汽輪機低壓缸隔板靜葉損傷原因分析及處理

趙世軍

摘 要 本文通過對某公司1號機組低壓隔板靜葉損傷原因進行分析，并根據具體原因提出治理的方法及措施，處理后取得了較好的效果，消除了威脅機組安全運行的隱患，為其他機組進行靜葉損傷處理工作提供了參考。

關鍵詞 汽輪機；隔板靜葉；損傷：原因；分析；處理

中圖分類號 TK26 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）172-0216-02

1 設備概況

某公司1號機組為CZK330-16.67/0.4/538/538 型直接空冷組機，汽輪機[ 1 ]由上海汽輪機有限公司制造。額度功率330MW，主汽額定壓力16.67MPa，主蒸汽額定溫度538℃，通流級數高壓1+11級， 中壓12級，低壓2×6級，低壓缸末級葉片高度665mm，空冷凝汽器額定背壓14kPa。

2 存在的問題

某公司1號機組在2011年4月進行低壓內缸分流板檢查工作過程中，發現大量破損斷裂的纏繞墊片吸附在低壓正、反向第一級隔板[ 1 ]靜葉[ 1 ]處（見圖1、圖2），將隔板靜葉嚴重磨損。經檢查汽側第一級靜葉損傷103片，勵側第一級靜葉損傷100片，靜葉磨損最深處約16mm，寬度約2mm（見圖3、圖4）。由于隔板靜葉損傷數量多，部分靜葉損傷嚴重，一方面由于葉片表面損傷，葉形發生變化，粗糙度增加，降低了汽輪機的效率，影響機組的經濟性，另外也直接威脅著汽輪機組的安全運行，為機組的安全穩定運行埋下了隱患。

3 原因分析

經檢查，發現低壓缸入口密封板與聯通管和低壓內缸進汽管之間纏繞墊片內圈碎裂脫落，導致碎片進入到低壓內缸，吸附在正反向第一級隔板靜葉處。經過查閱圖紙，汽輪機中壓缸排汽口至低壓缸入口之間，中低壓聯通管各法蘭間原設計為1.5mm厚高溫紅紙板墊片，不是目前安裝的金屬石墨纏繞墊片。纏繞墊片是在機組安裝時，為了防止中低壓聯通管各法蘭經過長期運行后發生漏泄而更換的。根據低壓缸入口密封板處墊片碎裂情況分析（見圖5），造成纏繞墊片碎裂脫落的主要原因為：

1）墊片選型不當，沒有采用帶內環的可以防止壓潰及開裂的纏繞墊片。

2）墊片尺寸選擇不當，墊片內徑尺寸偏小，墊片安裝后部分墊片凸出于管道內壁。

3）安裝工藝不良，墊片安裝位置不正，沒有發現安裝后的墊片凸出于管道內壁并進行處理。

綜上所述，由于墊片安裝后部分凸出于管道內壁，而且墊片沒有金屬內環，在汽流的沖刷下，墊片開裂碎裂脫落，碎裂的墊片碎片進入低壓內缸，吸附在隔板靜葉處，在汽流的沖擊下，吸附在隔板靜葉表面的墊片碎片產生振動，將隔板靜葉磨損，造成隔板靜葉損壞嚴重。

4 缺陷處理

根據隔板靜葉損傷情況，及對低壓轉子[ 1 ]第一級動葉[ 1 ]檢查未發現異常，并與汽輪機廠進行溝通咨詢，決定對隔板靜葉進行不揭缸焊接修復，具體修復工藝如下：

1）焊接方法：鎢極氬弧焊，焊工應具有相應資格，并持有特殊工種安全操作證。

2）焊接材料：Φ1.6mm ERNiCr-3焊絲，用酒精擦洗干凈。

3）準備焊接設備并調試確保完好，準備測溫儀等工具。

4）焊前清理：將補焊區域及周圍至少25mm范圍內的母材用打光刀或砂紙去除鐵銹、氧化皮等雜物，使待焊區域露出光亮的金屬色。用酒精或丙酮清潔待焊區域，去除油脂等雜質。

5）如果是出汽邊，應準備一塊5mm左右厚的紫銅板，緊貼在葉片下面，以利于施焊。

6）用氧乙炔火焰預熱150℃，預熱區域應包括補焊區及周圍75mm內的區域。

7）手工氬弧焊，直流正接，高頻起弧衰減息弧，焊接電流70A～90A，保護氣體Ar99.99%，氣體流量12L/min～14L/min，層間溫度不得低于120℃，不得高于200℃。

8）盡可能采用小范圍施焊。道間自檢焊縫表面質量，如發現缺陷應打磨去除后再繼續焊接。將原型線堆出并留有打磨余量。

9）焊后立即將補焊區加熱到300℃，之后在保溫材料下緩冷。

10）滲透檢查補焊區域，不允許有線性指示存在。11）按圖紙修磨至設計尺寸。

由于機組是備用臨檢，停機時間較短，對密封板處開裂的墊片進行了處理，將墊片凸出于進汽管內壁、部分開裂未斷裂的墊片進行了拆除，對墊片開裂的纏繞片接頭處進行了點焊處理。由于進行葉片修復的材料準備不足，需要采購，考慮到機組可以短期運行，因此決定下次機組停機時對隔板靜葉進行修復處理。2011年5月18日機組停機備用，24日拆開低壓缸內人孔進行通風，25日對隔板靜葉進行修復工作。對隔板靜葉損壞較為嚴重的進行了補焊處理，對一些較為輕微的損傷部位進行了打磨修復，共補焊靜葉片99片，經滲透著色檢查，全部合格。由于隔板靜葉較小，兩片靜葉間距離狹窄，不能在葉片出汽邊墊放銅板，無法對隔板靜葉出汽邊損壞部位進行補焊，因此沒對部分隔板靜葉出汽邊缺口部位（見圖6）進行處理。

2011年10月，利用停機臨檢的機會，對低壓隔板靜葉再次進行檢查，發現隔板靜葉補焊部位完好，未發現有裂紋開焊等異常現象，說明葉片修復工作取得了成功。但在檢查的過程中，再次在低壓缸內發現了11片纏繞墊片碎片，又有12片靜葉受到了磨損。經檢查，上次處理過的密封板處墊片完好，沒再次出現開裂的現象，檢查確認墊片碎片是由中低壓聯通管水平段間法蘭墊片碎裂后進入低壓缸內。由于低壓缸入口處導汽管內有導流板，人員無法進入導管內檢查具體是哪處墊片損壞脫落，同時，為了徹底消除隱患，保證機組安全穩定運行，因此，對8道水平段聯通管法蘭墊片全部進行了更換，將原來使用的纏繞墊片更換為柔性石墨墊片，切斷了墊片碎片進入汽缸內的根源，徹底消除了隱患。在更換墊片過程中，取出的8片纏繞墊片全部出現內孔處纏繞片開裂脫落現象，沒有一片完好無損的墊片。更換墊片的同時，對磨損較嚴重的部分靜葉進行了修復處理。

2014年5月，1號機組進行A檢，經檢查，未發現低壓轉子動葉有被纏繞墊片碎片損傷的痕跡，隔板靜葉焊接修復部位無裂紋開焊等異常現象。同時，對2011年遺留的低壓正反向第一級隔板靜葉出汽邊損壞部位進行了補焊修復，低壓隔板靜葉損傷缺陷徹底消除。

5 結論

本文通過對某公司1號機組低壓隔板靜葉損傷原因進行分析，并針對查找到的具體原因提出治理的方法及措施，成功消除了設備隱患，保證了汽輪機組的安全穩定運行。同時通過分析問題產生的原因，總結處理問題的經驗，為今后更好的處理類似問題積累了寶貴經驗。

參考文獻

[1]電力名詞審定委員會.電力名詞2002[S].科學出版社，2002.