燃气轮机和压气机联轴器螺栓断裂原因分析

　　华电技术燃气轮机和压气机联轴器螺栓断裂原因分析钱程上海通华燃气轮机服务有限公司，上海200003析得出螺栓断裂的原因为安装或运输过程中在螺栓面形成了轻微的划痕，镉元素在划痕区域聚集使金属脆化，运行中因振动过大导致裂纹扩展而最终断裂1问题的提出某电厂建有2台510955联合循坏发电机组，燃气轮机型号为，1；935余热锅炉为加拿大福斯特惠勒电力机械有限公司生产的高中低压次中间再热卧式无补燃自然循环余热锅炉汽轮机为，0型高中低压中间再热单轴冲动式无抽汽纯凝式机组，0817丁1650，1燃气轮机正常启动，辅汽温度为195，轴封进气温度为178丈，高压缸上缸内壁温度为36.，差胀为0.1此0.7，缸胀为5，5mm，轴胀为77mm.轴位移为002爪爪，0.0.1714，机组全速运行，振动最大值为0.05，振动正常，轴承金属温度为0尤。

　　机组全面检查正常后于1717并网。171心燃气轮机轴振瓦振突然开始上升。油温为49，瓦振2瓦振由3.38mms升至8.27mms，l尤轴振由0.，4升至。，轴振由，45升至730，振动趋于平缓，轴振在0.1900.2之间波动，1轴振在。1700.19之间波动，7.45，机组轴振缓慢上升至0.1700.1901轴振缓慢上升至0.220，自动执行停机程序，停机时负荷为201.；+1瓦振+2瓦振为13.00，推力轴承温度为71尤，差胀正常停机过程中惰走时间与原先基本致为37，盘车电流该机组从上次检修结束到恢复运行，共运行823，启停16次，振动值虽然升高，但压气机排气压力保持在973左右，未见明显异常在盘车未停的情况下，目视检查压气机的进气道未见明显收稿日期2012异常，在排气扩压段具备检查条件后进行了检查，未发现明显异常。通过内窥镜孔检查压气机的06级叶片及1416级叶片，也未发现明显异常。在检查透平叶片时，发现燃气轮机透平级动叶出气边和级喷嘴壁面涂层普遍有剥落现象，在级透平出口下半缸位置发现较多直径为3，6，1的金属颗粒。级护环的蜂窝状密封损坏严重，张级动叶进气边靠近叶顶处有异物打击的小缺口。在排气扩压段发现金属碎渣燃气轮机透平级动叶轮毂上拉紧螺栓被异物击伤，1.

　　被异物击伤根据现场初步检查情况，笔者怀疑透平转子轮毂拉紧螺帽被转子上脱落的物体可能为平衡块等松动脱落打伤，从而导致此次事故停机根据目前所知的损坏程度，决定对燃气轮机和压气机进行解体检查。在对压气机排气缸解体后，发现压气机和燃气轮机联轴器螺栓中有1根完全断裂脱落，对联轴器和后端基体造成严重击伤，最终确定此次停机的原因是由于压气机和燃气轮机联轴器螺栓断裂造成的，断裂螺栓位置2 2螺栓断裂的原因分析导致该燃气轮机和压气机联轴器螺栓断裂的原因是多方面的，应从以下几个方面逐排查并对螺栓断裂原因进行分析2.1运行环境机组是否在超温情况下运行如果机组过热导致联轴器螺栓的材质发生晶间裂纹，则轮间温度会远远高于当前的报警值，而在运行过程中并未发生轮间温度异常的情况，这点可通过金相分析得到验证，3明在断面的晶间扩张痕迹上并没有发现交变应力或者过载的典型特征3是用电脑编辑好的张片，箭头方向示断裂位置和同位置的电子显微镜下微观结构，说明了显微镜下晶间扩张的位置，没有标出箭头方向的片是说明与右下片同晶间扩张的位置没有发生不正常的工况变化，比如机组振动直较高而导致的交变应力，3在运行过程中也没有发现存在腐蚀性兀素2.2螺栓供货方面材料的脆化和微结构方面。4明晶粒结构符合人37似10级的晶粒标准，在裂纹起源处材料的硬度化学成分材料缺陷热处理和尺寸方面。从损坏的螺栓孔和未损坏的螺栓上取样，其化学成分在材质规范要求的范围内。材料的延展性能在427和649时符合规范要求，螺纹和螺栓的硬度也符合设计规范要求，在裂纹起源区没有发现压痕，没有发现损坏的螺纹。

　　2.3设计方面该联轴器螺栓采用了最新设计，所有的关键数据均符合设计标准，在组装过程中，螺栓拉伸时的数据也符合设计标准要求和其他转子的螺栓相比，该联轴器螺栓的强度明显高于其他转子螺栓的强度24安装方面查阅组装时螺栓拉长量的记录发现，拉长量符合技术规范要求在螺栓拆下时，测量了除受损螺栓以外的拉长量，这些螺栓的拉长量均小于典型的组装要求在安装过程中，没有使用对螺栓有腐蚀性的8材料，该螺拴为次性产品，只要在机组上使用过，在回装时就必须使用新的螺栓，通过组装记录的追踪检查，可确认该螺栓为全新的螺栓联轴器连接法兰处的槽口螺栓孔及结合面的法兰处的尺寸也符合规范要求，断面的宏观情况如化，因此，笔者推断通过划痕处渗透聚集的镉元素使局部金属脆化，最终导致螺栓在运行时迅速失效而断裂3结论从以上分析可以看出，福兀素是导致金属脆化常偏高，因此，笔者推断是在安装或运输过程中在螺栓面形成了轻微的划痕，镉元素在该划痕处聚集，造成该区域金属脆化，最终导致了裂纹的扩展。

　　由于联轴器螺栓断裂会造成设备严重的损害，给业主带来巨大的经济损失，因此，建议制造厂在螺栓的安装和运输过程中加强管理，避免运输过程的碰撞和安装过程中的意外损伤，杜绝类似事件再次发生，保证设备的安全运行微的污脏痕迹。在螺栓安装过程中，通常会在螺栓螺纹处涂层含镉的材料以防止螺纹锁死，因此，在螺栓肩部螺纹和裂纹面发现含有26的镉元素，同时在非裂纹区域的螺栓和其他螺栓上也发现富镉区域。镉元素在超高温条件下会导致金属脆几14妁2006，火力发电厂高温紧固件技术导则6.

　　6刘毅。金属学与热处理1.北京冶金出版社，1995.

　　董宇。汽轮机高压主汽门螺栓断裂失效分析。华电技1崔正强，吾之英，汪德健，等。循环水泵泵轴联轴器螺栓断裂分析。理化检验物理分册，2010，466406 0熊军。高温紧固螺栓超声波检验技术及应用华电技郭亚斌，刘海龙，贾凯杰，等。大型离心风机联轴器螺栓断裂失效分析。华北电力技术，203739.文斌。联轴器设计选用手册晷。北京机械工业出版6阮忠唐。联轴器离合器设计与选用指南晷。北京化学工业出版社，机械设计手册编委会。机械设计手册单行本联轴器离合器与制动器阶。北京机械工业出版社，2007.

　　张展。联轴器离合器与制动器设计