汽轮发电机顶轴油分配器螺栓断裂故障分析与处理

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1、第38卷第6期华电技术Vol.38No.62016年6月HuadianTechnologyJun.2016汽轮发电机顶轴油分配器螺栓断裂故障分析及处理彭钦春，赵显国(中广核工程有限公司，广东深圳518124)摘要：电厂汽轮发电机启动前必须先投顶轴油系统,顶轴油通过油菜由分配器引人支持轴承内将汽轮发电机转子顶起，为汽轮发电机顺利转动建立初始油膜。因此，顶轴油系统设备的正常投用是汽轮发电机组启机的前提条件。根据国内某核电站汽轮发电机顶轴油分配器螺栓断裂的事件，以故障树分析法对螺栓断裂的因素逐项分析，

2、归纳出导致螺栓断裂的直接原因和根本原因。关键词:顶轴油分配器;螺栓断裂;故障树;质量管理中图分类号:TM311文献标志码：B文章编号=1674-1951(2016)06-0055-031故障现象2015年10月14日，由中广核工程有限公司(以下简称中广核公司）承建的某核电站#4机组进行汽轮机润滑、顶轴及盘车（GGR)系统调试期间，顶轴油泵压力突然从2MPa下降至10MPa以下，经现场停油泵检查，发现1个顶轴油分配器调节阀3颗固定螺栓断裂，造成油压泄漏并冲刷导致〇型圈损坏。经现场进一步检查，该机组

3、GGR系统顶轴油分配器组件4个调节阀的9颗固定螺栓从根部断裂，事态严重，如图1图2所示。图2断裂的螺栓及0型圈图1顶轴油分配器调节阀轴分器2事件调查顶轴油分配器属于顶轴油系统设备，其功能是将顶轴油泵引人轴承箱内的高压油分配至支持轴承内，高压油从轴瓦上油孔流出将汽轮发电机转子托起，为汽轮发电机顺利转动建立初始油膜。以高、中冏冋因外分供冏整体购头，调节阀回定螺性为原装。压汽轮机转子前、后轴承为例，顶轴油分配器对油的螺栓规格M5x30mm，Grl2.9级，螺栓拧紧力矩为分配情况如图3所示。(7±0.7

4、)N•m。为了查找螺栓断裂的原因，由第该事件中的顶轴油分配器由中广核公司的供应三方专业机构对螺栓进行了断口形貌观察、螺栓收稿日期:2015-12-21;修回日期:2016-06-21脱碳层检查、螺栓硬度测试以及螺栓材料组织观察•56•华电技术第38卷等全面检测，结果如下。(1)螺栓断口形貌观察。观察断面的不同区域，发现螺栓断面存在晶间断裂和解理断裂，而这2种断裂均为材料脆性断裂的主要表现形式。其中晶间断裂是裂纹沿晶界扩展，沿消耗能量最小（即原子结合力最弱）的区域进行。而解理断裂是材料在拉应力作用

5、下，原子间结合键沿一定的结晶学平面分离而造成，宏观形貌是较为平坦且发亮的结晶状断面[1]，断面还存在大量二次沿晶裂纹和鸡爪纹分布，断口边缘无明显的腐蚀氧化特征，如图4所示。图5螺栓表面脱碳层（抛光态)()螺栓脱碳层检查。钢的脱碳一方面是环境中氧向材料内扩散，另一方面是材料内碳向外扩散，当表面脱碳速度大于氧化速度时形成脱碳层，一般情况下材料的脱碳层其强度与硬度比正常组织低。在本检测项目中，螺栓经特殊溶液浸蚀后，存在不同程度的脱碳和沿组织晶界延伸的微裂纹，部分裂纹贯穿整个脱碳层，深度甚至达到〇.1m

6、m以上，如图5、图6所示。(3)螺栓硬度测试。在本检测项目中，螺栓表面硬度为454HV,芯部硬度为445HV,不满足ISO图6螺栓表面裂纹（溶液浸蚀后）898.1—209《碳钢和合金紧固件机械性能》中规定《钢中非金属夹杂物含量的测定》对螺栓试样夹杂物的12.0等级高强度螺栓硬度不高于435HV的进行检测，螺栓夹杂物均低于1.0级以下，按GB/T要求。6394—2002《金属平均晶粒度测定方法》对螺栓试(4)螺栓材料组织观察：按GB/T10561—205样磷化物观察，螺栓内无有害组织磷化物分布。图

7、4螺栓断面SEM第6期彭钦春,等：汽轮发电机顶轴油分配器螺栓断裂故障分析及处理•57•造过程监督以及完工检验等多个环节中“顺利通3螺栓断裂原因分析关”，说明了供应商对其分供商在紧固件质量监管3.1故障树上存在很大的疏漏。因此，供应商对其分供商使用为了直观地描述顶轴油分配器调节阀固定螺栓不符合标准要求的问题产品缺乏有效监督和管控，断裂的各项因素，并逐一进行分析，参照故障树的分也是本次设备发生螺栓断裂的重要因素之一。析方法，以“顶轴油分配器调节阀固定螺栓断裂”为3.3原因分析事件绘制故障树，如图7所

8、示。3.3.1直接原因根据对螺栓的检查情况，螺栓本身质量问题是顶轴油分配器调节阀固定螺栓断裂本次螺栓断裂的直接原因。3.3.2根本原因供应商对紧固件的质量管理疏漏是本次螺栓断裂事件的根本原因。4事件处理经对本事件直接原因及根本原因调查分析后，考虑到在役螺栓也存在断裂的风险，中广核公司推动供应商补供一整套顶轴油分配器螺栓及O型圈，满足该机组GGR系统全部顶轴油分配器调节阀固定螺栓的更换。作为项目间经验反馈，中广核公司同时展开全面梳理，对该供应商已供货的所有项目GGR系统顶轴油分配器调节阀上固定螺栓