摘要：柴发机组底座支架发生早期断裂是一个严重的工程问题，不仅影响设备的正常运转，还可能带来从直接装备故障到间接的商业损失和安全风险武汉康明斯发电机。早期断裂一般不是单一要素造成的，而是柴油发电机组规划、制造、安装和使用等多个环节问题的综合体现。本质上是疲劳断裂，其根源在于动态载荷与构造强度、完整性之间的失衡贵港康明斯发电机。
某单位的cummins柴发机组的底座支架在考核试验程序中产生早期断裂，服役时间约400h，在替换相同规格底座支架后试验继续进行。当考核试验结束后发现该底座支架于相同部位再次产生断裂。经领会该底座支架材质为优质20碳素构造钢，经热轧排除后直接铣削、焊接加工成型，直接投入使用。为了判明此次故障的起因，对前后两次的失效底座支架进行整合解说，确定了该产品的冷热加工工艺流程，并进行相应的理化测量试验。进而确定了短处产生的原因，并依此提出改善方法，以防止同类损坏的再次产生。
柴油发电机组的基本构造构成如图1所示。该底座支架构造及断裂部位，可见断裂发生于构成拐角处的底座支架耳部，裂痕与耳部垂直并贯穿底座支架壁厚，使耳部与底座支架主体完全分离开来北京康明斯发电机。
将断裂部位用丙酮清洗后观察，可见断口基础与水平方向垂直，无明显宏观塑性变形痕迹，为正应力用途下的结晶状脆性平齐断口。断面1/3范围可见深褐色锈蚀产物，属陈旧性断口，为早期断裂部位。其余2/3面积为浅灰色颗粒状，并伴有金属光泽，属新鲜断口，为最后断裂部位。裂痕源位于耳部边缘的A处。并可见以A点为辐射源的放射状条纹呈不规则扇形形状扩展，其扩展路径在锈蚀产物的功能下更为明显。
在失效底座支架上取样，对其化学成分进行检测后结果见表1，可见其各元素含量均符合GB/T699-1999《优质碳素构成钢》中20钢关于各元素的要点，说明发电机底座支架材质本身无品质问题。
按照GB/T10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检查法》要求，切取并磨制金相试样，在Neophot2光学显微镜下观察其纵向磨面，测量结果分别见，可见该底座支架非金属夹杂物含量符合相关技术要求。
在底座支架耳部取样并检测其金相组织为：铁素体组织+珠光体组织（呈明显带状分布）。晶粒度为6～7级。根据GB/T 13299-1991《钢的显微组织评定方式》中带状组织评级图：带状组织级别为B系列4级（见图2），属于较严重的带状组织。
测得其布氏硬度为133HBW。因底座支架形状尺寸的限制，不能对其取样进行抗拉强度、伸长率和冲击韧性等力学性能进行测试。只能从布氏硬度数值上初步领会其性能概况。但经过以往的大量试验表明：带状组织对材料的抗拉强度Rm和屈服强度ReL影响并不大，但却使垂直于轧制方向（即垂直于带状方向）的断后伸长率A、断面收缩率Z，以及冲击韧性Ak的值明显减轻。
从金相组织测定结果可知材料中存在明显的带状偏析。带状组织是指沿钢材轧制方向形成的，以先共析铁素体为主的带与以珠光体为主的带彼此堆迭而成的组织形态。由于带状组织中相邻显微组织不同，性能也存在区别，强弱带之间必然会发生应力集中，因而造成力学性能的整体降低，并且存在明显的各向异性，在外力功用下易沿带状组织产生层状撕裂，为材料的早期失效奠定了组织基本。
（1）钢液在铸锭结晶程序中选型性结晶造成枝晶组织的不均匀分布：在轧制时粗大的枝晶被拉长并逐渐与变形方向一致，从而形成碳及合金元素的贫化带和富化带的堆迭，缓冷时便分别形成以铁素体和珠光体为主的带彼此交替。在这种情况下，成分带状是组织带状的根源和先决要素。所以用常规退火、正火程序很难加以解除，只能通过高温扩散退火后再经一到三次正火来改善或处置。
（2）由于热加工工艺“非法”导致的带状组织：当热轧温度处于两相区时，铁素体沿金属流动从奥氏体中呈带状析出，尚未分解的奥氏体被分割成带状，当冷却到A1时带状奥氏体转变为带状珠光体。这种起因形成的带状组织可通过正火或退火加以改进和解除，正火后组织如图3所示。
为了判明该底座支架带状偏析的成因并加以消除，按照20钢的常规热解决工艺对其进行正火排除。处理后的金相组织，可见带状组织得到明显的改进，说明该底座支架带状组织的成因是热加工工艺错误，经过适当的正火解决可以改良和处置。这就从材料显微组织方面找到了该底座支架断裂的内部缘由及其改良手段。
（1）从底座支架外部构造的规划和加工来说：纵观底座支架整体形貌，可见加工粗糙，焊缝明显，随处可见刀痕和坑洼，说明整体加工品质欠佳。由图中底座支架的构造和断裂部位可以看出，断裂发生于横竖钢板的拐角处，此处原本就属于构成规划的薄弱环节，本应有用于减少应力集中的圆弧过渡区域，而却产生了明显的加工台阶，如此明显的机械加工缺点无疑会造成应力集中区域，为裂痕的萌生和发展打开了通道。
（2）从底座支架的整体加工工艺来说：热轧钢板操作前并未做正火解决，也未进行相应理化测定试验，造成带有短处组织的原材料直接转入下一道机械加工工序。另外，底座支架钢板焊接之后也未做退火或正火解决，将不可防止地造成焊接残余应力的存在，这在一定程度上加快了底座支架的脆性断裂进程。
（1）该底座支架断裂性质为正应力用途下的脆性断裂。底座支架耳部拐角处的加工台阶，造成明显的应力集中，是诱发裂纹萌生的源头。
（2）金相组织中存在的带状偏析，强烈减小材料的横向（垂直于轧制方向）力学性能，从内部组织结构上为底座支架的断裂埋下了隐患。
建议从底座支架的结构布置和加工上加大耳部拐角处的圆弧过渡区域，减小应力集中程度；加大入厂原材料的检修力度，防范不合格品的流入；完善热处理工艺，保证材料的热处理质量，防范发生组织弊端；对焊接件及时进行去应力退火，以保证产品品质。
（1）规划阶段：进行精确的载荷计算和有限元诠释，优化构成预防应力集中，确保固有频率避开具体激振频率，选用合适的材料。
（2）制造阶段：严格控制焊接工艺和品质，对关键焊缝进行无损探伤，并对焊接件进行应力排除排除。
① 按期检查：将底座支架、焊缝、螺栓紧固状态列入平时和按期检修清单，及早发现微裂痕。
cummins（Cummins）作为全球知名品牌，其柴发机组故障诊断技术结合了机械、电子和智能机构的综合细述程序，能够快速定位问题并减轻停机时间。