汽轮机低压缸隔板静叶损伤原因分析及处理

赵世军

摘 要 本文通过对某公司1号机组低压隔板静叶损伤原因进行分析，并根据具体原因提出治理的方法及措施，处理后取得了较好的效果，消除了威胁机组安全运行的隐患，为其他机组进行静叶损伤处理工作提供了参考。

关键词 汽轮机；隔板静叶；损伤：原因；分析；处理

中图分类号 TK26 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）172-0216-02

1 设备概况

某公司1号机组为CZK330-16.67/0.4/538/538 型直接空冷组机，汽轮机[ 1 ]由上海汽轮机有限公司制造。额度功率330MW，主汽额定压力16.67MPa，主蒸汽额定温度538℃，通流级数高压1+11级， 中压12级，低压2×6级，低压缸末级叶片高度665mm，空冷凝汽器额定背压14kPa。

2 存在的问题

某公司1号机组在2011年4月进行低压内缸分流板检查工作过程中，发现大量破损断裂的缠绕垫片吸附在低压正、反向第一级隔板[ 1 ]静叶[ 1 ]处（见图1、图2），将隔板静叶严重磨损。经检查汽侧第一级静叶损伤103片，励侧第一级静叶损伤100片，静叶磨损最深处约16mm，宽度约2mm（见图3、图4）。由于隔板静叶损伤数量多，部分静叶损伤严重，一方面由于叶片表面损伤，叶形发生变化，粗糙度增加，降低了汽轮机的效率，影响机组的经济性，另外也直接威胁着汽轮机组的安全运行，为机组的安全稳定运行埋下了隐患。

3 原因分析

经检查，发现低压缸入口密封板与联通管和低压内缸进汽管之间缠绕垫片内圈碎裂脱落，导致碎片进入到低压内缸，吸附在正反向第一级隔板静叶处。经过查阅图纸，汽轮机中压缸排汽口至低压缸入口之间，中低压联通管各法兰间原设计为1.5mm厚高温红纸板垫片，不是目前安装的金属石墨缠绕垫片。缠绕垫片是在机组安装时，为了防止中低压联通管各法兰经过长期运行后发生漏泄而更换的。根据低压缸入口密封板处垫片碎裂情况分析（见图5），造成缠绕垫片碎裂脱落的主要原因为：

1）垫片选型不当，没有采用带内环的可以防止压溃及开裂的缠绕垫片。

2）垫片尺寸选择不当，垫片内径尺寸偏小，垫片安装后部分垫片凸出于管道内壁。

3）安装工艺不良，垫片安装位置不正，没有发现安装后的垫片凸出于管道内壁并进行处理。

综上所述，由于垫片安装后部分凸出于管道内壁，而且垫片没有金属内环，在汽流的冲刷下，垫片开裂碎裂脱落，碎裂的垫片碎片进入低压内缸，吸附在隔板静叶处，在汽流的冲击下，吸附在隔板静叶表面的垫片碎片产生振动，将隔板静叶磨损，造成隔板静叶损坏严重。

4 缺陷处理

根据隔板静叶损伤情况，及对低压转子[ 1 ]第一级动叶[ 1 ]检查未发现异常，并与汽轮机厂进行沟通咨询，决定对隔板静叶进行不揭缸焊接修复，具体修复工艺如下：

1）焊接方法：钨极氩弧焊，焊工应具有相应资格，并持有特殊工种安全操作证。

2）焊接材料：Φ1.6mm ERNiCr-3焊丝，用酒精擦洗干净。

3）准备焊接设备并调试确保完好，准备测温仪等工具。

4）焊前清理：将补焊区域及周围至少25mm范围内的母材用打光刀或砂纸去除铁锈、氧化皮等杂物，使待焊区域露出光亮的金属色。用酒精或丙酮清洁待焊区域，去除油脂等杂质。

5）如果是出汽边，应准备一块5mm左右厚的紫铜板，紧贴在叶片下面，以利于施焊。

6）用氧乙炔火焰预热150℃，预热区域应包括补焊区及周围75mm内的区域。

7）手工氩弧焊，直流正接，高频起弧衰减息弧，焊接电流70A～90A，保护气体Ar99.99%，气体流量12L/min～14L/min，层间温度不得低于120℃，不得高于200℃。

8）尽可能采用小范围施焊。道间自检焊缝表面质量，如发现缺陷应打磨去除后再继续焊接。将原型线堆出并留有打磨余量。

9）焊后立即将补焊区加热到300℃，之后在保温材料下缓冷。

10）渗透检查补焊区域，不允许有线性指示存在。11）按图纸修磨至设计尺寸。

由于机组是备用临检，停机时间较短，对密封板处开裂的垫片进行了处理，将垫片凸出于进汽管内壁、部分开裂未断裂的垫片进行了拆除，对垫片开裂的缠绕片接头处进行了点焊处理。由于进行叶片修复的材料准备不足，需要采购，考虑到机组可以短期运行，因此决定下次机组停机时对隔板静叶进行修复处理。2011年5月18日机组停机备用，24日拆开低压缸内人孔进行通风，25日对隔板静叶进行修复工作。对隔板静叶损坏较为严重的进行了补焊处理，对一些较为轻微的损伤部位进行了打磨修复，共补焊静叶片99片，经渗透着色检查，全部合格。由于隔板静叶较小，两片静叶间距离狭窄，不能在叶片出汽边垫放铜板，无法对隔板静叶出汽边损坏部位进行补焊，因此没对部分隔板静叶出汽边缺口部位（见图6）进行处理。

2011年10月，利用停机临检的机会，对低压隔板静叶再次进行检查，发现隔板静叶补焊部位完好，未发现有裂纹开焊等异常现象，说明叶片修复工作取得了成功。但在检查的过程中，再次在低压缸内发现了11片缠绕垫片碎片，又有12片静叶受到了磨损。经检查，上次处理过的密封板处垫片完好，没再次出现开裂的现象，检查确认垫片碎片是由中低压联通管水平段间法兰垫片碎裂后进入低压缸内。由于低压缸入口处导汽管内有导流板，人员无法进入导管内检查具体是哪处垫片损坏脱落，同时，为了彻底消除隐患，保证机组安全稳定运行，因此，对8道水平段联通管法兰垫片全部进行了更换，将原来使用的缠绕垫片更换为柔性石墨垫片，切断了垫片碎片进入汽缸内的根源，彻底消除了隐患。在更换垫片过程中，取出的8片缠绕垫片全部出现内孔处缠绕片开裂脱落现象，没有一片完好无损的垫片。更换垫片的同时，对磨损较严重的部分静叶进行了修复处理。

2014年5月，1号机组进行A检，经检查，未发现低压转子动叶有被缠绕垫片碎片损伤的痕迹，隔板静叶焊接修复部位无裂纹开焊等异常现象。同时，对2011年遗留的低压正反向第一级隔板静叶出汽边损坏部位进行了补焊修复，低压隔板静叶损伤缺陷彻底消除。

5 结论

本文通过对某公司1号机组低压隔板静叶损伤原因进行分析，并针对查找到的具体原因提出治理的方法及措施，成功消除了设备隐患，保证了汽轮机组的安全稳定运行。同时通过分析问题产生的原因，总结处理问题的经验，为今后更好的处理类似问题积累了宝贵经验。

参考文献

[1]电力名词审定委员会.电力名词2002[S].科学出版社，2002.