房文轩，陈 浩，孙云飞，杨晓冬，刘小恺

（1.内蒙古电力科学研究院，呼和浩特 010020；2.内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，呼和浩特 010010）

0 引言

汽轮机调节阀能够改变进入缸体的蒸汽流量，其组件动作是否灵活、行程是否准确直接影响汽轮机转速和机组负荷的稳定控制。调节阀内部充满了高温高压蒸汽，蒸汽紊流引起脉冲，导致阀杆受力不断变化，振动频繁[1]。阀杆所受冲击力一旦超出材料的承载极限，就会造成阀杆失效，威胁机组的安全稳定与经济运行。某火电机组在运行过程中发生了汽轮机调节阀阀杆断裂故障，本文通过力学性能测试、金相组织检验、有限元模拟等方法对阀杆断裂原因进行研究，避免同类问题的发生，保证电源生产的可靠性。

1 故障情况

该机组调节阀阀杆断裂于光杆向螺杆过渡的变截面部位（见图1），过渡角为90°，光杆处直径为75 mm，螺杆处直径为42 mm。阀杆整体未见弯曲，也不存在严重的机械、腐蚀损伤痕迹。断裂面整洁，无明显塑性变形，带有疲劳辉纹形貌。靠近变截面部位可以观察到多个台阶，这些台阶实际上是由多个裂纹源连接而成[2]。

图1 调节阀阀杆断裂情况

调节阀阀杆材质为35CrMo钢，碳质量分数在0.35%左右，属于典型的中碳合金钢。断裂面疲劳扩展区和瞬时断裂区界限分明，疲劳扩展区较为平坦、细腻，色泽灰暗，约占整个断裂面的40%。剩余部分为瞬时断裂区，颗粒粗糙，存在许多强烈反光的小平面，是最后裂纹快速延伸、劈开形成的区域。……