某核主泵采用的WC-Ni硬質(zhì)合金O形密封圈在運行一段時間后,密封圈端面出現(xiàn)較多的裂紋。為研究密封圈端面損傷失效原因,對密封圈損傷區(qū)進(jìn)行微觀形貌分析、白光干涉測試分析、損傷區(qū)化學(xué)成分分析和表面殘余應(yīng)力測試,討論WC-Ni硬質(zhì)合金密封圈表面出現(xiàn)的損傷特征,并對其服役安全性進(jìn)行評估。結(jié)果表明:裂紋源多在密封圈槽堰區(qū)和壩區(qū)的交界處產(chǎn)生,裂紋多數(shù)分布在壩區(qū),壩區(qū)損傷程度相比槽堰區(qū)較大;裂紋區(qū)存在氧化現(xiàn)象,但氧化程度比較輕微,氧化產(chǎn)物主要為W的氧化物;裂紋的產(chǎn)生主要是由密封圈槽堰區(qū)和壩區(qū)之間較大的應(yīng)力差導(dǎo)致的,但裂紋體積較小,損傷輕微,短期內(nèi)不會對整體機(jī)械密封裝備造成重要影響。 

【文章來源】：潤滑與密封. 2020,45(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

裂紋區(qū)2D圖

試驗材料從WC-Ni硬質(zhì)合金密封圈上取樣,牌號為YWN8,密封圈內(nèi)環(huán)直徑為277 mm,外環(huán)直徑為302 mm,厚度為20 mm,如圖1所示。密封圈主要材料為WC-Ni硬質(zhì)合金,WC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為89%,Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%。WC-Ni硬質(zhì)合金的力學(xué)性能如表1所示。表1 WC-Ni硬質(zhì)合金力學(xué)性能Table 1 Mechanical properties of WC-Ni cemented carbide 密度ρ/(g·cm-3) 硬度 抗彎強(qiáng)度σs/(N·mm-2) 彈性模量E/GPa 14.6～14.8 HRA88.5～90 1 470 596

根據(jù)放大鏡觀測到,6-2損傷區(qū)出現(xiàn)的裂紋數(shù)最多,采用掃描電子顯微鏡(SEM,JSE-6610LV)對密封圈損傷區(qū)進(jìn)行微觀形貌分析。圖2所示為6-2損傷區(qū)試樣的SEM形貌,可以看出,6-2損傷帶共有5條裂紋,裂紋源均在密封圈槽堰區(qū)和壩區(qū)的交界處產(chǎn)生,每條裂紋不僅有沿裂紋長度方向擴(kuò)展的趨勢,而且體積較大的裂紋還在裂紋兩側(cè)衍生新的裂紋分支并有繼續(xù)擴(kuò)展的趨勢,裂紋寬度較大,深度較小。槽堰區(qū)表面比較疏松,存在較多的空隙,壩區(qū)表面材料分布相對于槽堰區(qū)較為密集,也更加均勻,可以推測,激光處理使得CW-Ni硬質(zhì)合金表面更加疏松。在壩區(qū)與槽堰區(qū)交界處,存在明顯的分界線,裂紋源主要集中在交界處,分別向槽區(qū)以及壩區(qū)擴(kuò)展,壩區(qū)裂紋擴(kuò)展相比于槽區(qū)較多,損傷程度更加嚴(yán)重。在槽堰區(qū)和壩區(qū)的交界處發(fā)現(xiàn)有條狀損傷帶(如圖中橢圓框內(nèi)所示),有明顯的剝落特征,在未服役的密封圈未發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象,初步推測應(yīng)該是密封圈服役過程中微動磨損造成的[16-17]。2.2 白光干涉儀分析

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3618014