600mw空冷機(jī)組排汽管道恒力吊架吊環(huán)斷裂分析及處理

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1、600MW空冷機(jī)組排汽管道恒力吊架吊環(huán)斷裂分析及處理（大唐彬長發(fā)電有限責(zé)任公司陜丙咸陽713201）摘要：分析了大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司#3機(jī)組在試運(yùn)期間發(fā)生的空冷排汽管道恒力吊架吊環(huán)斷裂的原因，并針對(duì)存在的問題，提出了解決方法，保證了機(jī)組的安全運(yùn)行。關(guān)鍵詞：空冷吊環(huán)斷裂排汽管道載荷熱處理工藝大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司汽輪機(jī)由東方汽輪機(jī)廠制造，型號(hào)為NZK600-16.67/538/538型，亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)，汽輪機(jī)具有七級(jí)非調(diào)整回?zé)岢槠?，汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分。額定主蒸汽

2、壓力16.67Mpa,主汽溫度為538°C,再熱蒸汽溫度538°C。汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)額定出力600MW,最大連續(xù)功率為637.3MW,最大保證出力658.6MWo空冷支吊架為業(yè)主招標(biāo)采購項(xiàng)目，由×××廠供貨，GEA設(shè)計(jì)確認(rèn)。按照GEA設(shè)計(jì)資料和制造廠家提供的工廠資料，GEA設(shè)計(jì)的單根剛性連桿額定荷載為1050SKN,生產(chǎn)廠家根據(jù)GEA提供的額定載荷進(jìn)行的剛性連桿設(shè)計(jì)，承載力為1590KN,其結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)件形式。U4恒力彈簧支吊架的設(shè)計(jì)技術(shù)數(shù)據(jù)表如下：由于該剛性連桿安裝位置相對(duì)狹小，要求外形尺寸不能

3、太大，所選用的材料強(qiáng)度要高，42CrMoA有強(qiáng)度高的優(yōu)/?:，σb≥1080MPa。同時(shí)，42CrMo只有良好的熱處理性能，它的淬透性好，可以保證剛性連桿異有優(yōu)良的綜合性能，在-40°C?60°C都具有良好的初性。所以生產(chǎn)廠家選用42CrMo材質(zhì)制作吊環(huán)及吊桿。一、事件發(fā)生經(jīng)過：2008年6月6日，#3機(jī)組首次帶負(fù)荷試運(yùn)，1:46分負(fù)荷290MW，由于鍋爐爆管機(jī)組打閘停機(jī)，16:01分機(jī)組破壞真空，約18:20分，聽到連續(xù)兩聲的金屬斷裂聲，檢查后發(fā)現(xiàn)#3機(jī)空冷A側(cè)排汽管道U4恒力彈簧吊架兩根剛性連桿上部吊環(huán)在機(jī)組

4、停運(yùn)16小時(shí)后突然斷裂。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)整個(gè)A側(cè)排汽管道已下落約120mm,U4恒力吊架下部的導(dǎo)向支架橫梁被排汽管道擠靠，致使橫梁冇彎曲現(xiàn)象，排汽管道支撐塔架未發(fā)生明顯偏斜，4臺(tái)恒力彈簧全部釋放，管道上的各波形膨脹節(jié)出現(xiàn)可接受的變形（經(jīng)膨脹節(jié)廠家確認(rèn)過，不影響正常使用），施工單位立即組織人員將排汽管道、塔架進(jìn)行臨吋加固，確保不發(fā)生管道下滑及塔架變形事故。二、原因分析：（一）設(shè)計(jì)方面分析：1、事故發(fā)生后，經(jīng)過西北設(shè)汁院確認(rèn)，剛性連桿強(qiáng)度設(shè)汁滿足要求。（二）安裝質(zhì)量分析：A側(cè)排汽管道由于在施工過程中管道傾斜角度控制不良，導(dǎo)致排汽管道與塔架

5、相對(duì)位置，向空冷側(cè)偏移約130mm（檢査U4下部滑動(dòng)支架處），經(jīng)計(jì)算由此造成4個(gè)恒力彈簧受力不均勻小于5T,經(jīng)支吊架生產(chǎn)廠家現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，不影響支吊架正常使用。初步判斷：該合金鋼的毛坯存在原始的內(nèi)部缺陷（缺陷采用補(bǔ)焊處理方式），熱處理工藝沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是造成該桿件強(qiáng)度不夠發(fā)生斷裂的主要原因。其中材料環(huán)部和桿部應(yīng)力集中部位存在缺陷的連桿，在管道各種應(yīng)力的作用下首先發(fā)生斷裂，形成的沖擊載荷導(dǎo)致另一個(gè)吊環(huán)發(fā)生脆性斷裂。三、臨吋處理措施：考慮剛性吊桿吊環(huán)制造加工工期較長（約需10天以上），現(xiàn)場(chǎng)決定將#4機(jī)組B側(cè)整套U4恒力彈簧吊架移用至#

6、3機(jī)A側(cè)排汽管道上，并對(duì)吊環(huán)進(jìn)行臨吋加固，加固載荷按照設(shè)計(jì)載荷30%計(jì)算，加固方式為在原有吊環(huán)的下部做一套箱梁雙吊桿橫擔(dān)（吊桿規(guī)格為M42），每根吊桿分擔(dān)載荷為1ST。在排汽管道塔架上部加裝4臺(tái)150T千斤頂，將排汽管道頂起來，再把剛性連桿上橫梁與恒力彈簧吊桿相連，確保試運(yùn)工作能夠繼續(xù)進(jìn)行。五、工廠監(jiān)造情況1、原材料為沙鋼集團(tuán)生產(chǎn)的42CrMo、交貨狀態(tài)為9英

7、*見方、長6米的連鑄鋼胚料，奮合格的材料質(zhì)量證明書，廠家提供的材料化學(xué)分析復(fù)查報(bào)告，其化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了光譜分析也確認(rèn)材料中確有Cr、Mo等42CrMo應(yīng)有

8、的合金成分，可以認(rèn)為使用材料的牌號(hào)是正確的。2、42CrMo材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后的硬度在HB192?203之間，熱處理操作程序符合規(guī)范，達(dá)到熱處理的預(yù)期效果。3、吊環(huán)內(nèi)孔部分在熱處理前己粗車出來，內(nèi)孔須粗車成形，留余量控制在單邊不大于5mm以內(nèi)，保證調(diào)質(zhì)層的深度，調(diào)質(zhì)完后使用線切割加工到要求的配合尺寸。4、螺桿與拉環(huán)的聯(lián)接部位不砬清角，而以車制R弧過渡，R弧半徑應(yīng)在50mm左右，以有效消除不必要的砬力集中。5、熱處理廠提交其熱處理報(bào)告及熱處理時(shí)的熱功儀表記錄，硬度檢測(cè)報(bào)告。6、鍛件粗加工后進(jìn)行了磁粉探傷，并出具探傷報(bào)告，消除了鍛造裂紋

9、、夾層等鍛造缺陷。7、熱處理后還進(jìn)行了超聲波探傷檢查，出具探傷報(bào)告，以確認(rèn)工件上是否仍有細(xì)小裂紋或其它缺陥存在。8、在鍛造時(shí)以相同的鍛造工藝鍛制2根標(biāo)準(zhǔn)試棒進(jìn)行金相分析及理化試驗(yàn)，并提交了實(shí)驗(yàn)報(bào)告，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。六、結(jié)論及建議從目前國內(nèi)600M