高炉煤气能量回收透平叶片失效的原因

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(1.西安文理学院机械与材料工程学院，陕西省表面工程与再制造重点实验室，西安 710065； 2.西安交通大学材料学院，金属材料强度国家重点实验室，西安 710049)

0 引 言

能量回收透平(简称TRT)装置是一种典型的能量回收装置，该装置利用高炉炉顶煤气的余压余热把煤气导入透平膨胀机，使压力能和热能转化为机械能，从而驱动发电机发电[1]。TRT具有能量回收效率高、运行平稳、维护方便、安全可靠等特点，在冶金行业中得到广泛的应用，是绿色经济循环发展的重要装备之一。我国自20世纪90年代开始，在大中型高炉上安装了TRT装置并取得了较好的经济效益和社会效益。国家经贸委明确提出，容积1 000 m3以上高炉必须配备TRT装置，同时制定了相应的标准YB9051。TRT按照服役工况的不同可分为干式TRT和湿式TRT。对于湿式TRT，由于其服役的高炉煤气中同时含有腐蚀性介质和水汽，因此经常发生叶片的腐蚀、磨损甚至断裂事故[2-4]。某湿式TRT机组平稳运行3 a后，因装置异常振动对其进行停机检修。该机组共有2级动叶片，每级动叶片包含23片叶片，对所有动叶片进行着色渗透测试。结果发现，1级和2级动叶片中分别有17片和7片叶片在叶根第一榫齿接触面部位存在较长的微裂纹。该机组的工作介质为高炉煤气，工作温度为35～75 ℃，失效叶片的材料为0Cr17Ni4Cu4Nb钢，属于马氏体沉淀硬化不锈钢，叶根为枞树型结构。为找到裂纹产生的原因，作者对叶片进行了失效分析。

1 理化检验及结果

1.1 宏观形貌及取样位置

该TRT机组2级动叶中失效叶片的宏观形貌如图1所示，裂纹位于图中箭头之间。……