《火力发电厂金属技术监督规程》(DL438-91)要求对汽轮机缸体(以下简称汽缸)、自动主汽门等大型铸钢件进行表面裂纹检查。该项检查一般在机组大修时进行,并在大修中对发现的裂纹进行处理。因此,及时、准确地检出裂纹,对机组安全运行和按时完成大修都有着重要意义。 1 汽缸、阀门表面裂纹产生原因
1.1 铸造质量 汽缸、阀门多为铸钢件,由于铸造生产工艺比较复杂,影响铸钢件缺陷的因素很多,例如:铸型工艺、铸型材料、模具、铸钢成分、铸钢的熔炼与浇注等。而且这些影响因素又不易综合控制,铸钢件就容易出现浇不足、缩孔、夹渣、气孔、裂纹等缺陷。带缺陷的铸钢件投入运行后,在应力的作用下,缺陷逐渐扩展,引起裂纹。 热处理工艺对制造质量有决定性的影响。不同的热处理工艺使铸钢的机械性能和金相组织有明显的差别。机械性能和金相组织较差的汽缸、阀门在运行中更易产生裂纹。 1.2 应力 由于汽缸、阀门形体较大,形状和结构复杂。在热处理后,仍不可避免地存在内应力。随着运行时间的增加,应力要有重新分配的过程。在这一过程中,汽缸、阀门局部应力过大时,就会产生裂纹。 在机组运行中,由于温度波动使汽缸、阀门产生热应力,在交变热应力与蠕变的共同作用下,局部会出现热疲劳而产生裂纹。 汽缸、阀门补焊工艺不当,造成局部应力过大,引起裂纹。 2 缸体、阀门表面裂纹检测特点 a.缸体、阀门表面积较大,不宜整体采用无损检测,宜以宏观检查为主,重点部位进行无损检测。b.由于磁粉检测的灵敏度较渗透检测高,相关规程要求铁磁性材料优先选用磁粉检测,因而,汽缸、阀门表面裂纹检测应首选磁粉检测。但是,有些补焊区采用镍极焊条,补焊区为奥氏体,不导磁,因此,探伤前应审查被检缸体、阀门的有关资料,特别是补焊区的有关资料。对不导磁区域,可选用渗透检测。此外,对于高压调速汽门内壁等不方便进行磁粉检测的区域,可选用渗透检测。 3 缸体、阀门表面裂纹检测 缸体、阀门表面裂纹检测总的原则是:以宏观检查为主,对应力集中部位、原补焊部位以及以前发现过裂纹的部位重点进行无损检测。重点无损检测部位主要有以下几个。 3.1 以前的补焊区 补焊区应力较大,应力分布不均,容易产生裂纹。1997年12月,邢台发电厂#7机组大修中,在北侧高压自动主汽门原补焊区熔合线处发现2条裂纹:一条长132 mm,另一条长50 mm,见图1。1997年8月,邢台发电厂#9机组#3中压调速汽门补焊区发现1条长度为80 mm的裂纹,该裂纹在打磨到壁厚只剩14 mm时方消除(中压调速汽门该处壁厚约为56 mm)。1996年7月,邢台发电厂#8机组大修中,在中压上缸高压缸侧汽封槽内原补焊区发现2条裂纹,分别长50 mm、260 mm。 3.2 高压自动主汽门进汽喉部 该处受汽流冲刷,且壁厚较大,在机组运行中启动频繁,易因温度在壁厚方向上的差异而产生应力,导致裂纹产生。1998年9月,邢台发电厂#9机组大修中,南北2个高压自动主汽门进汽喉部均发现裂纹。北侧门2条裂纹分别长45 mm、40 mm,南侧门3条裂纹分别长20 mm、18 mm、13 mm。 3.3 高压调速汽门筋板周围 筋板的存在,一方面起加强作用,而另一方面却破坏了阀体内部平滑过渡,且阀体下方筋板处易堆积腐蚀介质,产生腐蚀,出现裂纹。1998年9月,邢台发电厂#9机组大修中,#3高压调速汽门内壁筋板处发现1条长20 mm的裂纹,#4高压调速汽门内壁筋板处发现1条长60 mm的裂纹。 3.4 高、中压缸进汽口、抽汽口、疏水口周围 这些部位均为应力集中部位,容易因应力集中导致开裂。1996年7月,邢台发电厂#8机组大修中,中压缸上缸北侧进汽口与汽缸相贯处,发现6处裂纹,其中1处为龟裂。 3.5 高压外缸定位键焊缝 由于该焊缝在厂家焊接时未打坡口,形成未焊透结构,运行中极易产生裂纹。1996年10月,邢台发电厂#4机组大修中便发现定位键焊缝上5条裂纹,分别长1 mm、1 mm、6 mm、11 mm、7 mm。 3.6 高、中压缸汽封槽、泄汽孔周围 由于这些部位压力和温度较汽缸内低,因而有些地方未采用圆角过渡等减少应力集中的措施,容 易因应力集中而开裂。例如,1998年9月,邢台发电厂#9机大修中,高压下缸外缸后侧南泄汽孔处发现1条长180 mm的裂纹,北泄汽孔发现13 mm、10mm2条裂纹。 3.7 以前发现裂纹的部位 以前打止裂孔处的裂纹,可以复检裂纹是否扩展。对于以前发现裂纹,打磨消除处,经过一段时间运行后要进行复检,确认该处裂纹是否已完全消除。例如,1997年7月,邢台发电厂#9机中压缸下缸高压缸侧泄汽孔处发现4条裂纹,均打止裂孔。1998年8月,该机大修时复检,发现有一止裂孔处裂纹扩展5 mm,该部位还发现1条6 mm长的新裂纹。 3.8 探伤人员认为应该进行无损检测的部位
例如1997年12月,在#7机大修中,检测人员对#1高压调速汽门内壁的可疑处———东侧螺丝孔附近进行渗透检测,发现1条长20 mm的裂纹。 4 裂纹处理 对所发现的汽缸、阀门的裂纹,一般应打磨消除,并重新进行无损检测,以确认裂纹消除。打磨较深的部位,应进行强度计算,以决定是否补焊。补焊后的部位应进行无损检测。打磨消除确有困难的裂纹,应采取打止裂孔、定期进行复检等措施。
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