、尺寸进行复查,并在叶片振动计算和测频试验结果分析的基础上,确定叶片的失效原因。分析结果表明:其失效原因是在叶片销钉孔进气边侧靠近端面处存在台阶,致使在工作状态下最大受力点处的应力升高,在该处形成了应力集中的疲劳源,最终导致叶片销钉孔发生疲劳断裂。     

发动机自由涡轮叶片裂纹分析

发动机在持久试车例行定检孔探时发现自由涡轮叶片上有一条疑似穿透性裂纹,通过对其进行磁流、荧光检测发现,在一叶片尾缘处有一条长度为5~7 mm的裂纹。对发动机进行分解、零件荧光检测发现多片叶片均存在裂纹。采用宏观检查、断口分析、金相剖切等手段,对裂纹叶片开裂性质进行确认,并对自由涡轮叶片的开裂原因进行分析及验证。结果表明,自由涡轮叶片裂纹性质为疲劳开裂。采用有限元软件对自由涡轮叶片进行振动计算及载荷谱复查,结果表明,由于试车载荷谱发生改变,转子与叶片在工作转速范围内形成共振,造成叶身高阶弯曲疲劳裂纹。     

烟气轮机动叶片断裂原因分析

本文分析了某烟气轮机动叶片失效原因。通过使用金相、扫描电镜等手段,对叶片进行裂纹、断口、组织及成分分析。结果表明,该烟气轮机动叶片的断裂性质为疲劳断裂,断裂叶片榫头第三齿（即断口部位）处的接触不均匀造成的严重磨损、接触应力明显增大以及榫齿接触表面存在一定程度的腐蚀损伤是造成叶片榫头发生疲劳开裂的主要原因;断口表面腐蚀产物包含烟气中特有的杂质元素,如Al、Si、Ca、K、S、O、Na等元素。研究发现,晶界碳化物呈现链状分布,已经发生了晶界弱化现象。叶片裂纹源表面的亚表面处存在的夹杂物和合金的晶界弱化也促进了叶片的开裂。研究结果对于叶片的故障分析及预防具有重要的意义。