(河南濮阳国电濮阳热电有限公司 457000)
摘要：汽轮机高压主汽阀是汽轮机组非常重要的设备，主汽阀大法兰螺栓存在问题严重影响到设备和人身的安全，通过对螺栓材质、硬度、金相等进行全面监测，找到了螺栓断裂的根本原因是螺栓金相组织不合格、晶粒粗大，致使螺栓韧性大幅降低，长期运行发生断裂。
关键词：高压主汽阀；螺栓；断裂
一、存在问题
2016年7月中旬,国电濮阳热电有限公司#2机组右侧高压主汽门法兰发生泄漏。8月13号，停机检查发现右侧主汽门有三条螺栓断裂。
国电濮阳热电有限公司＃2机是由东方汽轮机厂设计的C210/155-12.75/0.325/535
/535型汽轮机。高压主汽门螺栓一共32条，左右主汽门各16条，规格为M56mm×330mm、材质为20Cr1Mo1VNbTiB；主蒸汽压力为12.75MPa，主蒸汽温度535℃。
二、原因分析
1 宏观检查
右侧高压主汽门螺栓有三条紧挨着螺栓断裂，断裂的螺栓编号分别为#1、#15、#16，其中#1螺栓断裂部位在螺栓腰部靠中间位置，#15、#16号螺栓断裂部位均在第一至二圈螺纹丝扣处，见图1
在#1号螺栓断面附近剖开，在显微镜下观察形貌。#1螺栓组织为回火马氏体，经与标准图谱对照，其晶粒度为0级，局部区域甚至达到了00级，可以清楚的看到黑色晶界。在靠近螺栓中心孔部位有有大量粒状贝氏体组织，未在中心孔附近发现有裂纹。
#15、#16号螺栓是在法兰结合面丝扣处断裂，检验结果与#1号螺栓基本一致，金相见组织为回火马氏体，其晶粒度均为1级，黑色网状晶界清晰可见。在断面附近横截面可观察到有沿晶裂纹。
三、断裂原因分析
从试验结果来看，主汽门螺栓的材质符合要求，发生断裂的三条螺栓的硬度值也符合标准要求， 但当硬度超过260HBW时，材料的硬度和脆性是有线性关系的，晶粒越粗大，材料脆性就会越大。断裂的三条螺栓晶粒均异常粗大，使得组织晶界结合力较弱，所以，螺栓的断裂呈沿晶特征。其中#1螺栓晶粒度为0级，局部甚至达到了00级，在三条断裂螺栓中晶粒最为粗大，且断口氧化腐蚀最为严重，应是最早发生断裂的螺栓。#15、#16螺栓晶粒度为1级、晶粒粗大，脆性也相对较大，#1螺栓断裂后也发生了断裂。由于断裂的三条螺栓位置相邻，断裂后就造成法兰盘处漏汽。右侧主汽门法兰其它螺栓组织晶粒度均合格，未发现晶粒度不合格的螺栓。另外左侧主汽门法兰螺栓也发现有4条螺栓断裂，经检验其组织晶粒度也不合格，但4条螺栓位置分散，未造成法兰漏汽。
综上所述，螺栓组织不合格、晶粒粗大，是造成螺栓断裂的根本原因。
四、解决方法
分析认为：螺栓金相组织不合格、晶粒粗大，致使螺栓韧性大幅降低，长期运行发生断裂。
处理方法：1、对左右高压主汽门螺栓进行全部检验，检查硬度、无损金相探伤、超声检查，更换不满足标准的螺栓。2、对仓库的备件进行全部检查，确保新安装的螺栓合格。该工作于2015年10月5日全部更换安装完毕，恢复正常。
五、总结
1、高压主汽门压力、温度很高，螺栓断裂严重威胁到机组的安全运行，必须高度重视。
2、利用机组大修机会和螺栓检验周期进行全面检验，用专用仪器检查硬度、裂纹伤、金相组织等。
3、严把螺栓进货关和螺栓入口前全面检验，保证备件合格。
参考文献：
[1]汽轮机进汽阀U型密封高温强度与密封性能分析. 中国电机工程学报. 2013(20)
[2]紧急切断阀应用研究[J]. 吴建东. 科技与企业. 2013(09)
[3]超临界机组高压主蒸汽阀门失效分析及预防
论文作者:王志杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/10
标签：螺栓论文; 晶粒论文; 金相论文; 粗大论文; 法兰论文; 高压论文; 组织论文; 《电力设备》2017年第35期论文;