謝雍燊, 林志雄, 宋微浪, 熊勝源

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某500kV變電站隔離開關(guān)可調(diào)拉桿裂紋原因探究

謝雍燊1, 林志雄2, 宋微浪1, 熊勝源1

1. 國家電網(wǎng)福建省電力有限公司 檢修分公司 福州 350013 2. 國家電網(wǎng)福建省電力有限公司 福州 350001

針對某500kV變電站隔離開關(guān)可調(diào)拉桿普遍出現(xiàn)裂紋這一情況，通過宏觀整體外觀檢查、表面滲透探傷試驗、金相分析、化學(xué)成分分析等技術(shù)手段進(jìn)行了分析，得出拉桿普遍出現(xiàn)裂紋的原因，并在此基礎(chǔ)上提出防范類似故障隱患的措施。

變電站； 隔離開關(guān)； 拉桿； 故障

敞開式隔離開關(guān)由于經(jīng)濟(jì)性及結(jié)構(gòu)簡單等特點，在現(xiàn)役隔離開關(guān)產(chǎn)品中仍占據(jù)較大份額，但故障率同樣較高，且短期內(nèi)不具備全部將其改造為復(fù)合式氣體絕緣組合電器的條件，因此加強(qiáng)對其分析研究顯得尤為必要。某500kV變電站500kV GW36型隔離開關(guān)在停電檢修時多次發(fā)現(xiàn)水平伸縮式可調(diào)拉桿存在裂紋，拉桿設(shè)計材質(zhì)為0Cr18Ni9，裂紋有可能造成隔離開關(guān)無法正常分合，甚至導(dǎo)致隔離開關(guān)崩裂，存在較大的安全隱患[1-2]。

1 外觀檢查及金相分析

通常情況下，可以通過對可調(diào)控桿進(jìn)行外觀檢查、表面滲透探傷、金相分析、化學(xué)成分分析、掃描電鏡分析等，綜合確定引發(fā)問題的原因[3-7]。

拉桿的外觀形貌如圖1所示。宏觀檢查發(fā)現(xiàn)，受檢拉桿外表面均勻分布有大量網(wǎng)狀裂紋，裂紋表面均已出現(xiàn)明顯銹斑，如圖2所示。

圖1 拉桿外觀形貌

圖2 拉桿表面網(wǎng)狀裂紋

滲透檢測發(fā)現(xiàn)拉桿橫截面也有許多裂紋，裂紋由表面向芯部擴(kuò)展，且最大裂紋深度已接近芯部，裂紋形貌如圖3和圖4所示。

圖3 帶內(nèi)螺紋區(qū)域拉桿橫截面

圖4 實心區(qū)域拉桿橫截面

金相檢查如圖5～圖8所示，發(fā)現(xiàn)拉桿的基體組織為奧氏體[8]，但晶界上分布有許多碳化物或夾雜物顆粒，裂紋沿晶界萌生和擴(kuò)展，靠近外表面有嚴(yán)重晶粒脫落現(xiàn)象。以上試驗結(jié)果表明拉桿裂紋為典型晶間腐蝕裂紋。

圖6 近表面晶粒脫落區(qū)域

圖7 裂紋沿晶界萌生和擴(kuò)展形貌

圖8 掃描電鏡下樣品橫截面微觀形貌

2 原因探究

研究表明，鉻元素在0Cr18Ni9材質(zhì)的耐腐蝕特性中起著較大作用。對上述批次拉桿進(jìn)行化學(xué)成分分析，得出碳、錳含量偏高，鉻、鎳含量偏低。碳元素含量偏高容易與晶界及其周圍的鉻發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成(Cr,Fe)23C6，并在奧氏體晶界析出，進(jìn)一步造成晶界及臨近區(qū)域的鉻原子濃度降低，成為貧鉻區(qū)，進(jìn)而使該區(qū)域材料的耐腐蝕性能變差。此外，錳含量偏高會與碳、硫形成金屬夾雜物，并在晶界析出，破壞晶粒間的結(jié)合力，降低材質(zhì)的耐腐蝕能力，使鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性急劇降低。

硬度測試值偏高表明受檢拉桿的熱處理工藝執(zhí)行不規(guī)范[9，10]，同時，拉桿金相組織的奧氏體晶界上分布有許多碳化物或夾雜物顆粒，也驗證了熱處理工藝執(zhí)行不規(guī)范，導(dǎo)致合金元素未能充分固熔到奧氏體基體中。不規(guī)范的熱處理工藝還加劇了(Cr,Fe)23C6的形成及貧鉻區(qū)的出現(xiàn)，降低了材質(zhì)抗晶間腐蝕的能力，且晶界附近貧鉻是材質(zhì)產(chǎn)生晶間腐蝕的最主要原因。晶間腐蝕破壞了晶粒間的結(jié)合力，必然引發(fā)沿晶裂紋的出現(xiàn)。

綜上所述，拉桿產(chǎn)生裂紋原因為所用材料的化學(xué)成分不符合要求，熱處理工藝執(zhí)行不規(guī)范，造成材質(zhì)劣化，使部件出現(xiàn)晶間腐蝕，并產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋。

3 結(jié)論

經(jīng)研究表明，該500kV變電站隔離開關(guān)可調(diào)拉桿所用材料存在化學(xué)成分不合格及熱處理工藝執(zhí)行不規(guī)范等嚴(yán)重問題，導(dǎo)致部件出現(xiàn)晶間腐蝕，并產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋。針對該批次拉桿的質(zhì)量問題，需通過更新?lián)Q代等手段進(jìn)行根治。同時，為杜絕類似問題發(fā)生，需要從技術(shù)協(xié)議開始，對拉桿的材質(zhì)和制造工藝提出明確要求，加強(qiáng)設(shè)備的監(jiān)造管理，認(rèn)真履行現(xiàn)場驗收的職責(zé)，確保設(shè)備零缺陷入網(wǎng)。

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(編輯： 丁 罡)

Aiming at the crack in adjustable drawbar of isolating switch of a 500kV transformer substation, the causes of the general cracks were found by means of macroscopic overall appearance inspection, surface penetration test, metallurgical analysis and chemical composition analysis, and on this basis the measures to prevent similar hidden faults were proposed.

Transformer Substation； Isolating Switch； Drawbar； Fault

上海電氣技術(shù)2017,10(2)

2016年9月

謝雍燊(1973— )，男，本科，高級技師，主要從事高壓電氣試驗、變電檢修管理等工作， E-mail： 957592648@qq.com

TM564.1

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1674-540X(2017)02-035-03