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.     

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。     

高压压气机转子叶片断裂分析

对断裂叶片进行材质和断口等综合分析，确认高压压气机Ⅰ、Ⅱ级叶片断裂的特征和失效模式，明确叶片断裂失效与材料的力学性能等冶金因素无关。结果显示:高压压气机Ⅰ级叶片断裂为疲劳断裂，为首断件和肇事件；Ⅱ级叶盘所有叶片均为大应力作用下的疲劳断裂，为受害件。Ⅰ级叶盘叶片断裂与承受较大的共振应力有关，属于结构设计问题。进一步的分析表明，压气机Ⅰ级叶盘叶片叶型厚度超差，使得K=3激起的一阶弯曲共振转速更靠近慢车转速区域。疲劳断裂叶片在裂纹萌生处存在明显的横向加工痕迹，降低了疲劳性能。叶片表面较明显的加工损伤对Ⅰ级转子叶片断裂起到一定的促进作用。     

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。     

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.     

汽轮机低压转子叶片断裂原因分析

通过现场调查、断口分析和理化检验,以及机组运行期间所检出叶片裂纹分布情况的研究,对某电厂汽轮机低压转子末级叶片的断裂原因进行了分析。结果表明,末级叶片硬质合金存在原始镶焊质量不良区域,在机组长期运行后形成了疲劳裂纹,最终导致叶片断裂。     

发动机压气机转子叶片裂纹分析

对发动机压气机转子叶片试验件裂纹进行失效分析。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,并对叶片振动应力分布进行计算,确定叶片裂纹性质和产生原因。结果表明:故障压气机转子叶片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叶身表面振动应力最大区域抛光、喷丸效果差,存在原始机械加工痕迹;最后提出避免叶身表面残留原始机械加工痕迹的改进建议。     

叶身表面条带对叶片振动疲劳性能影响分析

某转子叶片选用钛合金制造,该转子叶片在腐蚀检查时发现每批次有30%~40%数量的叶片表面存在腐蚀条带,经理化分析判断为锻造过程产生的剪切带细晶组织,如图1所示。通过解剖分析条带区的化学成分、显微硬度与基体无明显差异;条带区晶粒不具有明显织构。由于无法量化其对叶片性能和寿命的影响,简单的直接报废处理无疑会造成周期变长和成本的巨大损失。叶片振动疲劳试验是综合考核产品使用性能的有效方法之一,因此,急需开展相关振动疲劳测试工作,确定断裂产生的原因和断口性质,为后续处理类似问题提供支撑。     

发动机低压Ⅰ级涡轮叶片榫头断裂分析与预防

发动机低压Ⅰ级涡轮叶片榫头R处根部发生断裂。经宏微观检查、跨棒距测量、榫头应力计算及模拟疲劳试验分析,对叶片断裂性质及原因进行综合分析,结果表明:叶片断裂性质为多源线性疲劳断裂;渗铝工艺中,由于榫头防护不妥,榫头被渗铝层污染,榫头跨棒距超差,降低了叶片抗疲劳性能,最终导致叶片发生疲劳断裂失效。对渗铝层厚度在0.03 mm以内且跨棒距合格的叶片,通过对叶片榫头严格监控,增加跨棒距测量,渗铝层工艺采用严格的防护手段保护,可有效避免类似故障。     

烟气轮机转子叶片失效分析

本文通过金相、化学分析以及扫描电镜和能谱仪等分析手段,对激光修复后失效的某烟气轮机转子叶片进行化学成分分析、断口宏微观形貌以及金相组织观察,综合分析了叶片断裂失效原因.结果表明,叶片断裂主要起源于熔覆层中的缺陷和微裂纹;叶片存在明显的晶界宽化,在晶界形成连续的碳化物薄膜,降低了叶片硬度和冲击韧性,是叶片发生沿晶断裂的主要原因.     

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。     

TC17钛合金叶盘破裂分析

压气机风扇部件试验件试验过程中叶盘破裂失效。本研究通过断口宏微观观察、金相组织检查、力学性能测试、疲劳模拟试验及改进措施验证,确定了叶盘的失效性质和原因。结果表明:叶片为高周疲劳断裂,为肇事件,鼓筒、盘体均为过载断裂;断裂叶片表面存在横向加工刀痕、材料组织状态不良、断裂韧度低是导致叶片发生高周疲劳断裂的原因。通过采取改善叶盘锻件毛坯的力学性能、严格控制零件表面质量,有效预防了叶盘发生破裂失效。     

航空发射装置片簧失效分析

工厂在修理飞机时,发现航空发射装置片簧断裂。本文通过外观检查、断口形貌观察、组织及硬度检查等方法,对断裂的片簧进行了分析。结果显示,片簧失效模式为氢致延迟和机械疲劳复合断裂。结合片簧的表面处理及其使用过程,分析认为不正常的表面处理及飞行中的振动均为导致片簧失效的重要因素。     

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。     

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。     

冷却风扇叶片断裂分析

冷却风扇试验过程中叶片全部发生断裂,对断裂叶片进行外观检查、金相组织和显微硬度检测,对断口进行宏微观检查、能谱分析,综合分析叶片的断裂性质和原因。结果表明:冷却风扇叶片裂纹扩展阶段的典型特征为疲劳弧线及分布在疲劳弧线间的细密疲劳条带,发生了高低周复合疲劳断裂。叶片高低周复合疲劳断裂由较大离心力叠加振动应力的综合作用引起。建议优化叶片结构,提高叶片的承载能力,降低冷却风扇叶片振动应力,严格控制铸造质量,对叶片表面进行抗疲劳性能处理。     

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。