汽轮机叶片断裂原因分析

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(东风商用车有限公司 技术中心, 十堰 442001)

汽轮机叶片断裂原因分析

付星星,张梅,卢柳林

(东风商用车有限公司 技术中心, 十堰 442001)

某热电厂汽轮机组扩容检修时发现末级叶片出现早期断裂的质量问题。采用断口分析、金相检验、化学成分分析、表面硬化层工艺分析等方法，对汽轮机叶片的断裂原因进行了分析。结果表明：该汽轮机叶片的失效机理为疲劳断裂，叶片表面硬化层存在裂纹、气孔、局部未硬化等缺陷，降低了叶片的耐冲蚀能力，是叶片发生早期疲劳断裂的主要原因。

汽轮机；末级叶片；断裂；表面硬化层；冲蚀

汽轮机低压末级叶片在湿蒸汽区工作，高速运行的叶片长期受湿蒸汽中的水滴冲刷，致使叶顶处进气侧发生严重冲蚀，使低压末级叶片成为汽轮机运行中最不可靠的零件之一[1-3]。

某热电厂汽轮机进行扩容升级改造，装机容量从50 MW提升到了60 MW，叶片材料也从2Cr13不锈钢更换为2Cr12MoV不锈钢，但在改造15个月后的检修中发现该机组末级叶片发生断裂，如图1所示。笔者对断裂的两件汽轮机叶片(1号、2号)进行了一系列理化检验和分析，并与使用后未断裂的叶片(3号)和未使用叶片(4号)进行了对比，调查分析了其失效原因，以避免类似失效事件的再发生。

图1 汽轮机叶片的实物形貌Fig.1 Physical appearance of steam turbine bladesa)fractured part of No.1 blade; b) No.2-4 blades

1 理化检验

1.1断口分析

图2为1号和2号断裂汽轮机叶片断口的宏观形貌。1号叶片断口可见黄色的锈蚀痕迹及部分黑色物质，根据断面形貌明显分为两个区域：靠近进气侧的断面较为平坦，为疲劳区；……