发动机涡轮Ⅱ级叶片断裂原因分析

某航空发动机涡轮Ⅱ级叶片在役其间发生断裂。通过断口宏微观观察、金相组织检查、化学成分及硬度检测等手段确定了叶片断裂性质和原因。结果表明：涡轮Ⅱ级叶片断裂性质为振动疲劳。工作应力、热虚力、制造质量、外物损伤、环境损伤都将促进此类故障发生。根据上述结论及影响因素，提出了一系列在修理和使用过程中应采取的控制措施，取得了较好的成效。     

九级整流叶片断裂分析

某型发动机经150h长期试车（总工作时间大约为170h）,之后进行3次喘振试验,分解后发现九级整流叶片断裂。对叶片断口的宏、微观特征进行分析,对断裂叶片的成分、硬度、金相组织进行检查,并进行叶片振动计算和测频分析。结果表明：九级整流叶片断裂是由于其U型槽与叶背交接处有一棱边,叶片最大的受力位置正是该处,加之棱边局部打磨不圆滑,在源区附近存在加工刀痕,在该处形成了应力集中的疲劳源,最终导致叶片发生疲劳断裂。     

发动机Ⅰ级压气机转子叶片断裂分析

本文分析了某型发动机Ⅰ级压气机转子叶片断裂故障.叶片为低周疲劳断裂.叶片颤振裕度不大,在工作转速范围内产生颤振导致叶片承受较大的动应力是其疲劳断裂的主要原因.叶片表面的腐蚀坑是其疲劳断裂的另一促进因素.通过改用低展弦比的叶片,并增加叶片调频措施,提高了叶片的颤振裕度,避免了Ⅰ级压气机转子叶片的颤振疲劳断裂.     

GH4037合金Ⅰ级涡轮叶片断裂失效分析

某发动机在服役过程中,有7片Ⅰ级涡轮叶片连续发生断裂或开裂.本文对断裂的叶片进行了断口宏微观观察、化学成分分析、金相组织检查、性能试验以及叶片排气边R检查.结果表明,叶片的断裂性质为高周疲劳断裂.断裂叶片的化学成分和力学性能符合技术条件的要求;叶片的疲劳源区未发现夹杂等冶金缺陷.7片叶片的断裂位置均在距离榫头底部62mm～67mm处,该位置是四阶振动的最大应力点,叶片的断裂与四阶振动有关.     

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。     

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。     

飞机发动机涡轮工作叶片榫头裂纹的原位涡流探伤

某型号飞机发动机在外场使用过程中,出现了几起涡轮工作叶片榫头断裂的故障(图1)。经失效分析,均为疲劳裂纹所致。为避免该类问题再次出现,需寻找一种可靠的外场无损探伤方法,以有效地检出缺陷,确保发动机的安全运行。     

发动机涡轮叶片榫头荧光显示分析

发动机涡轮叶片在成品检验和工厂试车后检验时,发现大量叶片榫头存在聚集性点状显示。采用扫描电镜观察和金相分析,研究了荧光显示部位缺陷的性质及其产生的原因。结果表明荧光显示部位存在明显的显微疏松,榫头处有清晰的磨削痕迹,局部有微裂纹。显微疏松在磨削应力作用下局部撕裂,磨削痕迹使显微疏松连接成片,从而导致聚集性荧光显示。热处理和工厂试车时的高温促使缺陷暴露,使得易于在该阶段发现缺陷。建议适当降低拉晶速度,延长拉晶时间,可以显著减轻显微疏松的程度。改进工艺的叶片腐蚀后未发现明显的显微疏松。     

发动机Ⅰ级涡轮叶片裂纹分析

发动机在进行试车时发现Ⅰ级涡轮叶片在进气边出现裂纹.涡轮叶片材质为K465铸造高温合金,截至裂纹发现时,发动机累计工作时间为145 h.通过外观观察、断口观察、金相检查和温度热模拟试验等手段,分析了叶片裂纹的性质和原因.结果表明:Ⅰ级涡轮叶片裂纹性质为疲劳裂纹;叶片出现裂纹的原因是榫头型芯未脱除干净,榫头冷却通道堵塞,叶片超温造成组织和性能弱化,导致叶片在高温区萌生裂纹,提前失效;根据热模拟试验结果可以判断,叶片裂纹处承受温度在1 260 ℃以上.     

GH4037合金I级涡轮叶片断裂失效分析

某发动机在服役过程中，有7片I级涡轮叶片连续发生断裂或开裂。本文对断裂的叶片进行了断口宏微观观察、化学成分分析、金相组织检查、性能试验以及叶片排气边R检查。结果表明，叶片的断裂性质为高周疲劳断裂。断裂叶片的化学成分和力学性能符合技术条件的要求；叶片的疲劳源区未发现夹杂等冶金缺陷。7片叶片的断裂位置均在距离榫头底部62mm-67mm处，该位置是四阶振动的最大应力点，叶片的断裂与四阶振动有关。     

某发动机高压二级涡轮叶片断裂失效分析

某发动机在试车时高压二级涡轮叶片全部断裂.本文对叶片断口特征、高压二级涡轮外环内壁的损伤情况进行了观察,对叶片的显微组织进行了检查,分析了断裂性质和形成原因.结果表明,高压二级涡轮叶片的断裂为过载断裂,叶片的断裂与材质或加工无关.叶片的断裂是由于叶片与涡轮外环发生了严重摩擦所致.导致叶片与外环发生严重摩擦的原因可能是叶片承受了短时超温,导致叶片发生高温伸长.同时,短时超温导致的叶片高温强度下降对断裂也起到了一定的促进作用.     

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。     

轴流式压缩机叶片断裂原因分析

通过理化检测、扫描电镜观察和能谱分析等手段来确定转子叶片材质情况。结果表明:断裂叶片的拉伸、冲击、硬度、非金属夹杂物、化学成分均符合GB/T8732-2004的要求,金相组织未见异常;通过断口分析与叶片受力状况的综合分析,说明叶片工作时存在非正常振动,确定了叶片断裂性质为非正常振动下的疲劳失效。     

发动机低压涡轮导向叶片裂纹分析

低压涡轮导向叶片是发动机中重要热端部件之一,叶片在高温燃气环境下工作,服役条件十分恶劣。发动机工作结束后,发现低压涡轮导向叶片表面存有裂纹和基体缺失现象。通过外观检查、断口宏微观分析、材质分析、气膜孔检查及热模拟试验等手段,对低压涡轮导向叶片的裂纹性质及萌生原因进行分析研究。结果表明:故障低压涡轮导向叶片的裂纹性质为疲劳裂纹,叶片在工作过程中热障涂层脱落,导致叶片组织超温,使其抗疲劳性能下降并萌生疲劳裂纹。     

某发动机燃气涡轮Ⅰ级工作叶片裂纹分析

某发动机燃气涡轮Ⅰ级工作叶片经试车后发现叶盆侧存在裂纹.通过外观形貌观察、体视显微镜观察、微观形貌分析、能谱分析等手段,结合叶片的工况,确定了叶片裂纹的形成原因.结果表明,叶片叶尖裂纹产生与叶片和涡轮外环摩擦产生的高温以及应力有关,叶尖为氧化最严重区域,γ’相完全回溶,叶片的温度超过了1220℃,建议从发动机设计时就要考虑避免产生摩擦裂纹.     

某燃气轮机压气机Ⅰ级叶片断裂失效分析

对某燃气轮机压气机断裂的马氏体不锈钢ASTM403叶片进行了宏观检查、化学成份分析、硬度测试、断口分析(体视显微镜和扫描电镜分析)、微观金相组织检验分析、扫描电镜和能谱分析,通过以上各项实验的综合分析并结合叶片运行工况特点,得出叶片断裂的主要原因是烟气颗粒对叶身冲蚀形成的点状凹坑缺陷在交变应力的作用下所引起的低周疲劳开裂.     

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.     

汽轮机叶片断裂失效分析

对汽轮机断裂叶片进行了金相组织观察、断口扫描及能谱分析。结果表明该汽轮机叶片的断裂是由于叶片边缘与加热器接触,导致局部组织严重过热,从而使该处强度降低,萌生裂纹源,在交变应力作用下裂纹进一步扩展最终导致疲劳断裂。     

风机叶片断裂原因分析

对风机第11级动叶片进行了痕迹、显微组织和断口宏微观分析.结果表明,叶片的断裂模式为振动疲劳,叶片榫头与榫槽配合不当是萌生疲劳裂纹的主要原因.     

某型发动机涡轮叶片烧蚀故障分析与预防

在内部流场气-热耦合数值模拟的基础上,研究了某涡轮导向器叶片烧蚀故障的原因.研究结果表明,叶片前缘和后缘易出现高温区,尾缘上下端壁处有较大的温度梯度,是叶片容易烧蚀的位置;喷嘴积碳、燃油品质不良以及气流结构变化等均易使燃烧室出现温度分布不均,导致导向器叶片出现局部烧蚀;使用中应加强导向器叶片前缘和尾缘的检查,并严格控制暖机和冷机时间,防止发动机超温.