汽轮机转子裂纹原因分析及运行安全措施示范文本

2020年10月第5期（总第224期）山西电力No.5（Ser.224）2020年10月SHANXI ELECTRIC POWER Oct.2020大型汽轮发电机转子风扇断裂原因分析及对策刘秀明（大唐三门峡发电有限责任公司，河南三门峡472143）摘要：通过对某电厂630MW发电机转子风扇叶片断裂原因进行多维度分析，得出了螺母与螺栓匹配不良，且螺栓未按照标准力矩要求紧固，使得螺母拧得过紧，局部螺纹底部出现裂纹，转动过程中风扇叶片发生断裂造成此次故障的结论。

针对此问题，从检修策划、过程控制、质量验收、运行调整等环节提出了防止发电机转子风扇断裂的建议，对于防范类似问题的发生和做好大型发电机技术管理工作具有一定的指导意义。

关键词：汽轮发电机；转子风扇；叶片断裂；螺母紧固；预防措施中图分类号：TM61文献标志码：B文章编号：1671-0320（2020）05-0065-040引言大型汽轮发电机高速运转过程中，因为定子零部件脱落造成的定子绝缘磨损接地的故障时有发生[1-2]，转子因设计和安装工艺控制标准较高，零部件脱落导致机组非停的案例相对较少[3]，转子运行中风扇叶片（以下简称“叶片”）断裂的案例多见于水轮发电机[4]，大型汽轮发电机组运行中转子导电螺钉脱落、固定螺栓松动现象时有发生，转子风扇叶片运行中断裂现象极为罕见[5]。

2018年9月，某电厂4号机组A级检修期间，内检发现发电机转子励端叶片断裂飞逸，造成发电机定、转子不同程度受损。

1发电机转子风扇断裂故障情况1.1发电机概况某电厂4号汽轮发电机是哈尔滨电机厂生产的QFSN-630-2YHG型630MW三相交流隐极式同步发电机，2006年8月投运。

发电机冷却方式为水-氢-氢，采用定转子相匹配的“五进六出”径向多流式通风系统，转子采用悬挂式护环-中心环结构，转轴两端的风扇为旋浆式，叶片采用合金铝模锻件，每端叶片数量29个，单个叶片质量0.7kg，导风环两端各1个，单个质量150kg[6]。

电站汽轮机低压转子次末级叶片开裂原因分析叶片是电站汽轮机中完成能量转换的重要部件，汽轮机叶片工作条件恶劣，长期在高温、高压介质环境中做高速旋转，承受相当大的应力，同时还要传递动蒸气产生的扭矩，受力情况复杂。

电站汽轮机有多级叶片，每级叶片又有多只叶片，只要其中一只叶片出现问题，就有可能发生事故，导致机组停运，造成重大经济损失。

因此，汽轮机叶片的可靠性对火电机组安全、稳定运行有十分重要的意义。

蒙西某火电厂200MW机组在检修中发现汽轮机低压转子正反向次末级叶片叶身发生多处横向开裂。

该汽轮机是哈尔滨汽轮机厂有限公司生产的，型号C145/N200-12.7/535/535，为超高压、一次中间再热、三缸两排气、单抽气冷凝式汽轮机，该机主蒸气温度为535℃，主蒸气压力为12.75MPa，再热蒸气温度535℃，再热蒸气压力2.18MPa。

叶片材质2Cr13。

次末级叶片发生开裂现象，给机组的安全稳定运行带了来极大的威胁。

本文对该汽轮机叶片开裂原因进行分析，并提出针对性建议，以防止同类型事故的再次发生，提高机组运行的安全性和可靠性。

1. 汽轮机次末级叶片开裂试验分析（1）宏观形貌观察从现场渗透检测结果可看出，开裂现象都发生在次末级叶片，开裂部位均位于叶片拉筋与叶根之间近拉筋侧，裂纹垂直于叶片长度方向，如图1所示。

对开裂叶片进行宏观观察，发现叶片进气侧表面存在大量腐蚀坑。

选取开裂严重的一只叶片，将开裂部位打开进行断口宏观形貌检查。

叶片断口表面齐平，未见明显的塑性变形，也未见明显的机械损伤等缺陷。

断裂面是典型的疲劳断口，断口上初始断裂区、裂纹扩展区等特征区域清晰可辨，开裂起源于叶片出气侧边缘圆弧处，并向进气侧扩展，开裂方向与叶片长度方向垂直。

起裂区所占面积较小，断口的大部分为扩展区，有典型的“海滩状”疲劳条带形貌，如图2所示。

图1 低压转子次末级叶片开裂渗透检测照片图2 开裂叶片表面及断口宏观形貌图3 叶片断口SEM形貌（2）断口SEM检测利用扫描电子显微镜（SEM）对断口进行观察，可以看出，断口初始断裂区呈现典型的“冰糖状”晶间开裂形貌，晶粒较为细小，伴生有较多的晶间裂纹；在近起裂区的断口边缘存在腐蚀坑，深度约为0.2mm，腐蚀坑内部可观察到明显“泥坑状”形貌，具有典型的应力腐蚀特征。

第 63 卷 第 2 期2021 年 4 月汽 轮 机 技 术TURBINE TECHNOLOGYVol. 63 No. 2Apr. 2021电站汽轮机低压转子叶片裂纹形成原因分析刘文生(中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中电力试验研究院，郑州450000)摘要:对某电厂汽轮机低压转子末3级含裂纹叶片取样,进行宏观观察、光谱分析、力学性能试验、显微硬度检验、 显微组织及能谱等分析。

试验结果表明：叶片的合金成分符合相关要求，叶片材料的强度、塑性和韧性等相关指标 均符合标准要求;裂纹起源及裂纹尖端未见腐蚀性元素。

叶片热处理工艺控制不佳，岀汽侧边缘硬度和组织不均匀,存在较大的残余应力，材料的抗疲劳性能降低，塑韧性变差，在离心力和蒸汽压力等周期性交变应力作用下发 生疲劳开裂。

实现叶片岀汽侧边缘硬化层的无损检测是未来发展的一个重要方向。

关键词：低压转子叶片；出汽侧边缘;硬度不均匀；疲劳开裂分类号:TG142.73 文献标识码：A 文章编号：1001-5884 (2021 )02-0157-04Cause Analysis of Blade Fracture for Steam Turbine Low-pressure Rotorin One Power PlantLIU Wen-sheng( Central-China Electric Power Research Institute, China Datang Corporation Science andTechnology Research Institute, Zhengzhou 450000, China )Abstract :Macroscopic observation, spectral analysis , mechanical property test, micro-hardness test, microstructure andenergy spectrum analysis were carried out which taken from the last 3rd stage fractured blades of a steam turbine low-pressure rotor in a power plant. The results show that the alloy composition of the blade meets the relevant requirements ,and the strength , plasticity and toughness of the blade meet the requirements of the standard. Meanwhile no corrosive elements were found at the crack origin and crack tip. The hardness and microstructure of the outlet side edge are notuniform because of the improper heat treatment. This leads to the large residual stress, the lower fatigue resistance andpoorplastic toughness. So the fatigue crack occurred under the action of periodic alternating stresses such as centrifugal force andsteam pressure. And it is an important direction for the future development to realize the non-destructive testing of the hardened layer in the outlet side edge of blade.Key words : low-pressure blade ； outlet side edge ； uneven hardness ； fatigue cracking0前言1试验材料及方法汽轮机动叶片是汽轮机将汽流的动能转换为机械能的重要金属部件，在工作过程中，汽轮机动叶片承受的是转子 旋转时离心力引起的拉应力、蒸汽流压力引起的弯曲应力和扭力以及复杂的交变应力［1］。

电站汽轮机低压转子次末级叶片开裂原因分析首先，材料失效是导致低压转子次末级叶片开裂的主要原因之一、汽轮机低压转子叶片一般采用高温合金材料，该材料具有良好的高温强度和耐腐蚀性能。

然而，长时间高温、高应力和循环载荷的作用下，材料会出现硬化、塑性变形减小和晶界与晶内空洞的形成等现象，进而导致叶片表面产生裂纹。

此外，材料的制造工艺和热处理也可能存在问题，如气孔、夹杂物和残余应力等。

其次，设计缺陷也会引起低压转子次末级叶片开裂。

转子叶片的设计应该满足一定的强度和刚度要求，能够承受高温、高应力和循环载荷的作用。

但在实际工作中，由于叶片结构的不合理和应力集中等问题，会导致叶片易于开裂。

例如，叶片的结构过于薄弱，存在局部应力集中的地方，容易出现应力集中导致的裂纹。

此外，叶片间隙设计不合理、叶片固定不牢固等也可能导致叶片开裂。

另外，操作和维护过程中的失误也可能导致低压转子次末级叶片开裂。

例如，汽轮机的启停过程中，由于温度和压力的快速变化，可能导致叶片温度和应力的不均匀分布，从而引起开裂。

此外，刀片清洗和保养过程中使用不当的清洗液和工具，也可能对叶片材料造成腐蚀和损伤，进而导致叶片开裂。

最后，外界因素也可能导致低压转子次末级叶片开裂。

例如，随着汽轮机使用时间的增加，环境条件和工况可能发生变化，如蒸汽的温度和压力等。

这些变化会对叶片产生不同程度的影响，从而导致叶片开裂。

此外，环境腐蚀、振动和冲击等也可能引起叶片开裂。

为了避免低压转子次末级叶片开裂，首先应选择合适的材料，并正确进行材料的制造工艺和热处理。

同时，需要设计合理的叶片结构，减少应力集中的可能性。

在操作和维护过程中，要注意合理的操作和保养，并遵循相关规定和标准。

此外，还应定期进行检测和维护，及时发现和处理叶片开裂问题。

燃气发电厂汽轮机主汽门裂纹原因分析及处理燃气发电厂汽轮机主汽门裂纹原因分析及处理摘要：燃气发电凭借其灵活的运行、迅速的启停、较高的热效率和节能减排等优点，在电网调峰中相较于煤电而言，优势十分显著。

在实际运用过程中，机组需要频繁的快速启停，就需要主汽门快速切断汽轮机的进汽系统。

汽轮机在长期服役过程中，难免出现一定的质量问题，其中主汽门裂纹十分容易发生。

因此文章结合实例，就燃气发电厂汽轮机主汽门裂纹原因展开分析，并提出相应的处理措施。

关键词：燃气发电厂；汽轮机；裂纹原因；处理措施近年来我国天然气发电装机容量呈上升趋势。

目前，国内燃气发电机组多用于电网调峰运行，机组需要频繁快速启停，而作为机组关键部件的主汽门需要迅速切断汽轮机进汽系统而起到保护、调节的作用，因此其质量的安全性显得尤为重要。

近年来，部分发电厂机组主汽门被陆续检测出裂纹缺陷。

如何确保主汽门部件质量的可靠性，已成为业界共同关注的话题。

一、燃气电厂生产过程燃气电厂是一种利用燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机进行发电的电厂。

与燃煤电厂相比，它不使用锅炉，而是用燃气轮机代替了锅炉，同时燃料也由煤粉换成了天然气或者石油等等。

燃料在燃气轮机内燃烧后，放出热能加热给水，使燃料化学能转化为蒸汽内能，蒸汽推动汽轮机做功，完成热能向动能的转化。

最后利用发电机，再将机械能转化成电能，这就完成了燃气电厂的全部生产过程。

随着燃机技术的发展，以及国家能源结构的变化和对环保要求的提高，燃机电厂的发展势必会大大加速。

二、燃气发电厂汽轮机主汽门裂纹原因分析及处理实例（一）基本概况现场采集的主汽门门杆漏汽通道裂纹相貌见图1。

主汽门壳体材料牌号为Ｂ５０Ａ２２４Ｂ（美国ＧＥ公司牌号），相当于国产ＺＧ１５Ｃｒ１Ｍｏ１Ｖ，具有良好的热强性，主要用于工作温度不大于５７０℃电站主蒸汽等高温、高压系统的铸钢件。

汽轮机转子裂纹原因分析及运行安全措施1裂纹情况河北省南部电网某厂#2机为上海产单缸冲动凝汽式汽轮机，1972年6月投产，容量50 MW，型号为N5090，运行至1986年，更换了汽轮机转子。

2003年10月，在该机组大修的过程中，汽轮机转子调速级及汽封处发现裂纹，见图1。

经河北省电力研究院锅检中心对该处裂纹进行深度测量，结果为：A处裂纹深度13.6 mm，B处4.4mm，C处3.5 mm。

2原因分析该缺陷严重了影响机组的安全运行，排除制造因素，转子出现裂纹主要是由于交变热应力引起的金属疲劳损伤超出了材料的屈服极限而造成的，原因分析如下。

a. 随着电力行业的不断发展，该厂在20世纪90年代初成为河北省南部电网的主要调峰厂之一，机组启/停次数增加，造成低周热疲劳率增加，机组在多次交变应力作用下，引起金属材料内部微观缺陷的发展，从而造成金属热疲劳，引发金属裂纹。

b. 机组启动过程中暖机时间短，热应力大。

该机组启动时存在负差胀过大的缺陷，为控制差胀，保证机组的正常顺利启动，从冲车到机组接带初始负荷的时间比较短，蒸汽流量快速增大，加剧金属温升，造成汽轮机转子尤其是高调门部位和高压侧轴封处热应力较大；另外，根据调度的预计负荷安排，从并网到带满负荷，暖机时间明显不足，这些都会加大转子的热应力。

c. 冷机的邻机启动对转子的损坏程度尤其大，在用额定参数的蒸汽冲车时，蒸汽会在金属表面进行剧烈的凝结放热，使汽缸和转子外表温度急剧上升，尤其是转子加热面积大，升温更快，转子表面所受的热压应力就更大，当热压应力超过金属材料的屈服极限后，就会在该处产生局部塑性变形。

随着转子的不断加热，其承受的热应力减小，但塑性变形不会随着转子热应力的减小而自行恢复，它在周围弹性区的影响下会出现残余拉伸应力，在高温条件下，该残余应力随时间增加而减小，即金属松弛现象，尤其在轴径最大的前汽封和调节级处，这种金属变形现象更明显。

若邻机启动次数增加，其损坏程度更加严重，这样转子表面很快就会产生疲劳裂纹。

6MW汽轮机转子轴颈处裂纹分析及处理针对某6MW背压式汽轮机转子轴颈上出现裂纹，进行超声波探伤，确定了裂纹的长度及深度，通过对汽轮机转子进行寿命评估，依据转子的设计、制造、机组的运行里程及历次检修检查结果，对转子危险部位进行了应力分析和裂纹车削前和车削后的疲劳寿命评估，确定裂纹的解决方案。

标签：汽轮机转子；轴颈；裂纹；扭转应力；许用应力由我公司设计制造的一台6MW背压式汽轮机（B6-2.2/0.245）于2008年在巴基斯坦某糖厂投入运行。

机组在2015年8月大修时，意外发现转子轴颈旁出现1条裂纹。

于是糖厂通过肉眼观察和进行超声波探伤检查，并将检查报告反馈我公司，要求提出具体解决方案。

1 转子轴颈裂纹的现场检查和分析本汽轮机转子后轴承轴颈宽度180mm，直径φ140mm，主轴材料为：34CrNi3Mo。

现场的检查情况是：距后轴承中心70mm的轴颈位置发现1条宏观裂纹，正好位于轴颈与后轴承座油封间的倒角位置上，裂纹为径向方向，裂纹长度为14-15mm，在扫描区域可见裂纹深度为5-8mm。

2 事故诊断分析转子是汽轮机组最重要的关键部件，其工作状态比较复杂，在高温、高转速状态下，既承担着较大的离心应力及传递功率所产生的扭转应力，又承担着较大的热应力，还可能产生弯曲、振动等。

转子在高温环境下运行，同时在汽轮机启、停和变负荷过程中承受交变应力，会产生低周疲劳。

蠕变和疲劳同时存在，两者是交互作用的，产生疲劳损伤，特别是对调峰机组和做驱动用的机组来说更为严重。

因此，汽轮机转子产生裂纹的情况非常多，后果也很严重，转子体出现裂纹是最大的安全隐患之一。

产生裂纹的原因如下：（1）调峰期间或者热应力对转子的影响。

热应力主要发生在高中压转子的前几级，它是由于转子各部分温度不均匀，各部分材料之间膨胀或者收缩互相限制而引起，材料经过多次交变应力的作用之后，有可能产生疲劳裂纹，温差越大，产生疲劳裂纹的期间就越短。

（2）热变形及蠕变影响。

热电站#4机叶轮轮缘裂纹分析及处理发布时间：2022-08-30T01:51:54.272Z 来源：《科技新时代》2022年第2期1月作者：王举[导读] 汽轮机叶轮轮缘开裂是汽轮发电机组运行中重大安全隐患，王举齐鲁石化热电厂乙烯动力站山东省淄博市255400摘要：汽轮机叶轮轮缘开裂是汽轮发电机组运行中重大安全隐患，开裂原因主要是因为腐蚀和应力综合作用造成的。

关键词：汽轮发电机组、叶轮轮缘、腐蚀、水质一、机组概况热电站#4机是上海汽轮机厂制造的单缸、冲动、抽汽冷凝式具有一级调整抽汽汽轮机，型号：C60-8.83/1.275-2。

机组额定功率50MW（已扩容至60MW），主蒸汽压力：8.83MPa，主蒸汽温度：535℃，低压调整抽汽压力：1.27MPa。

2005年，由哈尔滨哈汽电站设备有限公司改造扩容，由50MW扩容至60MW。

机组上次大修时间2013年10月。

二、故障经过2018年2月11日热电站4#机组根据生产需要，停机备用，根据检修安排和发电机一点接地故障频发，3月5日，#4机组转大修，同步开展寿命评估工作。

汽轮机转子于3月14日出厂，交由济南发电设备厂有限公司进行套装叶轮拆卸配合寿命与安全评估和转子动平衡工作。

转子叶轮拆卸后，由省特检院进行检测，检测中发现，第14级叶轮出汽侧轮缘外表面发现2处环向裂纹（裂纹1和裂纹2）。

裂纹1 长度约为70mm，裂纹2长度约为50mm。

开裂位置及裂纹形貌如图1所示。

3月30日，齐鲁石化机动处、热电厂机动科、省特检院、济南发电设备厂有限公司共同鉴定并决定更换第14级叶轮和叶片，由济南发电设备厂有限公司施工。

热电厂提报紧急采购计划，济南发电设备厂加工制作轮盘和叶片。

4月16日，委托省特检院对转子腐蚀物和叶轮开裂原因进行分析。

二、原因分析1、轮缘开裂原因分析省特检院分析认为，（1）受力方面：此反Ｔ形槽内壁上方根部在汽轮机运行过程中受到装配应力、热应力、离心力等复合应力影响。

电厂汽轮机中压转子动叶片开裂的原因及对策探究发布时间：2023-02-24T07:46:06.569Z 来源：《中国电业与能源》2022年第19期作者：王浩俨[导读] 电厂汽轮机中压转子动叶片在应用的过程中一旦出现开裂情况，王浩俨河北大唐国际唐山热电有限责任公司河北唐山 063000摘要：电厂汽轮机中压转子动叶片在应用的过程中一旦出现开裂情况，就很可能会发生安全隐患事故。

开裂会在工作载荷的作用下不断的托大，最终导致了叶片的损坏，不利于生产运行。

因此，本文针对电厂汽轮机中压转子动叶片开裂的原因以及应对策略进行了以下几个方面的分析和阐述，借此作为参考。

关键词：汽轮机；中压转子动叶片；开裂引言：电厂汽轮机的运行离不开动叶片的能量转换，动叶片作为汽轮机中重要的部件之一，可以把动能转化为机械能，但是动叶片的受力状态与应用工况相对比较复杂，在运行的过程中，很可能会由于承受了扭转、离心力、弯曲等应力影响，还会被蒸气流带动得激振应力和热应力所作用，造成动叶片的开裂问题。

当然，动叶片的开裂与其本身遭受的腐蚀、质量加工、振动等原因也有一定的关系，这些因素都会造成疲劳失效。

一、理化试验（一）宏观检查根据动叶片表面进行宏观检查，能够发现其叶片上的裂纹比较垂直，开口很小，主要是顺延叶片轴心的方向展开裂纹，动叶片的外表没有看到非常明显的机械损失，表面未有严重的腐蚀痕迹和污垢推挤，也没有应力影响下的加工痕迹和缺口。

（二）断口分析剖开动叶片开裂的位置近距离进行观察，能够看出其裂开的断口比较整齐，没有发生塑性变形，但是其外表的腐朽比较严重，产生的裂纹也是根据叶根的表层依照基体的方向延伸。

在这种情况下可以利用电镜扫描，将清洗之后的动叶片的初始断口和冲击断口展开观察。

初始断口可以看出其表面发生了严重的氧化反应，局部伴随有晶粒状，可以判断其为沿晶断裂特征；冲击断口则属于明显的解理断裂特征。

（三）化学成分研究ＳＰＥＣＴＲＯＭＡＸｘ台式直读光谱仪可以对于开裂的动叶片展开化学成分的研究，通过图一可以发现在开裂的动叶片中，所含有大量的磷元素，并且含量已经超出了相关标准。

汽轮机转子裂纹原因分析及运行安全措施1裂纹情况河北省南部电网某厂#2机为上海产单缸冲动凝汽式汽轮机，1972年6月投产，容量50 MW，型号为N5090，运行至1986年，更换了汽轮机转子。

2003年10月，在该机组大修的过程中，汽轮机转子调速级及汽封处发现裂纹，见图1。

经河北省电力研究院锅检中心对该处裂纹进行深度测量，结果为：A处裂纹深度13.6 mm，B处4.4mm，C 处3.5 mm。

2原因分析该缺陷严重了影响机组的安全运行，排除制造因素，转子出现裂纹主要是由于交变热应力引起的金属疲劳损伤超出了材料的屈服极限而造成的，原因分析如下。

a. 随着电力行业的不断发展，该厂在20世纪90年代初成为河北省南部电网的主要调峰厂之一，机组启/停次数增加，造成低周热疲劳率增加，机组在多次交变应力作用下，引起金属材料内部微观缺陷的发展，从而造成金属热疲劳，引发金属裂纹。

b. 机组启动过程中暖机时间短，热应力大。

该机组启动时存在负差胀过大的缺陷，为控制差胀，保证机组的正常顺利启动，从冲车到机组接带初始负荷的时间比较短，蒸汽流量快速增大，加剧金属温升，造成汽轮机转子尤其是高调门部位和高压侧轴封处热应力较大；另外，根据调度的预计负荷安排，从并网到带满负荷，暖机时间明显不足，这些都会加大转子的热应力。

c. 冷机的邻机启动对转子的损坏程度尤其大，在用额定参数的蒸汽冲车时，蒸汽会在金属表面进行剧烈的凝结放热，使汽缸和转子外表温度急剧上升，尤其是转子加热面积大，升温更快，转子表面所受的热压应力就更大，当热压应力超过金属材料的屈服极限后，就会在该处产生局部塑性变形。

随着转子的不断加热，其承受的热应力减小，但塑性变形不会随着转子热应力的减小而自行恢复，它在周围弹性区的影响下会出现残余拉伸应力，在高温条件下，该残余应力随时间增加而减小，即金属松弛现象，尤其在轴径最大的前汽封和调节级处，这种金属变形现象更明显。

若邻机启动次数增加，其损坏程度更加严重，这样转子表面很快就会产生疲劳裂纹。

汽轮机转子裂纹原因分析及运行安全措施1.原因分析1.1轴向应力过大：汽轮机转子在运行过程中承受着巨大的轴向应力，如果应力过大或者应力分布不均匀，就可能导致转子出现裂纹。

1.2温度变化引起的热应力：汽轮机转子在运行时，温度会不断变化，而不同部分的热膨胀系数有所不同，温度变化会导致转子出现热应力，如果热应力过大，就可能导致裂纹的产生和扩展。

1.3转子的金属疲劳：汽轮机转子在长期运行过程中，受到旋转和循环载荷的作用，会引起金属疲劳，从而导致转子出现裂纹。

1.4腐蚀和侵蚀：因为运行环境的原因，汽轮机转子受到腐蚀和侵蚀的风险，这些因素会导致转子的金属结构发生变化，从而引起裂纹。

为了确保汽轮机转子的安全运行，以下是一些常用的安全措施：2.1转子材料选择：应选择具有良好的强度和耐疲劳性能的合金材料作为转子的制造材料，以减少转子出现裂纹的概率。

2.2应力分析和检测：在汽轮机转子的设计和制造过程中，应进行应力分析和检测，以确保转子的应力分布均匀，并及时发现转子上的裂纹。

2.3温度和热应力控制：通过合理的温度和热应力控制，可以减少转子的热应力，防止转子出现裂纹。

2.4润滑和冷却：合理的润滑和冷却系统可以降低转子的摩擦和热量，保持转子的温度在安全范围内，减少裂纹的产生。

2.5检修和维护：定期对汽轮机进行检修和维护是确保转子安全运行的重要手段，及时发现和修复转子上的裂纹，防止裂纹扩展。

2.6环境保护和监测：汽轮机运行的环境应保持干燥、无腐蚀性气体和化学物质，并定期进行环境监测，防止腐蚀和侵蚀导致转子裂纹的产生。

总之，汽轮机转子裂纹的产生是受到多种原因的影响，为了确保转子的运行安全，应采取适当的措施来控制转子的应力、温度和磨损，并进行定期的检修和维护工作。

关于汽轮机常见故障及对策的思考汽轮机是一种常见的重要动力装置，广泛应用于电力、制造、化工等领域。

但是，在使用过程中，汽轮机也会出现一些常见故障，如转子疲劳裂纹、轰鸣、失速、高温等，这些故障严重影响了汽轮机的使用效果和使用寿命。

因此，本文将就汽轮机的常见故障及对策进行探讨。

一、转子疲劳裂纹转子疲劳裂纹是汽轮机中最常见的故障之一，其主要原因是轴承、密封、轮盘等处的磨损，导致转速不稳定，从而使得转子在运转过程中受到强烈的振动力，引起疲劳裂纹的产生。

转子疲劳裂纹的产生对汽轮机的运行安全和经济性都有很大的影响。

对此，可以采取以下对策来解决：（1）加强质量检测：加强对汽轮机零部件的质检，提高制造质量和检查精度，严格控制工艺过程，避免缺陷和误差。

（2）预防性维护：定期对汽轮机进行检查和维护，及时更换磨损的部件和润滑油，检查机器运行状态，及时排除隐患。

（3）优化设计：改进汽轮机的结构设计，采用更耐磨的材料，减小磨损，提高汽轮机的使用寿命和安全性。

二、轰鸣轰鸣是汽轮机的一种常见故障，其主要原因是轴承或齿轮不平衡，或者是系统不稳定引起的共振。

轰鸣不仅会对汽轮机的使用效果产生不良影响，还会对人体造成噪音污染，因此应采取以下对策来解决：（1）均衡校正：通过均衡校正来解决轴承或齿轮不平衡的问题，消除产生轰鸣的原因。

（2）降低振动力：减少汽轮机系统的不稳定因素，比如减小气体流量和涡流损失，降低系统振动力，避免共振现象的发生。

（3）吸音降噪：对于难以消除的噪音，可以采取吸音降噪措施，如安装隔音板，采用布线技术等。

三、失速失速是汽轮机工作中的一种常见故障，其主要原因是系统流量不足，或者是涡流损失增大，导致机械能输出不足，引起失速。

失速不仅会影响汽轮机的使用效果，还会对其他设备和生产工艺产生影响。

因此，针对失速问题，我们可以采取以下对策：（1）优化流程：通过优化流程，减少涡流损失，提高流量，保证汽轮机的正常工作状态。

（2）调整机组运行状态：在失速前，可以通过调整机组的负荷和输出功率等参数来使汽轮机保持正常工作状态，避免失速的发生。

核电站汽轮机低压转子叶片根部裂纹形成过程分析摘要：本文以低压转子叶根断裂为研究对象，通过断口微观形貌、化学成分、金相组织、力学性能等方面的分析，结合断口氧化薄膜形成的时间，以及断口初始应力的逆向推算，获得叶尖粗糙度与内径偏差过大而引起微动疲劳开裂的原因。

防止叶根开裂的基本措施是对叶根安装间隙及叶根内表面粗糙度的检测和控制。

对叶根裂纹起裂寿命进行评价，可用于指导汽机转子动叶大修，减少长时间的频繁拆检和运行监控费用。

关键词：核站电汽轮机；低压转子叶片；根部裂纹；寿命分析核电汽轮机组设计容量为1000 MW，采用 GE公司研制的饱和蒸汽、中再热、冲动式汽轮机，包括一个双流道的高压汽缸，三个双流道、双排汽低压汽缸。

低压气缸转子支承在气缸的两个端部轴承上，前后流道上分别安装了5个动叶，见图1。

在机组大修时，利用超声检测仪，对3号低压转子前四级叶片根部进行了抽样检查，并发现了一些不正常的信号。

将叶片的叶根针拆下后，应用内窥镜对其进行了观察，确认叶根处有裂纹[1]。

为了替换这一有缺陷的叶片，共拆掉了第3级20个叶片，并使其大修时间延长了5天。

图1 低压缸结构示意图1核电站汽轮机低压转子叶片根部裂纹形成原因1.1宏观分析经磁粉检测后，发现在叶根处的进气口的前一列销孔上有两道裂纹，见图3。

裂纹1由所述销孔向所述交叉指端面延伸，并构成贯穿型缺陷；在叶片根部的转角端面上，裂纹2的长度为4 mm。

图 3 叶根部位磁粉探伤检查1.2断口分析用肉眼观察裂纹1所处的销孔，发现其表面光洁度与叶片加工中N7铰孔所要求的表面质量不相符。

在清洁之前，裂纹1断口总体较为平整，有彩虹色分布，呈火焰状；裂纹1断口有5个不同表现外观（A-E)区域组成，裂纹1断口延伸的棱线较为精细；从裂纹1断口延伸的角度及弧线中心的角度，可以判断出断口源区在叶片进汽侧根叉指端面上大约1 mm处。

断口处 E段为终断部位，其终断部位为狭窄区域，未见终断部位切变超载现象，说明该加载周期的平均载荷很小。

汽轮机隔板开裂原因分析及处理介绍了某厂9E燃气轮机联合循环机组中的汽轮机一、二级隔板多处开裂，从隔板结构和运行工况分析裂纹产生的原因，提出了现场修复方案，为同类型机组修复开裂隔板提供参考。

标签：汽轮机;隔板;裂纹;冷焊0引言某电厂安装有两套S109E燃气-蒸汽联合循环机组，其配置型式为1台燃机+1台汽轮机+2台发电机+1台余热锅炉，两班制运行方式。

汽轮机由哈尔滨汽轮机厂制造，型号为N60-/5.6/O.56/527/255。

该汽轮机为双压、单轴、单缸、冲动、凝汽式机组，整个汽缸由汽缸前部、汽缸中部和排汽缸组成。

汽缸内部装有高压蒸汽室、高压内缸、三级隔板套和前后汽封。

高压内缸装有1～6级隔板，其后的I级隔板套安装有7～11级隔板，II级隔板套安装有12～14级隔板，III级隔板套安装有15～16级隔板;17、18级直接装在汽缸上。

第一套机组于2004年5月投运，在2018年11月，机组第三次大修，发现汽轮机一、二级隔板，均有较长的开裂缺陷，直接影响到隔板的继续使用。

为保证机组安全投入运行，对隔板开裂进行了原因分析，并采取现场焊接的方法，实现了隔板现场修复。

1汽轮机隔板开裂原因分析机组大修，汽轮机解体后发现一级隔板上半内环有长约100mm的断续性裂纹（如图1），二级隔板上半外环有两处严重开裂，有一处长度达280mm（如图2），一处长度约120mm。

隔板结构如图3、4所示，其中1为隔板外环，5为隔板内环，3为导叶片，2为外围带，4为内围带。

汽轮机隔板体材质为ZG20CrMoV，是铸钢件。

由于材料中Cr元素的质量分数较大，在浇注时，其液态金属的流动性不好，充满铸型的能力差，容易形成如气孔、砂眼、疏松、缩孔铸造缺陷，经过长期的高温运行，这些缺陷可能会发展成裂纹。

另外，隔板结构较复杂（见图5），汽轮机静叶镶嵌隔板环上（静叶材料为1Cr11MoV），隔板环（内外）材料为12Cr1MoV，与铸钢隔板体焊接而成，是合金钢与铸钢件的焊接，焊接厚度较大，需要严格的预热、热处理和防止隔板变形的工艺，焊接产生的残余应力，容易造成铸钢件的拉裂，特别在有外力作用时，脆硬的铸钢材料容易开裂。

汽轮机转子裂纹原因分析及运行安全措施汽轮机作为常见的发电机组设备，其转子是承载着机组运行的重要组件，而转子的裂纹问题是运行中常见的故障之一。

本文将从裂纹产生原因、裂纹检测的方法以及运行安全措施等方面进行分析。

1. 转子裂纹的产生原因分析汽轮机转子主要由铸钢或锻钢组成，平常运行时受到机组负载力的作用，随着运行的时间越长，转子的应力也随之不断积累。

转子在高速旋转过程中，受到离心力的作用，同时其又处于高温高压的工作环境中，长期的高应力和高温情况有可能会导致转子的裂纹产生。

1.1 超负荷运行超负荷运行是导致转子裂纹产生的主要原因之一。

由于外界负载加大，转子所承受的应力也明显增加，超过了转子设计应力的承受范围，导致了转子的超负荷运行。

特别是在机组的启停或频繁改变负荷的情况下，转子变形和扭曲的机会更加增多，容易引发裂纹。

1.2 工艺缺陷转子在加工、制造过程中存在着一定的工艺问题。

制造厂商如果不严谨，配合不当，或者制造能力水平有限，都会容易出现转子表面裂纹、内部缺陷等问题。

在正常情况下难以检测裂纹或缺陷，但是在高温和高压的条件下会使缺陷扩展并最终演变成可识别的裂纹。

1.3 气动和热应力由于汽轮机内部的气体流动，气体流速在叶片导弹间很大，这样会产生风影响、偏载；同时由于高温介质（水蒸汽或者燃气）的强烈腐蚀，不良的颗粒和其他因素会使转子年会出现气动和热应力影响，可能引起裂纹产生。

2. 转子裂纹的检测方法2.1 磁粉检测磁粉检测是一种常见的材料表面裂纹检测方法。

在汽轮机转子维修过程中，工作人员可以借助该技术将磁性粉末喷鼻转子检测表面，当有裂纹产生时，裂纹附近的粉末将被不断吸引进去，形成特殊的磁性线路或磁标记。

2.2 超声波检测超声波检测利用“声波反弹”的原理来检测材料的内部是否存在缺陷。

这种检测方法一般通过传感器把超声波传入材质中，材质内部有缺陷、内部结构或组成等会改变超声波的传播行程、反射或透过（或者是这减弱衰减），从而被检测人员捕获。