汽輪機葉片斷裂原因分析

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(東風商用車有限公司 技術中心, 十堰 442001)

汽輪機葉片斷裂原因分析

付星星,張梅,盧柳林

(東風商用車有限公司 技術中心, 十堰 442001)

某熱電廠汽輪機組擴容檢修時發現末級葉片出現早期斷裂的質量問題。采用斷口分析、金相檢驗、化學成分分析、表面硬化層工藝分析等方法，對汽輪機葉片的斷裂原因進行了分析。結果表明：該汽輪機葉片的失效機理為疲勞斷裂，葉片表面硬化層存在裂紋、氣孔、局部未硬化等缺陷，降低了葉片的耐沖蝕能力，是葉片發生早期疲勞斷裂的主要原因。

汽輪機；末級葉片；斷裂；表面硬化層；沖蝕

汽輪機低壓末級葉片在濕蒸汽區工作，高速運行的葉片長期受濕蒸汽中的水滴沖刷，致使葉頂處進氣側發生嚴重沖蝕，使低壓末級葉片成為汽輪機運行中最不可靠的零件之一[1-3]。

某熱電廠汽輪機進行擴容升級改造，裝機容量從50 MW提升到了60 MW，葉片材料也從2Cr13不銹鋼更換為2Cr12MoV不銹鋼，但在改造15個月后的檢修中發現該機組末級葉片發生斷裂，如圖1所示。筆者對斷裂的兩件汽輪機葉片(1號、2號)進行了一系列理化檢驗和分析，并與使用后未斷裂的葉片(3號)和未使用葉片(4號)進行了對比，調查分析了其失效原因，以避免類似失效事件的再發生。

圖1 汽輪機葉片的實物形貌Fig.1 Physical appearance of steam turbine bladesa)fractured part of No.1 blade; b) No.2-4 blades

1 理化檢驗

1.1 斷口分析

圖2 1號、2號葉片斷口的宏觀形貌Fig.2 Macro morphology of fracture surface of No.1 and No.2 blades

圖2為1號和2號斷裂汽輪機葉片斷口的宏觀形貌。1號葉片斷口可見黃色的銹蝕痕跡及部分黑色物質，根據斷面形貌明顯分為兩個區域：靠近進氣側的斷面較為平坦，為疲勞區；……