汽轮机调节级动叶叶根产生裂纹的原因调查
汽轮机叶片表面裂纹检查方法及影响因素
Research and Exploration |研究与探索•监测与诊断汽轮机叶片表面裂纹检查方法及影响因素王庆和(大庆石化公司检测公司,黑龙江大庆163H4)摘要:汽轮机的应用逐渐涉及到了多缸、多转子、大容量这几个方面,对叶片的强度有了更高的要求,汽轮机叶片的 工作环境越来的越恶劣。
伴随着汽轮机运转的时间越来越长、它的抗劳损能力和使用寿命都在不断地下降,经常会出现汽 轮机表面出现裂纹的现象。
本文介绍了当前主要用到的两种叶片裂纹检测方法及其影响因素。
关键词:汽轮机叶片;裂纹检查;探伤;方法选择中图分类号:T G484 文献标识码:A文章编号:1671-0711 (2017) 03 (下)-0072-02汽轮机在工作中出现表面裂纹有着多种原因,例如叶片的结构、材料、工作的频率、加工的工艺、运行的环境等原因都有可能造成汽轮机叶片表面的裂纹出现。
以下根据多年从事汽轮机的检修经验,对主要的两种检查方法以及影响进行分析研究。
1肉眼检查法1.1裂纹出现的位置(1 )冲动式叶轮机叶片。
发生裂纹的部位通常 在:叶片根部的轮槽里、叶片根部轮槽的上汽部分、叶片中部的表面、拉筋孔的位置、叶片的顶部的位置等,比如铆钉头、围带和自带覆环等部位,见图1。
图1(2 )反动式叶轮机叶片。
这种类型的叶片裂纹 通常出现在:外片靠上部分的出汽面、叶根上方的 2/3或者3/4位置以及叶片出气孔拉筋的部位,如 图2所示。
1.2肉眼检测的主要部位(1)冲动式机轮叶片。
这样叶片的叶轮机,应 该将检测重点放在出汽面的根部及自带覆环处和带覆环的部位,还应该重点的对出汽面的根部、拉筋 孔的横向面以及覆环铆钉孔等位置进行检查。
(2 )反动式机轮叶片。
出汽面的根部、从叶根 根部到2/3或者3/4处的出汽面的位置是这样的叶片的检查重点。
在进汽面的部分,一定要重点对低压转子末级叶片顶部镶焊的有司太立台金的硬化层进行检查。
(3)检查方法。
首先用喷砂的方法对汽转子进 行处理,然后将其放置在可以转动的搁架上,以便 在检查的时候能够旋转。
汽轮机叶片断裂分析与解决方案
汽轮机叶片断裂分析与解决方案广西机械高级技工学校广西柳州摘要:分析汽轮机叶片断裂问题,找出最佳解决方案。
关键词:汽轮机叶片断裂修理方案1.概述柳州某纸业公司是专业的纸浆生产企业,其热电分厂的主要生产设备是锅炉和汽轮发电机组,实行热电联产,为企业提供蒸汽和电力供应,分厂中的一台C6-35纯凝汽轮发电机在进行大修,揭盖检查后发现转子次末级叶片的一片动叶片断裂缺失,把转子吊出检查后,在缸体内发现了掉落的半截叶片。
2.汽轮发电机大修前运行状况与叶片断裂时间判断2.1汽轮机在大修前基本处于长期稳定运行状态,从运行记录了解到,机组运行的进汽量和所带负荷都控制在规程要求范围内。
蒸汽压力和温度也符合要求,基本排除机组外因造成叶片断裂。
进汽量基本维持30吨,负荷4300~4500kwh,蒸汽压力3.4MPa左右,温度425℃左右。
2.2外观检查观察转子,除断裂叶片外,其余部分外观完整。
断裂叶片的断口已有锈迹,基本和转子其余部分表面锈迹一致,没有太大差异。
由此可知断裂时间比较长。
通过查阅机组日常巡检记录发现,在本次大修前4个月,机组振动值偏大,由原来的0.05mm变化为0.09mm,略高于正常值(正常值为0.03mm~0.07mm),此后基本维持在0.09mm左右。
由此判断,叶片断裂脱落时间应该在大修前4个月。
3.叶片断裂的原因分析与讨论由于转子整体外观基本正常,除断裂叶片所处次末级叶轮有轻微刮痕外,其余各级叶轮无明显外伤。
另外,在缸体内部和机组冷凝器内部也没有发现其他异物,基本可以分析叶片断裂原因是:(一)断裂叶片在制造时本身材料内部有缺陷,估计有细微裂纹,在转子长期负荷工作中逐渐发展扩大所致。
但由于机组运行年限将近30年,加上对转子其他叶轮叶片进行探伤检查没有发现其他叶片存在裂纹,所以这个原因可能性最大。
(二)机组在5年前进行过一次大修(正常大修周期为24~36个月),但修理项目中没有对叶轮叶片进行探伤检查,可能存在修理过程中发生外力损伤叶片的因素(如吊装碰撞),造成叶片产生裂纹,最后断裂脱落。
汽轮机叶片断裂的原因
汽轮机叶片断裂的原因 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020汽轮机叶片的损坏形式主要是疲劳断裂。
由于叶片工作条件恶劣,受力情况复杂,断裂事故较常发生,且后果又较严重,所以对叶片断裂事故的分析研究一直受到特别重视。
按照叶片断裂的性质,可以分为短期超载疲劳损坏、长期疲劳损坏、高温疲劳损坏、应力疲劳损坏、腐蚀疲劳损坏、接触疲劳损坏等六钟。
1、期超载疲劳损坏这种损坏是指叶片受到外加较大应力或受到较大激振力,而振动次数低于107次就发生断裂的机械疲劳损坏。
如叶片受到水击而承受较大的应力,或因转子不平引起振动及安装不良存在周期力等较大的低频激振力,当这些力引起叶片共振时,叶片会很快断裂。
叶片短期超载疲劳损坏的宏观特征为:断面粗糙,疲劳前沿线(即贝壳纹)不明显,断面上疲劳区面积小于最终静撕断区面积;经受水击而损坏的叶片的断面呈“人”字形纹络特征。
防止短期超载疲劳损坏的主要方法是:防止水击,作好消除低频共振的调频及在正常周波下运行。
2、长期疲劳损坏长期疲劳损坏是指叶片运行中承受低于疲劳强度极限而应力循环次数又远高于107次发生的一种机械疲劳损坏。
造成长期疲劳损坏的原因有:叶片或叶片组在高频激振力作用下引起的共振损坏;叶片表面缺陷处出现局部应力集中而发生的疲劳损坏;低频率运行、超负荷运行使某些级的叶片应力升高导致提早损坏等等。
长期疲劳损坏在电厂叶片断裂事故中最为常见。
防止长期疲劳损坏的办法是:按规定避开高频激振力共振范围,提高叶片加工质量和改善运行条件。
如防止低周波、超负荷运行,防止腐蚀和水击等。
3、高温疲劳损坏高温疲劳损坏是指由蠕变和疲劳共同作用所形成的介于静应力产生的蠕变和动应力产生的疲劳之间的一种损坏形式。
裂纹源部位呈蠕变现象,断裂性质为持久断裂和疲劳断裂的组合,而且往往伴随着材料组织的变化。
高温疲劳损坏裂纹基本上是穿晶的,断口宏观貌有贝壳花纹,断口微观貌有较厚的氧化皮。
汽轮机末级叶片断裂的调查分析和运行建议
汽轮机末级叶片断裂的调查分析和运行建议发表时间:2017-06-14T13:43:25.067Z 来源:《电力设备》2017年第6期作者:夏敏[导读] 摘要:亚齐火电项目的2#汽轮发电机组,总承包方在质保期结束后按照合同要求完成了一次检查性大修,然后交给业主方。
(中国水利水电第八工程局有限公司浙江杭州 41000)摘要:亚齐火电项目的2#汽轮发电机组,总承包方在质保期结束后按照合同要求完成了一次检查性大修,然后交给业主方。
其运行人员在2016年9月 20 日运行中发现锅炉水质钠离子浓度、电导度、PH值急剧增大,判断为凝汽器钛管破损,海水进入凝结水系统所致,停机检查发现发电机侧凝汽器钛管有23根损坏漏水,维修人员进行堵管处理后未做深入检查就安排启机,但是随后多次冲转因振动大未能成功,停机再次进入凝汽器汽室检查,发现低压转子第22级末级叶片(发电机侧)多片断裂。
关键词:钠离子浓度;泄漏;叶片断裂;低频运行一、概述亚齐火电项目的2#汽轮发电机组,质保期结束,总承包方按照合同要求进行了一次检查性大修,然后交给业主方。
2016 年 9 月 20 日凌晨,机组负荷85MW,主汽压力7.4MPa,主汽温度525℃,5:00时刻,发现汽轮机振动变大(2X 振动157.1um,5X振动达到188.7um),10:00 左右,锅炉水的水质化验出现了急剧变化:钠离子浓度(1340 ppb), 导电率( 4410 us/cm),pH (4.36),运行人员立即采取炉水加药对水质进行调整,但水质状况无法改变,此情况下又采取降负荷方式,在20日17:05 降负荷到60MW,但水质等问题一直未能解决,直到22日08:28采取停机检查处理。
由于锅炉水质钠离子浓度、电导度、PH值是在运行中急剧增大,运行人员判断是凝汽器钛管破损,海水进入凝结水系统所致,于是停机后对凝汽器钛管进行了检查,发现发电机侧凝汽器钛管有23根损坏漏水,维修人员简单进行堵管处理后未继续做深入检查就安排启机,但是汽轮机在随后多次冲转过程中因振动大未能成功。
电站汽轮机低压转子叶片裂纹形成原因分析
第 63 卷 第 2 期2021 年 4 月汽 轮 机 技 术TURBINE TECHNOLOGYVol. 63 No. 2Apr. 2021电站汽轮机低压转子叶片裂纹形成原因分析刘文生(中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中电力试验研究院,郑州450000)摘要:对某电厂汽轮机低压转子末3级含裂纹叶片取样,进行宏观观察、光谱分析、力学性能试验、显微硬度检验、 显微组织及能谱等分析。
试验结果表明:叶片的合金成分符合相关要求,叶片材料的强度、塑性和韧性等相关指标 均符合标准要求;裂纹起源及裂纹尖端未见腐蚀性元素。
叶片热处理工艺控制不佳,岀汽侧边缘硬度和组织不均匀,存在较大的残余应力,材料的抗疲劳性能降低,塑韧性变差,在离心力和蒸汽压力等周期性交变应力作用下发 生疲劳开裂。
实现叶片岀汽侧边缘硬化层的无损检测是未来发展的一个重要方向。
关键词:低压转子叶片;出汽侧边缘;硬度不均匀;疲劳开裂分类号:TG142.73 文献标识码:A 文章编号:1001-5884 (2021 )02-0157-04Cause Analysis of Blade Fracture for Steam Turbine Low-pressure Rotorin One Power PlantLIU Wen-sheng( Central-China Electric Power Research Institute, China Datang Corporation Science andTechnology Research Institute, Zhengzhou 450000, China )Abstract :Macroscopic observation, spectral analysis , mechanical property test, micro-hardness test, microstructure andenergy spectrum analysis were carried out which taken from the last 3rd stage fractured blades of a steam turbine low-pressure rotor in a power plant. The results show that the alloy composition of the blade meets the relevant requirements ,and the strength , plasticity and toughness of the blade meet the requirements of the standard. Meanwhile no corrosive elements were found at the crack origin and crack tip. The hardness and microstructure of the outlet side edge are notuniform because of the improper heat treatment. This leads to the large residual stress, the lower fatigue resistance andpoorplastic toughness. So the fatigue crack occurred under the action of periodic alternating stresses such as centrifugal force andsteam pressure. And it is an important direction for the future development to realize the non-destructive testing of the hardened layer in the outlet side edge of blade.Key words : low-pressure blade ; outlet side edge ; uneven hardness ; fatigue cracking0前言1试验材料及方法汽轮机动叶片是汽轮机将汽流的动能转换为机械能的重要金属部件,在工作过程中,汽轮机动叶片承受的是转子 旋转时离心力引起的拉应力、蒸汽流压力引起的弯曲应力和扭力以及复杂的交变应力[1]。
某350MW亚临界汽轮机调节级喷嘴叶根裂纹分析与对策
坏 、轴 瓦损 坏 、差 胀 和振 动 潮 信 造成 的动 静 摩 擦 , 都 会导 致 叶片损 伤 ;水 击 损伤 ,包 括蒸汽 带水 、加
热 器满 水 、汽缸 积水 和蒸 汽湿度 过 大造成 的水 冲击
伤 ,包 括机 械杂 物进 入通 流部 分 ,通流 部分 零件 损
和水刷 损坏 ;腐 蚀和 锈蚀 损伤 ,主要 是 由于蒸 汽 品
Ab s t r a c t : Co n s i d e r i n g t h e p r o p e r t y o f e x p a n s i b i l i t y a t t r i b u t e d t O t h e s t a t i c e x p a n s i o n a g e n t ,c e me n t i n g ma t e r i a l s mi x e d t h e s t a t i c e x p a n s i o n a g e n t we r e f i l l e d i n t o g o a f a n d a t s o me t i me ,f i l l i n g ma t e r i a l s e x p a n d e d a n d f u r t h e r mo r e l e d t O t h e p r e ~ s t r e s s i n t h e s u r r o u n d i n g r o c k . Re s u l t s o f s e g r e g a t i o n l a y e r i n g e x p e r i me n t s s h o we d :t h e f i l l i n g b o d y c o mp l e t e l y c o n t a c t e d wi t h t h e s u r f a c e o f s u r r o u n d i n g r o c k a f t e r 8 h a n d 4 8 h wh e n t h e c e me n t —s a n d r a t i o wa s 1 :1 a n d 1 :3 r e s p e c t i v e l y f o r t h e s l u r r y
汽轮机叶片断裂故障诊断及处理分析
汽轮机叶片断裂故障诊断及处理分析摘要:在工业生产中,汽轮机作为重要设备,与工业生产有着密切的关系。
为了保障工业良好生产,需要保障汽轮机稳定运行,本文以汽轮机叶片为例,分析汽轮机叶片断裂的故障和原因,然后根据具体原因提出建设性防治措施,降低汽轮机叶片断裂发生的概率,从而保证汽轮机稳定运行。
关键词:汽轮机;断裂;故障诊断;处理引言汽轮机在工业生产中占有重要的地位,直接关系着工业是否能够稳定生产,因此在实际生产中需要保证汽轮机稳定运行。
但在实际中,由于工作环境等因素,汽轮机在运行过程中经常会出现叶片断裂的情况,严重影响了汽轮机正常运行,给工业生产带来了不良的影响。
基于此,需要对汽轮机叶片断裂问题展开探究,分析叶片断裂出现的原因,然后制定有效的解决措施。
1汽轮机叶片发生断裂故障的现象及原因1.1汽轮机叶片发生断裂故障的现象当汽轮机叶片发生断裂故障时,会伴随着以下一些现象发生,技术人员可以根据这些现象来判断汽轮机叶片是否出现断裂,其中具体内容有以下几点:①当听到汽轮机内部或凝汽器内部出现金属碰撞的声音,则表明有异物进入到汽轮机内部或者凝汽器内部,而汽轮机一般都有做密封处理,因此外来异物进入可能性比较低,很有可能就是汽轮机叶片发生断裂;②机组突然出现激烈的振动或者振幅突然增加,则可以检查汽轮机叶片情况,观察其是否出现断裂的问题;③当出现倒止门卡涩的情况,可以检查是否是汽轮机断裂的叶片进入到抽气管中引起的[1];④当在盘车时,听到设备里面有金属摩擦声音,这也有可能是汽轮机叶片发生断裂引起的;⑤当汽轮机叶片出现损伤时,相同载荷下,蒸汽流量会变大,而且监控区段的压力也会增大。
1.2汽轮机叶片发生断裂故障出现原因工业汽轮机叶片发生断裂故障是多方面因素引起的,因此在对汽轮机叶片断裂故障进行处理,需要确定故障发生的原因,其中比较常见的原因有以下几点。
第一,机械损伤。
在汽轮机运行时,如果有外来的杂质随蒸汽进入汽轮机内,就会给叶片造成损伤。
汽轮机叶片断裂故障诊断及处理分析
汽轮机叶片断裂故障诊断及处理分析摘要:由于机组设计、制造精度和正常运行等技术问题,汽轮机组在运行过程中,叶片断裂等事故时有发生。
叶片本身的断裂和二次损坏直接威胁到汽轮发电机组的安全稳定运行。
基于此本文就汽轮机叶片断裂故障诊断及处理进行阐述,以供参考。
关键词:汽轮机组;叶片故障;故障诊断;故障诊断系统;1汽轮机叶片断裂机理1.1工作温度对汽轮机叶片的影响在汽轮机叶片处于工作状态中,叶片特别是动叶片,一般会工作在非常恶劣的条件里,例如,温度和热应力,就会导致叶片受到电化学腐蚀和水珠的侵蚀,正如人们都知道的电化学腐蚀是这些腐蚀中最严重的,电化学腐蚀甚至会损害汽轮机叶片,使叶片会出现裂纹。
有时候,汽轮机叶片需要在特定的高温环境下工作,这对于汽轮机叶片来说是最需要克服的困难。
汽轮机各阶段的叶片在运行过程中的温度不同,首先,前一阶段的叶片处于高温状态,随后的各个阶段叶片的温度会逐渐下降,直至最后一阶段的温度也会下降,最后一阶段的叶片中会有大量的水分,这些水分凝结成水珠,然后撞击汽轮机的动叶片,导致严重水蚀现象发生。
1.2应力状态对汽轮机叶片的影响汽轮机启动时,其下方的风机叶片通常会受到一些大面积的热静应力和热交变应力。
高静应力是因为发电机转子叶片在旋转操作期间需要在叶片方向上承受较大的机械离心力而旋转。
汽轮机旋转叶片旋转越长,转子叶片的最大速度应力变化越大,承受的离心力越大,产生的拉应力越大。
此外,在实际工作或循环使用期间,汽轮机转子上总会有一定量的高温蒸汽流。
在这些巨大高压蒸汽流的强烈作用下,将带来汽轮机巨大的高温压力流,叶片表面也将承受自然运动产生的具有一定强度的径向弯曲应力场和径向扭转。
当该振动的波频与汽轮机叶片上产生的固有振动波频完全一致时,叶片将在该径向激振力场产生的强大作用下被迫弯曲和振动,一定频率振幅变化的电磁共振现象会自动发生,振幅会增加,交变应力会逐渐增加,导致汽轮机叶片因过度疲劳而断裂。
汽轮机调节级动叶片断裂事故分析及处理
厂家对事故 叶片 进行 了整级更 换 。更换 时根 据断 叶片事故 分析对 叶片成组焊接剖 口结构进行 了改进 , 并增 加 了叶根侧
部 剖 口焊 。 20 0 4年 8月 5日, 2号机 组振 动再 次 出现异 常 , 次停 再 机 开缸检查 , 发现第 1级动叶片( 调节级 ) 又有 3处共 6片从
共振 , 导致叶片中的动应力过大 , 造成疲劳破坏 。 第二次采 用 2片成组 , 加叶根 匹配 面焊接 , 免第一 增 避 阶切 向振 动模 态的共振 , 轴向振动频率与激振 力频率 的避 开 率也有所改善 , 但轴 向振动频率与激振力频 率的避开率仍 不 是很 大。焊接 的热 影响 区造成 叶片材 料抗疲 劳 的能 力降低
0 前
言
某发 电厂有两 台 5 MW 汽轮发 电机 组 , 组型号 为 C 0 0 机 5
—
该机组调节级动 叶片材 料 为 1 r1 V, 圆直径 1 0 C lMo 节 0 1 锄 , 叶片数 16 , 5 个 汽道高度 3r 叶片宽度 3r 叶根采 5 m, a 5 m, a 用 G 2型 T型叶根 , r2 叶片 顶部 自带 围带 , 2片叶片 成组 , 采 用上 、 V型剖 口焊接 , 下 围带 焊接前 厚 8 m, 口深65 m 剖 .mm, 叶片安装好 后 , 围带 加工 至 中间 9 m宽 , . rn 两侧 厚 m 厚6 1 i, a
Ab t a t T ef u t ̄a o so v n ld sc i p n f ta t r i eg v r i gsa ewe ea l y e n t d e a d b s d sr c : h l l s n f a mo i gb a e rp i go e m b n o e nn tg r I l zd a d su i n a e s u a d, Ol h nts t , e p p rc o s e s n b e s h mo ft ame t i t e u i t e t a e h o e r a o a l c e  ̄o e t n . a h d r Ke r s s鞠帅 t r i e b a e r p i g s h me ft e t n y wo d : l u b n ; l d s e i p n ; e e e o r a me t
关于汽轮机轴瓦震动分析与处理及汽轮机调节级叶片断裂事故分析及处理
关于汽轮机轴瓦震动分析与处理及汽轮机调节级叶片断裂事故分析及处理摘要:汽轮机为各种机械的设备动力供给,所以对汽轮机的维修保养十分重要。
其轴瓦、轴颈、叶片磨损对于整个系统都有着影响,为加强汽轮机组日常保养与维护,文章就汽轮机轴瓦、轴颈磨损及调节叶片断裂的分析与预防进行了简要的论述。
关键词:汽轮机轴瓦震动叶片断裂机械事故分析处理一、轴瓦震动分析汽轮机轴瓦振动是汽轮发电机组运行中常见的主要故障,严重影响着机组的安全运行和使用寿命。
轴瓦垂直方向的振动,由于是机组运行直接监控的重要参数,另外由于多年来无数专家和科研人员的努力,在振动的分析和处理上已经形成了一套行之有效的办法。
而轴瓦水平方向的振动,由于缺乏监控手段,往往在发现时已造成重大影响,导致不得不停机消除。
本文结合处理消除轴瓦水平振动的经过,分析水平振动大产生的原因以及处理措施,得出处理水平振动大的几个结论,希望能在机组检修阶段注意消除导致振动的潜在因素,以避免运行中因水平振动大而导致停机或事故的发生。
1、200MW汽轮机#5, #4轴瓦水平振动大处理经过某电厂#1汽轮机#5轴瓦水平振动的解决。
其#1汽轮机系东方汽轮机厂生产的N200-130/535/535型汽轮机,于12月进行了通流部分改造。
次年3月15日,该机在负荷从170MW升至220MW的过程中,#5轴瓦处突然响声异常,同时瓦盖振动明显.在线监测表计显示垂直振动为35μm,就地用测振表测量#5轴瓦瓦振值如下:垂直方向:37μm,水平方向:201 μm,轴向:189μm 。
测量轴承箱结合面及汽缸和台板连接处差别振动均不大,都在30wm以下,被迫打闸停机。
停机后检查#5轴瓦及瓦箱内各部件。
该机组#5轴瓦为椭圆轴瓦,靠四块垫铁固定在轴承箱内。
检查发现#5轴瓦上垫铁接触很差,右侧仅角部有两个接触点,其余无接触痕迹。
翻出轴瓦检查,轴瓦钨金良好,无磨损痕迹;下垫铁接触良好。
检查低发转子联轴器各连接螺栓,各螺栓联结紧密,伸长值均符合要求,无松动现象。
汽轮机断裂叶片检测与失效原因分析
汽轮机断裂叶片检测与失效原因分析摘要:对发生断裂的材料进行了理化检验,分析了叶片断口的宏观、微观形貌。
根据检测结果,叶片材料性能满足标准要求,其失效模式为疲劳产生的断裂。
关键词:汽轮机;叶片断裂;原因分析汽轮机叶片所处的工况条件及环境极为恶劣,主要表现在应力状态、工作温度、环境介质等方面。
当叶片发生断裂时,断口往往出现在叶根部位,其中很大一部分属于疲劳断裂。
金属材料疲劳破坏机制是金属材料在交变应力或交变应变的作用下,某点或某些点逐渐产生了永久性结构变化,导致在一定的循环次数以后形成裂纹或发生断裂的过程。
疲劳破坏与静力破坏有着本质的不同,在交变载荷作用下,零件中的交变应力在远小于材料强度极限的情况下,破坏就可能发生。
不管是塑性或弹性材料,疲劳断裂在宏观上均表现为无明显塑性变形的突然断裂,故疲劳断裂常表现为低应力脆性断裂。
这一特征使疲劳破坏具有更大的危险性。
1叶片断裂情况某型汽轮机通流部分由复速级和压力级组成,其中复速级为直叶片,根部采用倒T型叶根形式。
机组在使用过程中出现了复速级叶片断裂的故障,经拆检,断裂部位为T型叶根的上危险截面在故障发生后,设计人员立即展开了故障原因的排查和清理,并通过宏观检测分析、断口综合分析、微观组织结构观察等手段对失效叶片进行检测与分析。
2失效叶片的理化检验与分析2.1宏观检测图1为叶身端断口的宏观照片。
叶片的断面平坦,没有发现明显的沿晶断裂,瞬断区面积占总面积相对较小,因此可以判断叶片的失效模式为由于疲劳产生的断裂。
根据断口的宏观表象,裂纹源起始于出汽侧内缘,并扩展至进汽侧外缘。
2.2化学成分分析失效叶片采用1Cr13马氏体不锈钢,表1为材料的化学成分分析结果,对比数据可以看出,失效叶片的化学成分满足零件理化检验的标准要求。
2.3材料组织分析对断裂叶片进行金相组织观察和显微硬度分析。
图2为断裂叶片样品的金相组织,从显微组织图片中可以看出,断裂叶片材料的组织为马氏体组织。
汽轮机叶片断裂分析
根据上述检验结果和分析 ,失效叶片的断裂属 高周低应力疲劳断裂 。叶片的出气边较薄 ,长期在 蒸汽的动应力作用下 ,产生疲劳微裂纹 。该裂纹开 始扩展的速度较慢 ,当裂纹长度超过一定值后 ,扩展 速度加快 ,最后导致叶片断裂 。
为了在今后汽轮机的正常运行中避免该事故的 发生 ,建议采取以下措施 :
图 3 断裂叶片的断裂位置 (mm) Fig. 3 The f ract ure po sition of t he rupt ured blade
分组成 ,平断口起源于出气边 ,长度约占叶片宽度的 75 %。平断口部分有海滩状花样 (图 4) ,因此初步 判断断口性质为疲劳 ,裂纹源周围未见明显腐蚀及 机械损伤 。图 5 为扫描电镜像 ,显示出疲劳断裂的 宏观特征 ———海滩花样 。
≥550 800~ ≥15 950
5. 4
260
5. 2
266
≥3. 5 230~ 275
从表 2 可知 ,叶片实物测试性能符合德国 D IN 标准的 X 20 Cr 30 钢经 980~1 030 ℃油冷 ,750~ 650 ℃回火处理后的力学性能 。
·252 ·
6 综合分析
(1) 综合上述检验结果 ,可知失效叶片满足德 国 D IN 标准关于 X20Cr30 钢号的成分和热处理后 的力学性能 。所以叶片材质合格 。
理化检验 - 物理分册
姜海一等 :再沸器疲劳失效分析
图 10 P E28 再沸器振动测试图 Fig. 10 Vibratio n test of PE28 heat exchanger
相检验均证明 ,管板的质量存在一定的问题 。主要 表现为晶粒粗大 、硬度偏低 、屈服强度偏低和冲击韧 度偏低 。在相近的受力状况下 ,全部裂纹都位于管 板一侧 ,说明热影响区部位的性能与壳体和焊缝差 距很大 。
汽轮机叶片断裂案例分析-091229
大型汽轮机叶片事故原因分析在火电厂、核电厂机组运行过程中,汽轮机叶片工作在高温、高压、高转速或湿蒸汽区等恶劣环境中,经受着离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区高速水滴冲蚀的共同作用,再加上难以避免的设计、制造、安装质量及运行工况、检修工艺不佳等因素的影响,常会出现损坏,轻则引起汽轮发电机组振动,重则造成飞车事故。
因此,汽轮机叶片的安全可靠直接关系到汽轮机和整个电厂的安全、满发。
汽轮机叶片事故长期困扰电厂机组的安全经济运行。
从国内统计数据看,叶片损坏事故占汽轮机事故的30%。
叶片损坏的位置,从围带到叶根都有。
据日本历年的统计资料,各部位出现损坏的百分率见表1。
此外,汽轮机各级叶片的损坏机会是不均匀的,据美国对50台大型机组的统计,叶片事故几乎全发生在低压缸内,其中末级占20%,次末级占58%,而且集中区是高压第一级,即调节级。
据日本的统计,也有20%的事故发生于此。
因此,在汽轮机设计和运行时,均应注意这些部位。
叶片损坏的原因是多方面的,可以从不同角度加以分析。
例如,从发生的机理区分,60%~80%的损坏原因是振动;从责任范围区分,可归纳为设计、制造、安装、运行和老化等。
在实际工作中,如果能及时找出主要原因,掌握叶片事故前后的征兆,采取相应措施,就能避免事故的发生,提高机组的使用寿命和安全可靠性。
1、近年来大型机组叶片损坏概况从近年来发生的17例叶片故障统计中,笔者分析了上海汽轮机有限公司、哈尔滨汽轮机有限责任公司、东方汽轮机厂、北京重型电机厂(表中简称上汽、哈汽、东汽、北重)生产的以及美国、日本、前苏联和欧洲一些国家引进的200 MW以上超高压、亚临界及超临界压力大功率汽轮机叶片故障。
这些故障造成叶片损坏的形式分为损坏(丧失基本功能,危及安全)和损伤(降低经济性,能安全使用)。
叶片损坏形式:折断、裂纹、扭弯、二次损坏及其它;叶片损伤形式:蜂窝状、开焊、麻点、锈蚀、擦伤。
2、叶片故障原因分析2.1 叶片故障的特点(1) 叶片故障发生在低压缸的有13例,占统计总数的82.35%,而末级叶片损坏又为多发部位,有9例,占统计总数的52.94%,调速级有2例,占统计总数11.76%,中间级所占比例很小。
电站汽轮机低压转子次末级叶片开裂原因分析
电站汽轮机低压转子次末级叶片开裂原因分析首先,材料失效是导致低压转子次末级叶片开裂的主要原因之一、汽轮机低压转子叶片一般采用高温合金材料,该材料具有良好的高温强度和耐腐蚀性能。
然而,长时间高温、高应力和循环载荷的作用下,材料会出现硬化、塑性变形减小和晶界与晶内空洞的形成等现象,进而导致叶片表面产生裂纹。
此外,材料的制造工艺和热处理也可能存在问题,如气孔、夹杂物和残余应力等。
其次,设计缺陷也会引起低压转子次末级叶片开裂。
转子叶片的设计应该满足一定的强度和刚度要求,能够承受高温、高应力和循环载荷的作用。
但在实际工作中,由于叶片结构的不合理和应力集中等问题,会导致叶片易于开裂。
例如,叶片的结构过于薄弱,存在局部应力集中的地方,容易出现应力集中导致的裂纹。
此外,叶片间隙设计不合理、叶片固定不牢固等也可能导致叶片开裂。
另外,操作和维护过程中的失误也可能导致低压转子次末级叶片开裂。
例如,汽轮机的启停过程中,由于温度和压力的快速变化,可能导致叶片温度和应力的不均匀分布,从而引起开裂。
此外,刀片清洗和保养过程中使用不当的清洗液和工具,也可能对叶片材料造成腐蚀和损伤,进而导致叶片开裂。
最后,外界因素也可能导致低压转子次末级叶片开裂。
例如,随着汽轮机使用时间的增加,环境条件和工况可能发生变化,如蒸汽的温度和压力等。
这些变化会对叶片产生不同程度的影响,从而导致叶片开裂。
此外,环境腐蚀、振动和冲击等也可能引起叶片开裂。
为了避免低压转子次末级叶片开裂,首先应选择合适的材料,并正确进行材料的制造工艺和热处理。
同时,需要设计合理的叶片结构,减少应力集中的可能性。
在操作和维护过程中,要注意合理的操作和保养,并遵循相关规定和标准。
此外,还应定期进行检测和维护,及时发现和处理叶片开裂问题。
核电站汽轮机低压转子叶片根部裂纹形成过程分析
核电站汽轮机低压转子叶片根部裂纹形成过程分析摘要:本文以低压转子叶根断裂为研究对象,通过断口微观形貌、化学成分、金相组织、力学性能等方面的分析,结合断口氧化薄膜形成的时间,以及断口初始应力的逆向推算,获得叶尖粗糙度与内径偏差过大而引起微动疲劳开裂的原因。
防止叶根开裂的基本措施是对叶根安装间隙及叶根内表面粗糙度的检测和控制。
对叶根裂纹起裂寿命进行评价,可用于指导汽机转子动叶大修,减少长时间的频繁拆检和运行监控费用。
关键词:核站电汽轮机;低压转子叶片;根部裂纹;寿命分析核电汽轮机组设计容量为1000 MW,采用 GE公司研制的饱和蒸汽、中再热、冲动式汽轮机,包括一个双流道的高压汽缸,三个双流道、双排汽低压汽缸。
低压气缸转子支承在气缸的两个端部轴承上,前后流道上分别安装了5个动叶,见图1。
在机组大修时,利用超声检测仪,对3号低压转子前四级叶片根部进行了抽样检查,并发现了一些不正常的信号。
将叶片的叶根针拆下后,应用内窥镜对其进行了观察,确认叶根处有裂纹[1]。
为了替换这一有缺陷的叶片,共拆掉了第3级20个叶片,并使其大修时间延长了5天。
图1 低压缸结构示意图1核电站汽轮机低压转子叶片根部裂纹形成原因1.1宏观分析经磁粉检测后,发现在叶根处的进气口的前一列销孔上有两道裂纹,见图3。
裂纹1由所述销孔向所述交叉指端面延伸,并构成贯穿型缺陷;在叶片根部的转角端面上,裂纹2的长度为4 mm。
图 3 叶根部位磁粉探伤检查1.2断口分析用肉眼观察裂纹1所处的销孔,发现其表面光洁度与叶片加工中N7铰孔所要求的表面质量不相符。
在清洁之前,裂纹1断口总体较为平整,有彩虹色分布,呈火焰状;裂纹1断口有5个不同表现外观(A-E)区域组成,裂纹1断口延伸的棱线较为精细;从裂纹1断口延伸的角度及弧线中心的角度,可以判断出断口源区在叶片进汽侧根叉指端面上大约1 mm处。
断口处 E段为终断部位,其终断部位为狭窄区域,未见终断部位切变超载现象,说明该加载周期的平均载荷很小。
火电厂汽轮机叶片开裂原因分析与探究
火电厂汽轮机叶片开裂原因分析与探究摘要:汽轮机为喷管结构的腔性多级叶轮组合,其设计结构复杂,材料要求较高。
在设备安装和运行环节也有着严格的条例化要求,开停机也需要相应运行环境达标后方可操作。
电厂的运行与检修需要相关汽轮机选型、安装、维护与后勤保障的协同配合。
在流程工业框架下进行系统化、完整性的综合评估,确保平稳生产。
而相关叶片开裂事件必须明确记录事故发生的前后工况信息和上一阶段的检修维保细则。
本文基于笔者四川广安发电有限责任公司多年工作经验,以火电厂汽轮机叶片开裂原因分析、探究对象。
为电厂的稳定高效运行提供参考性指导意见。
关键词:火电厂;汽轮机;叶片;开裂;施工1引言火力发电厂属于动力工程与工程热物理大学科下热动工程专业所属研究领域。
其中汽轮机为该系统中主体核心设备,其设计、制造、运行与检修都有一套成体系的运行守则。
相应工程日常运行维护的稳定性也起着关键性作用。
依据机械设计原理可以得出,汽轮机为喷管结构的腔性多级叶轮组合,其设计结构复杂,材料要求较高。
在设备安装和运行环节也有着严格的条例化要求,开停机也需要相应运行环境达标后方可操作。
在正常生产环节,由于下端用户和上游要求的变化会导致多重因素互为影响而导致的停机。
不稳定振动和复杂波动工况最终会导致汽轮机精密叶片受损甚至发生不同程度的开裂。
所以需要在检维修环节进行前一阶段运行工况的故障节点记录,以对比检修过程中发现的不同程度叶片开裂问题,系统分析相关数据。
为电厂的稳定高效运行提供参考性指导意见。
2汽轮机叶片开裂理化检验首先需要在材料力学领域进行相关概率的明确。
在宏观角度上,腐蚀环境与交变载荷的交互作用会最终诱发金属部件的腐蚀疲劳,当这种影响量化到一定程度时就会导致部件失效和系统不安全。
所以在失效模式判定和机理分析上需要进行失效环境下不同材料的疲劳极限测试,并依据真实生产工况下是参数结合部件设计情况进行对比分析。
在汽轮机叶片开裂研究方面就需要分析腐蚀环境下的叶片受交变应力的互为共同影响导致的损失。
汽轮机叶片断裂的原因
汽轮机叶片的损坏形式主要是疲劳断裂。
由于叶片工作条件恶劣,受力情况复杂,断裂事故较常发生,且后果又较严重,所以对叶片断裂事故的分析研究一直受到特别重视。
按照叶片断裂的性质,可以分为短期超载疲劳损坏、长期疲劳损坏、高温疲劳损坏、应力疲劳损坏、腐蚀疲劳损坏、接触疲劳损坏等六钟。
1、期超载疲劳损坏这种损坏是指叶片受到外加较大应力或受到较大激振力,而振动次数低于107次就发生断裂的机械疲劳损坏。
如叶片受到水击而承受较大的应力,或因转子不平引起振动及安装不良存在周期力等较大的低频激振力,当这些力引起叶片共振时,叶片会很快断裂。
叶片短期超载疲劳损坏的宏观特征为:断面粗糙,疲劳前沿线(即贝壳纹)不明显,断面上疲劳区面积小于最终静撕断区面积;经受水击而损坏的叶片的断面呈“人”字形纹络特征。
防止短期超载疲劳损坏的主要方法是:防止水击,作好消除低频共振的调频及在正常周波下运行。
2、长期疲劳损坏长期疲劳损坏是指叶片运行中承受低于疲劳强度极限而应力循环次数又远高于107次发生的一种机械疲劳损坏。
造成长期疲劳损坏的原因有:叶片或叶片组在高频激振力作用下引起的共振损坏;叶片表面缺陷处出现局部应力集中而发生的疲劳损坏;低频率运行、超负荷运行使某些级的叶片应力升高导致提早损坏等等。
长期疲劳损坏在电厂叶片断裂事故中最为常见。
防止长期疲劳损坏的办法是:按规定避开高频激振力共振范围,提高叶片加工质量和改善运行条件。
如防止低周波、超负荷运行,防止腐蚀和水击等。
3、高温疲劳损坏高温疲劳损坏是指由蠕变和疲劳共同作用所形成的介于静应力产生的蠕变和动应力产生的疲劳之间的一种损坏形式。
裂纹源部位呈蠕变现象,断裂性质为持久断裂和疲劳断裂的组合,而且往往伴随着材料组织的变化。
高温疲劳损坏裂纹基本上是穿晶的,断口宏观貌有贝壳花纹,断口微观貌有较厚的氧化皮。
高温疲劳损坏发生在高压缸前几级叶片、中间再热式汽轮机中压缸前几级叶片以及中压汽轮机的调速级叶片。
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冶金动力2015年第11期总第期1故障背景某台亚临界汽轮机在进行解体检修时,发现调节级第一级动叶叶根存在不同程度的裂纹。
该调节级于3年前因长期运行发生微粒腐蚀、磨损而更换,并由原设备制造商按原设计进行制造,制造厂派员进行了现场更换。
同时,未更换的第二级动叶于上次检查没有大的变化。
发现上述问题后,我们及时与制造厂联系,以查明动叶叶根产生裂纹的原因和需要采取的预防措施。
本文抽取有代表性的57、58、59、88、89、90共6片叶片进行原因分析,其中第59、90叶片为完好叶片。
2原因调查2.1裂纹的分布调节级动叶采用冲动式设计,焓降大,以适应系统冲击负荷的要求。
调节级第一级动叶为枞树叶根、调频叶片,整级共16组,每组5片。
叶根断口为典型的脆性断口,断口表面光滑,无明显的疲劳条纹。
从叶根裂纹分布情况来看,裂纹分布在各个叶片组的不同顺序的叶片中,同时产生裂纹的叶片,其裂纹分布在叶片凸面或凹面第一或第二叶根上。
从这种裂纹不规律分布现象来看,可以排除裂纹是因为叶片的共振而产生的。
裂纹的分布图如图1。
图1调节级叶根裂纹分布2.2磁粉探伤检查对调节级第一级动叶叶根及叶根槽采用磁粉进行无损检查,除已目视发现的裂纹以外,没有发现其它新增裂纹。
2.3裂纹断面观察对裂纹断面进行目视检查,裂纹表面氧化皮的厚度几乎与叶片表面的氧化皮厚度完全相同,裂纹上氧化皮的厚度基本在0.4mm 左右。
根据工作蒸汽轮机调节级动叶叶根产生裂纹的原因调查王广坤(宝山钢铁股份有限公司,上海200941)【摘要】通过对汽轮机调节级动叶叶根抽样调查,得出其枞树叶根产生裂纹的根本原因,并就此提出汽轮机叶片更换时相关的具体措施,对汽轮机检修进行部分叶片更换具有一定的指导作用。
【关键词】汽轮机;调节级动叶;枞树叶根;裂纹【中图分类号】TM31【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2015)11-0055-03An Investigation on the Cracks on ControlStage Blade Root of Steam TurbineWang Guangkun(Baoshan Iron &S teel Co.,Ltd.,Shanghai 200941,China)[Abstract]Through spot check of the control stage blade of steam turbine,the primary causes of cracking on the fir blade roots were found out and specific measures for changing steam turbine blades were put forward,to provide some guidance for changing blades in steam turbine maintenance.[Keywords]steam turbine;control stageblade;fir blade root;crack冶金动力2015年第11期试验项目屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 伸长率/%断面收缩率/%规范值≥760≥930≥14≥32样品57(有裂纹)873105817.846.5样品59(无裂纹)839102218.146.7样品89(有裂纹)865105317.445.7样品90(无裂纹)866105217.447.7成分规范样品出厂C0.2~0.250.210.22Si Max 0.50.330.32MnMax 1.00.680.69P Max 0.040.0250.02S Max 0.030.0030.002Ni0.50~1.000.630.58Cr 11.0~13.011.8411.82Mo 0.75~1.250.800.82V0.20~0.300.260.23Al -0.008-Sn-0.002-As-0.003-Nb -0.017-W0.75~1.250.710.82汽的温度(538℃)进行推测,该氧化皮的厚度生成需要3年的时间,由此可以推出叶片的裂纹发生在叶片更换后,投入运行不久。
2.4化学成分分析对调节级叶片取样进行化学分析,数据见表1,完全满足材料化学成分规范的要求,并与出厂化学成分相差无几。
表1调节级叶片取样化学成分分析2.5硬度检查对有裂纹的57、88号叶根以及无裂纹的59号叶根进行硬度检测,其维氏硬度在329-341Hv 之间,且与叶根有无裂纹以及距裂纹之间的距离无关,见图2。
2.6机械强度试验选取有裂纹的57、89号叶片和无裂纹的59、90号叶片进行机械强度试验,试验值见表2。
从试验数据来看,试验值完全满足叶片材料技术规范的要求。
表2叶片样品机械强度试验3原因分析通过上述试验和检测结果,我们可以看出以下几点:3.1从调节级裂纹随意分布来看,裂纹的产生不是叶片在机组运行时发生共振引起的。
图2叶根硬度检查3.2根据调节级叶片上氧化皮与裂纹上氧化皮比较,氧化皮的厚度基本相同,可以认为裂纹产生在2003年叶片更换后不久同一段时间内,后续没有新的裂纹产生。
3.3叶片的材料和机械性能满足原设计要求,可以认为叶片制造质量上没有问题。
3.4运行20年的汽轮机调节级叶片,因高温管道及过热器内壁氧化皮脱落随蒸汽进入调节级喷嘴和动叶片,导致喷嘴的出汽边磨损和动叶叶顶的冲刷,尤其是动叶凹面侧叶顶与围带的过渡区域。
为了机组安全、稳定运行,2003年对调节喷嘴和冲刷严重的第一级动叶进行了更换。
调节级动叶由原制造商按照原设计的图纸和材料进行制造,并由制造厂指导员进行指导和质量控制。
叶片更换在运转平台上进行,老叶片拆除后,清理叶根槽并进行磁粉检查,装入新的调节级叶片和围带,加热叶顶铆钉并修整和硬度检查。
在叶片更换完成后,为了除去其它叶片上的盐垢和氧化皮,对其余未更换的叶片还进行了水喷砂处理。
事后我们对该问题进行反思,认为调节级叶根产生裂纹的根本原因是在叶片更换后进行的冶金动力2015年第11期总第期(上接第54页)4.4年实际运行成本142.3-122.155=20.145万元可以看出,年实际运行成本与类似项目进行比较,处于较低水平。
4.5社会效益钒业公司V 2O 5熔化烟气治理工程完成后,可降低外排烟尘浓度,改善厂区景观、岗位工人劳动环境及周边居民的生活环境,将取得很好的社会效益。
5结语钒业公司V 2O 5熔化烟气治理工程的除尘系统,综合国内除尘现状,根据实际情况,选择了余热锅炉搭配负压式除尘系统,并采用了覆膜滤料的收尘技术,具有运行成本低、占地小和粉尘回收率高的特点。
[参考文献][1]郭丰年,龙步云,徐连达等.钢铁企业采暖通风设计手册[M].北京:冶金工业出版社.1996.300-308,366-398,502-506,535-540.[2]陆耀庆,陈涛等.供暖通风设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社.1987.975-989.收稿日期:2015-08-12作者简介:陈亭(1984-),男,2006年毕业于中国矿业大学安全工程专业,大学本科学历,暖通工程师,现从事工业环保和采暖通风的工程设计工作。
其它叶片水冲洗。
为了除去叶片表面坚硬的高温氧化皮,采用高压水混合石英砂联合进行冲洗。
由于新更换的调节级叶片叶根与叶根槽之间存在间隙,加之冲洗时新更换的叶片没有采取防止异物进入的防护措施,致使冲洗的石英砂和冲洗下来的氧化皮进入叶根与叶根槽之间的间隙中,造成叶根与叶根槽之间不均匀接触,叶根应力集中,从而产生裂纹。
4防范措施调节级叶根产生裂纹的原因是叶根与叶根槽之间存在不均匀接触。
因此,对于汽轮机检修或改造工程中进行部分叶片更换应采取有效的预防措施;以防止类似问题的发生:4.1由于汽轮机长期在高温的环境条件下运行,叶根槽不可避免的存在高温氧化物。
如果叶根槽表面氧化物清理不干净,新叶片装入后造成叶根叶根槽之间接触不均匀,造成应力集中,从而叶根产生裂纹。
因此在新叶片装复之前,应除去叶根槽内的氧化物。
氧化物去除可采用拆除的旧叶片叶根和研磨砂研磨叶根槽,并用红粉检查叶根与叶根槽之间的接触情况,以保证叶根与叶根槽之间均匀接触,避免应力集中。
4.2去除汽轮机叶片上的高温氧化皮,往往采用叶片喷砂、高压水混合砂以及高压水冲洗等方法。
为了防止砂及清洗的氧化物进入叶根与叶根槽之间的间隙中,从而损伤汽轮机叶片叶根及叶根槽,因此该部分工作安排在汽轮机新叶片装复之前进行。
5结论通过现场调查和试验分析,调节级动叶的质量满足设计和制造的要求。
造成调节级动叶叶根裂纹的原因是叶根与叶根槽之间存在间隙,冲洗汽轮机叶片用的石英砂和冲洗下来的氧化物进入叶根与叶根槽之间的间隙中,造成叶根与叶根槽之间不均匀接触,导致叶根应力集中,产生裂纹。
这也在以后的汽轮机检修过程中,叶根探伤检查未发现类似问题而得到了验证。
为汽轮机检修或改造过程中进行部分叶片更换具有一定的借鉴意义。
收修改稿日期:2015-09-08作者简介:王广坤(1965-),男,大学本科学历,高级工程师,现从事汽轮技术工作。