燃气轮机低压压气机转子叶片断裂分析
MS6001型燃气轮机压气机一级动叶片断裂分析
MS6001型燃气轮机压气机一级动叶片断裂分析摘要燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气透平等主要部件组成，其中压气机的性能对燃气轮机性能有很大的影响。
而压气机的喘振工况是气流强烈脉动的工况，在这种工况下运行的燃气轮机不仅振动大，而且可能发生叶片断裂的严重事故，因而不允许在这种工况下运行，但是除此之外，还可能有其它原因能够造成叶片的断裂，本文只针对MS6001型燃气轮机压气机的一级动叶片断裂进行简要的分析。
关键词燃气轮机；压气机；叶片断裂压气机有轴流式和离心式两种。
轴流式是多级的，离心式是一级或两级的，其工作原理和性能分别与通用的轴流压缩机和离心压缩机相同。
轴流式压气机效率较高，适用于大流量的场合，在功率大于1mW的大、中型燃气轮机中普遍应用。
在小流量时，轴流式压气机因后面几级叶片很短，效率低于离心式，因而在1mW以下的小功率燃气轮机中广泛采用离心式压气机，由于级数少因而缩短了压气机的轴向长度。
功率为数兆瓦的燃气轮机中，有些压气机采用轴流式加一个离心式作末级，因而在达到较高效率的同时又缩短了轴向长度。
2006年专家对燃气轮机压气机断裂的马氏体不锈钢ASTM403叶片进行了宏观检查、化学成分分析、硬度测试、断口分析（体视显微镜和扫描电镜分析）、微观金相组织检验分析、扫描电镜和能谱分析，通过以上各项实验的综合分析并结合叶片运行工况特点，得出叶片断裂的主要原因是烟气颗粒对叶身冲蚀形成的点状凹坑缺陷在交变应力的作用下所引起的低周疲劳开裂。
1 断裂原因分析MS6001型燃气轮机压气机叶片材质为403，属于马氏体不锈钢，淬透性好，一般经油淬活空冷后才能得到马氏体组织。
这种钢具有较高的硬度，韧性，较好的耐腐蚀性，热强性和冷变形性能，减震性也很好。
为了更好地分析MS6001型燃气轮机压气机叶片的断裂原因，指导机组修复和随后的安全运行，我们做了以下各项试验分析：宏观检查，化学分析，硬度测试，端口分析，金相检验，扫描电镜和能谱分析以及综合分析。
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?。
MS6001型燃气轮机压气机一级动叶片断裂分析
MS6001型燃气轮机压气机一级动叶片断裂分析作者：雷军,闫纪萍,常红英来源：《科技传播》2011年第01期摘要燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气透平等主要部件组成，其中压气机的性能对燃气轮机性能有很大的影响。
而压气机的喘振工况是气流强烈脉动的工况，在这种工况下运行的燃气轮机不仅振动大，而且可能发生叶片断裂的严重事故，因而不允许在这种工况下运行，但是除此之外，还可能有其它原因能够造成叶片的断裂，本文只针对MS6001型燃气轮机压气机的一级动叶片断裂进行简要的分析。
关键词燃气轮机；压气机；叶片断裂中图分类号[TE99] 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）34-0103-02压气机有轴流式和离心式两种。
轴流式是多级的，离心式是一级或两级的，其工作原理和性能分别与通用的轴流压缩机和离心压缩机相同。
轴流式压气机效率较高，适用于大流量的场合，在功率大于1mW的大、中型燃气轮机中普遍应用。
在小流量时，轴流式压气机因后面几级叶片很短，效率低于离心式，因而在1mW以下的小功率燃气轮机中广泛采用离心式压气机，由于级数少因而缩短了压气机的轴向长度。
功率为数兆瓦的燃气轮机中，有些压气机采用轴流式加一个离心式作末级，因而在达到较高效率的同时又缩短了轴向长度。
2006年专家对燃气轮机压气机断裂的马氏体不锈钢ASTM403叶片进行了宏观检查、化学成分分析、硬度测试、断口分析（体视显微镜和扫描电镜分析）、微观金相组织检验分析、扫描电镜和能谱分析，通过以上各项实验的综合分析并结合叶片运行工况特点，得出叶片断裂的主要原因是烟气颗粒对叶身冲蚀形成的点状凹坑缺陷在交变应力的作用下所引起的低周疲劳开裂。
1 断裂原因分析MS6001型燃气轮机压气机叶片材质为403，属于马氏体不锈钢，淬透性好，一般经油淬活空冷后才能得到马氏体组织。
这种钢具有较高的硬度，韧性，较好的耐腐蚀性，热强性和冷变形性能，减震性也很好。
为了更好地分析MS6001型燃气轮机压气机叶片的断裂原因，指导机组修复和随后的安全运行，我们做了以下各项试验分析：宏观检查，化学分析，硬度测试，端口分析，金相检验，扫描电镜和能谱分析以及综合分析。
燃气轮机叶片断裂故障诊断方法研究
燃气轮机叶片断裂故障诊断方法研究发布时间：2021-06-09T02:52:02.458Z 来源：《福光技术》2021年4期作者：王成宇[导读] R&R 公司作为国际著名动力系统供应商，在工程上应用数据驱动技术已经使得其获益颇多。
广东大唐国际肇庆热电有限责任公司广东肇庆 526105摘要：叶片作为燃气轮机的核心部件，长期工作在高压、高转速、高温等恶劣条件下，发生故障的概率很高。
叶片断裂是其中的一种典型故障模式，燃气轮机叶片一旦发生断裂，不仅使整机性能下降，同时高速飞出的断裂叶片会打伤后级叶片等转子部件及机匣等静子部件，引发碰摩、抱轴卡滞甚至着火等二次故障，严重威胁燃气轮机的安全可靠运行。
对燃气轮机叶片状态进行监测，实时分析叶片状态，是保证燃气轮机安全可靠运行的重要手段。
关键词：燃气轮机；叶片断裂；故障诊断方法1国内燃气轮机控制系统的发展现状分析国外各个科研机构针对燃气轮机控制系统的研究与国内具有很大相似性，而且许多外文学术成果是国内科研单位产生。
对 ASME 近五年关于燃气轮机控制系统的相关会议论文进行整理和粗略统计，文章标题中的有效高频词按照使用次数从大到小可排列为：模型 / 建模、控制、诊断、监测、传感器、故障、健康、检测和预测。
其中比较有代表性的工作有：Samuel Cruz-Manzo 建立了双轴工业燃气轮机性能分析的热力学瞬态模型，CodyW.Allen 研究了用于故障检测的降阶线性燃气轮机模型。
Amit Pandey 开展了燃气轮机模型预测控制，Alex Tsai 开展了混合固体氧化物燃料电池燃气轮机发电机模拟器的多模型自适应控制，Y.G.Li 等人开展了基于人工神经网络的燃气轮机功率设定传感器故障检测和调节。
Gbanaibolou Jombo 开展了燃气轮机传感器故障自动诊断、Moritz Lipperheide 针对重型燃气轮机的长期 NOx 排放特性设计了一种基于模型的监测和诊断方法，Xiao jun Li 基于神经网络增强模糊逻辑专家系统的旋转机械监测与故障诊断方法。
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。
800MW汽轮机末级叶片断裂原因分析及措施
800MW汽轮机末级叶片断裂原因分析及防范措施[ 关闭窗口]俄罗斯超临界800MW燃煤机组，低压缸末级960mm叶片第43和84号叶片断裂事故进行讨论。
会议前我们编写的800MW汽轮机末级叶片断裂的原因分析及防范措施作为此次会议的交流材料也进行了研讨。
一、动叶片简介1、动叶的作用：将蒸汽的动能和部分热能在由动叶组成的环形叶栅汽道内转换为转子上的机械能。
2、设计制造动叶片主要考虑如下方面的要求：⑴叶片应具有足够的强度和良好的振动特性，即避开共振区以保证叶片安全运行。
⑵应具有良好的空气动力特性，以达到较高的效率。
⑶应有合理的结构和良好的工艺性，便于制造和安装。
3、叶片的组成：⑴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。
⑵叶根：将叶片固定在转子叶轮上的装配部分。
⑶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。
4、800MW汽轮机低压缸布置及叶片型式本机共有三个低压缸，每个缸前后各设有5级叶片。
蒸汽由中压缸末级排汽经二根Φ1196mm 的管道进入三个低压缸，低压缸蒸汽作功后，排汽进入两台纵向布置的凝汽器。
800MW汽机低压缸叶片是带有一定反动度的冲动式叶片，叶片为型线沿叶高变化的变截面扭曲叶片。
末级长度为960mm，末级叶轮平均直径2480mm，末级叶片环形排汽面积6×7.48m2，三个低压缸合计出力236MW（高压缸出力260MW，中压缸出力304MW）。
低压缸各级叶片反动度：低压第一级0.33低压第二级0.40低压第三级0.46低压第四级0.55低压第五级0.69二、汽轮机叶片断裂现象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. 凝结水导电度、Na离子、Cl根增加、凝汽器水位上升，凝泵电流增加。
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］。
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。
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。
典型事故实例分析“叶片断裂”分析ppt课件
损坏的主要缘由
叶片围带上的硬质合金块存在裂纹，在运转中断 落是叶片材质存在不允许的枝间疏松缺陷；叶片的围 带构造薄弱，其上的硬质合金块小；燃用轻柴油中的 硫化物和运转环境的海边空气中Na离子偏高，使叶片 受低温热腐蚀，降低了叶片的疲劳强度，促进了叶片 断裂损坏发生。
改良措施
强化燃油质量管理和质量的化学监视。运转中加 强振动监视，根据监测系统，在带负荷运转中一旦发 现轴瓦振动数值忽然添加3～4mm/s，及时分析缘由。 必要时应停机揭缸检查。一旦发现质量碎片，立刻改 换改良的新型叶片。
燃气轮机—— 运转中发生的缺点
概述
从前面的描画热悬挂景象对叶片的热冲击
呵斥叶片产生裂纹可以看到叶片损坏后对机组 的影响。
一旦叶片体破碎，质量的改动将引起转子
体的不稳定转动，破碎的质量块撞击转子上的
部件将损伤金属资料，导致机组的猛烈振动，
而振动程度的加剧影响到机组运转。叶片体上
发生几何大变形还将引发转子的摩碰。
由振动超限引起的零部件损坏
运转中发生的叶片断裂事故
从断口截面可以看出是，深黑色断口属于早期振 动损坏的围带。首先折断的叶片质量引发击断相邻的 叶片，后损坏的叶片断口呈现新颖金属外表。沟槽附 近的裂纹是由于腐蚀呵斥的沟槽在应力集中或者断裂 碎块撞击所呵斥的。
该机组事故特点是围带断裂前机组产生振动，围 带的断裂改动了叶片振动特性，振动幅值加剧，增大 叶片的动应力。加上在高温燃气介质碱金属硫酸盐对 叶片资料腐蚀的共同作用，导致叶片的振动疲劳极限 降低，在叶型中部断裂。断裂损坏性质属于腐蚀疲劳 损坏。
因此，燃机设计对叶片的强度与振动数据 有非常严厉的控制目的。
运转中发生的叶片断裂事故
某燃机电厂第三级叶片三年中延续三次发生断 裂事故[11]。叶片损坏时的运用时间同设计寿 命相比，相差甚远。叶片远远没有到达设计规 定运用期限就发生了断裂缺点。机组在发生缺 点的运转中表现出的显著特性是具有较大理振动超限 问题。经检查发现第三级叶片上有明显的点腐蚀 坑，有4个叶片在叶型中部折断。断口出气侧呈蓝 黑色，有的断口呈现新颖金属光泽。叶片围带上 的硬质合金块存在裂纹并在运转中断落。有多片 叶片部分被击伤、痕迹新颖。还有12个断口呈深 黑色叶片的围带断落。此外，发现叶片外表腐蚀 的沟槽以及在沟槽附近的小裂纹。
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。
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。
600MW机组低压转子叶片断裂原因分析
600MW机组低压转子叶片断裂原因分析摘要：某汽轮机厂有限责任公司生产的CLN600-24.2/566/566型机组低压转子叶片在运行中断裂,对机组安全稳定运行影响较大。
本文对低压转子叶片断裂原因分析以及低压转子叶片断裂的预防措施进行了阐述，对预防某汽轮机厂有限责任公司生产的同类型机组在运行中发生设备损坏事故具有重大的意义。
关键词：低压转子叶片；断裂；预防前言：某汽轮机厂有限责任公司生产的CLN600-24.2/566/566型汽轮机，为超临界、一次中间再热、三缸四排汽(高中压缸合缸)、单轴、双背压、凝汽式汽轮机，轴系由高中压转子、低压Ⅰ转子、低压Ⅱ转子、发电机转子通过刚性连轴器直接带动发电机工作。
汽轮机共有三个汽缸，一个高中压缸和二个低压缸。
高中压缸为合缸反流布置，采用双层结构。
低压缸为对称分流布置，采用三层缸结构。
通流部分共有44级，高压部分有一个调节级和9个压力级，中压部分有6个压力级，低压部分有4×7个压力级。
全机有三个转子，分别为高中压转子和二个低压转子，全部为整锻式转子，采用刚性联轴器连接。
高、中压转子动叶片全部为弯扭自带冠叶片，枞树型叶根。
低压Ⅰ转子、低压Ⅱ转子动叶片正、反向1－7级为变截面扭曲动叶片；均为自带围带，枞树型叶根结构。
其中第1～5级动叶片为型钢铣制而成，第6级为模锻毛坯抛磨而成。
所采用的技术依然是反动式结构的匹配方式。
末级动叶叶片为锻造制成，自带围带并带凸台拉筋的结构，叶根采用加强型枞树形叶根，与转子上的叶根槽相匹配。
动叶片装配后形成整圈连接。
动叶片采用枞树型叶根，安装在转子相配的叶根槽内。
转子的圆周外表面沿切向加工半圆形的槽，在每片叶片下部与转子上半圆形槽相应的位置钻一销孔，当每片叶片装入叶根槽的相应位置后，将定位销装入销孔中，锁住叶片。
叶片按顺序装入，每个叶片的销孔与前一片叶片的定位销一起将叶片固定在转子上。
最后一片叶片装入时不用销钉固定，而是通过位于出汽边和进汽边的径向销固定在相邻的叶片上。
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。
SGT—200型燃气轮机叶片断裂故障分析
SGT—200型燃气轮机叶片断裂故障分析珠海某LNG工厂一台西门子SGT-200型燃气轮机在运行20000小时后，突发机械故障，造成压气机叶片大面积断裂损伤，机组被迫返厂大修。
经调查分析，事故是因为机组在离线水洗后长时间处于停机状态，没有及时启机运行，残余水积聚在压气机底部叶片装配孔附近，导致叶片转动部位锈蚀卡涩，叶片角度发生错位，产生了大量非正常尾流，叶片因过度的应力而产生裂纹并最终发生断裂。
因此，燃气轮机在进行离线水洗后，应及时启机运行，确保水汽被彻底排尽烘干，要定期检查可调节叶片（IGV），确认机构动作正常活动自如。
标签：燃气轮机；叶片断裂；SGT-200；水洗；尾流1 引言珠海某LNG工厂核心动设备燃气透平机组由一台西门子SGT-200-2S型燃气轮机与一台离心式压缩机组成，该型燃气轮机是国内首次引进使用，具有结构紧凑，效率高，采用DLE（干式低排放）燃烧系统，氮氧化物排放低，双轴布置可快速适应负载变化需求，可进行在线和离线水洗等特点。
机组在一次例行检修后的满负荷测试过程中，突发机械故障，造成压气机内部大面积叶片断裂损伤，机组被迫返厂大修，工厂停产7个月，经济损失严重。
2 机组简介SGT-200-2S型双轴燃气轮机采用双燃料燃烧系统，天然气和液体燃料均可，由15级轴流亚音速压气机，2级悬挂式压气机透平，2级高效动力透平组成，设置5级可调节导叶和静叶系统（IGV），压缩比12.3：1，额定转速10950rpm，ISO 条件下空气流量29.3kg/s，功率7680kW，热效率33.4%，8个DLE燃烧室各带有一个点火器，氮氧化物排放含量小于15ppmV。
结构简图如图1所示。
3 叶片断裂故障燃气轮机累计运行时长约20000小时后，在完成例行B检保养工作后启机测试，升负荷至温度控模式运行，达到最高功率运行1小时后，机组因振动高紧急停车，伴随巨大异常声响。
停机后检查发现，压气机无法正常盘车，压气机IGV 外部连杆第2、3、4级发生不同程度的扭曲。
21东方300MW机组低压转子叶片断裂故障分析及处理
东方300MW汽轮机低压转子叶片断裂故障分析及处理龙劲强甘伏泉（湘潭发电有限责任公司，湖南 411102）摘要：全面介绍了东方300MW汽轮机组低压转子反向四级叶片断裂引起机组振动大停机故障的分析、确定及处理过程，供叶片故障机组的抢修参考。
关键词：汽轮机低压转子叶片断裂1 设备概况某厂#1汽轮机系东方汽轮机厂生产的N300-16.7/537/537-4(高中压合缸)的亚临界中间再热两缸两排汽凝汽式汽轮机，1997年投入运行。
轴系由高中压转子、低压转子、发电机转子和励磁机转子组成，高中压转子与低压转子、低压转子与发电机转子之间用刚性靠背轮连接，发电机转子与励磁机用半挠性靠背轮连接（图1）。
#1、#2五瓦块可倾瓦轴承为落地式，#3、#4椭圆瓦轴承座落在排汽缸上，#5、#6椭圆瓦轴承为端盖式，#7、#8轴承与励磁机一起座落在整体台板上。
图1 机组轴系结构2 断叶片前后机组运行情况2004年8月27日9：45负荷200MW，AGC负荷控制方式，汽轮机顺序阀方式运行，机组运行正常。
10：22 中调AGC给定负荷指令300MW，开始加负荷，缓慢升压。
10：34 #1机负荷加到250MW，增开#2循环水泵。
10：45 #1机负荷270MW、主蒸汽压力15.7MPa，主蒸汽温度533℃，再热蒸汽压力3.35MPa，再热蒸汽温度536℃。
10：54 #1机负荷加至298MW 。
11：16 负荷301.51MW，主蒸汽压力15.7MPa，主蒸汽温度532℃，再热蒸汽压力3.55MPa，再热蒸汽温度540℃。
突然，汽轮机轴振、瓦振多点同时增大报警，其中轴振1X为186μm，#3轴承垂直瓦振由18μm增至70μm，轴振3X达237μm、3Y为120μm，#4轴承垂直瓦振增至49μm，轴振4X达238μm、4Y为121μm，轴振7X为156μm、8Y为105μm。
运行人员立即采取降负荷措施，并就地检查发现低压缸#3、4瓦有明显振动，约30秒内手动减负荷至169MW，此时，振动有轻微下降趋势但不明显。
低压转子末级叶片开裂原因分析
华北 电 力 技 术
Ｎ Ｏ Ｒ Ｔ Ｈ Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ Ｒ Ｉ Ｃ Ｐ Ｏ ＷＥ Ｒ
低 压 转 子 末 级 叶 片 开裂 原 因分 析
王智春 ， 蒋 楠 ， 李 炜 丽
（ 国 网冀 北 电 力有 限公 司 电 力科 学研 究 院 （ 华 北 电 力科 学研 究 院 有 限 责 任 公 司 ） ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ５ ）
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家对 于 １ Ｃ ｒ ｌ ２ Ｎ ｉ ３ Ｍｏ ２ Ｖ Ｎ类 叶 片钢 的力 学 性 能 具 体要 求 为 ： Ｒ 。 ０ ． ２≥７ ６ ０ ＭＰ ａ ， Ｒ ≥ １ １ ０ ０ ＭＰ ａ ， Ａ ｈ≥５ ４ ． ２ Ｊ ， 硬度为 ３ ３ １—３ ６ ３ Ｈ Ｂ。为 防 止 水 蚀
良， 过 渡区残余 应力值较大等 问题 。提 出显微组 织不佳 、 残余应 力过 大是 导致 叶片开裂的根 本原 因。
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低 压 压气 机转 子 叶片脱 榫断 裂和 同级 ・ 叶片 榫 ９片
０ 引 言
钛 合 金是 重要 的航 空 、 天结 构 材料 。 由于 航
Ｆｒ ｃｕｒ ａ ｔ ｅ Ａｎａｙ ｉ ｎ Ｌｏ ｐ ｅ ｓ ｒ ｍ ｐｒ ｓｏ ｔ ｒ Ｂｌｄｅ ｏ ｓ Ｔｕ ｂｉ ｌ ｓｓ ｏ ｗ— ｒ ｓ ｕ ｅ Ｃｏ ｅ ｓ ｒ Ｒｏ ｏ ａ ｆＧａ ｒ ｎｅ
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和裂纹叶片外观观察 、 口分析 、 断 化学成分分析 、 硬度检测和金相检验等手段 ， 确认 了断裂和裂纹叶片失 效模式相 同， 属振 均
动疲劳断裂 ， 盘和 叶片配合不 良引起微动磨损是该级叶片早期振 动疲劳断裂 的主要原 因。盘 、 配合不 良主要 是 由于配合 片
面 间无防磨损涂层 ， 在应用过程中产生氧化和磨损引起 的 ； 通过盘和叶片榫齿配合面涂干膜润滑 ， 效解 决了盘片配合 面微 有
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头 裂纹 故 障 ， 级 叶 片被 打 伤 。断裂 和 裂 纹 转 子 多
叶片 材料 为 （ 仅＋Ｂ 型 钛合 金 ， ） 系模 锻 、 机械 加 工
成 型 叶片 ， 与其 构 。
钛 合 金 导热 性 差 、 擦 系 数 大 、 摩 擦 性 较差 ， 摩 抗 对 微 动损 伤 极为 敏感 ｌ ， １ 据估 计 航空 结构 破坏 中涉
动 磨 损 问题 。
［ 关键词 ］燃气轮机 ； 压气机 叶片； 振动疲劳 ； 微动磨损 ［ 中图分类号 ］Ｖ １ ． ；Ｖ １ ． ２５５ ２５６ ［ 文献标志码］Ａ ｄ ｉ ０ ３６ ／．ｓｎ １７ —２ ４２ １ ． １０ ７ ｏ：１． ９９ ｊｉ ． ６ ３６ １ ．０ ２ ０ ．０ ｓ ［ 文章编号 ］１７ －２ ４ ２ １ ） １０ ２ －４ ６ ３６ １ （０ ２ ０ －０ ９ ０
０ ２年 １１ 第２ １ 第 月 ７卷 期
失效分析与预 防
Ｊｎ ａ ，０ ２ ａｕｒ ２ １ ｙ
Ｖｏ ． ， ．１ １７ Ｎｏ
燃 气 轮 机 低 压 压 气 机 转 子 叶 片 断 裂 分 析
宋 国 明
（ 军装 备 部 ， 海 西安 ７ ０ ２ ） １０ １
［ 摘
要 ］某 型燃气轮机运行近 １００ｈ后 ， ０ 发生 ２片低压压气机转子 叶片脱榫 断裂 和同级多 片榫 头裂纹故障 。通过 对断裂