汽轮机零部件常见事故分析

波下运行 。 １ ． 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 １７次发 ０ 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Leabharlann Baidu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ｇ￣。长期疲劳损坏在电 ＿ ４ ４
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 。 １ 高温疲劳损坏 ３ ＿ 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 。 防止 高温疲劳损坏 的主要 措施是 ：选用高 温 性能 好 的金属 来制 造处 于 高温 下 工作 的 叶 片， 防止叶片共振 ， 防止叶片径 向和轴 向相摩擦 等。 以 下几 点 ： 参 考 文 献 １ 应力腐蚀损坏 Ａ ２ ． 热交 变应 力 （ 频热 应力 ） 蠕变 【周顺深． ．１在 ２ 低 和 １ 】 汽轮机零部件损坏及其寿命评如 ． 发 产生应 力腐蚀 的主要原 因是 ： ， 品 联 合作用下 出现裂纹 ； 首先 金属 电设备 ．９ ０ ）－ Ｌ １ ９ ４４ ０ 界偏析 ， 出碳化 物 ， 析 出现贫铬 区， 晶界腐蚀 ； 使 ２ ２ 截面交 界处过渡 圆角偏小 、 ． ２ 存在 刀痕
其次， 应力作用； 然后， 高浓度盐的腐蚀。 应力腐 等原因会导致机械应力或热应力集中，在交变
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一 ３— １３
摘 要： 汽轮机 是 电厂 的主要设 备 ， 汽轮 机 是否安 全 运行是保 证 电厂安全 的基础 ， 下面就 汽轮机 的主要 部件 常见 的事故 加 以分析 论述 。 关键 词 ： 汽轮 机 ； 事故 １汽轮机 叶片事故分析 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 ， 情况复杂 ， 裂事 受力 断 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 ， 以分 为短期超载疲劳损 坏 、 可 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。 Ｉ ． Ｉ长期超载疲劳损 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 １７ ０ 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 ， 劳前 沿线（ 疲 即贝壳纹 ） 明显 ， 面上 不 断 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 ” 哼 纹络特征 。 人 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
蚀 主要 发生在 ２ ｒ３ Ｃ１ 钢制造 的末级 叶片上 。其 应力作用 下产 生裂纹 ； 断 口 貌呈颗 粒状 ， 形 微观形态是 沿界 裂纹 ， 断面 ２ ３ 材质不 良， ． ２ 存在严重冶 金缺陷而导致 裂纹产生 ； 上有 滑移 台阶 ， 有细小Ｊ蚀坑 。 并 窗 防止叶 片应力 腐蚀损 坏的 只要措施是 ： 改 ２ Ａ运行不 当而引起 损坏 。如启 、 ． ２ 停机 ， 变 善 汽水品质 、提 高叶片材质 、降低 叶片动应力 负荷 等情况下 ， 温度变 化率及温度变化量过大 ， 等。 引起热 应力过大等 。 １ ． ５腐蚀疲 劳损坏 ２ ． ３叶轮 的开裂 腐 蚀疲劳损坏是 叶片在腐蚀介 质中受交变 叶轮开 裂主要 出现在低压级 。由于 叶轮直 应 力作 用而 引起的疲劳损坏 。如损 坏是以机械 径大 ， 离心力大 ， 长期运行 中键槽处 由于应力集 疲 劳 为主 ， 裂纹 发展迅速 ， 则 裂纹 为穿 晶型 ； 如 中容易 出现裂 纹 ， ， 发展到一定深度会 引起 裂纹 损 坏是 以应力 腐蚀为 主， 则裂纹 发展 较慢 ， 裂纹 整个 叶轮飞裂。叶轮开裂与下列因素有关 ： ２ ． 键 槽处加 工质量差 ， 力集 中处往往 ３１ 应 主要是 沿晶型 。 防止腐蚀疲劳损坏 的主要措 施是 ：提高叶 易 生成 裂纹并发展 ； ２ ２ Ｉ轮材 料性能差 ，韧性及塑性低 ， ． ｒ ３ １ 脆 片材质耐腐蚀 陛； 降低交变应 力水平 ； 改善汽水 品质。 性大 ， 了裂纹 扩展 ； 加速 １ ． ６接触疲劳损坏 ２ ３停机后维修保养不当， ． ３ 或水腐蚀造成 接触疲劳损坏是 由于叶片根部松动 ，叶根 应力腐 蚀。 防止叶轮开裂 的措施 ： 注意停机 后的保养 ， 参加振动 ， 使叶根之间或叶片与叶轮机接触面 产生往复微量 相对摩擦运 动而造 成的一种机械 防止腐 蚀 ； 高冶 金及加工质量 ； 提 加强探伤检查 损 坏。 等。 由于摩擦表面材料 晶体滑移和硬化 ，使硬 ３汽缸 的变形及裂 纹 化 区内产 生许 多平行 的显微 裂纹 ， 并不断扩展 ， 汽缸截面厚度变 化大 ， 汽端形 状复杂 ， 进 特 别是 法兰处厚度 非常大 ，因此在运行过程 中汽 从 而引起疲劳断裂 。 摩擦裂纹和摩擦硬化现象 同时并存是接触 缸 内外 壁 、 法兰 内外壁温差悬殊 ， 生成 的热应力 疲 劳损坏 的主要基本特征 。摩擦 硬化和摩擦裂 就 非常大 ，加之 温度变化时 又受 到热交 变应力 纹仅存于接触部位表 面。 作用， 同时 ， 内还 承受蒸 汽压力 、 止部 分 汽缸 静 防止接触疲劳 的主要措 施是 ：改善叶片接 的重力作 用 ， 作条件 十分恶 劣 ， 工 并且 ， 由于形 触 面的紧贴 程度 ，增加接触 面积 以防止接触点 状 复杂 、 薄相 差悬殊 、 厚 尺寸大 等原 因 ， 不可避 接触的应力集 中，消除或减 弱调 频叶片的振动 免 存在铸造缺 陷 ， ， 所以 汽缸容易发生变形 和开 力。 裂 的金 属事故 。 ２汽轮机转 子金属事故 分析 ３ ． Ｉ造成汽缸 变形的主要原因如 下 转子在运行过程 中要承 受扭 距和 自重引起 ３． ．１运行 中汽缸壁 内外 、 兰 内外温差较 １ 法 的弯应力 、 温度梯 度和温度变 化的热应力 、 离心 大 ， 造成法 兰结 合面漏 气 ； 汽缸 上 、 温差过大 下 力 、 力 、 动力 和发 电机 短路 力距 ， 工作 导致 动静部分相摩擦或振动 ； 热套 振 其 条 件十分恶劣 。 ３． ．２汽缸 去 应力 退火 不 当 ，或运行 中满 １ 汽轮机转子 的金 属事故 主要是叶轮 、主轴 水 、 水击等 ， 引起 变形 ； 都会 （ 转子 ） 的变形及 开裂。 ３Ｉ ． １ ３汽缸在高温下工作，各部分温度不 ２ ． １主轴（ 转子 ｊ 的塑性变形 同， 蠕变速度 不一 ， 而引起变形。 从 汽轮机出厂时的残余应力过大， 运输、 安装 ３ 造成汽缸 开裂 的主要原因如下 ： ２ 不 当以及运行 中暖机不充分 ， 动静部 分相摩擦 ， ３． ２１汽缸长期 在高温下 运行 ，出现蠕变 ， 水 击和满水等 原因 ，都有可能导致 大轴产生永 膪 陛增 加 ； 久 变形 ， 一旦 出现这种 隋况决 不能强行升速 ， 而 ３ ＿ 金 过 程 中铸 件 内部 出现 裂纹 、 ２２冶 白 应停机 后直轴 。 点 、 等 ， 造成蠕变裂 纹和热疲劳裂纹 的根 夹渣 是 直轴方法 ：对小型碳钢转子可 采用局部加 源 ： 热反变形校 直 ； 大功率合金钢转子 多采用 “ 对 松 ３－ ２３热处理 不当导致材 料组织不均匀 ， 而 弛法” 。 使持久 强度和持久塑性下降 ； ２ ＿ ２转子 的断裂 ３ Ａ 长期 高温 运行 使 汽缸材 料组织 发生 ２ 转 子断裂将造成严重事故 ， 引起 十分重 变 化 ； 应 运行 中的低 频热应 ； 力和蠕变 的联合作用 视。 断裂的起因是 出现裂纹 。 转子发现第一条宏 更 易出现裂纹 。 观裂纹 ，在大 型汽轮机 中往往作为 汽轮机工作 ３ ５ 对 于出 现裂 纹的 汽缸可 采用 彻底挖 ２ 寿命结束 的标 志。转子产生裂纹 的原因主要有 除裂纹并 进行补焊的方法加 以消除 。
工业技术
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汽 轮机 零部 件常 见事 故分析
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（ 华能北方联合 电力有 限责任公 司海勃 湾发 电厂 ， 内蒙古 乌海 ０ ６ ０ ） １ ０ ０