103jt转子叶片断裂原因分析

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1、中国特种设备检测研究院报告编号：08R099-RQ01中海化学二期合成氨装置103-JT转子叶片断裂原因分析编制：审核：审批：中国特种设备检测研究院第26页共26页中国特种设备检测研究院报告编号：08R099-RQ01目录1概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22失效分析工作．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33综合分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．244结论及建议．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．255致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26第26页共26页中国特种设备检测研究院报告编号：08R099-RQ01103-JT转子叶片断裂原因分析受中海石油化学股份有限公司委托，中国特种设备检测研究院（以下简称中国特检院）联合北京航空航天大学等单位的有关专家对中海石油化学股份有限公司103

3、-JT转子断裂叶片进行了分析，确定该叶片的断裂原因。1．概述中海石油化学股份有限公司年产四十五万吨合成氨和八十万吨大颗粒尿素装置，是目前国内规模最大、技术最先进的大氮肥生产企业。合成气压缩机组103-J/TJ是合成氨装置的关键动设备之一，由日本三菱重工株式会社设计制造。该合成气压缩机驱动透平为单缸、抽冷凝式，型号为5EH-6BD，叶片参数如表1所示。103-JT合成气压缩机透平自2003年10月到2006年3月一直运行良好，2006年3月调速侧轴承温度升高，更换透平备用转子和叶片（序列号：2LRHWZ），之后一直

4、运行正常，2007年3月18日凌晨3时52分在稳定的工作转速12378rpm下，前后径向轴承振动值突然异常飙升，最大的振动VT-2505振值由11μm突增致78μm，透平排汽端发出较强的异常响声，且透平排汽端、管道及楼台支撑横梁振动较强，排汽端温度探头连线被震断。在4月17日的透平因工艺原因停车时，打开透平缸体，发现透平转子第5级叶轮(如图1所示)上一个叶片断裂（叶片位置如图2所示）。在事故发生后，为继续生产，将主转子和叶片（序列号：2LRHXA）装回使用，至今一直运转良好。图1合成气压缩机组103-J/TJ叶轮

5、第26页共26页中国特种设备检测研究院报告编号：08R099-RQ01图2发生破坏的第五级转子表1转子叶片的相关参数设备名称合成气压缩机组103-JT转子叶片主体材质Ti-6Al-4V（第3、4、5、6级）设计单位日本三菱重工株式会社制造单位日本三菱重工株式会社安装单位日本三菱重工株式会社投入运行时间2006年3月（注：06年3月大修更换的备用转子，07年3月出现振动）规格不规则工作参数工作压力最大127Kg/cm2温度最大515℃（第五级转子的工作温度在100℃左右）介质过热蒸汽2．失效分析分项工作2．1叶片检

6、查与分析第五级转子叶片共80片，将其依次编号，如图3所示。80片叶片中第72号叶片断裂，同时在三菱公司的第一次分析中，71号和73号叶片被选择做化学成分分析；13、31、70号叶片被选择做力学性能试验。最后除了已断裂的72号叶片外，三菱公司还返回了69块完整的叶片。因此，只对送来的69块完整叶片进行了表面检查。送检叶片编号为：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、33、34、35、36、37、38、39

7、、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、第26页共26页中国特种设备检测研究院报告编号：08R099-RQ0166、67、68、69、74、75、76、77、80。断裂叶片第五级转子共计80块叶片图3第五级叶片位置平面简图2．1．1叶盆、叶背与叶冠的宏观检查应用视频显微镜和体视显微镜对叶片叶盆、叶背与叶冠进行外观检查，检查中发现，部分叶片在叶盆处存在高温氧化变色痕迹，其检验结果如下：没有变色痕迹的叶片编

8、号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、14、25、28、30、33、34、63，共18片；变色痕迹较轻微的叶片编号为26、27、43、45、47、49、50、51、54、55、74、80，共12片；变色痕迹较严重叶片编号为17、18、19、20、21、36、44、46、48、53、56、57、58、59、65、67、68、69、75、76、77，共21片；痕