200mw汽轮机末级叶片断裂原因分析

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1、第53卷第4期汽轮机技术V01．53No．42011年8月TURBINETECHN0L0GYAug．2011200MW汽轮机末级叶片断裂原因分析刘爽，赵永宁，刘玉智(山东电力研究院，济南250002)摘要：对某火力发电厂200MW汽轮机末级叶片断裂原因进行分析。通过金相检测、力学性能检测、化学元素成分分析及对断口的宏观检查、扫描电镜和能谱分析，认为断口为典型的疲劳断口，裂纹源位于叶片出汽侧某点状蚀坑处，由于水蚀区域造成应力集中，并且叶片材料韧性偏低，存在S元素成分偏析，所以机组运行过程中，在交变应力和残余应力的共同作用下导致疲劳裂纹的产生和扩展，使叶片最终断裂

2、。关键词：叶片；疲劳；断裂分类号：TK267文献标识码：A文章编号：1001-5884(2011)04-0311-04FractureReasonAnalysisofLastStageBladeof200MWSteamTurbineLIUShuang，ZHA0Yong-ning，LIUYu—zhi(ShandongElectricPowerResearchEnstitute，Jinan250002，China)Abstract：Fracturereasonoflaststagebladeofpowerplant200MWsteamturbinewasanaly

3、zed．Thefracturesurfaceofbladewasanalyzedandobservedbymeansofmetallurgicalmicroscopetest，mechanicalpropertiestest，elementalcompositionanalysisandmacrotest，scanningelectronmicroscopytogetherwithenergydispersivespectrometry．Analystsbelievedthatthefracturesurfacewa$typicalfatigue-fractu

4、re；cracksourcewaslocatedinthesteamsideofthebladeatsomecorrosionpits．Becausethewater-corrosionzoneleadedtostressconcentration，thebladewaslowtoughnessandSulfurelementscompositionsegregation．Alternatingstressandresidualstresstogetherleadedtotheproduceandexpandsoffatiguecrackinoperation

5、ofsteamturbine．Keywords：blade；fatigue；fracture部被碰弯。U日U舀1分析某火电厂200MW汽轮机末级叶片在运行过程中，负荷由200MW降至180MW时发生断裂。该汽轮机于2001年进取断裂叶片(编号TE009)及两片出现裂纹的叶片(编号行改造，更换转子和叶片，转子及叶片生产厂家为德国阿尔TE006和TEl13)进行分析。斯通公司，累计已运行68237h，上次大修时间为2008年91．1化学元素成分分析月，距故障发生已运行12997h。末级叶片的材质为采用德国SPECTROTEST定量光谱仪对3块取样叶片表X12CrN

6、iMol2，规格为L=916．5mm，共53片，运行温度为面进行化学元素成分分析，结果见表1。3块叶片的c元素63．3，运行压力为0．023MPa。故障发生后，立即停机检查，和V元素含量都低于厂家提供的含量范围，TE006与TEll3发现叶片编号为TE009发生断裂，另有编号为TE006、两块叶片的Ni元素含量低于厂家提供的含量范围，其它元TEl13、TC968的3组叶片出现裂纹，叶片编号为TE010在端素与厂家提供的含量基本一致。表1叶片的化学成分分析结果1．2金相组织分析酸水溶液，金相组织都为回火马氏体，组织正常。图1为叶对3块取样叶片进行金相组织分析，侵

7、蚀剂为FeC1盐片的金相组织图片。收稿日期：2010—12-30作者简介：刘爽(1982·)，男，工程师，硕士研究生，从事火电厂重要金属部件的监督及事故分析处理工作。3l4汽轮机技术第53卷2．3叶片的断裂过程及机理为典型的疲劳断口，断裂机理为疲劳断裂。根据该叶片的结构及服役条件，其裂纹形成寿命应占疲(3)末级叶片在出汽侧有水蚀的区域，在运行工况下，水劳寿命的80％以上。断口的裂纹源起于叶片水蚀的某一蚀蚀区域会导致叶片的振动加剧，使裂纹源在水蚀区域内产坑内，在此处形成疲：痔源。水蚀的部位相当于在叶片表面形生，由于叶片韧性偏低以及运行过程中交变应力的作用下，成很

8、多小的缺口，一旦叶片有这种缺口，会导致