某汽轮机蒸汽调节阀杆断裂的原因

2021-12-08朱蕾

理化检验(物理分册) 2021年11期

关键词：裂纹

朱蕾

(中国船舶重工集团公司第704研究所, 上海 200031)

失效件为某机组汽轮机蒸汽调节阀杆，机组在高负载工况下运行后，拆机检测时发现阀杆已断裂，其材料为25Cr2Mo1VA-5+6钢。阀杆端头在装置联动作用下沿轴向反复运动，服役环境为300 ℃/3.7 MPa高温高压蒸汽，最高温度压力为415 ℃/5.6 MPa。断裂阀杆所在机组由于并联的机组逆功率运行，功率从590 kW升高至2 000 kW，汽轮机转速在3 s内由9 975 r/min升高至10 366 r/min，该机组在2 000 kW功率条件下运行约40 s后，恢复至1 500 kW以下，又在600 kW功率条件下运行20 min后，解列至空载运行状态，在工作1.5 d后的停机期间，机组并网一次，时间为20～30 min，机组转速正常，最后在拆机检修时阀杆发生断裂。笔者通过一系列的理化检验，分析了阀杆断裂的主要原因，以避免同类事故的再次发生。

1 理化检验

1.1 宏观观察

断裂阀杆以及同批次使用的未断裂阀杆的宏观形貌见图1。阀杆断口的宏观形貌见图2a)。由图2a)可见，断口整体较为平整、洁净，呈亮金属色，未见异物覆盖，断面与轴向垂直，整体未见明显塑性变形，断面较为粗糙，呈外力作用下一次性脆性断裂的宏观形貌特征。阀杆表面的宏观形貌见图2b)。由图2b)可见，阀杆表面存在磨损痕迹，磨损痕迹边缘存在明显轮廓，该位置恰好为横向蒸汽输入口。