某电厂汽轮机中压转子动叶片开裂的原因

陈志军

(内蒙古京宁热电有限公司, 乌兰察布 012000)

动叶片是电站汽轮机将动能向机械能转换的重要部件，其服役工况和受力状态较为复杂。运行过程中，动叶片承受弯曲、扭转、离心等静应力以及蒸汽流所引起的激振应力及热应力[1-2]，这对汽轮机转子动叶片的材料性能和加工工艺要求较为苛刻。大量关于动叶片失效的研究表明，大多数动叶片主要因腐蚀、振动、表面加工质量差等原因导致裂纹萌生，进而引发疲劳失效[3-9]。在动叶片制造过程中，锻造温度控制不当和非金属夹杂物易使动叶片产生锻造裂纹。

某电厂1号机组型号为N330-17.75/ 540/540，由某汽轮电机有限责任公司制造，累计运行45 000 h。在第二次揭缸检修时，发现中压转子第8级动叶片中一支叶片发生开裂，裂纹位于出汽侧的叶根端面，长约为11 mm。中压转子动叶片共12级，其中，第8级共有87支弯扭式叶片，材料为2Cr11NiMoNbVN钢，叶根为中心铆孔叉形，自锁式围带。汽轮机转动部件缺陷会给机组带来极大的安全隐患，为了找出中压转子动叶片开裂的原因，笔者对开裂叶片进行了理化检验和分析。

1 理化检验

1.1 宏观观察

如图1所示，动叶片上的裂纹平直、开口细小，沿叶片轴线方向分布。叶片外表面未见明显机械损伤、结垢及腐蚀损伤等缺陷，也无易引起应力集中的加工刀痕、缺口等缺陷。

图1 汽轮机动叶片的开裂位置示意Fig.1 Schematic diagram of crack location of steam turbine moving blade

1.2 断口分析

将叶片开裂部位剖开进行观察，如图2所示，可见断口齐平，未见明显塑性变形，表面锈蚀严重，裂纹自叶根表面向基体方向扩展。……