第36卷第8期華電技術(shù)Vol.36 No. 82014年8月Huadian TechnologyAug.2014某電廠循環(huán)水泵大軸斷裂的原因分析牛文獻(xiàn)'，牛保獻(xiàn)”(1.華電曹妃甸重工裝備有限公司,河北唐山063210; 2.河南省電力工業(yè)鍋爐壓力容器檢驗(yàn)中心,鄭州450052 )摘要:某電廠超臨 界機(jī)組循環(huán)水泵大軸發(fā)生斷裂,造成了重大設(shè)備事故。對(duì)循環(huán)水泵大軸斷口進(jìn)行了光譜.硬度和金相檢測(cè),依據(jù)檢測(cè)結(jié)果,分析了循環(huán)水泵大軸發(fā)生斷裂的原因,提出了預(yù)防措施。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵大軸;斷裂;檢測(cè);原因分析;防護(hù)措施中圖分類號(hào):TK 223.5*2.文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號(hào):1674- 1951 (2014)08 -0027 -031問(wèn)題的提出循環(huán)水泵作為電廠“水循環(huán)的重要設(shè)備,其安全狀況直接影響到機(jī)組水循環(huán)系統(tǒng)能否安全可靠運(yùn)行。2013年,某電廠*1機(jī)組1A循環(huán)水泵在運(yùn)行中突然出現(xiàn)了大軸斷裂現(xiàn)象,造成了重大設(shè)備事故。水泵型號(hào)為1800HLBK - 24. 1,斷裂的水泵大軸材料為2Cr13,規(guī)格為β186mm。大軸斷裂后,隨即對(duì)循環(huán)水泵大軸材料進(jìn)行了金相檢測(cè)和原因分析。圖2斷裂位置形貌 12檢查情況0112.1宏 觀檢查斷裂的位置在下主軸的下端鍵槽的上端處(如圖1、圖2所示),斷裂起源于軸的內(nèi)部,起源處斷面沿縱向分布,距外表面約46mm,先沿周向擴(kuò)展約40mm后轉(zhuǎn)向外表面(如圖3、圖4所示),主裂紋在軸圖3斷裂位置形 貌2向上分布很長(zhǎng),總長(zhǎng)約900mm。在裂紋前端將軸鋸開(kāi)，觀察軸的橫截面,發(fā)現(xiàn)軸的心部與邊緣顏色不同,邊緣顏色淺的區(qū)域深度約20mm,兩處硬度也不同(見(jiàn)本章2.3硬度檢驗(yàn))。4陽(yáng)22:圖4斷裂位置形貌 32.2光譜 檢測(cè)6斷裂位置使用XL3t 800合金分析儀對(duì)1A軸的材質(zhì)進(jìn)行格中國(guó)煤化工YHCNMH G的檢測(cè)結(jié)果%材料w( Mn) w( Cr)w(Ni)結(jié)果比較2Cr130.5012. 500.30相符圖1斷裂位置示意GB 1220- 200712. 0~《不銹鋼棒》≤0.1014.0≤0.60.收稿日期:2013-07 -19;修回日期:2014 -08 -01.28●華電技術(shù).第36卷2.3 硬度檢驗(yàn)2.4 斷口檢驗(yàn)使用Bambino2里氏硬度計(jì)對(duì)1A軸的2個(gè)樣品對(duì)1A軸的斷口進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)斷裂起源于軸進(jìn)行硬度檢驗(yàn),檢驗(yàn)位置如圖3~圖5所示,檢測(cè)結(jié)的心部(如圖6所示),起源區(qū)較寬，沿軸向分布,起果(每個(gè)檢測(cè)位置點(diǎn)選取4個(gè)硬度值,最后取平均源區(qū)顏色發(fā)黑、呈顆粒狀,斷裂起源及擴(kuò)展形貌如圖值)見(jiàn)表2。7、圖8所示。斷裂起源處4圖6軸的斷裂形貌圖5軸的橫 截面形貌表2硬度檢驗(yàn)結(jié)果HB測(cè)點(diǎn)硬度值.硬度平均值*1257270256252斷裂擴(kuò)展方向2222250244222402474751'434434464538*53413826460*6348363576366圖7斷裂起源及擴(kuò) 展形貌1"7273279828282283275276284*929029629899294102602632642661127126212303302011332832261437037737176154134116圖8斷裂起源及擴(kuò) 展形貌2291892932.5微觀檢測(cè)1797300在圖5的"1, "5,圖4的*18及圖6的A處取1836435935862373樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)。.19417414416412A處(如圖9~圖11所示):組織為馬氏體+碳2038338639281388化物+鐵素體,為不合格組織,組織中有淬火裂紋,斷裂書沉出當(dāng)汽日斷剛此平附近有沿晶裂紋。21418410415中國(guó)煤化工組織為馬氏體+碳化422431420物，TY HCNMH G按照DL/T 438- -2009《火力發(fā)電廠 金屬技術(shù)監(jiān)"1處(如圖13所示):組織為回火索氏體+碳.督規(guī)程》要求,2Cr13鋼硬度范圍為212~277HB,而化物+鐵素體。1A軸斷裂位置( *9, *12, *15, *18, *4, *5, *6)表*5處(如圖14所示):組織為馬氏體+碳化面及心部硬度值均超出標(biāo)準(zhǔn)值。物+鐵素體,為不合格組織。第8期牛文獻(xiàn),等:某電廠循環(huán)水泵大軸斷裂的原因分析圖9A處組織形貌x 1000圖13"1處組織形貌.圖10A處淬火裂紋形貌x500圖14 *5 處組織形貌3原因分析(1)斷裂起源處顏色發(fā)黑,說(shuō)明斷裂源是在大軸加熱過(guò)程中產(chǎn)生的。(2)2Cr13鋼經(jīng)淬火并高溫回火后才能使用,正常金相組織應(yīng)為回火索氏體。從檢查結(jié)果來(lái)看,斷裂軸未經(jīng)過(guò)整體正常熱處理,組織為馬氏體+碳化物+鐵素體,為不合格組織。同時(shí),相應(yīng)的硬度檢驗(yàn)結(jié)果也不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。(3)斷裂起源為軸的心部,正好位于表面及心.圖11A處斷口附近沿晶裂紋形貌x500部組織的不合格區(qū)域。斷裂起源處組織中有沿晶裂紋,是熱處理時(shí)產(chǎn)生的淬火裂紋。4預(yù)防措施針對(duì)*1機(jī)組1A循環(huán)水泵大軸的斷裂的問(wèn)題,作者提出了如下防護(hù)措施。中國(guó)煤化工i循環(huán)水泵大軸進(jìn)行硬度及MHCNMHG(2)對(duì)存在問(wèn)題的大軸進(jìn)行更換,且新軸的各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。(3)在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中,應(yīng)定期對(duì)大軸進(jìn)行檢圖12 '18 處組織形貌查,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。(下轉(zhuǎn)第33頁(yè))第8期李鵬,等:低溫燃燒法在燃用準(zhǔn)東煤鍋爐上的應(yīng)用，33●工況3:準(zhǔn)東煤的摻燒比例約為80% ,A,B,C,D比例維持在80%;(2)2臺(tái)鍋爐無(wú)流焦，撈渣機(jī)渣磨煤機(jī)上準(zhǔn)東露天煤與井工煤混煤(準(zhǔn)東煤與井工量渣塊的顏色正常;(3) *1, 2機(jī)組先后降負(fù)荷至.煤比例為8: 2),E,F 磨煤機(jī)上準(zhǔn)東煤與井工煤混230MW ,穩(wěn)定運(yùn)行4 h,鍋爐未發(fā)生大量掉焦。煤(準(zhǔn)東煤與井工煤比例為1: 1)。通過(guò)試驗(yàn)摸索, *1鍋爐的準(zhǔn)東煤摻燒比例由40%爐膛煙溫分布試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。在圖4.提高至80%,經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證,*1鍋爐在額定負(fù)荷條件中,編號(hào)1,2對(duì)應(yīng)"1角位置,編號(hào)3,4對(duì)應(yīng)*2角位下?lián)綗?0%準(zhǔn)東煤是完全可行的,在井工煤性能穩(wěn)定置,編號(hào)5,6對(duì)應(yīng)"3角位置,編號(hào)7,8對(duì)應(yīng)“4角.的條件下,也具備了90%摻燒準(zhǔn)東煤的可行性。位置。5結(jié)論1 300 CT工況1根據(jù)西安熱工研究院對(duì)準(zhǔn)東煤的研究結(jié)果:1 200 C+8人>2“燃用準(zhǔn)東煤結(jié)焦是不可避免的。”在關(guān)鍵技術(shù)沒(méi)有r 100 c+獲得突破之前,對(duì)于火電廠來(lái)說(shuō),控制爐膛各處溫度1000 c-工況2低于灰熔點(diǎn)溫度是低溫燃燒法的關(guān)鍵。采用各種手900 C-段,控制爐膛截面熱負(fù)荷和容積熱負(fù)荷是現(xiàn)階段燃7-+8009-用準(zhǔn)東煤的關(guān)鍵。通過(guò)驗(yàn)證,找出了一些在鍋爐設(shè)計(jì)上可以進(jìn)行優(yōu)化的關(guān)鍵點(diǎn),如增加吹灰器、密布爐_工況3膛溫度測(cè)點(diǎn)、加大爐膛高度、分層燃燒器布置等措施都是低溫燃燒法的關(guān)鍵點(diǎn)。Y4參考文獻(xiàn):[1]陳新蔚，莊新國(guó),周繼兵,等.準(zhǔn)東煤田煤質(zhì)特征及分布圖4爐膛煙溫 分布試驗(yàn)情況規(guī)律[J].新疆地質(zhì),2013 ,3(31):89 -92.由圖4可知,工況1的整體溫度最低,其次是[2]蒙毅,劉家利.特變電工新疆硅業(yè)有限公司350MW機(jī)組工況2,工況3總體溫度分布范圍最大。工況2與鍋爐燃用天池能源南露天礦煤鍋爐設(shè)備選型研究[R].工況3的局部溫度差較大。其中工況3摻燒比例已西安:西安熱工研究院,2011.[3]張軍,漢春利,劉坤磊,等.煤中堿金屬及其在燃燒中的經(jīng)為80% ,在爐內(nèi)SOFA之上溫度分布很不均勻,易行為[J].熱能動(dòng)力工程,1999,14(2):83 - 85.發(fā)生局部過(guò)熱。局部溫度超過(guò)灰熔點(diǎn),爐膛結(jié)焦。[4]賈明生,張乾熙.影響煤灰熔融性溫度的控制因素[J].摻燒比例提高后,進(jìn)人爐膛的準(zhǔn)東煤量增加,主煤化工,2007(3):1-5.燃燒區(qū)域上移且爐內(nèi)溫度增加。煤粉很難在SOFA.[5]毛軍,徐明厚,李帆.堿性礦物質(zhì)對(duì)煤灰熔融特性影響的以下燃盡,很多未燃盡的煤粉在SOFA及以上區(qū)域研究[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2003 ,31(4):59 - 62.繼續(xù)燃燒放熱。爐膛出口溫度上升明顯。爐膛上部(本文責(zé)編:王書平)即EF層噴燃器以上的溫度也隨摻燒比的提高明顯升高。如果對(duì)此種燃燒工況不采取降低燃燒溫度的作者簡(jiǎn)介:措施,爐膛會(huì)發(fā)生大量結(jié)焦和沾污。李鵬(1978- -),男,新疆烏魯木齊人,高級(jí)工程師,從事4.3 試驗(yàn)驗(yàn)證火力發(fā)電廠運(yùn)行管理工作( E-mail:lpc77@ 163. com)。鍋爐進(jìn)行了為期1周的大負(fù)荷試驗(yàn):(1)機(jī)組曾琦(1975一),男,新疆烏魯木齊人,高級(jí)工程師,從事.超負(fù)荷運(yùn)行(額定1 120t/h,運(yùn)行在1 150t/h),摻配火力發(fā)電廠運(yùn)行管理工作( E-mail:2622918928@ qq. com)。(上接第29頁(yè))行創(chuàng)造了條件。中國(guó)煤化工(本文責(zé)編:王書平)MHCNMHG作者認(rèn)為,“1機(jī)組1A循環(huán)水泵大軸發(fā)生斷裂的，原因是大軸熱處理狀態(tài)不正常且在淬火時(shí)出現(xiàn)淬牛文獻(xiàn)(1972-),男,河南林州人,副總經(jīng)理,高級(jí)工程火裂紋,在使用過(guò)程中淬火裂紋不斷擴(kuò)展,并最終導(dǎo)師,從事金屬材料研究管理方面的工作(E-mail:niuwx@致了斷裂。提出了預(yù)防措施后，為機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn).chee. com. cn)。