Page 52 - 理化检验-物理分册2022年第十一期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202211010

某汽轮机高压主汽阀门杆断裂原因

胡美些

( 内蒙古机电职业技术学院,呼和浩特 010070 )
摘 要: 某汽轮机高压主汽阀门杆在机组运行过程中发生断裂。采用宏观观察、 化学成分分析、
金相检验、 扫描电镜分析和力学性能测试等方法, 对该门杆的断裂原因进行了分析。结果表明: 门
杆材料的热处理工艺不当, 造成了材料的组织异常、 强度不合格、 冲击韧性偏低; 门杆与套筒之间为
过盈配合, 在表面生成氧化皮的情况下, 过盈度进一步增大, 在较大的拉应力作用下, 产生了应力集
中, 门杆的“ 十字” 形通孔处发生过载开裂, 最终导致门杆断裂。

关键词: 高压主汽阀门杆;热处理;过盈配合;断裂

中图分类号: TB31 ; TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 11-0036-04

Fracturecausesofhi g hp ressuremainsteamvalvestemofaturbine

HU Meixie

( InnerMon g oliaTechnicalColla g eofMechanicsandElectrics , Hohhot010070 , China )

Abstract : Thehi g hp ressuremainsteamvalvestemofaturbinebrokedurin g theo p erationoftheunit.The

fracturereasonsofthestem wereanal y zed b y meansof macro observation , chemicalcom p osition anal y sis ,

metallo g ra p hicexamination , scannin gelectronmicrosco p eanal y sisandmechanical p ro p ert y test.Theresultsshow

thattheim p ro p erheattreatment p rocessofthestem materialresultsintheabnormalstructure , un q ualifiedstren g th

andlowim p acttou g hnessofthematerial.Therewasaninterferencefitbetweenthestemandthesleeve.Inthecase

ofoxideskinformedonthesurface , theinterferencede g reewasfurtherincreased.Undertheactionoflar g etensile

stress , stressconcentration wasg enerated , andoverloadcrackin goccurredatthecrossholeofthestem , which

eventuall y ledtothefractureofthestem.

Ke y words : hi g hp ressuremainsteamvalvestem ; heattreatment ; interferencefit ; fracture
汽轮机主汽阀是主蒸汽进入汽轮机前的第一道 中发生断裂。该汽轮机功率为 600 MW , 进气压力

阀门, 是保证机组安全启停和运行的关键部件, 长期 为 16.67 MPa , 进 气 温 度 为 538 ℃ , 再 热 温 度 为

承受着高温、 高压工况下的复杂负荷 [ 1 ] 。新能源的 538 ℃ 。在升负荷时发现开启高压调速汽门负荷无

使用和电网调峰使汽轮机调节阀承受的负荷不仅集 变化, 初步判断高压主汽阀处于关闭状态, 停机检查
中于启停阶段, 而且还产生于机组运行的过程中, 增 发现门杆发生断裂。

加了汽轮机调节阀的断裂风险。 DL / T438 — 2016 该门杆 所 用 材 料 为 2Cr12NiMo1W1V 马 氏 体
《 火力发电厂金属技术监督规程》 中并没有涉及汽轮 不锈钢。 2Cr12NiMo1W1V 钢是在 12%Cr ( 质量分
机调节阀的金属监督, 进一步增加了该类部件的断 数) 钢基础上, 调整碳、 钨、 镍和钼元素含量研制而成
裂风险, 而且该类部件断裂之后会导致相应机组停 的国产马氏体不锈钢, 常用作锅炉、 汽轮机、 动力机
机, 由此带来的经济损失以及对电网的冲击同样不 械等高温下工作的零部件, 在汽轮机中主要应用于
可忽视 [ 2-5 ] 。 门杆、 阀 碟、 扩 散 器 等 部 件 [ 6-8 ] 。 2Cr12NiMo1W1V
某热电公司汽轮机高压主汽阀门杆在运行过程
钢的热处理工艺为 1040~1070 ℃ 淬 火 +660~

700 ℃ 回火调质处理。氮化处理可以使材料表面形
收稿日期: 2022-03-08
作者简介: 胡美些( 1977- ), 女, 副教授, 主要从事材料加工及检 成具有良好强度和韧性的氮化层, 提高门杆表面的
强度、 耐磨性、 耐腐蚀性和抗咬合性能, 因此, 门杆成
测等相关研究工作, 710679063@ qq .com
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