Page 89 - 理化检验-物理分册2024年第五期
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臧利永, 等: 超超临界火电机组给水泵汽轮机20Cr13钢动叶片断裂原因
动叶片的叶根与叶根槽装配间隙误差较大时, 叶片 动摩擦, 摩擦区域易发生微动疲劳开裂现象, 进而使
的激振振动程度会加剧, 叶根与叶根槽发生相对微 叶片疲劳断裂。
图4 断裂叶片断口的SEM 形貌
图5 叶片断口起裂源区的能谱分析结果
现场检查给水泵汽轮机时, 发现部分第4级动 明显松动, 在交变振动载荷的作用下, 叶根与叶根槽
叶片存在叶根与叶根槽装配间隙过大、 沿叶轮周向 接触部位发生微动疲劳开裂, 最终导致叶片断裂。
松动现象。同时观察到断裂叶片断口边缘及松动未
断裂叶片的叶根 R 角处均存在与叶根槽沿叶轮切 3 结论与建议
向微动摩擦的痕迹, 摩擦痕迹细密且光亮, 说明在给 超超临界机组给水泵汽轮机的第4级动叶片装
水泵运行过程中, 装配松动叶片的振动程度较严重, 配不当, 叶根与叶根槽装配间隙偏大, 导致叶片存在
叶根与叶根槽之间发生了微动摩擦 [ 13-14 ] 。 明显松动; 在长期较高水平的交变振动载荷作用下,
叶片断口上大部分区域为疲劳扩展区, 且疲劳 部分装配间隙较大的叶片沿叶根与叶根槽接触部位
条带尺寸及间隙细小, 瞬断区面积较小。说明在给 产生微动疲劳损伤, 叶根周向两侧的边缘发生双向
水泵汽轮机运行过程中, 动叶片承受的载荷不大, 且 多源性疲劳开裂, 裂纹逐步扩展, 最终导致叶片断
主要承受了交变循环载荷, 叶片断裂性质为典型的 裂。
高周低应力疲劳断裂。 建议对高速转动的给水泵汽轮机各级动叶片叶
根与叶根槽之间选择过度配合或过盈配合, 避免转
综上所述, 该超超临界机组给水泵汽轮机第 4
级动叶片的断裂原因是叶片装配质量差, 叶片存在 子高速转动过程中叶片发生异常振动。对于重要金
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