核电汽轮机低压内缸中分面螺栓断裂失效分析.pdf

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1、第59卷第3期2017年6月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYV01．59No．3Jun．2017核电汽轮机低压内缸中分面螺栓断裂失效分析侯志蓉，张建涛，蒋仕锦(中广核工程有限公司，深圳518214)摘要：某核电汽轮机投运后出现了低压内缸中分面螺栓断裂问题。采用故障树分析方法，从设计、工艺、制造和装配等方面进行筛查，通过宏观检验、超声检测、磁粉检测、化学成分分析、力学性能试验、金相分析、断口分析等手段对断裂螺栓进行了失效分析和对比研究。螺栓断口定性为脆性断口，裂纹从内孔向外圆延展、失稳、直至断裂。根本原因是采

2、用火焰加热装置拆装螺栓过程中引起螺栓内孔局部超温导致材料过热损伤。推荐采用带有温控功能的电加热装置进行工厂和现场的螺栓热拆装，在役机组可通过对螺栓硬度的均匀性检查预防失效。关键词：汽轮机；螺栓断裂；过热；失效分析；螺栓加热装置分类号：TK264．9文献标识码：A文章编号：1001-5884(2017)03-0187-04FractureFailureAnalysisofLowPressureInnerCylinderforNuclearPowerTurbineHOUZhi．rong，ZHANGJian-tao，JIAN

3、GShi-jin(ChinaNuclearPowerEngineeringCompanyLimited，Shenzhen518124，China)Abstract：Aboltofanuclearpowerturbinehi【ghpressureinnercylinderhorizontalflangewasfracturedaftershort-termservice．Thedesign，manufacturingandassemblyprocessoftheboltswereinvestigated，andbased

4、onmacroscopicexamination，ultrasonictesting，magneticparticletesting，chemicalcomposition，mechanicalpropertytest，metallographieexamination，fracturesurfaceanalysis，thecauseofbrokenboltwereanalyzedandcomparativestudy．TheresultshowedthattheboltfractureWasbrittlefractu

5、re，whichoriginatedfromthecenterholewall，andexpandedin-stablytooutwalluntilfracture．Therootcauseisthatboltlocaloverheatingduringhottighteningprocessusinggasheatingdevice，whichburnedanddamagedtheboltmaterialnearthebolthole．Suggestionsofusingelectricheatingdevicewi

6、thtemperaturecontrolfunctionduringblotassemblingandtighteningprocessinfactoryandlocation．Thehardnessandhardnessuniformityofboltsshouldbeinspectedinunitoverhaulinordertopreventinginvalidation．Keywords：turbine；boltfracture；overheating；failureanalysis；boltheatingde

7、vice0前言某核电3号机组(CPRl000堆型)配置HNl000—6．43型单轴、半速、三缸四排汽、带有外部汽水分离再热装置的反动式凝汽汽轮机组，额定功率1086MW。汽轮机由一个双流高压缸和两个双流低压缸组成，低压缸采用三层缸结构形式。首次大修期间，发现LP2低压内内缸中分面109号螺栓(M64×6L=335)断裂，累计运行325天。断裂位置在螺栓上部最末一节螺牙附近，断裂螺栓头连同罩螺母一起被蒸汽流吹移至低压进汽导流环加强筋处，所幸没有断裂物进入低压通流部分，螺栓断裂情况如图1所示。图1螺栓断裂情况考虑到影响螺栓

8、断裂因素多，采用故障树分析方法⋯，从设计、工艺、制造和装配等多层面进行筛查，通过宏观检验、超声检测、磁粉检测、化学成分分析、力学性能试验、金相分析、断E1分析等手段对断裂螺栓进行了失效分析和对比研究。1螺栓设计选型汽缸中分面紧固螺栓的选型与工作环境、应力水平、缸体材质匹配等方面因素有关。1．1螺栓工作条件该螺栓工作在过热蒸汽区，蒸