Page 64 - 理化检验-物理分册2024年第三期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202403013

超临界汽轮机低压转子 0Cr17Ni4Cu4Nb 钢叶片

断裂原因

张 涛 ,房 军 ,李为刚 ,吕 磊 ,周宏杰 1

1
1
2
2

( 1. 内蒙古电力科学研究院,呼和浩特 010020 ; 2. 北方联合电力有限责任公司 呼和浩特热电厂,呼和浩特 010030 )
摘 要: 某超临界汽轮机低压转子次末级 0Cr17Ni4Cu4Nb钢叶片发生断裂。采用宏观观察、
化学成分分析、 扫描电镜及能谱分析、 金相检验、 硬度测试等方法分析了叶片断裂的原因。结果
表明: 在灵活性运行工况下, 机组承受的载荷频繁发生变化, 造成低压缸进汽量和汽流频繁大幅
波动, 导致长叶型的次末级叶片在运行过程中发生颤振; 次末级叶片的叶根尺寸 与叶根槽不匹
配, 使叶根松动、 叶片晃动, 加剧了叶片的颤振; 在两种因素共同作用下, 机组出汽侧近叶根的应
力集中区域萌生了裂纹, 在叶片颤振产生的交变应力作用下, 裂纹以疲劳的形式不断扩展, 最终
导致叶片整体断裂。
关键词: 0Cr17Ni4Cu4Nb钢叶片;疲劳断裂;颤振;显微组织

中图分类号: TB31 ; TM311 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2024 ) 03-0052-04

Reasonsforfractureof0Cr17Ni4Cu4Nbsteelbladeinlow- p ressurerotorsof

su p ercriticalsteamturbines

,
2
ZHANGTao , FANGJun , LIWei g an g LYULei , ZHOUHon gj ie 1
1
1
2

( 1.InnerMon g oliaElectricPowerResearchInstitute , Hohhot010020 , China ;

2.HohhotThermalPowerPlant , North ernUnitedPowerCo. , Ltd. , Hohhot010030 , China )

Abstract : Thelaststa g e0Cr17Ni4Cu4Nbsteelbladeofthelow- p ressurerotorofacertainsu p ercriticalsteam

turbinebroke.Thecausesofbladefracturewereanal y zedusin gmethodssuchasmacrosco p icobservation , chemical

com p ositionanal y sis , scannin gelectronmicrosco pyandener gys p ectrumanal y sis , metallo g ra p hicexaminationand

hardnesstestin g .Theresultsshowthatunderflexibleo p eratin gconditions , fre q uentchan g edintheloadborneb y

theunitresultinfre q uentandsi g nificantfluctuationsintheinletsteamvolumeandsteamflowofthelow- p ressure

c y linder , ledtoflutterofthelaststa g ebladeswithlon gbladesha p esdurin go p eration.Therootsizeofthelast

sta g ebladedidnotmatchtheroot g roove , causin g thebladeroot looseandbladeshake , exacerbatin gbladeflutter.

Underthecombinedactionoftwofactors , cracksa pp earedinthestressconcentrationareanearthebladerootonthe

outletsideoftheunit.Underthealternatin g stress g eneratedb ybladeflutter , thecrackscontinuedtop ro p a g atein

theformoffati g ue , ultimatel y ledtotheoverallfractureoftheblade.

Ke y words : 0Cr17Ni4Cu4Nbsteelblade ; f ati g uefracture ; flutter ; microstructure
近年来, 随着火电机组深度调峰等灵活性运行 方式的普及, 电站大型汽轮机的运行工况越来越复
杂, 机组的安全性面临着巨大挑战, 汽轮机故障, 特
别是叶片损伤及断裂等事故频发 [ 1-4 ] , 影响了大型发
收稿日期: 2022-12-07
基金项 目: 内 蒙 古 电 力 科 学 研 究 院 2022 年 科 技 资 助 项 目 电机组的安全稳定运行。
( 510241220006 ) 某热电联产机组在运行过程中, 其汽轮机低压

作者简介: 张 涛( 1982- ), 男, 硕士, 高级工程师, 主要从事电站
转子次末级叶片发生断裂, 导致机组紧急打闸停机。
设备 的 失 效 分 析、 安 全 性 评 估 及 寿 命 评 估 工 作, dk y zhan g tao@
该汽轮机为超临界参数、 一次中间再热、 单轴、 两缸
163.com
5 2