浅谈某水电站水轮机叶片裂纹处理措施

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1、小水电2013年第4期(总第172期)运行与维护某水电站水轮机叶片裂纹处理措施李胜鑫(华电福新能源股份有限公司华安水电厂福建华安363800)赵锋(温州珊溪水力发电厂浙江温州3~5ooo)格粗大等铸造缺陷和有较大的铸造内应力。叶片材1概述料焊接l生能较差，焊缝金属形成粗大的铁素体且沿某水电站装有容量为3×14．6MW的灯泡贯流晶界析出碳化物，导致焊缝接头塑性和韧性下降，式机组，年平均发电量1．8亿kW·h，年平均利用同时焊缝淬硬倾向大。小时4100ho该水轮发电机组由天津阿尔斯通水电2．2原因分析设备有限公司生产，型号为GZ4BN28A—wP一550，从机组相关测试结果和试验数据分析来

2、看，机额定水头6．851TI，最大水头8．30Ill，最小水头4．51TI，组运行的振动、摆度和压力脉动值均未见异常，符转轮直径5．50m，额定出力15．2MW，额定流量合技术要求。对叶片裂纹附近进行超声波探伤，发246．74m3／s，额定转速85．71r／min，飞逸转速现叶片在裂纹中的近表面附近存在铸造形成的细小260．9r／min，最大正向推力1720kN，最大反向推力砂眼、缩松、微小的内裂纹等缺陷。经过现场叶片2490kN，允许吸出高度一6．981TI。水轮机桨叶叶片裂纹情况的研究分析，产生裂纹的原因主要有以下的材料为0Crl3Ni6Mo，采用整体铸造成型，经正火几个方面：由于

3、叶片铸造过程工艺与要求存在差消除铸造应力处理加工而成。异，造成结构不均匀的马氏体金相组织，使局部综2叶片裂纹的产生合机械性能下降。叶片母材存在一定铸造缺陷(如砂眼、缩松、裂纹等)，产生了应力集中，应力集电站于2007年10月首次大修时在1号机组的中处的应力接近或超过材料的断裂极限。在机组长1号叶片发现1条裂纹，裂纹位于出水边，为贯穿期的运行情况下，受到循环交变应力作用而造成破性裂纹，长度约110mrn；裂纹从迎水面发展到背水坏。裂纹出现在出水边，是由于叶片出水边区域结面，从出水边沿往叶片中间发展。该机组从投产到构单薄、刚性较差、水流流态复杂、受力状态复杂发现裂纹已运行30000h。另外

4、，电站3号机组于且局部的剪应力较大；当机组运行在某一特定工况2008年3月小修时首次发现2号叶片有1条贯穿性时，可能在该区域存在共振现象，加速了疲劳破坏。裂纹，位于出水边，长度约100mm，该机组从投产到发现裂纹已运行约28000h。3叶片裂纹的处理2．1叶片的材料及机械性能3．1采用马氏体和奥氏体不锈钢焊条现场焊接修复叶片材料是一种低碳马氏体不锈钢，该材料具电站叶片为0Crl3Ni6Mo不锈钢马氏体铸件，有强度高、塑性好、耐磨、耐腐蚀、抗气蚀等良好为了对比研究马氏体和奥氏体不锈钢焊条对裂纹修的综合机械性能，铸造工艺要求较高，容易形成晶复的适应性、可靠性和耐久性，分别于2007年1O月

5、采用马氏体不锈钢焊条对1号机组的1号叶片裂收稿日期：2013—04—18纹进行修复，而后于2008年3月采用奥氏体不锈作者简介：李胜鑫(1976一)，男，工程师，主要从事水电厂生产技术管理工作。钢焊条对3号机组的2号叶片裂纹进行修复。Email：lsx91315@163．tom裂纹修复优先选用高强度马氏体不锈钢现场焊·1O3·运行与维护SMALLHYDROPOWER2013No4，No172接的专用焊条G367M，规格为3．2ln／n焊条用于坡焊缝金属形成粗大的铁素体且沿晶界析出碳化物，口堆焊，规格为≠4．0l／lln焊条用于表层堆焊。导致焊缝接头塑性和韧性下降，同时焊缝淬硬倾向G36

6、7M焊条为马氏体不锈钢焊条(含铬12％的高大。叶片材料0Crl3Ni6Mo焊接性能较差，对于焊铬钢)，与0Crl3Ni6Mo铬含量相仿。此类钢淬硬倾接马氏体不锈钢材料，当预热、后热困难时可采用向大，焊后易产生高硬度的马氏体和贝氏体，使脆奥氏体不锈钢焊接材料。采用奥氏体铬镍不锈钢焊性增加，残余应力也较大，容易产生冷裂缝；故一条的型号为A302和A237，其能够提高接头性能。般焊前必须进行预热及层间保温，焊后尚未冷却前2008年3月，采用奥氏体不锈钢焊条对3号机组的进行高温回火。电站1号机组的1号叶片裂纹修复2号叶片裂纹进行修复。为了达到较高的综合机械采用G367M电焊条。性能，用A237

7、3．21Tlnl窄焊道打底坡口堆焊，并从不锈钢组织图分析(见表1)，0Crl3Ni6Mo以A2374．0眦进行焊缝盖面。表1叶片材料化学成分、机械性能和焊条的化学成分先将需要焊接修复的叶片拆卸下来，水平放置使用电焊条由下至上依次多道窄道堆焊，各焊在枕木上，压力面朝上，对叶片进行全面着色探道和焊层的接头应相互错开，并使用“热敲击”方伤，确定裂纹位置；并用超声波对叶片裂纹周围的法消除焊接内应力。锤击应在叶片温度80℃以上内部进行探伤，检测叶片内部是