合山电厂75MW汽轮机转子裂纹原因分析及处理

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 合山电厂4 、5 号汽轮机机系北京重型电机厂生产的N75-90/535型，功率
75MW机组。4 号机在运行40085 小时后，于1986年9 月大修进，在汽轮机转子前
轴封弹性槽、调工级前轴肩过渡园弧及第1 ～3 级隔板汽封弹性槽等中心位，发
现14条周向裂纹，其中7 条为整周裂纹，最大的裂纹深度为8 ～10mm，5 号机在
运行38228 小时后，于1987年5 月大修时，除在前轴封热槽、调节级前轴肩第1
～3 级隔板汽封弹性槽发现裂纹外，还在第1 、2 、3 级隔板汽封两侧发现微小
裂纹、5 号机转子共有18条周向裂纹、最大裂纹深16mm转子出现如此严重裂纹，
转子是否该报废需采用科学的填重态度通过对汽轮机转子几何结构尺寸分析及对
机组运行日志查阅与统计分析，并对同类型机组调查，根据断口形貌确认转了裂
纹属于高温大应变疲劳裂纹，通过弹塑性有限元法和解决析法应力集中系数及热
应力计算分析确变产生裂纹原因主要两个方面，一方面是转子热槽、轴肩等中心
位应力集中系数过大、表面加工粗糙；另一方面为运行参数不稳定，主蒸汽温度
幅度波动、机组启停频繁使转子产生过大的热应力。5 号机发现裂纹以后，制造
厂认为，与转子出厂前原始数据相比，材料的机械性能明显下降，且组织有脆化
现象。从技术安全角度出发、该转子不能继续使用。两根转子材料系奥地利进口
的DCMV58，分别在两根转子节级。前轴肩裂中心位取样，进行材质状况和断口分
析、化学分析结果表明两根转子的化学成份符合对转子的成份要求。并把5 号机
取样与库存主胚同样中心位取样作冲击，脆性转变温度，拉伸、硬度、金相等一
系列机械性能试验比较，结果表明，5 号机转子各种机械性能指标均符合奥地利
DCMV58钢所规定的标准。运行4 万小时后的材质，未发现明显异常，排除5 号机
材质变脆的看法，使机组继续投运，免于报废。采用低速平衡台，加上临时刀架
车削转子裂纹，将弹性槽、轴肩过渡园弧增大，使应力集中系数明显降低，弹性
槽应力集中系数576 下降到47以下，调节级前轴肩处由原4 17下降到30以下。
并对加工后转子运行强度校核、计算分析结果表明转子处理后可满足安全运行的
要求。为保证机组安全运行，提出机组安全运行措施，还对两台机运行了振动监
测和转子热力，寿命消耗监测。4 、5 号分别运3840、5313小时后揭缸检查，均
未发现裂纹，两机至今安全运行。如果转子报废，除支付一根转子价值150 万元
外，还要影响机组一年发电，以5 号机为例，从1987年8 月20日处理后投运一年，
多发电345 亿度，每度电按0.08元计，一年增加产值2768万元。如按广西地区电
力产值、按每度电26元计，一年可产生经济897 亿元。至今（89、12）4 号机已
运行近三年，5 号机运行近二年零5 个月，合山电厂转子裂纹的原因分析与处理，
对同类事故机组提供了经验和依据。1988年7 月湖南省鲤鱼江电厂同类型75MW汽
轮机转子也发生裂纹，就借鉴合山电厂的经验。