俄制汽輪機(jī)通流改造后首次大修典型缺陷分析與處理

趙東亮

(國(guó)能綏中發(fā)電有限責(zé)任公司,遼寧 葫蘆島 125222)

0 引言

國(guó)能綏中發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)綏中電廠)2號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)為列寧格勒金屬工廠制造的超臨界參數(shù)、單軸5缸(1個(gè)高壓缸、1個(gè)中壓缸、3個(gè)低壓缸)N880-23.54/540/540型汽輪機(jī),為具有一次中間再熱、8段非調(diào)節(jié)抽汽、沖動(dòng)凝汽式、縱向布置雙背壓汽輪機(jī)。機(jī)組投產(chǎn)后,受設(shè)計(jì)水平、制造加工能力等因素影響,在長(zhǎng)期運(yùn)行中存在安全性、經(jīng)濟(jì)性等多方面問(wèn)題。因此,由哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司對(duì)該機(jī)組進(jìn)行通流改造,改造后機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行[1]。

1 機(jī)組改造設(shè)計(jì)特點(diǎn)

綏中電廠2號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)通流改造以現(xiàn)代通流設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ),采用全三元流設(shè)計(jì)體系,在保持高、中、低壓外缸不變,高、中壓內(nèi)缸、隔板套原支撐方式不變的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,轉(zhuǎn)子采用高、中、低壓轉(zhuǎn)子,汽輪機(jī)改造后原熱力系統(tǒng)、原潤(rùn)滑油系統(tǒng)、原滑銷(xiāo)系統(tǒng)均不變,雙重兼顧優(yōu)化設(shè)計(jì)和投資經(jīng)濟(jì)[2]。機(jī)組通流改造后設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)

2 改造后首次大修典型缺陷分析

為保障汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行,在機(jī)組通流改造后,按照規(guī)定要求組織開(kāi)展了首次大修工作,對(duì)機(jī)組存在的典型缺陷進(jìn)行分析與處理,提高了汽輪機(jī)安全穩(wěn)定性[3]。

2.1 高壓噴嘴室定位鍵焊縫存在裂紋

通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)噴嘴室進(jìn)行著色檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)高壓缸噴嘴室的定位鍵焊縫存在裂紋,如圖1所示。

2.1.1 原因分析

定位鍵焊縫存在裂紋主要原因是定位鍵在運(yùn)行中受力,由此判斷,高壓噴嘴室定位鍵焊縫裂紋是由于焊接工藝不當(dāng)所造成。

2.1.2 缺陷處理措施

為了更好地處理此處裂紋缺陷,制定了清除缺陷措施,對(duì)裂紋缺陷用旋轉(zhuǎn)銼打磨消缺,消缺時(shí)密切注意裂紋變化,若發(fā)現(xiàn)有延伸趨勢(shì)可在裂紋兩側(cè)端部位置停止打磨。確認(rèn)裂紋去除干凈后,向外側(cè)再次打磨3～5 mm。焊接前將坡口表面及周?chē)?0～50 mm范圍內(nèi)的水、油、漆、垢等影響焊接的雜質(zhì)清理干凈至露出本體金屬光澤,用酒精或丙酮清理焊接坡口及附近20 mm區(qū)域,不得有影響焊接的雜質(zhì)存在。

2.2 高、中壓內(nèi)缸及高、中壓隔板螺母加熱孔封堵脫落

在對(duì)內(nèi)缸和隔板套進(jìn)行檢修時(shí),發(fā)現(xiàn)了部分螺母加熱孔封堵脫落情況,如圖2所示。

圖2 螺母加熱孔封堵脫落情況

2.2.1 原因分析

高、中壓內(nèi)缸和高、中壓隔板套螺母加熱孔封堵脫落,一部分夾在相應(yīng)靜葉間,另一部分缺失未找到。這是由于在封堵時(shí),采用捻打的防松措施不合理,因此在高壓蒸汽旋流作用下出現(xiàn)了加熱孔封堵松動(dòng)脫落情況。

2.2.2 缺陷處理措施

為了防止再次出現(xiàn)螺母加熱孔封堵脫落情況,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)回裝隔板套罩螺母進(jìn)行點(diǎn)焊防松處理,并重新進(jìn)行細(xì)致錨固。

2.3 中壓第Ⅰ級(jí)正反向動(dòng)、靜葉沖蝕

葉片是汽輪機(jī)運(yùn)行的重要部件之一,葉片完好與否直接影響機(jī)組安全。大修期間,對(duì)機(jī)組葉片進(jìn)行了檢查,中壓缸第Ⅰ級(jí)正反向靜葉片存在沖蝕減薄,且呈鋸齒狀,損傷較為嚴(yán)重,第Ⅰ級(jí)正反向動(dòng)葉片靠外圓處存在沖蝕缺損現(xiàn)象,損傷輕微,如圖3所示。

圖3 中壓第Ⅰ級(jí)葉片沖蝕情況

2.3.1 原因分析

中壓第Ⅰ級(jí)靜葉片受到了較為明顯的固體顆粒侵蝕,其根部存在明顯的附著物。由于通流改造后使用了降低葉型效率損失的高效葉型,壓力級(jí)葉片的出汽邊較薄,在受到固體顆粒侵蝕后,靜葉片出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的損傷情況。

2.3.2 缺陷處理措施

對(duì)中壓正、反向第Ⅰ級(jí)動(dòng)、靜葉片損傷部位進(jìn)行圓滑過(guò)渡處理,處理后著色探傷檢查無(wú)缺陷。在運(yùn)行過(guò)程中,對(duì)蒸汽品質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制,避免固體顆粒侵蝕發(fā)生。同時(shí)可對(duì)中壓正、反向第Ⅰ級(jí)靜葉片進(jìn)行噴涂硬質(zhì)合金,進(jìn)一步提高葉片抗沖蝕能力,保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

2.4 高壓缸中間汽封體掛耳處沖蝕溝痕

汽封是影響汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性的重要因素之一,在對(duì)汽封檢查中發(fā)現(xiàn),高壓缸中間汽封體外圓中分面豁口處電端存在汽流沖蝕情況,汽封體上半、下半及左右對(duì)稱(chēng)位置均存在此問(wèn)題,如圖4所示。

圖4 高壓缸中間汽封體掛耳處沖蝕情況

2.4.1 原因分析

經(jīng)過(guò)檢修發(fā)現(xiàn),該部位結(jié)構(gòu)密封不嚴(yán),存在運(yùn)行中漏汽沖蝕問(wèn)題。高壓缸中間汽封體凸肩外圓中分面豁口為頂開(kāi)用豁口,即撬棍用豁口,原理與頂開(kāi)螺釘相同。

2.4.2 缺陷處理措施

為避免再次產(chǎn)生氣流沖蝕情況,完善該部分設(shè)計(jì),采取對(duì)豁口進(jìn)行部分堆焊處理,并進(jìn)行密封研磨處理。打磨將汽封體分半,打磨汽封體外圓中分面豁口處氣流沖蝕部位,清理待焊接位置及周?chē)?0 mm范圍內(nèi)氧化物、鐵銹、油污熔渣等雜質(zhì)。采用手工電弧焊,焊材牌號(hào)為A507,焊條直徑為Φ3.2 mm/Φ4.0 mm,焊接電流為80～110 A(Φ3.2 mm)/110～160 A(Φ4.0 mm),具體焊接要求如下。

a. 焊前無(wú)需預(yù)熱,層間溫度≤50 ℃。

b. 按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行焊接,滿(mǎn)足堆焊要求,如圖5所示。

c. 在保證焊接質(zhì)量前提下,盡可能采用小電流分段、對(duì)稱(chēng)焊接。

2.5 汽缸缸體及隔板焊縫存在裂紋

對(duì)汽輪機(jī)缸體和隔板檢查,在高、中、低壓缸體的不同位置和隔板圍帶上發(fā)現(xiàn)了裂紋,這些裂紋都是機(jī)組運(yùn)行中的安全隱患,本次檢修全部進(jìn)行了處理。其中,高壓缸外缸存在裂紋12條,中壓缸外缸存在裂紋10條,低壓外缸下半結(jié)合面存在裂紋33條,低壓內(nèi)缸上半結(jié)合面存在裂紋7條,低壓缸隔板圍帶焊縫存在裂紋34條,高壓缸上缸導(dǎo)汽管法蘭焊縫存在裂紋1條。

2.5.1 原因分析

結(jié)合本機(jī)組運(yùn)行情況,造成缸體裂紋的主要原因有原始鑄造質(zhì)量不良,運(yùn)行中缺陷暴露導(dǎo)致[5];部分部位應(yīng)力較集中,低壓內(nèi)缸上半裂紋分布在隔板安裝槽或鋼板拼裝焊接夾角處;高壓缸上缸導(dǎo)汽管法蘭焊縫和低壓缸隔板圍帶焊縫為焊接工藝不良導(dǎo)致。

2.5.2 缺陷處理措施

在對(duì)缸體和隔板焊縫裂紋處理時(shí),所有裂紋必須打磨干凈再進(jìn)行處理,氣孔、砂眼如檢查無(wú)裂紋可不進(jìn)行處理。對(duì)所有裂紋打磨后補(bǔ)焊均應(yīng)有焊接工藝或方案,并經(jīng)討論審批后嚴(yán)格執(zhí)行。同時(shí),對(duì)所有補(bǔ)焊部位材質(zhì)均需現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與設(shè)計(jì)圖紙核對(duì)無(wú)誤[6]。

在補(bǔ)焊過(guò)程中,必須同步進(jìn)行錘擊以消除應(yīng)力。對(duì)于低壓隔板焊縫裂紋缺陷,焊接收弧處短裂紋可打磨消除,不進(jìn)行補(bǔ)焊處理;對(duì)10 mm以上裂紋打磨后再進(jìn)行補(bǔ)焊,確保焊接質(zhì)量[7];對(duì)低壓內(nèi)缸裂紋處理后,將鋼板拼裝焊接夾角應(yīng)力較集中部位進(jìn)行圓滑過(guò)渡處理[8];對(duì)高壓導(dǎo)汽管裂紋打磨后,如裂紋長(zhǎng)度超過(guò)焊縫1/3,需進(jìn)行環(huán)切后重新焊接[9]。

3 結(jié)語(yǔ)

綏中電廠對(duì)2號(hào)汽輪機(jī)通流改造后首次進(jìn)行通流部分大修,針對(duì)發(fā)現(xiàn)的典型設(shè)備缺陷進(jìn)行分析和處理,提高了設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性,缺陷處理方案可為此類(lèi)型機(jī)組相同或類(lèi)似缺陷處理提供參考。