一.涡轮机的结构分析

耐腐蚀化工泵叶轮由前盖板、后盖板、叶片、轮毂等部件组成。叶片与前部盖板之间界面的锐角设计较窄，容易造成应力集中。在作用的相互载荷下，叶片被拉伸，在叶片和成形器盖板之间的接合处形成过载应力，导致接合处反向收缩并形成裂纹。

断裂形态分析：从叶轮上切下一个叶片样品，观察裂纹从叶尖向后部盖板以及叶片和轮毂之间的连接处扩展。实际上，裂纹的总长度为70 ~ 80毫米。从叶片截面可以观察到垂直于裂纹扩展方向的疲劳台阶，这是金属疲劳断裂的基本宏观特征。断口用扫描电镜观察，疲劳阶段形成的海滩图清晰可见。低滑动系数钢的疲劳条纹越来越短，叶轮转速越来越高，很难观察到典型的疲劳条纹。然而叶片的断裂面是直的，并且在断裂面上存在由疲劳弧形成的海滩图案。

二.改进叶轮结构

1.刀片和后部的厚度盖板

化工泵的旧叶轮叶片设计厚度为5毫米，新叶轮叶片的设计厚度为7毫米，旧叶轮背盖板的设计厚度为5毫米，新叶轮背盖板的设计厚度为8.6毫米。

2. 耐腐蚀中开泵叶片前缘总长度

3. 为了解决上述问题，新的两级叶轮将叶片前缘缩短至叶轮内径，并将根部位置增加至前后盖板，这使得加工困难，并且厚度和尺寸控制精度高。叶片前缘总长度缩短，尖角消除，应力集中问题大大减少。

4. 3.叶片应力的有限元分析

5. 由于设计方案较短，旧叶轮叶片进口角处的峰值应力超过了正常运行、小流量运行和超速运行时叶片材料的抗拉强度。但优化设计方案后，新叶轮叶片的局部峰值应力大幅降低至254兆帕，远低于屈服强度设计方案值，解决了叶片尖角抗拉强度不足的问题，满足了设计方案要求。