水轮机转轮叶片裂纹分析及处理
水轮机转轮叶片裂纹原因及预防措施研究
水轮机转轮叶片裂纹原因及预防措施研究水轮机是水力发电厂的重要机械设备，在实际应用中将水能转换为旋转机械能，从而带动发电机发电。
近年来水轮机叶片裂纹问题逐渐明显，严重影响了水轮机的总体运转效率，导致电站运行存在严重的安全隐患。
针对此种情况，加大力度对水轮机裂纹进行原因分析，并提出有效的预防措施，是当前水电站所面临的一项重要问题。
标签：水轮机叶片；裂纹原因；预防措施引言在水轮机实际应用中，转轮叶片裂纹的频繁产生，不仅对机组安全运行构成很大威胁，也给水电厂带来极大的经济损失。
因此，为了防止因水轮机转轮问題而给水电站的安全、稳定、经济运行带来严重威胁，就需要分析转轮叶片裂纹产生的原因，采取有效的措施进行预防控制，以降低水轮机转轮叶片裂纹的发生，进而提高水轮机的安全、稳定性，保证机组的安全经济运行。
本文论述了转轮叶片裂纹产生原因，并介绍裂纹处理的主要措施。
一、水轮机转轮叶片裂纹分析水轮机转轮叶片裂纹产生的原因主要有以下几个方面：1、水轮机转轮叶片老化严重众所周知，任何机械设备都是有使用期限的，如果设备老化到一定程度，必然会出现损坏，尤其是对水轮机转轮叶片来说，其与水压发生作用与反作用力，易产生裂纹。
2、水轮机转轮叶片制造材质、加工过程存在问题水轮机转轮叶片主要材质是钢，如果原材料质量不过关，加工制造的叶片也容易产生裂纹。
如果在叶片锻造过程中，锻造工艺不过关，有气泡存在叶片之中，那气泡存在的位置就是个隐患源，叶片就会在这个隐患处出现裂纹。
3、转轮振动过大造成叶片裂纹出现（1）尾水管涡带所产生的，以低于转速频率来表现的转轮振动剧烈造成叶片裂纹。
（2）某些中、高混流式转轮的下止漏环配置不当也会诱发接近转速频率的自激振动造成叶片裂纹。
（3）叶片出水边形状欠佳所产生的卡门涡振，频率很高时会使叶片产生裂纹影响转轮使用寿命。
4、水力因素在水轮机转轮叶片上出现的规律性裂纹绝大多数都属于疲劳裂纹，断口呈现明显的贝壳纹。
从力学及材料力学上来说，疲劳裂纹的出现就是叶片所承受的动应力超过了叶片材料疲劳强度极限的结果。
水轮机转轮叶片裂纹的产生原因及解决措施 应尧
水轮机转轮叶片裂纹的产生原因及解决措施应尧摘要：要想保证水利工程安全，应对可以影响其安全的因素进行分析。
在水利工程中水轮机的使用时间过长或是其它不利情况会导致其出现裂缝，从而阻碍水轮机组的正常运行，甚至会导致安全事故的出现，给水利工程带来一定的经济损失。
所以要想有效的解决水轮机裂缝问题应找出其中的原因并制定出防治裂缝的方案，在此基础上提升水轮机转轮的工作效率与使用寿命。
关键词：水轮机；转轮叶片裂纹；产生原因；解决措施1叶片裂纹产生原因1.1受力分析转浆式水轮机与混流式水轮机有一定的区别，混流式水轮机在进行叶片固定时，主要是由上冠与下环来进行固定的，所以没有办法根据水流与相关工作情况进行调节，这样就需要做好工作流程运行设计工作，如果设计工作出现问题会出现破坏、无撞击进口以及反向出口条件不佳的情况，会改变水流的方向与水流量，最终使水轮机叶片尾处以及微端水管内部会产生移动旋涡，移动旋涡轮流会出现交变力，交变力的产生会对水轮机的叶片产生冲击并出现共振效应，强烈的振动最终会造成叶片裂纹。
1.2工作超负荷由于水电站工作强度相对较大，所以很多工作人员为了提升水轮机的工作效率，常常会超出工作范围，时间长了转轮机的承受时间会超出其本身的承载力，这也给叶片带来一定的损伤，并导致安全隐患。
在对水轮机进行设计时应对其所处环境进行深刻的了解，由于地域不同水流情况也有所区别，叶片也会在水的应力下产生变化，当叶片的最大受力点处于出水口与下环间的连接位置时，其受力相对较弱，在压力长期作用下会导致叶片出现开裂的情况。
由于水轮机在使用过程中难免会因操作流程不符合标准而产生问题与损伤，焊接位置由于受到水流的长期冲击会产生轻微的变形与气缝。
在水轮机生产制作的过程中会因为一些操作不精准而导致叶片受损，工作操作强度过高会导致叶片出现裂纹，再加之各部分零件在连接时不精准，叶片会因水流冲击引起滑动，长时间后会因为其不稳定而产生裂纹。
2解决水轮机转轮叶片裂缝的措施2.1保证选型的准确性水电站在选择水轮机型号时应与实际情况相结合，同时将导致叶片裂缝的原因进行深入的分析，同时对吸出高度、额定转速以及额定处理等相关参数进行计算，在此基础上合理的选择机型。
水泵水轮机转轮裂纹成因分析及处理
水泵水轮机转轮裂纹成因分析及处理摘要：近些年水轮机转轮出现多起裂纹问题，使机组被迫停役。
转轮裂纹的出现，不仅为机组的安全稳定运行带来了极大的威胁，为抽蓄电站的正常经营带来了经济损失和社会损失，所以要想确保水电站安全稳定运行，必须通过无损检测技术对水轮机转轮定期探伤，及时发现并有效处理转轮裂纹问题。
采取有效的预防控制措施，确保机组运行安全性和稳定性。
关键词：水泵水轮机；转轮裂纹；成因；处理1水泵水轮机转轮裂纹成因分析1.1转轮形状变形转轮的出水叶片相较于整个转轮的其他部分，是整个转轮的强度最低的位置，同时该位置由于叶片出水时会收到水面的张力等方面的因素，导致该出是整个转轮结构中应力最为集中的区域，同时该处还会受到水流长时间的侵蚀，由于长时间水流侵蚀的原因还会导致该处的厚度减少，导致该处的应力结构发生变化。
1.2振动方面水轮机转轮在运行中，因为水力振动原因也会导致焊缝疲劳损伤产生裂纹。
产生水力振动主要有以下因素：水力不平衡、尾水管低频水压脉动、空腔汽蚀、卡门涡列、间隙射流等。
当机组在非设计工况或过渡工况运行时，通过水轮机的水流状况恶化，水力振动较为明显，造成的破坏也相对加剧。
1.3负载超出材料最大负荷负载超出额定的最大负载也是导致转轮出现裂纹的重要原因，这是由于设计师在进行转路基设计的时候没有充分地考虑到负载增大的问题，当出现特殊情况时，应力超出了机器的最大负载，进而导致转轮的叶片受损。
当机组长时间处于超出额定工作频率的情况时，便会由于超出转轮叶片等结构建设材料的疲劳极限而降低叶片的耐压能力，进而导致叶片出现裂纹。
2水泵水轮机转轮裂纹的处理措施2.1提高轮叶质量轮叶质量的好坏，将直接决定转轮使用时间的长短。
因此，必须要注重对轮叶生产品质的提升。
首先，应注重样板的设计与制作。
水轮机中的轮叶结构比较复杂，任何一点的误差，都会造成轮叶形状的改变。
在挑选样板时，可以优先选择磨损程度较轻的转轮，这是因为磨损程度越轻，则代表该轮叶越符合水轮机的运行需要。
混流式水轮机转轮裂纹原因分析及预防措施
混流式水轮机转轮裂纹原因分析及预防措施混流式水轮机转轮裂纹原因分析及预防措施水轮机转轮，特别是中、高比速混流式水轮机转轮中的裂纹现象，在世界各地普遍存在。
国外的例子有埃及的阿斯旺高坝、美国的大古力700 MW机，俄罗斯的布拉茨克等。
国内有岩滩、李家峡、小浪底、五强溪、二滩等大型水电站，在投运后水轮机转轮都不同程度的浮现了裂纹。
转轮裂纹严重影响电站的安全运行和经济效益，引起人们的极大关注。
1转轮裂纹的产生原因转轮为什么会产生裂纹，人们对此做过许多研究，不时地提出一些假设。
笔者把转轮裂纹分为规律性裂纹和非规律性裂纹两类。
规律性裂纹是指不同叶片上的裂纹具有大体一致的规律，所有叶片都开裂，裂纹的部位和走向也大致相同。
非规律性裂纹或者只在个别叶片上发生，或者不同叶片上裂纹的部位、走向和其他特征各不相同。
其产生的普通原因分述如下。
1.1规律性裂纹失效分析结果表明-绝大多数规律性裂纹是疲劳裂纹，断口呈现明显的贝壳纹。
叶片疲劳来源于作用其上的交变载荷，而交变载荷又由转轮的水力自激振动引起，这可能是卡门涡列、水力弹性振动或者水压力脉动所诱发。
1.1.1卡门涡列(1)黄坛口水电站1958年投运的4台HL310-LJ-230水轮机，运行不久转轮叶片出水边根部即发生总计67条裂纹。
后来查明，在某些水头下，当机组出力在5～8 MW时，叶片出水边卡门涡列频率与叶片自振频率耦合而引起共振，动应力急剧增加，使叶片疲劳开裂。
采取修整叶片出水边厚度和形状，提高卡门涡列频率，避开了共振，转轮安全运行多年，再没有发生问题。
(2)小浪底水电站水头范围68～141 m,额定出力306 MW。
水轮机转轮上冠和下环为13.5不锈钢铸件，叶片由13.5不锈钢热模压后数控加工，再用309 L奥氏体不锈钢焊丝焊成整体。
由于是异种钢焊接，转轮焊后不进行消除应力处理。
为适应电站水头变幅大和多泥沙的运行条件，水轮机供应商采取了低比转速，小的出口直径(D 2／D 1＝0.88),较大的导叶相对高度(b 0／D 1＝0.236),肥大的叶片头部，较厚的叶片出水边(δ=38 mm),喷涂碳化钨和设置筒形阀等技术措施。
浅析水轮机转轮裂纹产生原因及处理对策
浅析水轮机转轮裂纹产生原因及处理对策水轮机是水电站机组中重要的组成部位，但是其也是最容易受到损害的部位。
随着目前人类对能源的需求与日俱增，如何加强对水轮机的危害的防治，延长其使用寿命，保证水轮机的正常运行已经成为了必须亟待解决的问题。
在本文中，笔者主要对目前水轮机转轮裂纹这一现象进行详细的讨论。
标签：水轮机、转轮、裂纹、原因、对策前言：在本文中笔者通过对水轮机运用的概述，对目前我国水电站常见的水轮机转轮裂纹产生的原因进行了分析，并通过对原因的分析，提出了相应的裂纹处理与预防措施。
一、水轮机运用概述能源作为国家的重要战略支柱，在各国受到了高度重视。
近年来随着我国经济社会的不断发展壮大，我国对于电能的需求与日俱增，但是化石能源作为不可再生储能，给人类的居住环境带来的威胁越来越大。
为了更好的做到节能减排，缓解气候变化，满足经济和社会的可持续发展需求。
我国一直都把可再生能源作为未来能源战略的重要规划进行了长久以来的实施。
随着我国水电站的的不断新建，在其为人们提供了重要生活、生产保障的同时，自身也相继出现了诸多问题，例如水轮机转轮裂纹的产生，它不仅降低了机械运作的寿命，同时也对电能生产带来一定的影响。
作为水轮机的重要组成部分，水轮机转轮的轮毂与叶片之间的过渡区是整个转轮的力学薄弱区，在机组运行中非常容量发生裂纹。
近年该问题在诸多水电站的生产中相继出现，已经成为了一个不得不亟待解决的技术关键。
二、常见水轮机转轮裂纹产生的原因目前在水电站水轮机的使用类型中主要以混流式水轮机转轮、轴流式水轮机、贯流式水轮机等为主。
以下就以混流式水轮机转轮为例，从水力、设计、铸造、运行、共振等多种因素对其产生的裂纹进行分析：1、水力方面疲劳裂纹、断口出现明显的贝壳纹均属于水轮机转轮叶片上的规律性裂纹，从力学和材料力学两方面来讲，疲劳裂纹的出现主要是由于叶片承受的动应力超过了叶片材料的疲劳强度极限所至。
一旦出现叶片承载不足的情况，叶片就极易出现叶片裂纹。
水轮机转轮叶片裂纹成因及对策分析
使水流环量大小和方 向发 生变 化 ， 在转 轮叶片 出水边 、 尾水管 内形成不稳定旋涡 。 当水流绕流 叶片 ， 由出 口边（ 圆形出水边） 出时 ， 流 便会 在 出 口边产生卡 门涡列 ， 涡交替 出现形成对叶 片 旋 侧向的交变力 ， 并形成有规则 的周期 性振动 ， 其 振动频率 与 叶片出 口边 的厚度 及流速有 一定 的关系 ，当 冲击频率与 叶片 自 频率相 同便产 振
这些 脉动压 力将引起叶 片的交变应力 。有资料 表明俄 罗斯 克拉斯诺雅尔斯克水 电站水 轮机转 轮 在非设 计 工况 下 ，动应力 达最 大 静应 力 的 １％。可见尾水管压 力脉动能 引起 一定幅值 的 ５ 交变应力 ，若这种激振频 率与叶片或下环 的固
有频率耦合 时 ， 必将诱 发更大的动应力 ， 造成 叶
片开裂。
３裂纹无损探伤检查 在大修时对转 轮进行无损探伤检查 ， 时 及
处理 缺陷 ， 消除事故 隐患是十分必要 的。 严重 的 和表面发现缺 陷的部位进行超声波探伤 。检验 裂纹 等缺 陷用 肉 眼和放 大镜 外 观检 查 即可 发 中发现 的裂纹等危险 陛缺陷应进行处理。 ４裂纹处理 现 ，但较细小 的缺 陷和内部的缺陷必须用无 损 探 伤检查。 常用的无 损检测方法有以下几种 ： 磁 ４ ． １阻止裂纹延伸 粉探伤 、 渗透探伤 、 超声波探 伤 、 金属磁记忆 、 射 通常裂纹的两端尾部 内应力接近材料 的极 线检测等。 裂纹易于产生的应力集 中部位 ， 叶 限强度 ， 如 在外力或热 应力的影响下还会继续延 必须在裂纹两 端打止裂孑 ， Ｌ孔径应不 片进水边正面 （ 压力分 布圃 靠近上冠处 、 叶片出 伸 。因此 ， ａ ｒ 水边 正面的 中部 、 出水边 背面靠近上冠 处 、 小于 ６ ｍ，裂纹清理过程 中如发现纹路有新 的 叶片 叶片与下环连接 区等部位 ，由于 透照布置 比较 的发展趋势应停 止清理 ， 加止裂孔 ， 再追 一般孔 困难 ， 不能用射线透照法进行无损探伤 。 根据水 深应 比裂纹深度大 ４ ６ ｍ －ｍ 。 轮机转轮叶片表 面比较粗糙 、结构复杂 和厚度 ４ ． ２裂纹清理及开坡 口 变化 大的特点 ， 一般应 采用渗 透 、 磁粉 、 超声 波 裂纹铲 除常用 两种方 法 ： 风铲和炭弧气刨。 和金属磁记 的方法进行无损检测。 风铲铲 除裂 纹所形成的坡 口较规则 ，易于保证 ３１超声波检测 ． 焊接 质量 ， 劳动强度 大 ， 但 速度 慢 ， 铲头 可根据 超声波探伤方法对裂纹 、 未熔合等 面积 型 裂纹 深度的不同而选用 ，坡 口要求规则平 滑并 缺陷 的检 出率 较高 ， 宜检验较大厚度 的工件 ， 用 ３％ 的硫酸或硝酸酒精清洗 ； 适 ０ 炭弧气刨 可对 但是对 于铸钢 、 氏体 不锈钢材 ， 奥 由于粗 大晶粒 较深 的裂纹 进行多次吹割 ， 这种方法操作 简便 ， 的晶界会反射声 波 ， 幕上出现大量 的“ 在屏 草状 速度快 ， 口内往往 有渗碳层 ， 但坡 要用异型砂轮 回波” 容易 与缺陷波混 淆 ，影响检测可 靠性 ， 磨削 。 ， 为了防止过热 引起变形 和裂纹扩展 ， 炭弧 限制 了超声波 探伤方法在铸钢制水轮机 转子叶 气刨 必须间断使用 。坡 口的形式应遵守焊 接工 片上无损检测 的应用 。 探测频率越高 ， 杂波就越 艺的一般要求 ，主要 根据裂纹情况 、 部位 和铲 显著 ， 为了减小 晶界反 射波的影响 ， 我们采用 了 除及施 焊方 便而定。裂纹清除后应进行着 色探 低频探头（５ ｚ ２ ＭＨ） ． ￣ 转子进行超声 波探伤 ， 伤 以确认裂纹是否全部清除干净 。 发现反射信 号以后再用高 频探头（ ｚ Ｓ ） 定 ＭＨ 进行 ４ ． ３补焊工艺 量 ， 证明这是可行 的。 实践 铸钢件超声波探伤衰 叶片补焊可采用 两种 方法 ， 是同种材料 一 减很大 ， 探伤时 只有满 足以下条件才 能检 测 ， 则 热焊 ， 方法工艺较 复杂 ， 这种 要进行焊前 预热 和 底波与林状 回波至少应有 ３ 分贝差。 Ｏ 焊后 热处理 ， 接条件较恶劣 ， 焊 但是 由于补 焊焊 ３ ２渗透探 伤 缝 的填充材料和被补焊母材基本一 致 ， 因此 ， 在 渗透探伤方法简单易行 ， 直观 ， 于 使用 过程中出现问题 的可能性较小 ；另一 种是 显示 适合 大型和不规则 工件 的检查和现场检修检 查。但 奥氏体焊条进行冷焊 。 冷补焊 工艺简单 ， 生产周 是 ，渗透探伤方法是利用 渗透能力强的彩色 渗 期短 。 补焊焊接过程 中不发生相变 ， 冷 且焊缝的 透液渗入到裂纹 等缺陷的缝隙 中，再利用 吸附 塑性较 好。因此 ， 案可不预热 ， 该方 简化 了补焊 能力强 的白色显像 剂 ， 渗透液吸 出来 以显示 工艺 ， 了铸 钢件受到大的热作用 ， 将 避免 从而减小 缺陷的 ，因此 ， 只能检查表面开 口的缺陷。 了被 焊件的应 力和变形 。奥 氏体焊条冷焊 工艺 ３ － ３磁粉探 伤 简单 ， 但是补焊 金属强度低于母材 ， 由于不预 且 磁粉探伤方法是利用工件磁化后 ， 在材料 热冷焊 ， 区的冷却 速度较大 ， 近缝 不可避免在补 中的不连续部位（ 包括缺陷造成 的不连续 性和结 焊 的近缝 区产生淬硬组织 ，给补焊接头 的性能 构、 形状 、 等原 因造成 的不 连续性） 材质 ， 磁力 线 带来不利影响 。 会发生畸变 ，部分磁 力线有可能逸 出材料表 面 ４ ． 冷焊工艺 ．１ ３ 形成漏磁场 ， 这时在工件上撒上 磁粉 ， 漏磁场 就 裂纹确认清除 干净 、 开坡 口 ， 后 按下列顺序 会 吸附磁粉 ， 形成与缺 陷形状 相近的磁粉堆 积 ， 进行补焊 ： 从而显示缺陷。 因此 ， 粉探伤适 用于铁磁材料 磁 ａ 补焊 区域进行 预热 ， ） 对 预热温度 为 １０ ０ 探伤 ， 可以检出表面和 近表面缺陷 ， 但是有些部 １０Ｃ ， ｑ 对挖补 区域可采用局部 加热 ， ５ 可用履带 位由于难以磁 化而无 法探 伤。 加热器进行 加热 ， 履带加热器 ， 若无 也可用 乙炔 综 上 所述 ，为 了保 证水 电机 组 的安 全运 焰在坡 口处来 回移动加热。 行 ， 到各种探伤 的优 点和局限性 ， 考虑 水轮机转 ｂ Ａ３７ ） ． 焊条进 行补焊 ， 用 ０ �
水泵水轮机转轮裂纹成因分析及处理
51第42卷 第2期2019年2月Vol.42 No.2Feb.2019水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station1 引言随着我国经济的不断发展，资源消耗的速度也在不断的加快，水电站的发展越来越普及，成为了社会主义建设中不可或缺的重要组成。
转轮是抽水蓄能电站水轮机中的核心部件，在实际的运行过程中，由于机组发电和抽水工况频繁正转和反转，运行工况复杂，水轮机转轮作为水轮机重要受力结构部件，该区域在机组运行中容易发生裂纹，近些年水轮机转轮出现多起裂纹问题，使机组被迫停役。
转轮裂纹的出现，不仅为机组的安全稳定运行带来了极大的威胁，为抽蓄电站的正常经营带来了经济损失和社会损失，所以要想确保水电站安全稳定运行，必须通过无损检测技术对水轮机转轮定期探伤，及时发现并有效处理转轮裂纹问题。
采取有效的预防控制措施，确保机组运行安全性和稳定性。
本文介绍了黑麋峰抽水蓄能电站3号、4号机转轮在检修中发现的裂纹，其特征以及修复工艺控制，综合分析裂纹成因，根本清除裂纹隐患，结合厂家建议，提出电厂在机组运行方式以及维护检修方面预防转轮裂纹事故的参考建议。
2 转轮裂纹成因分析转轮裂纹通常是在多个因素（比如交变外载荷、机组运行时的振动、结构存在薄弱环节、工程制造过程中的缺陷等）的综合作用下产生，以下对黑麋峰电站转轮裂纹成因从水力设计、结构强度计算及材料选择、制造工艺及控制流程等方面进行分析说明。
2.1 黑麋峰电站机组转轮参数黑麋峰电站水泵水轮机（HLNTP-LJ-504）转轮为单级、立轴、混流可逆式转轮，叶片整体铸造、数控加工。
转轮上冠、叶片和下环组合焊接。
3号机和4号机的水泵水轮机上冠、叶片、下环材质均为铸造马氏体不锈钢制造，材料类型为ZG0Cr13Ni4Mo （对应美标ASTM A743 CA6NM ），为保证制造（包括焊接、打磨）操作空间，转轮下环分内环、外环，转轮两次装焊、焊后整体退火。
水轮机叶片裂纹的产生及对策
２、 水 力 方 面
萌生 和扩展 的作 用 ， 必 须采 取有 效的方 法预 防 。 利用钢 板 和 电渣 重熔坯 料 热弯 成型 的叶片 ， 不但 缺陷少 ， 而且组 织致密 。 叶片 的加工 应避免 应力 集 中 ， 同时提 高叶片表 面光 洁度和增 加叶 片进出水 边端棱 角的 圆弧半径 ， 避免 疲劳破坏 的表 面和 尖角效 应 。 防止 叶片疲 劳裂 纹的 产生 不外两 方面 的措施 ， 一 方面 改善 叶片 的应力场 状态 ， 即减少动 载荷 幅值 ， 残余 应力和 工作 应力 。 另一方 面增强 叶片 的
大型水 轮机转轮 的叶片 出水边过 长 ， 由于厚度 较薄 ， 刚度 不足 。 在 水流 冲击
下， 叶片 出水边 发生振动 。 在 叶片 出水 边的 中部 ， 叶片 可以通过 弹性变 形释放 应 力。 但 叶片靠近上 冠 的位 置 ， 由于上冠 的约束不 能发生 较大 的变形释放 应力 ， 故
压 力脉 动所 诱发 。 ３、 水轮 机 叶 片 自身 刚度 不 够
好， 这对 在相对 较狭小 的工作 现场提 高工作 质量有 好处 。 但是 ， 这样处理 后 的焊 缝 将会 处于 一种 高应力 水平 之 中， 对接 头 的疲 劳 寿命将 会有 负面 影响 。 补焊 时 产 生的 残余拉 应力有 时高达 材料 本身 的屈服 应力 ， 可使 抗疲劳 强度 降低 ８ ０ ％左
近几 年 ， 水 轮机 叶片裂纹 问题 明显增 多 ， 各种机 型的转 轮均 出现叶片裂 纹。 叶片 裂纹 问题 已成 为水 电站 急需 解决 的 关键 技术 难题 ， 引起 各方 面 的高度 重
视。 解决 叶片裂 纹 问题 不但 能大 大提高 电站 的经济 效益 和创 造巨大 社会 效益 ， 同时 也能为 设备 制造厂 赢得市 场 ， 从而 带来 良好 的经济效 益 。 现将 个人 的对 叶
水轮机转轮叶片裂纹成因及处理措施
水轮机转轮叶片裂纹成因及处理措施水轮机转轮裂纹缺陷是水电站普遍存在的问题，严重影响着机组整体的安全运行，因而对此类缺陷的检查和处理工作是水电厂的重要工作。
为了有效控制和减少转轮叶片裂纹，对裂纹产生的原因进行正确的诊断，并积极采取一些有针对性的预防措施，以避免该问题的发生，有利于确保水轮发电机组的安全、可靠、经济运行。
本文就水轮机转轮叶片裂纹成因及处理措施进行简单的阐述。
标签：水轮机转轮叶片；裂纹成因；处理措施水轮发电机组在运行中，由于工艺、水力因素等原因，转轮叶片很容易产生裂纹甚至断裂，导致的结果是机组的寿命减小，停机检修时间长，电站的经济损失也相应增大。
因此，确保转轮的性能满足要求，是机组设计的关键。
1工程概况新安江水电厂装设8台9.5万kW和1台9万kW的混流式机组，总装机容量为85万kW。
新安江水电厂是1座综合型电站，兼顾发电、防汛为一体。
1号机组发电机型号为TS854/156-40，水轮机型号为HLS66.46-LJ-410，额定流量135m3/s，转轮直径 4.1m。
水轮机转轮有13个叶片，转轮叶片的材料为ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢，真空精密铸造。
机组最大水头85.4m，设计水头73m，最小水头59.96m，额定转速为59.96r/min。
1号机组于1960年并网发电，并于2002年3月至10月进行增容改造大修后投入运行。
2013年3月，在1号机进行B级大修期间，检修人员对1号机组的转轮叶片进行了超声波探伤检查。
探伤结果显示，1号转轮叶片背部有一条长为115mm，宽为6mm，深度为3.5mm的裂纹；2号转轮叶片出水边根部有一条长为85mm，宽为4.1mm，深度为1.9mm的裂纹；4号转轮叶片出水边根部有一条长为80mm，宽为4.3mm，深度为1.4mm的裂纹和一条长为92mm，宽为3.6mm，深度为2.8mm 的裂纹，上述裂纹都对转轮叶片安全运行造成较大的危害，严重影响机组的安全、稳定运行。
红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处理
红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处理红石电站是一座位于陕西省延安市的大型水电站，采用水轮机转轮作为发电设备。
在运行过程中，由于受到各种因素的影响，水轮机转轮的叶片可能会出现裂纹，这对设备的正常运行和发电效率都会产生不良影响。
因此，对红石电站水轮机转轮叶片裂纹进行分析和处理非常重要。
首先，对红石电站水轮机转轮叶片裂纹的成因进行分析。
导致叶片裂纹的因素主要有以下几个方面：1.材料问题：水轮机转轮叶片的材料选择不当或者材料质量不合格，容易导致叶片在运行时发生裂纹。
2.工艺问题：水轮机转轮叶片的加工工艺不当，比如切削参数不合理、焊接质量差等，都会导致叶片出现裂纹。
3.应力问题：在叶片的工作状态下，受到水的冲击力和叶轮的离心力的作用，会产生较大的应力，如果应力超过了叶片材料承受的极限，就会导致叶片裂纹的产生。
4.外界因素：比如水轮机转轮受到振动、温度变化等外界因素的影响，也会导致叶片裂纹的产生。
其次，针对红石电站水轮机转轮叶片裂纹的处理方法。
1.材料选择：首先，需要选择合适的材料作为水轮机转轮叶片的材料。
通常情况下，可以选择高强度、耐腐蚀性好的材料，比如不锈钢等。
2.加工工艺：在进行叶片的加工过程中，需要注意合理设置切削参数，确保切削过程中不会产生过大的热力，同时还需要注意焊接质量，采用合适的焊接工艺，确保叶片的结构完整性。
3.应力控制：为了减小叶片在工作过程中产生的应力，可以通过优化叶片的结构设计，调整叶片的几何形状，减少水的冲击力和离心力对叶片的影响。
4.定期检测：对水轮机转轮叶片的裂纹情况进行定期检测，及时发现裂纹存在的情况，并采取相应的处理措施，以防止裂纹的扩大和对设备的影响。
通过以上的分析和处理方法，可以有效地对红石电站水轮机转轮叶片裂纹进行处理。
同时，为了保证电站设备的正常运行和发电效率，还应加强对整个水轮机转轮的维护和保养，定期清理和检查转轮表面的杂物和积垢，确保叶片表面的光洁度和使用寿命。
水轮机转轮叶片裂纹的产生原因及解决措施
水轮机转轮叶片裂纹的产生原因及解决措施摘要：随着经济的发展和资源的开发，近些年来，我国的水利事业发展迅速，给人们的生产生活带来了诸多便利，但是仍存在着一些问题，比如水轮机转轮叶片裂纹的产生原因及解决措施，本文就对此进行了研究，希望能对我国相关行业提供些许帮助。
关键词：水轮机；转轮叶片裂纹；产生原因；解决措施1水轮机转轮叶片裂纹产生原因1.1受力分析混流式水轮机与转桨式水轮机不同，其叶片是由上冠和下环固定，无法根据水流和工作情况的变化进行调节，需要在设计好的工作程序中运行，如不设计工作情况则容易破坏无撞击进口和反向出口的最佳条件，水流方向和流量改变，容易在叶片出水处和末尾水管内部产生移动旋涡，旋涡轮流出现产生的交变力，交变力对于叶片冲击产生的频率时会产生共振效应，长时间的强烈震动最终导致叶片裂纹。
1.2超负荷工作水电站工作强度过大，为了提升工作效率使得水轮机超出正常工作效率范围，转轮承受应力时间久了就会超出本身所能承受的荷载，这对叶片是一种损伤，也存在着安全隐患。
水轮机在设计时对其应用环境实地了解较少，不同地域水流情况并不相同，叶片在承受水的应力时会发生变化，叶片最大受力点在出水处和下环之间的连接部分，连接部分的受力比较薄弱，长期的压力冲击会导致叶片开裂。
在使用过程中水轮机难免会遇到操作不符合流程的问题，有时会导致受损，现代焊接技术质量难以承受长期水流冲击，在发生轻微变形时会产生气缝。
水轮机生产制作过程中的一些不精密操作也是导致叶片在工作中面对高强度工作而产生裂缝的原因之一，零部件衔接不够精确，在使用时受水流冲击作用会产生晃动，长久使用整体运行状态不稳固导致产生裂纹。
2预防水轮机叶片裂纹生成的措施2.1确保正确选型水轮机型选择要根据水电站的实际情况，将可能导致叶片开裂的原因进行分析比对，对吸出高度、额定出力、额定转速等参数综合计算，最终选择适合机型，正确选择将增加其使用寿命和稳定运营时间。
前文所提，在水力的作用下叶片振动频率有可能和涡列频率产生共振，在使用过程中造成叶片超出负荷的情况。
水轮机转轮叶片裂纹的产生原因及解决措施
水轮机转轮叶片裂纹的产生原因及解决措施摘要：要想保证水利工程安全，应对可以影响其安全的因素进行分析。
在水利工程中水轮机的使用时间过长或是其它不利情况会导致其出现裂缝，从而阻碍水轮机组的正常运行，甚至会导致安全事故的出现，给水利工程带来一定的经济损失。
所以要想有效的解决水轮机裂缝问题应找出其中的原因并制定出防治裂缝的方案，在此基础上提升水轮机转轮的工作效率与使用寿命。
关键词：水轮机；转轮叶片裂纹；产生原因；解决措施1叶片裂纹产生原因1.1受力分析转浆式水轮机与混流式水轮机有一定的区别，混流式水轮机在进行叶片固定时，主要是由上冠与下环来进行固定的，所以没有办法根据水流与相关工作情况进行调节，这样就需要做好工作流程运行设计工作，如果设计工作出现问题会出现破坏、无撞击进口以及反向出口条件不佳的情况，会改变水流的方向与水流量，最终使水轮机叶片尾处以及微端水管内部会产生移动旋涡，移动旋涡轮流会出现交变力，交变力的产生会对水轮机的叶片产生冲击并出现共振效应，强烈的振动最终会造成叶片裂纹。
1.2工作超负荷由于水电站工作强度相对较大，所以很多工作人员为了提升水轮机的工作效率，常常会超出工作范围，时间长了转轮机的承受时间会超出其本身的承载力，这也给叶片带来一定的损伤，并导致安全隐患。
在对水轮机进行设计时应对其所处环境进行深刻的了解，由于地域不同水流情况也有所区别，叶片也会在水的应力下产生变化，当叶片的最大受力点处于出水口与下环间的连接位置时，其受力相对较弱，在压力长期作用下会导致叶片出现开裂的情况。
由于水轮机在使用过程中难免会因操作流程不符合标准而产生问题与损伤，焊接位置由于受到水流的长期冲击会产生轻微的变形与气缝。
在水轮机生产制作的过程中会因为一些操作不精准而导致叶片受损，工作操作强度过高会导致叶片出现裂纹，再加之各部分零件在连接时不精准，叶片会因水流冲击引起滑动，长时间后会因为其不稳定而产生裂纹。
2解决水轮机转轮叶片裂缝的措施2.1保证选型的准确性水电站在选择水轮机型号时应与实际情况相结合，同时将导致叶片裂缝的原因进行深入的分析，同时对吸出高度、额定转速以及额定处理等相关参数进行计算，在此基础上合理的选择机型。
水轮机叶片裂纹原因分析及现场修复措施
水轮机叶片裂纹原因分析及现场修复措施发表时间：2018-10-25T17:15:15.383Z 来源：《防护工程》2018年第19期作者：杭天培王乾坤[导读] 近年来，华能雨汪电厂在长底水电站水轮机大修中发现水轮机转轮的叶片频繁发生裂纹，严重威胁水电站的安全经济运行云南滇东雨汪能源有限公司华能雨汪电厂云南省曲靖市 655507摘要：近年来，华能雨汪电厂在长底水电站水轮机大修中发现水轮机转轮的叶片频繁发生裂纹，严重威胁水电站的安全经济运行，本文对长底水电站水轮机转轮叶片裂纹产生的原因进行分析及并对其进行现场处理，消除事故隐患，保证了机组安全稳定运行。
关键词：裂纹转轮叶片水轮机坡口一、引言华能雨汪电厂长底水电站长底水电站装机规模4×4.5MW,水轮机型号为ZDJP502～LH～250(0°),设计参数：水头15m，额定转速214.3r/min，飞逸转速 472r/min，额定出力 4737kW，额定流量 34.61m3/s，2010年1月份投产，在历次大修中发现每台水轮机转轮叶片根部均存在裂纹现象，1号机组有3只叶片根部发现裂纹，2号机组、3号机组、4号机组有1只叶片根部焊缝发现裂纹。
二、裂纹产生原因分析通过对比每台机组叶片根部焊缝裂纹，裂纹分布在距叶片上冠约220mm处，长200～400mm，该位置正处于转轮叶片应力集中区。
一般转轮叶片存在四个高应力区，它们的位置在叶片进水边正面(压力分布面)靠近上冠处；叶片出水边正面的中部；叶片出水边背面靠近上冠处；叶片与下环连接区内。
对裂纹打磨发现，焊缝内部存在条状缺陷，有的约3mm左右气孔、夹渣缺陷，在外部应力的作用下可能会成为裂纹源，造成裂纹的产生。
转轮结构图（图1）裂纹示意图（图2）三、修复方案1、焊材的确定转轮材质为ZG230-450，叶片材质为0Cr13Ni4Mo，转轮直径800mm，长1200mm，叶片根部厚度75mm，转轮为铸钢材料，焊缝为异种钢焊接，根据一般异种焊接匹配原则，选择焊材为A102，A102是钛钙型药皮的Cr19Ni10不锈钢焊条。
水轮机转轮裂纹产生原因分析及处理
次吹割 ； 并对 坡 口内 的渗 碳 氧化 层， 用风 动工具进行 磨削 ， 并 以浓 度为 ３ ０ ％的硝酸 溶液 进行酸洗 检查 ， 直至裂 纹清理干 净。 为了防止 过热 引起 变形和裂纹 扩展， 碳弧气刨 必须间断使用 。 整， 又可以 符合标 准 ， 如此 周而 复始” 。 分 析打 受力的数 据 以及水平 仪 １ ０ ） 焊 缝的锤 击， 当坡 口深度大 干ｌ Ｏ ｍｍ焊缝 ， 每 焊完一 层要马上用 的数据 ， 发现＋ Ｙ 方向周期性的翘 起 。 圆形风铲头 跟踪 锤击。 第一层和最后一 层焊 道不用锤 击。 锤 击的要 轻、
３ ３ ２ ０ ０ ０
①导 叶全 关 ， 并安 排 电机 班 轮 流 进行 加 热 ｔ ②在 焊 前 对 缺 陷 部 用寿命， 近年 该厂４ 台机组均 出 现 不同情况的故障， 特别是机组的异常振动 位 进行 整体 或局 部预 热 ； ③转 轮室 环境 温 度整 体加 温至 ３ ０ －４ ０ Ｃ， 对 出现 多次， 且直接导致水轮机转轮户生多处裂纹。 补 焊 部位 及附 近 ２ ０ ０ ｍｍ范 围内采 用氧 乙炔 焰局 部预 热 ， 温 度 控制 在
缝 表面要 比母材高 １ － ２ ｍｍ， 以便打磨光滑平 整。 ８ ） 对细 小裂 纹采 用磨 削方式 ， 磨削清 除裂 纹 后所 形成 的坡 口要求 规 则平滑， 并以浓度为 ３ ０ ％的硝酸溶液 进行酸洗 检查 。 ９ ） 对裂纹 较长时要采 取采用碳弧气刨。 尤 其对较深 的裂纹可进行多
Ｏ ． ０ ２ ５ ｍｍ （ 正常值 为小 于０ ． ０ １ ５ ｍｍ） ， 且水导 处振动 明显、 摆度异常， 为 接 时其他１ ２ 片叶片继 续加 热。 此对 机组 进行全面检查 ， 检查 发现转轮 叶片１ ５ 条 裂纹 ， 且均 为贯 穿性裂 ７ ） 对 穿透裂 纹先在 正面焊 上２ － ３ 道焊后 ， 背面清根 后开始施 焊 。 焊
大朝山5号水轮发电机组转轮叶片裂纹分析及处理
型。２ １ 年 Ａ修、０２ ｃ ００ ２ １ 年 修检查发现裂纹均很 明显 。根据大朝 山水轮机转轮裂 纹产生 的原 因进行 了相关分析并 对裂纹 的修复
工艺进行 了阐述 。根据机组 的稳定性试验和裂纹情况建议合理安排机组 的运行 方式 ， 避开振 动区域 ， 证大朝 山机组 的安全稳定 保
运行 。
现象 ， 最大面积为 １ ０ ｌ× ０ ｍ 汽蚀孔深达 ２ ０ ｎ ３０ ， １ ｍ ｍ ０ ｍ ｍ。 同时还发 现 叶片 出水 边 区域 多 处有 大 面 积 的
浅表裂 纹 和铸造 气 孔 、 渣 等缺 陷 。２１ 夹 ０２年 ２月 ｃ
修检查也并不理想 ， 共有 １ 条裂纹 ， 中有一半是 ３ 其
修， 次 Ｂ修 ， 次 ｃ 。从 Ｉ ２ ５ 修 号机组 转轮叶片修型 以后 的历 次机 组 检 修 结 果 来 看 ， ５号 机组 的 转 轮 裂
纹 情况 较其 它机 组 比较 突出 。
不锈钢。转轮出厂为对称分剖 ， 除上冠 、 下环对称剖 开外 ，３号 、 １ ７号 叶片 全 剖 ， 和 １ 叶 片 部 分切 ６号 号 下 ， 后 以 补 偿 块 方 式 焊 上 。转 轮 上 冠 处 以 ８个 然 Ｍ柏 １ 个 Ｍ∞ 和 ０ ｌ螺栓组合 ， 在连接大轴后进行 焊接 ，
并 在现 场 组 焊 后 做 焊 缝 残 余 应 力 测 试 及 静 平 衡 试
验。
２ 水轮机转轮 的主要技术参数 和结构
水 轮机 的主要参 数 ： 型号 Ｈ Ｄ 一２ ７ Ｊ ８ ； Ｉ ６ 一Ｌ 一５ ０
３ 机 组 裂 纹 情 况
由于借鉴 了 １ ～４号 机 组 的 转 轮修 型 的成 功 经
柱。
受 交 通 及 地理 环 境 的影 响制 约 ，瓣加工并在现场组焊和车圆。上冠 由 埋 入式 螺栓 把合 ， 轮 和 大 轴 靠 键联 接 并 通 过 摩 擦 转 力传递力矩。下环和 叶片采用 Ｚ Ｏ ｒ Ｎ５ ｏ Ｇ Ｃ１ ｉ 不锈 ３ Ｍ 钢 材 料 （ 号、 ４ ５号 机 组 转 轮 叶 片 材 料 为 与
转轮叶片裂纹分析,检测及处理
转轮叶片裂纹分析，检测及处理作者：王磊来源：《中国新技术新产品》2009年第06期摘要：转轮是水轮机核心部件，转轮的叶片出现裂纹会严重威胁水电厂的安全运行。
通过对水轮机转轮叶片进行有限元计算分析，得出应力过于集中通常是叶片裂纹产生的主要原因，此外，叶片也存在设计、制造、运行方面的问题，为此，介绍了水轮机转轮叶片裂纹无损检测的常用方法和一般工艺。
关键词：水轮机；转轮叶片；应力；有限元；裂纹；无损检测引言水轮机转轮叶片裂纹的频繁产生，对机组安全运行构成很大威胁，也给电厂带来极大的经济损失，因此，分析裂纹产生原因，并对易产生裂纹部位进行无损探伤检查，对及时处理缺陷，消除事故隐患是十分必要的。
1 转轮裂纹及现象小浪底某台机组小修期间，发现转轮的13个叶片出水边接近上冠处有11个叶片出现裂纹(后经着色探伤，确定另两个叶片也有轻微裂纹)，裂纹长度 100～400mm不等，大部分为贯穿(端面)型裂纹，所有裂纹形状相似，起始点在叶片负压面与出水端面交线上，距上冠约50mm，裂纹起始端与叶片出水边垂直，后端以不规则抛物线形向叶片中心延伸，其中有一个叶片同时出现沿焊缝方向的裂纹。
近期景洪1号机组也发现出水边靠近上冠部位以及靠近下环部位的裂纹，而且最近投产的大水电机组经常在转轮这些位置出现裂纹。
2 裂纹产生原因分析2.1 应力集中采用有限元计算分析得出，转轮在水压力及离心力的作用下，大应力区主要分布在转轮叶片周边上，按第三强度理论计算的相当应力沿叶片周边分布。
转轮叶片存在四个高应力区，他们的位置在叶片进水边正面(压力分布面)靠近上冠处；叶片出水边正面的中部；叶片出水边背面靠近上冠处；叶片与下环连接区内。
2.2铸造缺陷及焊接缺陷叶片原材料经加热模压，其中铸造气孔、铸造砂眼等在外部应力的作用下可能会成为裂纹源，造成裂纹的产生。
由于转轮叶片与上冠、下环的厚度相差大，在冷却过程中易产生缩孔、疏松等。
转轮上冠、下环与叶片均为马氏体不锈钢材料，焊条则是奥氏体不锈钢材料。
水轮机转轮裂纹产生原因分析及处理
水轮机转轮裂纹产生原因分析及处理【摘要】国网江西省电力公司柘林水电厂水轮发电机组为上世纪70年代初投产，现已经运行超过40年，长期运行和频繁开停机影响了机组的使用寿命，近年该厂4台机组均出现不同情况的故障，特别是机组的异常振动出现多次，且直接导致水轮机转轮产生多处裂纹。
【关键词】水轮机;振动;原因分析;转轮裂纹；处理工艺1、水轮机振动及转轮裂纹产生概况柘林水电厂水轮发电机组均为上世纪70年代生产，由江西电机厂生产，水轮机型号为HL240-LH-410，配套发电机为TS900/135-56，结构为半伞式机组。
2013年5月，该站运行人员巡检时发现上导处摆度较大，测量为0.025mm （正常值为小于0.015mm），且水导处振动明显、摆度异常，为此对机组进行全面检查，检查发现转轮叶片15条裂纹，且均为贯穿性裂纹，最长裂纹为150mm，最短的40-50mm，裂纹出现的部位基本相同，均在叶片出水边靠近上冠处。
2、机组产生异常振动及裂纹的原因分析通过检修分解水导油槽，发现水导瓦托盘与轴有刚性摩擦现象。
测上导瓦间隙偏大。
大修过程中，维修人员发现：对发电机推力轴承人工打受力时，出现了一个很奇怪的现象：“均匀用力打紧抗重螺栓，打几圈时每次螺栓的移动距离符合标准了，再打几圈，数据又全乱了；继续调整，又可以符合标准，如此周而复始”。
分析打受力的数据以及水平仪的数据，发现+Y方向周期性的翘起。
经过对该机组解体和试验时发现机组转轮、轴线、中心、推力受力水平、导水机构等均存在问题。
且发现发电机转子在静态下就存在不平衡。
机组中心偏移和受力不好等导致了机组的异常振动、摆度偏大，而机组的异常振动直接导致了水轮机转轮裂纹的发生。
3、机组转轮裂纹处理针对以上原因得出的结论是该机组转轮裂纹的出现主要由于静不平衡与动不平衡导致，为此经将机组的动静平衡调整后，及时处理转轮裂纹使叶片承受的循环应力不超过叶片疲劳极限，从而减少水力激振因素引起的转轮振动，并根据该机组的现场环境及实际情况拟定处理方案如下。
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水轮机转轮叶片裂纹分析及处理
马庆增，阚伟民
(广东省电力试验研究所，广东广州510600)
摘要：水轮机转轮的叶片出现裂纹会严重威胁水电厂的安全经济运行。
通过对水轮机转轮叶片进行有限元计算分析，得出应力过于集中通常是叶片裂纹产生的主要原因，此外，叶片也存在设计、制造、运行方面的问题，为此，介绍了水轮机转轮叶片裂纹金属无损探伤的常用处理方法和一般工艺。
关键词：水轮机；转轮叶片；应力；有限元；裂纹
水轮机转轮叶片裂纹的频繁产生，对机组安全运行构成很大威胁，也给电厂带来极大的经济损失，因此，分析裂纹产生原因，并对易产生裂纹部位进行无损探伤检查，对及时处理缺陷，消除事故隐患是十分必要的。
1裂纹产生原因分析
1.1应力集中
采用有限元计算分析得出，转轮在水压力及离心力的作用下，大应力区主要分布在转轮叶片周边上，按第三强度理论计算的相当应力沿叶片周边的分布见图1。
从图1可以看出，转轮叶片存在四个高应力区，他们的位置在叶片进水边正面(压力分布面)靠近上冠处；叶片出水边正面的中部；叶片出水边背面靠近上冠处；叶片与下环连接区内［1］。
1.2铸造缺陷及焊接缺陷
铸造气孔、铸造砂眼等在外部应力的作用下可能会成为裂纹源，造成裂纹的产生。
由于转轮叶片与上冠、下环的厚度相差大，在冷却过程中易产生缩孔、疏松等。
铸焊结构的转轮，若焊接工艺不当或焊工没有按照焊接工艺的要求进行焊接，在焊缝及热影响区也会出现裂纹(见图2)。
1.3原设计问题
转轮叶片与上冠、下环间的过渡R角设计较小，引起应力集中。
1.4运行上的原因
长期低负荷、超负荷或在震动区运行会使叶片在交变应力作用下产生裂纹或裂纹情况加剧。
2裂纹无损探伤检查
在大修时对转轮进行无损探伤检查，及时处理缺陷，消除事故隐患是十分必要的。
严重的裂纹等缺陷用肉眼和放大镜外观检查即可发现，但较细小的缺陷和内部的缺陷必须用无损探伤检查。
常用的无损检测方法有以下几种：磁粉探伤、渗透探伤、超声波探伤、金属磁记忆、射线检测等。
裂纹易于产生的应力集中部位，如叶片进水边正面(压力分布面)靠近上冠处、叶片出水边正面的中部、
叶片出水边背面靠近上冠处、叶片与下环连接区等部位，由于透照布置比较困难，不能用射线透照法进行无损探伤。
根据水轮机转轮叶片表面比较粗糙、结构复杂和厚度变化大的特点，一般应采用渗透、磁粉、超声波和金属磁记忆的方法进行无损检测。
2.1超声波检测
超声波探伤方法对裂纹、未熔合等面积型缺陷的检出率较高，适宜检验较大厚度的工件，但是对于铸钢、奥氏体不锈钢材，由于粗大晶粒的晶界会反射声波，在屏幕上出现大量的“草状回波”，容易与缺陷波混淆，影响检测可靠性，限制了超声波探伤方法在铸钢制水轮机转子叶片上无损检测的应用。
探测频率越高，杂波就越显著，为了减小晶界反射波的影响，我们采用了低频探头(2.5 MHz)对铸钢转子进行超声波探伤，发现反射信号以后再用高频探头(5 MHz)进行定量，实践证明这是可行的。
铸钢件超声波探伤衰减很大，探伤时只有满足以下条件才能检测，则底波与林状回波至少应有30分贝差。
2.2渗透探伤
渗透探伤方法简单易行，显示直观，适合于大型和不规则工件的检查和现场检修检查。
但是，渗透探伤方法是利用渗透能力强的彩色渗透液渗入到裂纹等缺陷的缝隙中，再利用吸附能力强的白色显像剂，将渗透液吸出来以显示缺陷的，因此，只能检查表面开口的缺陷。
2.3磁粉探伤
磁粉探伤方法是利用工件磁化后，在材料中的不连续部位(包括缺陷造成的不连续性和结构、形状、材质等原因造成的不连续性)，磁力线会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面形成漏磁场，这时在工件上撒上磁粉，漏磁场就会吸附磁粉，形成与缺陷形状相近的磁粉堆积，从而显示缺陷。
因此，磁粉探伤适用于铁磁材料探伤，可以检出表面和近表面缺陷，但是有些部位由于难以磁化而无法探伤。
综上所述，为了保证水电机组的安全运行，考虑到各种探伤的优点和局
限性，水轮机转子应进行如下检验：
a) 对叶片清理后进行宏观检查；
b) 对可以磁化的部位进行磁粉探伤，不能磁化的部位进行渗透探伤，近来金属磁记忆和涡流探伤技术日渐成熟，也可以用来进行表面探伤；
c) 对叶片进水边正面(压力分布面)靠近上冠处、叶片出水边正面的中部、叶片出水边背面靠近上冠处、叶片与下环连接区等应力集中部位和表面发现缺陷的部位进行超声波探伤。
检验中发现的裂纹等危险性缺陷应进行处理。
3裂纹处理
3.1阻止裂纹延伸
通常裂纹的两端尾部内应力接近材料的极限强度，在外力或热应力的影响下还会继续延伸。
因此，必须在裂纹两端打止裂孔，孔径应不小于6 mm，裂纹清理过程中如发现纹路有新的的发展趋势应停止清理，再追加止裂孔，一般孔深应比裂纹深度大4～6 mm。
3.2裂纹清理及开坡口
裂纹铲除常用两种方法：风铲和炭弧气刨。
风铲铲除裂纹所形成的坡口较规则，易于保证焊接质量，但劳动强度大，速度慢，铲头可根据裂纹深度的不同而选用，坡口要求规则平滑并用30%的硫酸或硝酸酒精清洗；炭弧气刨可对较深的裂纹进行多次吹割，这种方法操作简便，速度快，但坡口内往往有渗碳层，要用异型砂轮磨削。
为了防止过热引起变形和裂纹扩展，炭弧气刨必须间断使用。
坡口的形式应遵守焊接工艺的一般要求，主要根据裂纹情况、部位和铲除及施焊方便而定。
裂纹清除后应进行着色探伤以确认裂纹是否全部清除干净。
3.3补焊工艺
叶片补焊可采用两种方法，一是同种材料热焊，这种方法工艺较复杂，要进行焊前预热和焊后热处理，焊接条件较恶劣，但是由于补焊焊缝的填充材料和被补焊母材基本一致，因此，在使用过程中出现问题的可能性较小；另一种是
奥氏体焊条进行冷焊。
冷补焊工艺简单，生产周期短。
冷补焊焊接过程中不发生相变，且焊缝的塑性较好。
因此，该方案可不预热，简化了补焊工艺，避免了铸钢件受到大的热作用，从而减小了被焊件的应力和变形。
奥氏体焊条冷焊工艺简单，但是补焊金属强度低于母材，且由于不预热冷焊，近缝区的冷却速度较大，不可避免在补焊的近缝区产生淬硬组织，给补焊接头的性能带来不利影响。
3.3.1冷焊工艺
裂纹确认清除干净、开坡口后，按下列顺序进行补焊：
a) 对补焊区域进行预热，预热温度为100～150 ℃，对挖补区域可采用局部加热，可用履带加热器进行加热，若无履带加热器，也可用乙炔焰在坡口处来回移动加热。
b) 用A307焊条进行补焊，每焊一层，用小风铲锤击一遍，以减少焊接残余应力，最后一层不锤击，若已裂穿，第一层也不要锤击。
焊前焊条要经过200～300 ℃的温度烘焙1～2h。
c) 焊接采用小规范, 电流为100～110 A，电压为24～26 V，层间温度控制在150～200 ℃。
d) 焊后要用石棉盖好，缓冷处理。
e) 用砂轮机将焊接部位修平，再用无损探伤方法检查，确保无裂纹等缺陷存在。
f) 将补焊部位磨光，修磨时应注意，若补焊部位在转轮叶片与上冠、下环间的过渡R角部位，应将R角修整到符合设计要求，达到原叶片表面型线和表面光洁度，以免引起应力集中，再次开裂。
3.3.2热焊工艺
热焊时采用与叶片材料相同或接近的焊条，焊补部位的性能比异种钢焊接要好，但是工艺比较复杂，施焊条件恶劣，工艺如下：
a) 叶片预热温度150～200 ℃，以减少补焊区的应力集中及改善焊缝的金相组织。
b) 用与叶片材料相同或接近的焊条进行焊接，电流为130～140 A，电压为24～26 V，层间温度控制在150～200 ℃。
每焊一层，用小风铲锤击一遍，以减少焊接残余应力，最后一层不锤击，若已裂穿，第一层也不要锤击，以改善焊接内应力。
c) 焊后缓冷至150～200 ℃，加热到600 ℃，保温2 h进行回火处理。
焊后的打磨处理和无损探伤检查与冷焊方法相同。
4结论及建议
近年来，水轮机转轮的叶片裂纹频繁发生，严重威胁水电厂的安全经济运行，有必要在机组大修时对应力集中等易于产生裂纹的部位进行无损探伤检查，对发现的缺陷及时处理，把事故消灭在萌芽状态，保证机组的安全经济运行。