汽轮机高压主汽阀阀杆断裂原因分析

某火电厂300MW亚临界燃煤发电机组汽轮机1号高压汽门阀杆发生断裂,截止到断裂发生,机组累计运行4.6万小时。将断裂的高压主汽门阀杆取样进行化学成分分析,符合2Cr12Ni Mo1W1V材质的成分范围,化学成分正常。通过金相组织观察,阀杆表层为渗氮处理的细晶马氏体组织,心部为低碳板条马氏体组织,组织正常。但是在取样部位多处看到周向裂纹,裂纹边缘呈黑色,中间有白色腐蚀产物,说明裂纹内表面已经发生高温氧化和应力腐蚀,初步断定裂纹的产生是表面磨削加工时的残余应力所致。最后对断口进行扫描电镜分析,发现表层断口已经被高温氧化皮覆盖,心部为光洁的解理断口,未发现韧窝和疲劳断裂的贝壳状花纹,排除了阀杆异常运行导致循环应力疲劳断裂的可能性。

某发电厂高压主汽阀阀杆断裂失效分析

对发生断裂的高压主汽阀阀杆进行了宏观检查、断口分析、金相组织检验和力学性能试验。结果表明:阀杆结构存在缺陷,变截面位置无渗氮层,并且断口位置内外两侧均存在结构突变,此种结构不但造成了应力集中,还缩小了承载面积。阀杆在高温高应力环境下运行,变截面位置无渗氮层保护并且应力集中,导致裂纹在此处产生。主裂纹沿着阀杆最薄弱的45°斜面扩展,最终导致阀杆断裂。