耐腐蚀泵的叶轮出现裂痕怎么解决？

一.叶轮机械结构解析

给耐腐蚀泵叶轮由前盖板、后盖板、叶片、轮毂等零部件构成。叶片与前盖板接口的尖角设计方案狭窄，易于造成应力集中。在各种载荷的相互作用下，叶片拉伸，其与前盖板的连接处形成一个超负荷的应力，造成连接处反向收缩形成裂痕。

1.断口形貌解析

从叶轮上切下一个叶片样品,观察裂纹从叶片端扩展到后盖板和叶片与轮毂的接头。实际上，裂纹的总长度是70～80mm。从叶片断面观察到与裂纹扩展方向垂直的疲劳步骤，这是金属疲劳断裂的基本宏观特征。用扫描电镜观察了断裂表面，清晰地观察了疲劳阶段形成的海滩图。低滑系数钢材的疲劳条纹越来越短、越来越小，叶轮的转速越来越高，因此很难观察典型的疲劳条纹。但是，刀片的断裂面是直的，断裂面上有一个由疲劳弧形成的海滩图案。

2.依据本文的解析，叶片形成裂痕因素汇总如下:

刀尖角的设计方案太窄，刀尖角的刚度由于制造偏差而低于设计值。在各种载荷的综合作用下，叶片局部应力集中。通过对断裂形态的分析，证实了二次叶轮叶片裂纹是由脆性疲劳引起的。

二.叶轮结构改善

1.叶片、后盖板厚度

化工泵老叶轮叶片设计厚度为5mm，新叶轮叶片设计厚度为7mm，老叶轮背盖板设计厚度为5mm，新叶轮背盖板设计厚度为8.6mm。由于叶片刚度和强度增大，实测值高于设计值，因此在理论上叶轮强度应高于设计值。

2.叶片前缘总长度

为解决耐腐蚀化工泵的问题，新型二级叶轮将叶片前缘缩短到叶轮内径处，生根位置增加至前、后盖板两处，加工难度小，厚度尺寸控制精度高。缩短了叶片前缘的总长度，消除了尖角，大大减轻了应力集中问题。

3.叶片受力有限元分析

由于设计方案较短，在正常运行、小流量运行和超速运行下，老叶轮叶片进口角处的峰值应力超过了叶片材料的拉伸强度。而设计方案优化后的新型叶轮叶片局部峰值应力大大降低，大为254MPa，远低于屈服强度设计方案值，解决了叶片尖角处抗拉强度不足的问题，满足设计方案要求。