Page 87 - 理化检验-物理分册2021年第十二期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202112016

汽轮机高温螺栓断裂原因

陈亮平, 何朋非, 张仁魁

( 湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司, 长沙 410000 )
摘 要: 某汽轮机的高温螺栓在机组运行过程中发生了断裂, 采用宏观观察、 化学成分分析、 力
学性能试验、 宏观组织检验、 金相检验、 断口分析等方法, 对高温螺栓的断裂原因进行了分析。结果
表明: 该汽轮机的高温螺栓晶粒较粗大, 且长期在高温高压环境下服役, 造成碳化物逐步析出、 材料
冲击韧性下降。在机组启、 停机及机组负荷波动带来的冲击应力下, 该高温螺栓最终发生了脆性
断裂。

关键词: 汽轮机; 高温螺栓; 断裂; 粗晶; 碳化物析出

中图分类号: TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 12-0071-04

FractureCausesofHi g hTem p eratureBoltofSteamTurbine

CHENLian gp in g HEPen g fei , ZHANGRenkui
,

( HunanXian g dianBoiler&PressureVesselIns p ectionCenterCo. , Ltd. , Chan g sha410000 , China )

Abstract : Thehi g htem p eratureboltofasteamturbinefractureddurin gtheo p erationoftheunit.The

fracturecausesofthehi g htem p eratureboltwereanal y zedb ymeansofmacroobservation , chemicalcom p osition

anal y sis , mechanical p ro p ert y test , macrostructureins p ection , metallo g ra p hicexaminationandfractureanal y sis.

Theresultsshowthatthe g rainsizeofthehi g htem p eratureboltofthesteamturbinewascoarse , andithadbeenin

serviceunderhi g htem p eratureandhi g h p ressureforalon g time , resultedinthe g radual p reci p itationofcarbideand

thedecreaseofim p acttou g hnessofthematerial.Undertheim p actstresscausedb yunitstart-u p , shut-downand

unitloadfluctuation , thehi g htem p eratureboltfinall y hadbrittlefracture.

Ke y words : turbine ; hi g htem p eraturebolt ; fracture ; coarsecr y stal ; carbide p reci p itation
随着国内火力发电机组装机容量和热效率的不 行了一系列检验和分析, 并选取另外一个同批次、 同
断提高, 汽轮机的蒸汽压力也越来越高, 这对汽轮机 材料的未断裂螺栓进行对比, 找出了该高温螺栓的
高温部件的材料性能也提出了更高的要求。比如汽 断裂原因, 以期类似事故不再发生。
轮机上的高温螺栓在保证气缸中分面的气密性上发
挥着重要的作用, 高温螺栓一般采用高温性能优异 1 理化检验
的热强材料制造 [ 1-2 ] 。 20Cr1Mo1VNbTiB 钢为珠光 1.1 宏观观察
体热强钢, 其具有较高的持久强度和较好的抗松弛 断裂螺栓的整体形貌和断面形貌如图1和图2
性能, 常用于制造汽轮机的高温螺栓 [ 3-5 ] 。 所示。可见断裂部位在螺栓杆部, 断口距端面约

某电厂的发电机组在运行过程中, 其中联门高 130mm 。断面平整, 呈颗粒状, 无塑性变形, 为典型

温螺栓发生断裂失效, 该机组运行时长47341h , 螺 的脆性断口。观察螺栓外表面, 可见螺纹表面光滑,

栓 材 料 为 20Cr1Mo1VNbTiB 钢,螺 栓 规 格 为 无凹痕、 裂纹、 锈蚀、 毛刺或其他引起应力集中的

M56mm×4mm×310mm 。笔者对该断裂螺栓进 缺陷。
1.2 化学成分分析
在断裂螺栓和对比螺栓的螺杆中部进行线切割
收稿日期: 2020-12-31
取样, 将切割面在砂纸上磨平并用酒精清洗后, 采用
作者简介: 陈亮平( 1988- ), 男, 工程师, 主要从事电站金属部件

牛 津FOUNDRY-MASTERPro 型 全 谱 立 式 直 读
无损检测技术研究与应用工作, 568262680@ qq .com
7 1