汽轮机转子裂纹原因分析及运行安全措施标准版本

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C6-3.43／0.49型汽轮机转子叶片断裂(裂纹)原因分析及防范措施

热应力主要是由于转子各部分温度不均匀，各部分材料之间膨胀或收缩互相限制而引起的。如果蒸汽与转子的温差达到１５Ｏ ℃，即使平滑的转子表面，其热应力也将达到材料屈服极限的数值，很快就会产生疲劳裂纹２）第３级抽汽、门杆漏汽的影响
由于本台机３抽汽出力不足，门杆漏汽无处“ 走” 而部分排向后两级叶片，造成蒸汽对金属进行剧烈的凝结放热，使转子外表温度急剧上升，热冲击较大，造成后两级叶片热疲劳，热应力最大的部位是叶片和轴封处，再加上后几级蒸汽湿度大．叶片表面及根部可能会产生疲劳裂纹。
化率，加强运行操作过程的检查，冲转前要严格控制汽温、汽压参数，主汽温度必须比调节级室金属最高温度高５０－１００℃，并且过热度不低于８Ｏ℃。在冲
转时，适当延长冲转时间，机组带负荷、增减负荷的速率减慢，减小扭力的交变
１篡因分析
现象，严重的蠕变损伤将导致材料的断裂对于经历长期运行的汽轮机转子，应
当检查叶轮外径的增大是否在允许的范围内。
Hale Waihona Puke 冷机启动用邻机汽源启动对转子的损坏程度尤其大，当热压应力超过金属材料的屈服极限后，就会在该处产生局部塑性变形。随着转子的不断加热会出现金属松弛现象，尤其在轴径最大的前汽封和调节级处，这种金属变形现象更
Ｃ６－３．４３／０．９８型汽轮机转子材料为３０Ｃｒ２ＭｏＶｔ￣，汽轮机转子与调节级及１～８级叶轮整锻，９～ｌ５级叶轮为套装结构。有关统计表明自２ｏｌｔｔ纪起，国内

汽轮机叶片断裂原因分析及防范措施

汽轮机叶片断裂原因分析及防范措施伍爵技术协作信息技术推广与应用汽轮机叶片断裂原因分析及防范措施武有军李恒坤/蒙华泰热电厂摘要:由于汽轮机叶片工作务件恶劣,受力情况比较复杂,断裂事故较常发生,且后果又比较严重,所以对叶片断裂的原因进行分析, 同时提出相关防范措施就显得尤为重要,文章就此进行分析.关键词:汽轮机;叶片断裂一,引言在汽轮机发生的事故中,由于汽轮机叶片损坏而发生的占主要部分,而这其中汽轮机叶片的断裂,对机组的运行来说是一种危害甚大且较多发生的故障.叶片断裂事故的防止,又因单机容量日益增大,叶片长度增加,叶片的工作应力上升而变得13趋复杂.因此,找出叶片断裂的原因并提出预防措施,这对汽轮机的安全运行是很有必要的.二,汽轮机叶片的组成1.叶型:叶片的主要工作部分,汽流通过由相邻叶片的型线部分构成的通道,完成能量转换.2.叶根:将叶片固定在转子叶轮上的装配部分.3.围带,拉筋等:属于连接件,把几只或整圈叶片连成叶片组,并可调整叶片的自振频率和减少叶片所受的动应力.三,叶片断裂的主要现象分析1.汽轮机内或凝汽器内产生突然的声响.2.机组振动突然增大或抖动,轴向位移显示增大或摆动.3.叶片损坏较多时,同样负荷下蒸汽流量增加,监视段压力上升.4.断裂的叶片可能进入抽汽管道,造成逆止门卡涩等.5.停机惰走或盘车状态能听到金属摩擦声.6.可能引起轴瓦温度和回油温度升高,这是因转子平衡遭到破坏而造成的,同时推力瓦温度上升.7.停机过程经过临界转速区时振动明显增加.四,汽轮机叶片断裂的原因分析众所周知,热电厂汽轮机叶片,特别是动叶片,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.汽轮机在工作时,动叶片承受着最大的静应力及交变应力.静应力主要是转子旋转时作用在叶片上的离心力所引起的拉应力,叶片愈长, 转子的直径及转速愈大,其拉应力愈大.所以处于次末级的这两失效叶片,受到了相当大的拉应力.此外,由于蒸汽流的压力作用还产生弯曲应力和扭力,叶片受激振力的作用会产生强迫振动;当强迫振动的频率与叶片自振频率相同时即会引起共振,振幅进一步加大,交变应力急剧增加,会导致叶片发生疲劳断裂.汽轮机的每一级叶片工作温度都不相同,第一级叶片所处的温度最高,大约535~C左右;随后由于蒸汽逐级做功,温度逐级降低,直到末级叶片将降低到IO0~E以下.这两片次末级失效叶片所处的温度是95℃,在这个部位会有游离水分子存在,游离水分子由于过冷凝结成水滴,冲击动叶片进汽侧背弧面,造成水冲蚀.叶片在水蒸汽介质中工作,其中多数是在过热蒸汽中工作,末级叶片是在潮湿蒸汽中工作;过热蒸汽中含有氧,会造成高温氧化腐蚀,生成腐蚀性盐而影响叶片的疲劳强度;湿蒸汽区,可溶性盐垢(如钠盐)吸收水珠成为电解液,造成电化学腐蚀.汽轮机叶片的点蚀是一个电化学的过程.金属与电解质相互作用,阳极发生溶解,铁原子失去电子成为Fe.叶片表面钝化膜的不均匀或破裂,微区化学成分的差异,残余应力较高均为产生点蚀的原因,当介质中含有活性阴离子(c1]时,它们被吸附在金属表面某些点上,形成微电池.膜破坏处成为阳极,而未破坏处为阴极.由于阳极面积比阴极小得多,阳极电流密度大,很快被腐蚀成小孔,溶液中的cl—随着电流向小孔里迁移,使小孔内金属氯化物浓度升高.由于氯化物的水解,小孔内溶液的酸度增加,加上小孑L内氧的供应困难,阻碍孔内金属的再钝化,使孑L内金属处于活化状态,不断受到腐蚀.在交变应力的作用下,在点蚀坑底部会有应力集中而促进裂纹的萌生,形成微裂纹,继而扩展成宏观裂纹,当裂纹扩展到一定的程度时,叶片发生最终的断裂,整个过程是一个腐蚀疲劳断裂过程.此外,由于叶片根部松动,叶根参加振动,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机械损坏.同时摩擦表面材料晶体滑移和硬化,使硬化区内产生许多平行的显微裂纹,并不断扩展,从而引起疲劳断裂.五,防范措施探讨1.机组启动前必须对来汽管道充分疏水,启动中蒸汽须保持较高的过热度,当启动或运行中蒸汽温度突然直线下降50%或lOmin内下降50~C时,应立即打闸停机或者发现汽温突然下降,并且来汽管道,主汽门,调节汽门冒白汽时,也应立即果断打闸停机.2.机组启动前应将轴向位移保护投入,运行中不得将轴向位移保护退出,特别是启动中,进行主汽门,调节汽门严密性试验时,轴向位移保护动作后不得以怀疑其误动为理由退出保护强行挂闸.在轴向位置指示达到定值,如保护不动作时,应立即打闸停机.3.并列运行的机组要有串联截止门,保证减温水管路切断可靠,以防止停机状态或启动给水泵后水漏入热态的汽轮机.锅炉打压时,要采取严密的措施阻隔水进入母管.4.采取防止加热器满水返人汽缸的措施,尤其是抽汽逆止门不严密或者加热器铜管易破裂的机组,要经常监控水位变化.5.完善调节各抽汽门等可能有水进入汽缸的温度测点,以便于及时监视汽缸进水或进冷汽并定期试验,确保抽汽逆止门动作可靠,严密不漏.6.改进疏水系统使其管道,联箱,容器的断面或容积适应疏水量的需要,并按压力合理布置进入联箱,容器的位置顺序,确保各级疏水畅通,不发生疏水压力升高返入汽缸.在机组整体布局设计上,一定要注意疏水联箱的底部标高应高于凝汽器热水井最高点的标高,必要时可开大级间疏水孔或取消疏水环,抽汽机组要保证抽汽口间的联络疏水常通.7.确保门杆漏汽管道和汽机溢汽管道上的逆止门动作可靠,截止门严密不漏,防止除氧器满水返入汽缸.8.新机组验收时应检查确定叶片经探伤,测频合格.投产后大修中应对叶片进行损伤检查,发现问题及时解决.9.经常保持系统频率在合格范围内运行,并尽可能减少机组在偏离正常频率下的运行时间.1O.机组运行中振动突然增加,听到甩脱叶片的撞击声,机组内部有摩擦声以及出现凝汽器铜管突然泄漏等情况,是掉叶片故障的征兆, 应按规程规定果断停运机组进行检查,切不可拖延时机,否则将造成设备严重损坏.l1.发生个别叶片断落故障后,可对断裂叶片采取对称切割叶片技术措施,还应对未断落的叶片全面进行探伤,测频检验,确认无问题后方可恢复机组运行.此外,应加强机组运行中的监视,尤其是在机组启,停,加减负荷过程中,必须加强对汽压,汽温,出力,真空,胀差,串轴,振动等的监视,精心调整,不允许这些参数剧烈变化,严格执行规程规定.启,停机过程应按照操作票和启,停机睦线逐步进行操作;同时还要加强汽,水品质的监督,防止叶片结垢,腐蚀;另外,若停机时间较长,应做好保养工作,现经常用的方法是真空干燥法,有效地防止了通流部分锈蚀.充分利用机组大修,小修机会对叶片进行重点检查和探伤,及时发现问题,从而把事故消灭在萌芽之中.参考文献【1】谢永慧,孟庆集:汽轮机叶片疲劳寿命预测方法的研究Uj,西安:西安交通大学,2002;【2】王江洪,齐琰,苏辉等:电站汽轮机叶片疲劳断裂失效综述01,汽轮机技术,2004;【3】程绍兵,刁伟辽:300MW汽轮机叶片点蚀损伤机理分析及预防措施UJ,热力发电,2003;【4】韩彦波:汽轮机叶片裂断事故剖析[1],黑龙江科技信息,2007.?l35?。

大型汽轮机低压转子轴颈裂纹生成分析及处理

成表面深度裂纹和硬化带的事实。通过砷轴系扭振强度计算，科学度时地作出了更换主轴的决定，并适
当加大了新主轴轴颈直径。砷本机型轴系设计度现场汽轮机检修提出了指导性建议。
［键词］大型汽轮机ｌ轴颈；裂鲠；转子关
［中圈分类号］ＴＫ２３６６．¨ ［文献标识码］Ａ［文章编号１Ｒ０－９６２０）２００ —２０￣３８（０２００７０
ＨＵＡＮＧａ—ｈｕ，ＺＡＮＧａｇ，ＬＩＳｅｇｈｎ。ＨｉｚｏＨＸｉｎ。Ｕｈｎ — ｏｇ
（．ｎｅ１Ｈｂ／ＥｌｃｒｃＰｕＴｅｎｎＲｅｅｒｈＩｓｉｔ，ｕａ３０７Ｃｔｎ２Ｈｕｓ＂ｅｉｅｔｉｅｉｇａｄｓａｃｎｔｕｅＷｈｎ４０７，ｄａ＃．ｔｂＥｌ￣ｒｃＰ口１
条，过１２ｍｉ的２超．ｌｌ１条，过１５ｍｍ的５条，超．还
有１条周向走向裂纹深度达到３１ｍｍ。．参见图１５。号轴颈缺陷程度相对鞍轻。
ＡｎａｙｉｎｄＴｒａｍｅｏｈａｋｏａｉｌａｌｓｓａｅｔｎｔｆｒｔｅＣｒｃｎＢｅｒｎｇＣｏｌｒｏｆ
ＬＯＰｒｓｕｅＲｏｏｆＬａｇＷｅｓｒｔｒｏｒｅＴｕｒｉｂｎｅ
由东方汽轮机厂设计制造的第一台２０ＭＷ０三缸两排汽、中间再热、汽式汽轮机（０２７凝Ｎ２０１．／５５５５４１９３／３ — ）３年底在湖北某火电厂投运。机组在９２０００年１０月的大修中，外发现低压转子５６号意、轴承轴颈出现严重裂纹和硬化带

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叶片是电站汽轮机中完成能量转换的重要部件，汽轮机叶片工作条件恶劣，长期在高温、高压介质环境中做高速旋转，承受相当大的应力，同时还要传递动蒸气产生的扭矩，受力情况复杂。

电站汽轮机有多级叶片，每级叶片又有多只叶片，只要其中一只叶片出现问题，就有可能发生事故，导致机组停运，造成重大经济损失。

因此，汽轮机叶片的可靠性对火电机组安全、稳定运行有十分重要的意义。

蒙西某火电厂200MW机组在检修中发现汽轮机低压转子正反向次末级叶片叶身发生多处横向开裂。

该汽轮机是哈尔滨汽轮机厂有限公司生产的，型号C145/N200-12.7/535/535，为超高压、一次中间再热、三缸两排气、单抽气冷凝式汽轮机，该机主蒸气温度为535℃，主蒸气压力为12.75MPa，再热蒸气温度535℃，再热蒸气压力2.18MPa。

叶片材质2Cr13。

次末级叶片发生开裂现象，给机组的安全稳定运行带了来极大的威胁。

本文对该汽轮机叶片开裂原因进行分析，并提出针对性建议，以防止同类型事故的再次发生，提高机组运行的安全性和可靠性。

1. 汽轮机次末级叶片开裂试验分析（1）宏观形貌观察从现场渗透检测结果可看出，开裂现象都发生在次末级叶片，开裂部位均位于叶片拉筋与叶根之间近拉筋侧，裂纹垂直于叶片长度方向，如图1所示。

对开裂叶片进行宏观观察，发现叶片进气侧表面存在大量腐蚀坑。

选取开裂严重的一只叶片，将开裂部位打开进行断口宏观形貌检查。

叶片断口表面齐平，未见明显的塑性变形，也未见明显的机械损伤等缺陷。

断裂面是典型的疲劳断口，断口上初始断裂区、裂纹扩展区等特征区域清晰可辨，开裂起源于叶片出气侧边缘圆弧处，并向进气侧扩展，开裂方向与叶片长度方向垂直。

起裂区所占面积较小，断口的大部分为扩展区，有典型的“海滩状”疲劳条带形貌，如图2所示。

图1 低压转子次末级叶片开裂渗透检测照片图2 开裂叶片表面及断口宏观形貌图3 叶片断口SEM形貌（2）断口SEM检测利用扫描电子显微镜（SEM）对断口进行观察，可以看出，断口初始断裂区呈现典型的“冰糖状”晶间开裂形貌，晶粒较为细小，伴生有较多的晶间裂纹；在近起裂区的断口边缘存在腐蚀坑，深度约为0.2mm，腐蚀坑内部可观察到明显“泥坑状”形貌，具有典型的应力腐蚀特征。

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］。

防止汽轮机系统断裂事故分析课件

优化运行管理
总结词
优化运行管理可以有效降低汽轮机系统的疲劳程度，从而减少断裂事故的发生。
详细描述
根据汽轮机系统的实际情况，制定合理的运行计划，控制汽轮机系统的运行参数，避免超负荷运行和极端工况的出现。同时，应加强运行过程中的监控，及时发现并处理异常情况。
强化安全培训与教育
总结词
通过安全培训与教育，提高操作人员的安全意识和技能水平，是预防汽轮机系统断裂事故的重要手段。
防止汽轮机系统断裂事故分析课件
目录
• 汽轮机系统断裂事故概述 • 汽轮机系统断裂事故的预防措施 • 汽轮机系统断裂事故的应急处理 • 汽轮机系统断裂事故案例分析 • 防止汽轮机系统断裂事故的未来展望
01
汽轮机系统断裂事故概述
汽轮机系统断裂事故的定义与特点
定义
汽轮机系统断裂事故是指汽轮机在运行过程中，由于各种原因导致系统中的某些部件发生断裂，引发设备故障或事故。
03
汽轮机系统断裂事故往往会造成人员伤亡，给企业和社会带来
巨大的损失。
汽轮机系统断裂事故的原因分析
设备老化
汽轮机设备长期运行，部件磨损、腐蚀等原因导致设备老化，容易发生断裂事故。
制造缺陷
汽轮机制造过程中存在的缺陷，如材料质量不合格、焊接质量差等，也是导致系统断裂的原因之一。
运行不当
操作人员操作不当、超负荷运行等原因也会导致汽轮机系统断裂事故的发生。
05
防止汽轮机系统断裂事故的未来展望
新材料的应用
高强度材料
采用高强度材料替代传统材料，提高汽轮机系统的抗断裂性能。
耐腐蚀材料
研发和应用耐腐蚀材料，增强汽轮机系统的耐久性和可靠性。
轻量化材料

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。

汽轮机转子锻造裂纹原因分析

参考文献
３结
论
川・上
１）开ＶＩ状夹杂裂纹的性质，系残留在钢锭内部
（上接第３４页）
度编码器，并分别调整到工作状态．观测一个目标点
４．２激光盘煤仪的主要功能及特点
人手持（夹在单脚架上）仪器测量，数据自动记录，根据测量数据快速构建网格，再根据网格计算存煤体积，在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下，可用鼠标选择不同的观察角度绘制煤堆立体图形，软件可以成果输出，计算出的体积结果和三维图形以一定的形式打印出来．测量重复性精度优于１０／０ ’ 使用轻巧灵便，测距仪器重仅２．５ｋｇ，操作简单，测量速度快，对一个３５０Ｉｎ × ６０ｍ的煤场，一人操作，一人配合，约３０ｍｉｎ即可完成测量，通过提示音和显示，方便确认目标采集．激光辐射量小，使用安全，电源采用５号电池供电，可连续使用２０ｈ，适用于露天场地及棚内任何形状煤堆体积的测量，物料不需要严格整形．激光盘煤仪的适用范围：电力、煤炭、冶金、石化、煤化、环保、水泥、造纸、地质勘探、土建、规划设计、科研院所等行业对任何形状的煤堆、土方、矿石方、砂石方、矿石堆、填方等的高度、长度、体积进行测量．

汽轮机转子裂纹原因分析及运行安全措施

汽轮机转子裂纹原因分析及运行安全措施1裂纹情况河北省南部电网某厂#2机为上海产单缸冲动凝汽式汽轮机，1972年6月投产，容量50 MW，型号为N5090，运行至1986年，更换了汽轮机转子。

2003年10月，在该机组大修的过程中，汽轮机转子调速级及汽封处发现裂纹，见图1。

经河北省电力研究院锅检中心对该处裂纹进行深度测量，结果为：A处裂纹深度13.6 mm，B处4.4mm，C处3.5 mm。

2原因分析该缺陷严重了影响机组的安全运行，排除制造因素，转子出现裂纹主要是由于交变热应力引起的金属疲劳损伤超出了材料的屈服极限而造成的，原因分析如下。

a. 随着电力行业的不断发展，该厂在20世纪90年代初成为河北省南部电网的主要调峰厂之一，机组启/停次数增加，造成低周热疲劳率增加，机组在多次交变应力作用下，引起金属材料内部微观缺陷的发展，从而造成金属热疲劳，引发金属裂纹。

b. 机组启动过程中暖机时间短，热应力大。

该机组启动时存在负差胀过大的缺陷，为控制差胀，保证机组的正常顺利启动，从冲车到机组接带初始负荷的时间比较短，蒸汽流量快速增大，加剧金属温升，造成汽轮机转子尤其是高调门部位和高压侧轴封处热应力较大；另外，根据调度的预计负荷安排，从并网到带满负荷，暖机时间明显不足，这些都会加大转子的热应力。

c. 冷机的邻机启动对转子的损坏程度尤其大，在用额定参数的蒸汽冲车时，蒸汽会在金属表面进行剧烈的凝结放热，使汽缸和转子外表温度急剧上升，尤其是转子加热面积大，升温更快，转子表面所受的热压应力就更大，当热压应力超过金属材料的屈服极限后，就会在该处产生局部塑性变形。

随着转子的不断加热，其承受的热应力减小，但塑性变形不会随着转子热应力的减小而自行恢复，它在周围弹性区的影响下会出现残余拉伸应力，在高温条件下，该残余应力随时间增加而减小，即金属松弛现象，尤其在轴径最大的前汽封和调节级处，这种金属变形现象更明显。

若邻机启动次数增加，其损坏程度更加严重，这样转子表面很快就会产生疲劳裂纹。

浅谈汽轮机转子弯曲变形原因分析及修复方法与预防

浅谈汽轮机转子弯曲变形原因分析及修复方法与预防青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司山东青岛 266100摘要：汽轮机也称蒸汽透平发动机，是能将蒸汽热能转化为机械功的回转式机械，是一种旋转式蒸汽动力装置，来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的汽流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。

同时，对外做功。

在运行过程中，汽轮机转子一方面需要承受汽流的作用力和叶轮本身离心力所引起的应力，另一方面，承受由蒸汽温差所引起的热应力等，检维修或操作不当容易引起汽轮机转子产生弯曲变形。

关键词：汽轮机；转子；弯曲变形；修复1 转子变形某化工企业拥有80万吨/年硫酸装置（以下简称装置）2009年配套安装一台B6-3.3/0.6型、6MW背压式汽轮机，用于驱动AV80-4轴流压缩机以提供装置升温、焚硫炉燃烧等生产用气。

2019年6月25日，因装置酸泵电机出现故障而使装置停车，装置停车时并未将汽轮机进行停车处理，而是将汽轮机转速从3950转/分钟逐步降至1000转/分钟运行。

约3小时后装置恢复开车时同步提高汽轮机转速开车运行，转速提升过程中，发现汽轮机进汽侧、排汽侧转子振动大。

机组振动逐步上升，转速提升20分钟时，汽轮机排汽侧和进汽侧振动值升至500μm，于是，于当天22:03分紧急停下汽轮机后盘车。

由于机轮机机组在1000转/分钟状态下运行约3小时未出现振动情况，紧急停车后盘车期间也没有找到振动大的原因，为进一步查找汽轮机振动大的原因，紧急停车30分钟后于22:35分再次冲转汽轮机至500～600转/分钟，此时汽轮机振动在18～51μm，振动值明显高于大修后开车时10～15μm的振动值，为避免汽轮机转子变形，汽轮机在500～600转/分钟运行30分钟后停机进入盘车状态。

经技术人员分析，汽轮机在低转速运行时间过长，汽轮机的转子、汽缸膨胀不同步,引起局部动静摩擦,产生振动大，于是，决定将机组盘车3小时后再冲转观察。

大型汽轮机低压转子轴颈裂纹生成分析及处理

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结论
（!）对应用于早期投运的凝结水混床树脂运行
水精处理装置尽可能早地投入运行。其获取的经济效益是相当可观的。（#）建议凝结水混床投运不受水质状况限制，最大限度发挥凝结水处理设备的功效，将杂质和污染物截留在凝结水混床内。树脂运行失效或遭受污染，由树脂再生系统处理。［参考文献］
［!］喻亚非，丁华仁，等 $ 鄂州电厂凝结水精处理混床投运研究［ %］，!） $ 湖北电力， "&&&（ $ ［"］李善风，朱兴宝，等 $ 火电机组启动期间凝结水精处理早期投运的效益［ %］，!） $ 湖北电力， !’’(（ $ ［#］杨东方 $ 凝结水处理［)］水利电力出版社， $ 北京： !’(’ $
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低压转子 ! 号轴颈车削检查结果
轴向 4 周向裂纹最大长度 4 $$ — 4 -! 1 ) +# 1 # 4 -(# 1 # ,( 1 # 4 -#’ 1 # ,- 1 # 4 3, 1 # ,- 1 # 4 ’3 1 # () 1 # 4 # 1 # (! 1 # 4 — () 1 # 4 — 硬化带硬化最高宽度最带条硬度窄 4 最宽数 4 %& 4 $$ + + + + + "# — — 4 ’’ (" 4 ’# (" 4 ’# -! 4 ,’ — ( 4 +( ’## — !+( !-" ’3# ’3( — ,#(
大型汽轮机低压转子轴颈裂纹生成分析及处理
黄海舟! ，张
（! $ 湖北省电力试验研究院，武汉［摘
翔" ，刘胜宏#

汽轮机低压转子末级叶片断裂分析

测定！吉果见表$&由表$可知''号叶片除Ct、 R含量偏•，其他元素含量均符合GM/T 8732— 200#《汽轮机叶片用钢》的要求&
样品 57号叶片 GM/28732— 2004要求
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表@ 57号叶片化学成分分析结果
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中图分类号：TK26! !
文献标志码:G
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#)汽轮机低压转子末级的57号叶片断裂( 12号叶片存在裂纹，2根叶片缺陷位置具有一致性，均为叶片进汽侧距叶顶280 ==的司太立合金与叶片母材交界处。该处存在结构上不连续，易产生应力集中&在长期运行中，由于水蚀及应力集中的共同作用，叶片产生疲劳裂纹&在对机组低压转子末级叶片进行磁粉检测时，发现共有 33根叶片在该位置存在裂纹或开口缺陷&
号叶片上切取2个拉伸试样，编号为57-1（7-2（ 12-1和122,具体取样位置见图:&

6MW汽轮机转子轴颈处裂纹分析及处理

6MW汽轮机转子轴颈处裂纹分析及处理针对某6MW背压式汽轮机转子轴颈上出现裂纹，进行超声波探伤，确定了裂纹的长度及深度，通过对汽轮机转子进行寿命评估，依据转子的设计、制造、机组的运行里程及历次检修检查结果，对转子危险部位进行了应力分析和裂纹车削前和车削后的疲劳寿命评估，确定裂纹的解决方案。

标签：汽轮机转子；轴颈；裂纹；扭转应力；许用应力由我公司设计制造的一台6MW背压式汽轮机（B6-2.2/0.245）于2008年在巴基斯坦某糖厂投入运行。

机组在2015年8月大修时，意外发现转子轴颈旁出现1条裂纹。

于是糖厂通过肉眼观察和进行超声波探伤检查，并将检查报告反馈我公司，要求提出具体解决方案。

1 转子轴颈裂纹的现场检查和分析本汽轮机转子后轴承轴颈宽度180mm，直径φ140mm，主轴材料为：34CrNi3Mo。

现场的检查情况是：距后轴承中心70mm的轴颈位置发现1条宏观裂纹，正好位于轴颈与后轴承座油封间的倒角位置上，裂纹为径向方向，裂纹长度为14-15mm，在扫描区域可见裂纹深度为5-8mm。

2 事故诊断分析转子是汽轮机组最重要的关键部件，其工作状态比较复杂，在高温、高转速状态下，既承担着较大的离心应力及传递功率所产生的扭转应力，又承担着较大的热应力，还可能产生弯曲、振动等。

转子在高温环境下运行，同时在汽轮机启、停和变负荷过程中承受交变应力，会产生低周疲劳。

蠕变和疲劳同时存在，两者是交互作用的，产生疲劳损伤，特别是对调峰机组和做驱动用的机组来说更为严重。

因此，汽轮机转子产生裂纹的情况非常多，后果也很严重，转子体出现裂纹是最大的安全隐患之一。

产生裂纹的原因如下：（1）调峰期间或者热应力对转子的影响。

热应力主要发生在高中压转子的前几级，它是由于转子各部分温度不均匀，各部分材料之间膨胀或者收缩互相限制而引起，材料经过多次交变应力的作用之后，有可能产生疲劳裂纹，温差越大，产生疲劳裂纹的期间就越短。

（2）热变形及蠕变影响。

热电站#4机叶轮轮缘裂纹分析及处理

热电站#4机叶轮轮缘裂纹分析及处理发布时间：2022-08-30T01:51:54.272Z 来源：《科技新时代》2022年第2期1月作者：王举[导读] 汽轮机叶轮轮缘开裂是汽轮发电机组运行中重大安全隐患，王举齐鲁石化热电厂乙烯动力站山东省淄博市255400摘要：汽轮机叶轮轮缘开裂是汽轮发电机组运行中重大安全隐患，开裂原因主要是因为腐蚀和应力综合作用造成的。

关键词：汽轮发电机组、叶轮轮缘、腐蚀、水质一、机组概况热电站#4机是上海汽轮机厂制造的单缸、冲动、抽汽冷凝式具有一级调整抽汽汽轮机，型号：C60-8.83/1.275-2。

机组额定功率50MW（已扩容至60MW），主蒸汽压力：8.83MPa，主蒸汽温度：535℃，低压调整抽汽压力：1.27MPa。

2005年，由哈尔滨哈汽电站设备有限公司改造扩容，由50MW扩容至60MW。

机组上次大修时间2013年10月。

二、故障经过2018年2月11日热电站4#机组根据生产需要，停机备用，根据检修安排和发电机一点接地故障频发，3月5日，#4机组转大修，同步开展寿命评估工作。

汽轮机转子于3月14日出厂，交由济南发电设备厂有限公司进行套装叶轮拆卸配合寿命与安全评估和转子动平衡工作。

转子叶轮拆卸后，由省特检院进行检测，检测中发现，第14级叶轮出汽侧轮缘外表面发现2处环向裂纹（裂纹1和裂纹2）。

裂纹1 长度约为70mm，裂纹2长度约为50mm。

开裂位置及裂纹形貌如图1所示。

3月30日，齐鲁石化机动处、热电厂机动科、省特检院、济南发电设备厂有限公司共同鉴定并决定更换第14级叶轮和叶片，由济南发电设备厂有限公司施工。

热电厂提报紧急采购计划，济南发电设备厂加工制作轮盘和叶片。

4月16日，委托省特检院对转子腐蚀物和叶轮开裂原因进行分析。

二、原因分析1、轮缘开裂原因分析省特检院分析认为，（1）受力方面：此反Ｔ形槽内壁上方根部在汽轮机运行过程中受到装配应力、热应力、离心力等复合应力影响。

汽轮机转子裂纹原因分析及运行安全措施

汽轮机转子裂纹原因分析及运行安全措施1.原因分析1.1轴向应力过大：汽轮机转子在运行过程中承受着巨大的轴向应力，如果应力过大或者应力分布不均匀，就可能导致转子出现裂纹。

1.2温度变化引起的热应力：汽轮机转子在运行时，温度会不断变化，而不同部分的热膨胀系数有所不同，温度变化会导致转子出现热应力，如果热应力过大，就可能导致裂纹的产生和扩展。

1.3转子的金属疲劳：汽轮机转子在长期运行过程中，受到旋转和循环载荷的作用，会引起金属疲劳，从而导致转子出现裂纹。

1.4腐蚀和侵蚀：因为运行环境的原因，汽轮机转子受到腐蚀和侵蚀的风险，这些因素会导致转子的金属结构发生变化，从而引起裂纹。

为了确保汽轮机转子的安全运行，以下是一些常用的安全措施：2.1转子材料选择：应选择具有良好的强度和耐疲劳性能的合金材料作为转子的制造材料，以减少转子出现裂纹的概率。

2.2应力分析和检测：在汽轮机转子的设计和制造过程中，应进行应力分析和检测，以确保转子的应力分布均匀，并及时发现转子上的裂纹。

2.3温度和热应力控制：通过合理的温度和热应力控制，可以减少转子的热应力，防止转子出现裂纹。

2.4润滑和冷却：合理的润滑和冷却系统可以降低转子的摩擦和热量，保持转子的温度在安全范围内，减少裂纹的产生。

2.5检修和维护：定期对汽轮机进行检修和维护是确保转子安全运行的重要手段，及时发现和修复转子上的裂纹，防止裂纹扩展。

2.6环境保护和监测：汽轮机运行的环境应保持干燥、无腐蚀性气体和化学物质，并定期进行环境监测，防止腐蚀和侵蚀导致转子裂纹的产生。

总之，汽轮机转子裂纹的产生是受到多种原因的影响，为了确保转子的运行安全，应采取适当的措施来控制转子的应力、温度和磨损，并进行定期的检修和维护工作。

某电厂#2机汽轮机末级叶片断裂分析

某电厂#2机汽轮机末级叶片断裂分析摘要：汽轮机末级叶片是火力发电厂的重要零部件，末级叶片断裂是机组运行中比较常见的故障，对汽轮机组的安全、经济运行有着直接影响。

为此，本文以某电厂#2机汽轮机2023年4月12日末级叶片断裂事故为例，采用断裂叶片进行宏观检查分析、化学成分分析、力学性能试验、金相组织分析等理化检验与断口分析方法，对#2机汽轮机末级断裂的低压转子叶片进行综合性失效分析，并结合相关事故处理经验，采取针对性的整改措施。

结果表明:#2机汽轮机末级叶片断裂是在交变应力反复作用下引起的。

叶片基体母材与司太立合金片镶焊L形直角应力集中位置萌生了疲劳裂纹，降低了叶片的耐冲蚀能力，最终导致叶片疲劳断裂。

关键词：2号机；汽轮机；末级叶片；断裂；分析；断裂原因；整改在电厂所有事故中，汽轮机叶片疲劳断裂是其中最常见的一种，这是由于叶片的汽轮机运行中处于应力状态、工作温度、环境介质等恶劣环境。

叶片断裂的形式主要根部断裂和中部断裂两种。

在汽轮机运行中，叶片常常会受到转子旋转时的拉应力、弯曲应力和扭力等作用，最终会导致叶片疲劳断裂。

某电厂2号机为哈尔滨汽轮机厂引进美国西屋技术生产的N320—16.7/537/537型单轴反动凝汽式汽轮机，为亚临界、一次中间再热。

自机组投运以来，分别于2004年5月、2005年1月、2006年4月、2020年2月开展了四次检修。

从检修结果可以看出，在四次检修工作中发现#2机汽轮机末级叶片出现早期断裂的质量问题，由于未达更换叶片处理要求，只进行补焊处理，为叶片断裂留下隐患。

2023年4月12日23:45:25，#2、#3、#4瓦在23:45:25振动突然增大，故对本次#2机汽轮机末级叶片断裂进行如下分析：1 机组检修情况某电厂2号机自投运以来，开展了四次大修，具体检修情况如下：（1）2004年5月24日凌晨2点，#2机#4瓦振动大跳机，后直接转小修。

小修情况：开低压缸检查，发现末级叶片拱形围带有部分断裂飞脱，机侧9片，电侧4片，且有两处拉筋断裂造成相邻两叶片有错口现象。

关于汽轮机常见故障及对策的思考

关于汽轮机常见故障及对策的思考汽轮机是一种常见的重要动力装置，广泛应用于电力、制造、化工等领域。

但是，在使用过程中，汽轮机也会出现一些常见故障，如转子疲劳裂纹、轰鸣、失速、高温等，这些故障严重影响了汽轮机的使用效果和使用寿命。

因此，本文将就汽轮机的常见故障及对策进行探讨。

一、转子疲劳裂纹转子疲劳裂纹是汽轮机中最常见的故障之一，其主要原因是轴承、密封、轮盘等处的磨损，导致转速不稳定，从而使得转子在运转过程中受到强烈的振动力，引起疲劳裂纹的产生。

转子疲劳裂纹的产生对汽轮机的运行安全和经济性都有很大的影响。

对此，可以采取以下对策来解决：（1）加强质量检测：加强对汽轮机零部件的质检，提高制造质量和检查精度，严格控制工艺过程，避免缺陷和误差。

（2）预防性维护：定期对汽轮机进行检查和维护，及时更换磨损的部件和润滑油，检查机器运行状态，及时排除隐患。

（3）优化设计：改进汽轮机的结构设计，采用更耐磨的材料，减小磨损，提高汽轮机的使用寿命和安全性。

二、轰鸣轰鸣是汽轮机的一种常见故障，其主要原因是轴承或齿轮不平衡，或者是系统不稳定引起的共振。

轰鸣不仅会对汽轮机的使用效果产生不良影响，还会对人体造成噪音污染，因此应采取以下对策来解决：（1）均衡校正：通过均衡校正来解决轴承或齿轮不平衡的问题，消除产生轰鸣的原因。

（2）降低振动力：减少汽轮机系统的不稳定因素，比如减小气体流量和涡流损失，降低系统振动力，避免共振现象的发生。

（3）吸音降噪：对于难以消除的噪音，可以采取吸音降噪措施，如安装隔音板，采用布线技术等。

三、失速失速是汽轮机工作中的一种常见故障，其主要原因是系统流量不足，或者是涡流损失增大，导致机械能输出不足，引起失速。

失速不仅会影响汽轮机的使用效果，还会对其他设备和生产工艺产生影响。

因此，针对失速问题，我们可以采取以下对策：（1）优化流程：通过优化流程，减少涡流损失，提高流量，保证汽轮机的正常工作状态。

（2）调整机组运行状态：在失速前，可以通过调整机组的负荷和输出功率等参数来使汽轮机保持正常工作状态，避免失速的发生。

防止汽轮机轴系断裂安全技术措施

防止汽轮机轴系断裂安全技术措施1.机组主、辅设备的保护装置必须正常投入，已有振动监测保护装置的机组，振动超限跳机保护应投入运行；机组正常运行瓦振、轴振应达到有关标准的优良范围，并注意监视变化趋势。

振动是反映机组运行状况的重要指标，许多重大设备事故的先兆都会在振动上表现出来，因此，明确要求振动超限跳机保护必须投入运行，充分发挥该保护的作用，以确保机组的安全、稳定运行。

2.运行lOOkh以上的机组，每隔3—5年应对转子进行一次检查。

运行时间超过15年、寿命超过设计使用寿命的转子、低压焊接转子、承担调峰起停频繁的转子，应适当缩短检查周期。

3.新机组投产前、已投产机组每次大修中，必须进行转子表面和中心孔探伤检查。

对高温段应力集中部位可进行金相和探伤检查，选取不影响转子安全的部位进行硬度试验。

4.不合格的转子绝不能使用，已经过主管部门批准并投入运行的有缺陷转子应进行技术评定，根据机组的具体情况、缺陷性质制定运行安全措施，并报主管部门审批后执行。

5.严格按超速试验规程的要求，机组冷态起动带25％额定负荷(或按制造要求)，运行3—4h后立即进行超速试验。

机组在下列情况下应做危急保安器动作试验：新安装机组、机组大修后、危急保安器解体或调整后、机组做甩负荷试验前和停机一个月以上再次起动时。

在进行危急保安器动作试验时，应满足制造厂对转子温度的规定。

对于冷态起动的机组，一般要求其带25％负荷运行3—4h后方可进行试验。

6.新机组投产前和机组大修中，必须检查平衡块固定螺丝、风扇叶片固定螺丝、定子铁芯支架螺丝、各轴承和轴承座螺丝的紧固情况，保证各联轴器螺丝的紧固和配合间隙完好，并有完善的防松措施。

7.新机组投产前应对焊接隔板的主焊缝进行认真检查。

大修中应检查隔板变形情况，最大变形量不得超过轴向间隙的1／3。

8.防止发电机非同期并网。

发电机非同期并网，使转子的扭矩剧增，对机组尤其是对转子产生的损害非常大，轻则损害转子的寿命，重则将导致机组轴系的严重毁坏事故。

转子裂纹的影响因素分析及其预防对策

如果在稳定的转速下轴心线的运动是围绕中性轴的周期一倍频圆周运动，则表明轴是弯曲的，并以此固定的弯曲形状旋转。这时轴的材料受到恒定的拉伸或压缩，其应力是不变的。因此，只有不平衡量作用时，对轴的开裂影响较小。
由于转子或支承轴承普遍存在横向不对称，因而引起同步椭圆进动使稳定的弯曲应力具有可变性，此时轴的平均稳定弯曲应力与一个小的具有二倍频转速频率的脉动成分同时出现（图4a）。
（2）在运行方面，保证电网周波在额定或正常允许的变动范围内，严格控制监视段压力；在汽轮机启停过程中，要严格保持新蒸汽参数符合要求，
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保持机组及管路系统疏水畅通，特别是热态启动时，要防止骤冷或金属温升超过允许值，以减少轴系的交变热应力；汽轮机启动升速时，尽可能迅速过临界转速，避免长时间停留在共振区引起轴系疲劳，对停机时间较长的机组，做好停机保养工作，严防水、汽进入汽缸引起腐蚀。
掌握转子裂纹的基本特性，对有效的诊断转子裂纹是很重要的。最基本最重要的转子裂纹特征是同步响应向量（幅值和相位）和低速转动向量的变化。同步幅值和相位的变化是由不对称的横向裂纹产生的轴弯曲（“ 弹性不平衡 ” 效应）引起的。与裂纹有关的转子永久性弯曲所产生的附加不平衡和原始的质量不平衡相互影响，在这种情况下，同步相位和幅值就会或高或低的发生变化。相位变化也是很明显的，因为裂纹不大可能出现在与原始质量不平衡相同的角度位置上。
工作研究
图5 双流低压涡轮机简图
图6 外伸转子由于设计不当，双流蒸汽涡轮发电机的转速常等于或接近于涡轮发电机组第二阶固有频率的一半，这意味着二倍频振动分量将在工作转速下产生共振。例如一台典型的双锥型单跨双流涡轮

汽轮机转子裂纹原因分析及运行安全措施

汽轮机转子裂纹原因分析及运行安全措施汽轮机作为常见的发电机组设备，其转子是承载着机组运行的重要组件，而转子的裂纹问题是运行中常见的故障之一。

本文将从裂纹产生原因、裂纹检测的方法以及运行安全措施等方面进行分析。

1. 转子裂纹的产生原因分析汽轮机转子主要由铸钢或锻钢组成，平常运行时受到机组负载力的作用，随着运行的时间越长，转子的应力也随之不断积累。

转子在高速旋转过程中，受到离心力的作用，同时其又处于高温高压的工作环境中，长期的高应力和高温情况有可能会导致转子的裂纹产生。

1.1 超负荷运行超负荷运行是导致转子裂纹产生的主要原因之一。

由于外界负载加大，转子所承受的应力也明显增加，超过了转子设计应力的承受范围，导致了转子的超负荷运行。

特别是在机组的启停或频繁改变负荷的情况下，转子变形和扭曲的机会更加增多，容易引发裂纹。

1.2 工艺缺陷转子在加工、制造过程中存在着一定的工艺问题。

制造厂商如果不严谨，配合不当，或者制造能力水平有限，都会容易出现转子表面裂纹、内部缺陷等问题。

在正常情况下难以检测裂纹或缺陷，但是在高温和高压的条件下会使缺陷扩展并最终演变成可识别的裂纹。

1.3 气动和热应力由于汽轮机内部的气体流动，气体流速在叶片导弹间很大，这样会产生风影响、偏载；同时由于高温介质（水蒸汽或者燃气）的强烈腐蚀，不良的颗粒和其他因素会使转子年会出现气动和热应力影响，可能引起裂纹产生。

2. 转子裂纹的检测方法2.1 磁粉检测磁粉检测是一种常见的材料表面裂纹检测方法。

在汽轮机转子维修过程中，工作人员可以借助该技术将磁性粉末喷鼻转子检测表面，当有裂纹产生时，裂纹附近的粉末将被不断吸引进去，形成特殊的磁性线路或磁标记。

2.2 超声波检测超声波检测利用“声波反弹”的原理来检测材料的内部是否存在缺陷。

这种检测方法一般通过传感器把超声波传入材质中，材质内部有缺陷、内部结构或组成等会改变超声波的传播行程、反射或透过（或者是这减弱衰减），从而被检测人员捕获。