Page 50 - 理化检验-物理分册2021年第十一期

陈志军: 某电厂汽轮机中压转子动叶片开裂的原因

见断口齐平, 未见明显塑性变形, 表面锈蚀严重, 裂
1 理化检验
纹自叶根表面向基体方向扩展。
1.1 宏观观察
如图1所示, 动叶片上的裂纹平直、 开口细小,
沿叶片轴线方向分布。叶片外表面未见明显机械损
伤、 结垢及腐蚀损伤等缺陷, 也无易引起应力集中的
加工刀痕、 缺口等缺陷。

图2 动叶片断口的宏观形貌

Fi g 2 Macromor p holo gy ofmovin g bladefracture
采用扫描电镜( SEM ), 对清洗后的动叶片
原始断口和冲击试样的断口( 简称冲击断口) 进行观
图1 汽轮机动叶片的开裂位置示意 察, 如图3所示。由图3a ) 可见, 原始断口表面氧化

Fi g 1 Schematicdia g ramofcracklocationofsteamturbinemovin g blade 严重, 但局部仍有大量完整的晶粒, 呈现较为清晰的
1.2 断口分析 沿晶断裂形貌特征。由图 3b ) 可见, 冲击断口呈现
将叶片开裂部位剖开进行观察, 如图2所示, 可 典型的解理断裂形貌特征。

图3 动叶片断口的SEM 形貌

Fi g 3 SEM mor p holo gy ofrotorbladefracture a ori g inalfracture b im p actfracture
1.3 化学成分分析 可以看出, 开裂动叶片中磷元素含量明显高于标准

用 SPECTROMAXx 型台式直读光谱仪对开 GB / T 8732 - 2014 《 汽 轮 机 叶 片 用 钢 》对

裂动叶片进行化学成分分析, 结果见表 1 。由表 1 2Cr11NiMoNbVN 钢的技术要求。
表1 动叶片化学化学成分

Tab 1 Chemicalcom p ositiontestresultsofrotorblade
质量分数 / %
项目
C Si Mn Cr Mo V Nb N Ni Cu Al P S
实测值 0.20 0.43 0.66 11.10 0.60 0.22 0.52 0.064 0.47 0.10 0.018 0.043 0.002

0.15~ 0.50~ 10.00~ 0.60~ 0.20~ 0.20~ 0.040~ 0.30~
标准值 ≤0.50 ≤0.10 ≤0.03 ≤0.020 ≤0.015
0.20 0.80 12.00 0.90 0.30 0.60 0.090 0.60
1.4 显微组织观察 数), 未见1级或更粗的晶粒, 组织基本正常; 动叶片
在动叶片开裂处取样进行显微组织观察。由图 主裂纹及分支裂纹均呈现枝杈状沿晶开裂的形貌;
4可见: 叶片基体组织为回火马氏体+少量 δ铁素 主裂纹及分支裂纹两侧的组织均存在明显的全脱碳
体, δ铁素体含量最高的区域未超过 5% ( 体积分 现 象 , 说 明 裂 纹 形 成 温 度 为 高 于A C3 的 锻 造 阶

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