摘要：燃气轮机叶片是燃气轮机的重要部件，可以说是燃气轮机的“心脏”，在燃气轮机的正常工作系统中发挥了不可或缺的作用。因为燃气轮机工作是靠燃料在燃烧室中产生的高温气体去吹动涡轮，类似风车，所以如果燃气轮机叶片出现故障无法正常运转，肯定会造成一些安全问题。因此，对于能够造成燃气轮机叶片失效的原因进行分析，同时对其相关的制造工艺及安装的检验也是非常必要的，这样才能更好的保障燃气轮机叶片的有效性，以及燃气轮机的正常运行，从而减少安全隐患。所以文中将重点阐述分析燃气轮机叶片失效的原因，以及相关的检验方法，希望为将来有关方面带来一定的帮助。
关键词：燃气轮机叶片；失效分析；检验技术
燃气轮机是一种先进而复杂的成套动力机械装备，具有效率高、功率大、体积小投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业力。例如用于飞机，轮船，坦克，汽车，发电，大型驱动装置，比如前段时间说的日本排水系统的水泵驱动，还有天然气输送站的升压装置等多个领域。然而燃气轮机的主要部位是燃气轮机叶片，所以对于叶片失效的分析及检验就起到了至关重要的作用。但是目前由于多方面的原因，我国燃气轮机同国际先进水平相比仍存在很大差距，其技术仅被世界上少数几个发达国家所控制，先进的燃气轮机在西方国家仍然限制对华出口。因此，研究燃气轮机叶片失效的分析以及检验就很有必要。
1燃气轮机叶片的重要作用及工作环境
1.1燃气轮机叶片的重要作用
从燃气轮机的组成来看，在由压气机、燃烧室和涡轮三大部件组成的燃气涡轮发动机当中，压气机和涡轮都是由转子和静子构成，然而静子又是由内、外机匣和导向（整流）叶片构成；转子则是由叶片盘、轴及轴承构成，其中叶片数量最多。所以说光从组成上来看的话，叶片在其结构组成上占有很大一部分的比例，也起到了不可或缺的作用。
那从工作原理上来看，发动机就是依靠这众多的叶片完成对气体的压缩和膨胀以及以最高的效率产生强大的动力来推动飞机前进的工作。所以从工作原理这方面讲的话，燃气轮机叶片的作用还是相当大的。
1.2燃气轮机叶片的工作环境
对于燃气轮机来说，燃气轮机叶片是在它整个的装置中，工作环境最恶劣一个的部件，但也是至关重要的一个部件。燃气轮机叶片需要面对的恶劣环境是：它必须在高温（600摄氏度至1100摄氏度）；还要在氧化气氛和燃气腐蚀条件下，承受巨大的拉应力；还有就是承受频率、幅值变化很大的交变拉应力和扭转应力。再加上复杂的几何形状造成的表面不连续性，使它也成为燃气轮机中失效最频繁的工作部件。所以一旦燃气轮机叶片失效，就会出现各种问题，比如说火焰丢失跳闸，压汽机排气压力失衡，振动差值故障，最终导致机器骤停等。
面对如此恶劣的工作环境，燃气涡轮叶片会出现失效也是正常的，其常见的失效模式有：机械损伤、磨擦磨损、热疲劳、蠕变损伤、机械疲劳损伤、腐蚀损伤。
2燃气轮机叶片的失效原因分析
2.1出现机械损伤的原因分析
燃气轮机可以大致分为两种，其中一种是轻型燃气轮机，其实就是空发动机的转型，另外一种则是重型燃气轮机为工业型燃气轮机，所以相比较两种不同类型的燃气轮机来说，当然关于它们的机械损伤的原因也是不同的。
就拿舰用燃气轮机与航空涡轮发动机来说，前者的工作状态是在海上，其移动速度也是相对较低的，这样它就不会像后者一样，由于工作环境在空中，会经常有不明物体的出现，比如说沙尘，还有鸟类，昆虫等。这些异物很有可能会进入燃气轮机中，不仅会影响燃气轮机的正常工作，严重的话还会导致燃气轮机叶片失效的情况发生。这种情况就属于机械损伤。然而后者的主要的机械损伤则是由于燃烧室内的燃油喷嘴雾化减弱时，高温会致使碳粒的结焦，同样也会侵蚀陶瓷热障涂层表面的颗粒。如果这些陶瓷涂层碎片由于热空气冲击的作用，从涂层表面脱落从而进入涡轮的通流部分，就会撞击燃气轮机叶片的表面，给其带来一定的机械损伤。
2.2出现磨擦磨损的原因分析
磨擦磨损也会是导致燃气轮机叶片失效的，也是无法避免的一种导致燃气轮机叶片失效的原因。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是想要避免磨擦磨损的发生，也是非常不容易的事情。因为出现这种情况的原因是想要保证燃气轮机的功耗，达到最优，就必须减少漏气，也就是说减小叶片与气缸之间的间隙。所以燃气轮机的这种无缝隙的安装是不可能存在的，对于其装配过程，只要稍有误差就会引起燃气轮机叶片与气缸之间的磨损，这个也是无法避免的原因。
此外，还有一种能使燃气轮机叶片因磨擦磨损而失效的原因，那就是在高温下，如果燃气轮机叶片因材料的耐高温性能不高而产生的蠕变变形，叶片变形之后势必会使叶片与气缸之间产生磨擦磨损。
2.3出现蠕变损伤的原因分析
所谓蠕变损伤，顾名思义就是燃气轮机叶片出现变形，从而导致燃气轮机叶片失效。出现这个情况的原因不难想到，那就得结合燃气轮机叶片的工作环境来看了。一般来说，燃气轮机叶片是处在高温环境和高速运转状态下的。高温会使叶片的组成材料弹性降低，塑性增高，再加上高速运转的叶片的巨大离心拉应力，这会使叶片产生不可恢复的塑性变形，从而使得叶片与气缸部件间隙发生改变， 导致叶片和气缸的摩擦，轻则降低燃气轮机的效率，重则造成叶片和气缸部件失效。另外，蠕变变形还会造成叶片蠕变疲劳断裂失效。
2.4出现热疲劳的原因分析
热疲劳是指在没有外部机械力的情况下，仅仅由于热影响而引起的疲劳失效。
燃气轮机在工作的过程中，其内部的温度会出现几次急剧的变化，这样对于其内部组成零件的叶片也会受到温度急剧变化的影响。不同的材料的受热程度不同，热膨胀程度也不同，这样就会使得同一零部件上的不同部分的温度差异，产生较大的热应，导致部件出现裂痕或直接断裂等。
3燃气轮机叶片检验的必要性和充分性
3.1 燃气轮机对燃料和叶片的检验要求
燃气轮机必须按照规程对燃料进行检验，达到燃料标准要求后才能使用；必须按照检修规程要求进行大、小修。因为对于燃料来说，如果稍稍存在一点问题，就会导致整个燃气轮机装置的运行故障，也会给燃气轮机叶片造成一定的损伤，影响燃气轮机的正常使用寿命。
还有就是对于燃气轮机叶片必须按照压力容器标准进行探伤检验，必须按照压力容器标准进行验收，合格后投入运行。通过以上对于燃气轮机叶片的重要性的描述，可以看出想要预防和维护燃气轮机的正常运行和使用，就必须得做好相关的检查。
3.2 燃气轮机叶片质量检验不容忽视
燃气轮机叶片的质量肯定离不开叶片制造的原料以及加工手段，所以想要保证叶片的质量，那么对于其加工制造的过程检验也是不容忽视的。
对于燃气轮机叶片的加工主要分两大部分，其中一部分为叶片型面加工，另一部分则为榫头加工及缘板加工。不同部位的叶片的型面所用的抛光技术也是不一样的，比如说压气机工作叶片的型面用的是高能高速热挤压，而整流叶片则是由冷轧成型经抛光而成。
前面讲过在燃气轮机的所有零件中，故障率最高的非叶片莫属，一是因为叶片的数量多，二是叶片的制造工艺比较复杂，要求也相对较高，制作周期也比较长，就目前国内的水平来说，加工难度也是比较大的。所以在叶片的加工过程中就会有很多难以控制的因素，这是因为如此，在叶片的生产全过程中，才更要加强对叶片的制造控制，尤其是对其质量的控制。
我们说控制叶片的质量，主要是三个方面，第一，确保叶片设计强度不降低；第二，确保发动机性能不降低；第三确保装配性能好。如果对于这几方面在客观上存在检验次数不够，检验间隔太长，没有严格按照工艺要求去作，会造成严重的后果。
所以我们必须要重视工艺流程，重视检验，切勿让一丝细小的缺陷从我们眼前流过。
参考文献：
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论文作者:杨彪
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/23
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