【干货】超超临界汽轮机中压汽门螺栓断裂分析-第2页-北极星火力发电网

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4 螺栓缺陷的初步原因分析

4.1 螺栓的使用时间

中压汽门螺栓产生缺陷数量与使用时间有关，国产螺栓投产5年、进口螺栓投产7年，是螺栓断裂故障的高发期。中压汽门端盖螺栓属于耐高温、低膨胀系数、高强度的新型材料，长时间在恶劣工况使用后，其性能会逐渐下降，产生疲劳和蠕变，直至断裂。

4.2 螺栓的材质

某电厂提供的有关分析资料显示，根据某大学对国产某机组断裂螺栓第一阶段研究表明：国产螺栓材料的化学成份和室温力学性能指标均满足采购标准要求，但对比新旧螺栓发现，塑性性能相比新材料出现了不同程度的下降，其中主汽门螺栓塑性下降约为新材料的50%左右。X射线衍射表明螺栓在服役过程中发生了较大的变形。

汽门螺栓工作处于高温环境，机组冷、热态启动时金属热应力的变化，以及汽轮机快冷装置的频繁投用，螺栓材质不均匀、紧固工艺不符合规范等综合因素共同作用时，将使螺栓在使用后硬度增加，脆性增大，出现断裂的螺栓，可能是螺栓所受的实际应力已超出其使用极限。某电厂对更换的新螺栓在使用后进行螺栓硬度测试，发现硬度值有所升高。

4.3 螺栓的安装方法

设备制造厂对螺栓的安装工艺有严格的要求，在发生多起螺栓断裂事件后，制造厂再次提供了螺栓紧固方案，中压主汽门和中压调门端盖螺栓的伸长量降低至0.29～0.34mm和0.24～0.29mm，并明确要求螺栓热紧时加热棒温度不超过700℃。在测量方法上也有所改变，要求以热紧时参考弧长，即螺栓按规定力矩冷紧后，进行加热;螺栓热紧转过的弧度不能超过根据按伸长量折算后的弧度(伸长0.1mm约合转过9°);螺栓热紧冷却后，用专用工具测量螺栓长度，与所测初始长度比较，计算螺栓伸长量，如此反复，直至合格。这样做的好处是，避免热紧时不小心转过弧度过大，导致瞬时伸长量过大，对螺栓造成损伤，同时也可避免伸长量测量不够精确而导致的实际螺栓伸长量偏大的问题。

为了使测量更加准确，制造厂后来提供的新螺栓对测量孔底部进行了改进，由原来的锥形底改为平面底，最大程度上减少了测量误差。

4.4 分析结论

综上所述，分析认为造成中压汽门螺栓断裂的原因有以下几种：

(1)螺栓安装标准伸长量偏大;

(2)原安装工艺标准的安装过程对螺栓损伤较大，容易超成螺栓材质组织结构变化、性能下降;

(3)螺栓国产化，对其性能有一定影响;

(4)机组频繁启停，快冷装置频繁投用等也都会造成螺栓热应力增加，极会导致螺栓所受的实际应力已超出其使用极限。

中压汽门螺栓工作温度高，环境恶劣，长时间运行后，螺栓容易造成疲劳损伤，更容易导致断裂事故多发。制造厂也在积极的寻求解决办法，然而，到目前为止，制造厂还未找到更好的替代材料。

原标题：超超临界汽轮机中压汽门螺栓断裂分析

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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