摘 要：某發(fā)電公司兩臺(tái)1000MW機(jī)組，采用焊接隔板，B級檢修過程中發(fā)現(xiàn)高、中壓隔板表面存在明顯裂紋，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。針對該問題，進(jìn)行原因分析并采取處理措施。通過相控陣檢測，發(fā)現(xiàn)隔板內(nèi)外環(huán)與靜葉之間的深焊縫存在未融合的現(xiàn)象，對全部隔板返廠檢修，對隔板存在的裂紋挖除并重新焊接、熱處理、機(jī)加工。但該缺陷較為嚴(yán)重，無法滿足機(jī)組長周期安全運(yùn)行，需擇機(jī)對高中壓隔板進(jìn)行換型。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；隔板裂紋

0 引言

汽輪機(jī)隔板是汽輪機(jī)本體的重要組成部分，用來固定靜葉片和阻止級間漏汽，隔板將汽輪機(jī)內(nèi)部分隔成若干個(gè)壓力段，使蒸汽通過靜葉柵將勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，并使汽流按照規(guī)定方向流入動(dòng)葉[1]。隔板在工作時(shí)承受由壓差產(chǎn)生的載荷，高壓區(qū)的隔板承受著高溫、高壓蒸汽的作用，低壓區(qū)的隔板承受著濕蒸汽的作用。

汽輪機(jī)隔板要求有足夠的強(qiáng)度和剛度[2]。隔板在運(yùn)行時(shí)承受著一個(gè)級的壓差，尤其在高壓部分此壓差很大，為保證安全性，隔板必須有足夠的強(qiáng)度。同時(shí)，隔板與動(dòng)葉之間的間隙一般不大，為了防止隔板受力之后產(chǎn)生過大的撓度而造成汽輪機(jī)內(nèi)部動(dòng)、靜部分碰磨，隔板必須有足夠的剛度。

隔板分為沖動(dòng)級隔板和反動(dòng)級隔板。其中沖動(dòng)級隔板分為焊接隔板和鑄造隔板，汽缸內(nèi)壁上有固定靜葉的隔板或?qū)Ω舭暹M(jìn)行支撐和定位的隔板套。反動(dòng)級隔板通常稱為靜葉環(huán)，汽缸內(nèi)壁可以安裝靜葉環(huán)或用于支撐靜葉環(huán)的靜葉持環(huán)。

1 機(jī)組隔板缺陷

某發(fā)電有限公司2×1000MW機(jī)組，汽輪機(jī)型號CCLN1000-25/600/600，一次中間再熱、四缸、四排汽（雙流低壓缸）單軸、沖動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)。兩臺(tái)機(jī)組分別于2010年10月和2010年12月相繼投入運(yùn)行。

2015年3月，國內(nèi)某電廠發(fā)生中壓第二級靜葉脫落導(dǎo)致汽輪機(jī)動(dòng)葉損壞事故，鑒于此，汽輪機(jī)制造廠進(jìn)行了事故通報(bào)，并要求公司立即進(jìn)行停機(jī)檢查。2015年4月，公司停運(yùn)#1機(jī)組對高、中壓全部隔板返廠檢修，并在汽輪機(jī)廠對高、中壓隔板變形量測量，對變形量較大的高壓2、3、4級和中壓正反向2、3、4級共9級隔板進(jìn)行加強(qiáng)筋加固處理，對全部返廠隔板靜葉根部進(jìn)行加固處理。檢查未發(fā)現(xiàn)隔板有明顯宏觀裂紋。

2015年9月，公司停運(yùn)#2機(jī)組對高、中壓隔板進(jìn)行了變形量測量，高壓3、4、5級和中壓正反向2、3級共7級隔板變形量大，隨即對變形量大的7級隔板返廠進(jìn)行加強(qiáng)筋和隔板靜葉根部加固處理。檢查中未發(fā)現(xiàn)隔板有明顯宏觀裂紋。

返廠隔板處理情況如圖1、2所示。

2018年2月，公司#1機(jī)組B修期間，對高、中壓隔板磁粉探傷發(fā)現(xiàn)存在表面裂紋，數(shù)量較少且長度較短。相控陣檢查發(fā)現(xiàn)高、中壓隔板焊接均存在內(nèi)部未熔合缺陷。

2018年4月，公司#2機(jī)組停機(jī)進(jìn)行B級檢修工作，評估汽輪機(jī)本體高、中壓隔板安全性是此次檢修工作的重要任務(wù)。4月22日，汽輪機(jī)本體解體完畢，宏觀目測高、中壓隔板表面均存在明顯裂紋，且部分隔板裂紋縫隙較大。對高、中壓隔板進(jìn)行磁粉探傷檢查，發(fā)現(xiàn)高、中壓隔板裂紋缺陷較多，缺陷主要集中在隔板出汽側(cè)內(nèi)外圍帶焊縫處。以高壓第3級為例，如圖3所示。進(jìn)行全面測量測量分析，裂紋缺陷較嚴(yán)重隔板：高壓第三級有缺陷12處，缺陷最長裂紋約800mm；高壓第四級有缺陷32處，最長缺陷裂紋約400mm；高壓第五級有缺陷17處，最長缺陷約1200mm；高壓第七級有缺陷16處，最長缺陷約600mm；高壓第九級有缺陷5處，最長缺陷約1000mm；中壓正三級有缺陷43處，最長缺陷約190mm；中壓反二級有缺陷33處，最長缺陷約1900mm；如圖4所示

2 裂紋產(chǎn)生的原因分析

針對機(jī)組隔板裂紋情況，對高、中壓隔板進(jìn)行了相控陣檢測，結(jié)果顯示隔板內(nèi)外環(huán)與靜葉之間的深焊縫存在大量焊接未融合的現(xiàn)象。對焊縫處的裂紋進(jìn)行打磨后發(fā)現(xiàn)，裂紋擴(kuò)展方向?yàn)橛蓛?nèi)而外，可判斷此類裂紋的產(chǎn)生為未焊透結(jié)構(gòu)。由此可推斷，焊縫內(nèi)部存在一定的原始缺陷。

汽輪機(jī)隔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在靜葉片加工生產(chǎn)及靜葉與隔板進(jìn)行焊接時(shí)，由于靜葉片加工精度及工藝裝配精度的原因，很容易造成局部剛性大，導(dǎo)致應(yīng)力分布不均勻，從而在焊縫中形成應(yīng)力集中，在長期運(yùn)行過程中應(yīng)力逐漸釋放，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生[3]。

3 處理措施

針對上述缺陷，采取相應(yīng)的措施。

#1機(jī)組表面的裂紋數(shù)量較少且長度較短，根據(jù)制造廠提供的方案，對裂紋進(jìn)行深度為10mm內(nèi)的挖補(bǔ)焊接。利用金屬內(nèi)磨機(jī)對焊縫裂紋部位進(jìn)行打磨，并隨時(shí)進(jìn)行滲透檢驗(yàn)，確保裂紋完全消除。然后對打磨區(qū)域進(jìn)行修整、補(bǔ)焊。但是隔板內(nèi)部未熔合的問題依然沒有解決，安全隱患仍然存在。同時(shí)，檢查發(fā)現(xiàn)#1機(jī)組高壓噴嘴沖刷嚴(yán)重，汽輪機(jī)效率下降，熱耗增加較多，挖補(bǔ)焊接位置如圖5。對高壓噴嘴沖刷破損處進(jìn)行了補(bǔ)焊處理，但沖刷現(xiàn)象依然存在，分析往年數(shù)據(jù)顯示有逐年增大趨勢，如圖6所示。

#2機(jī)組當(dāng)前隔板缺陷較嚴(yán)重，通過對隔板測量數(shù)據(jù)的對比分析，現(xiàn)場對隔板裂紋進(jìn)行挖補(bǔ)冷焊處理無法保證隔板安全性，需返廠對隔板存在裂紋全部挖除并重新焊接、熱處理、機(jī)加工。

4 小結(jié)

焊接隔板的焊接質(zhì)量直接影響隔板強(qiáng)度和剛度，對汽輪機(jī)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。此次隔板裂紋的產(chǎn)生主要在于焊縫的原始缺陷和結(jié)構(gòu)應(yīng)力，針對目前機(jī)組隔板存在的缺陷，公司組織召開了幾次專題會(huì)議，旨在制定處理方案，但根據(jù)實(shí)際情況，當(dāng)前隔板裂紋缺陷比較嚴(yán)重，無法滿足機(jī)組長周期安全運(yùn)行，需對隔板進(jìn)行更換或者進(jìn)行高中壓通流改造。

參考文獻(xiàn)

[1]謝誕梅，戴義平，王建梅等。汽輪機(jī)原理[M]。中國電力出版社。2012.11

[2]邱孝新，600MW機(jī)組汽輪機(jī)隔板裂紋的原因分析及處理措施[J]?！度A東科技》。20017.05

[3]趙紀(jì)峰，李中偉，張東文，張廣興。大型汽輪機(jī)隔板靜葉焊縫裂紋的原因分析及處理措施[J]。《河北電力技術(shù)》。2009.10

作者簡介：

張超：男 助理工程師 國家電投集團(tuán)平頂山發(fā)電分公司設(shè)備維護(hù)部汽機(jī)班長 主要從事汽輪機(jī)及輔機(jī)檢修工作。