600犕犠机组次末级叶片断裂原因分析

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1、６００犕犠机组次末级叶片断裂原因分析郑坊平，刘树涛，王弘?，唐丽英（西安热工研究院有限公司，西安７１００３２）摘要：通过化学成分分析、力学性能检验、金相检验及断口分析等方法，对某厂６００ＭＷ机组次末级叶片断裂原因进行了分析。结果表明：叶片的断裂属于高周疲劳断裂。并针对叶片失效情况提出了预防措施。关键词：汽轮机；叶片；疲劳断裂；显微组织；力学性能中图分类号：ＴＫ２６３．３文献标志码：Ｂ文章编号：１００１４０１２（２０１０）０３０１９７０４犉狉犪犮狋狌狉犲犚犲犪狊狅狀犃狀犪犾狔狊犻狊犳狅狉犔犪狊狋犫狌狋狅狀犲犅犾犪犱犲

2、狅犳６００犕犠犛狋犲犪犿犜狌狉犫犻狀犲犣犎犈犖犌犉犪狀犵狆犻狀犵，犔犐犝犛犺狌狋犪狅，犠犃犖犌犎狅狀犵狕犺犲，犜犃犖犌犔犻狔犻狀犵（ＴｈｅｒｍａｌＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａｎ７１００３２，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｂｙｍｅａｎｓｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｔｅｓｔｉｎｇ，ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｒｅａｓｏｎｏｆｔｈｅｌａｓｔｂ

3、ｕｔｏｎｅｂｌａｄｅｏｆ６００ＭＷｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｗａｓｈｉｇｈｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｆｒａｃｔｕｒｅ．Ｓｏｍｅｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒｔｈｅｂｌａｄｅｆａｉｌｕｒｅｗｅｒｅｂｒｏｕｇｈｔｆｏｒｗａｒｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅ；ｂｌａｄｅ；ｆａｔｉｇｕｅｆｒａｃｔｕｒｅ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ叶片是汽轮机中将汽流的动能转换为有用功的果见表１。可见

4、叶片材料的化学成分符合ＧＢ／Ｔ极其重要的部件，它在运动着的水蒸气介质中工作，８７３２－２００４中的０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ钢的化学成分过热蒸汽中的氧易使叶片发生高温氧化腐蚀，使其要求。疲劳强度降低；在湿蒸汽中的游离水分子由于过冷１．２力学性能检验凝结成水滴，冲击动叶片易造成水冲蚀；在工作过程在失效叶片的叶身处加工两个纵向拉伸试样、中，动叶片还承受着巨大的静应力、动应力及交变应两个纵向冲击试样及两个硬度试样（一个纵向和一［５］力，所有这些恶劣的工作环境，都将促使叶片断裂个横向）。拉伸试验依据ＧＢ／Ｔ２２８－２００２在［１－３

5、］失效。ＣＭＴ５２０５型拉伸试验机上进行；冲击试验依据［６］某电厂６００ＭＷ机组低压转子反向次末级叶ＧＢ／Ｔ２２９－２００７在ＪＢＣ３００电子测力冲击试验［７］片在服役时发生断裂，叶片材料为０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ机上进行；布氏硬度试验依据ＧＢ／Ｔ２３１－２００２钢，级别相当于ＧＢ／Ｔ８７３２－２００４［４］中的在ＨＢ３０００Ｃ型台式硬度计上进行，结果见表２。可见试样的抗拉强度、断后伸长率和断后收缩０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ（Ⅰ）钢。为查找断裂的原因，笔者对失效叶片进行了理化检验及分析。率均符合ＧＢ／Ｔ８７３２－２００

6、４对０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ（Ⅰ）钢的要求，但试样的规定非比例伸长率为０．２％１理化检验时的应力（犚）不符合ＧＢ／Ｔ８７３２－２００４对ｐ０．２１．１化学成分分析０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ（Ⅰ）钢的要求，仅符合ＧＢ／Ｔ８７３２从失效叶片上取粉末样进行化学成分分析，结－２００４对０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ（Ⅱ）钢的要求；试样的［８］冲击吸收能量符合ＡＳＴＭＡ５６４－２００４对Ｔｙｐｅ收稿日期：２００９０４１５６３０级钢（与０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ（Ⅰ）钢相近）经作者简介：郑坊平（１９８０－），男，工程师，硕士。Ｈ１１５

7、０热处理后的≥４１Ｊ的要求；布氏硬度值符合·１９７·郑坊平等：６００ＭＷ机组次末级叶片断裂原因分析表１叶片材料的化学成分分析结果（质量分数）Ｔａｂ．１Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｌａｄｅ（ｍａｓｓ）％条件ＣＳｉＭｎＰＳＮｉＣｒＣｕＡｌＴｉＮＮｂ检验值０．０３４０．２４０．２２０．０２５０．００２１４．０５１５．６６３．１６０．００２９０．００６１０．０３００．２５≤≤≤≤≤３．８０～１５．００～３．００～≤≤≤０．１５～标准值０．０５５１．０００．５００．０３００．０２５４

8、．５０１６．００３．７００．０５００．０５００．０５００．３５表２叶片的力学性能试验结果Ｔａｂ．２Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｂｌａｄｅ条件犚ｍ／ＭＰａ犚ｐ０．２／ＭＰａ犃／％犣／％犓犞２／Ｊ硬度／ＨＢ９６５８９５１９．０６６．５２０２纵