汽轮机缸体及阀门表面裂纹的检测

《火力发电厂金属技术监督规程》(DL438-91)要求对汽轮机缸体(以下简称汽缸)、自动主汽门等大型铸钢件进行表面裂纹检查。该项检查一般在机组大修时进行，并在大修中对发现的裂纹进行处理。因此，及时、准确地检出裂纹，对机组安全运行和按时完成大修都有着重要意义。

1　汽缸、阀门表面裂纹产生原因

1.1　铸造质量

汽缸、阀门多为铸钢件，由于铸造生产工艺比较复杂，影响铸钢件缺陷的因素很多，例如：铸型工艺、铸型材料、模具、铸钢成分、铸钢的熔炼与浇注等。而且这些影响因素又不易综合控制，铸钢件就容易出现浇不足、缩孔、夹渣、气孔、裂纹等缺陷。带缺陷的铸钢件投入运行后，在应力的作用下，缺陷逐渐扩展，引起裂纹。

热处理工艺对制造质量有决定性的影响。不同的热处理工艺使铸钢的机械性能和金相组织有明显的差别。机械性能和金相组织较差的汽缸、阀门在运行中更易产生裂纹。

1.2　应力

由于汽缸、阀门形体较大，形状和结构复杂。在热处理后，仍不可避免地存在内应力。随着运行时间的增加，应力要有重新分配的过程。在这一过程中，汽缸、阀门局部应力过大时，就会产生裂纹。

在机组运行中，由于温度波动使汽缸、阀门产生热应力，在交变热应力与蠕变的共同作用下，局部会出现热疲劳而产生裂纹。

汽缸、阀门补焊工艺不当，造成局部应力过大，引起裂纹。

2　缸体、阀门表面裂纹检测特点

a.缸体、阀门表面积较大，不宜整体采用无损检测，宜以宏观检查为主，重点部位进行无损检测。b.由于磁粉检测的灵敏度较渗透检测高，相关规程要求铁磁性材料优先选用磁粉检测，因而，汽缸、阀门表面裂纹检测应首选磁粉检测。但是，有些补焊区采用镍极焊条，补焊区为奥氏体，不导磁，因此，探伤前应审查被检缸体、阀门的有关资料，特别是补焊区的有关资料。对不导磁区域，可选用渗透检测。此外，对于高压调速汽门内壁等不方便进行磁粉检测的区域，可选用渗透检测。

3　缸体、阀门表面裂纹检测

缸体、阀门表面裂纹检测总的原则是：以宏观检查为主，对应力集中部位、原补焊部位以及以前发现过裂纹的部位重点进行无损检测。重点无损检测部位主要有以下几个。

3.1　以前的补焊区

补焊区应力较大，应力分布不均，容易产生裂纹。1997年12月，邢台发电厂#7机组大修中，在北侧高压自动主汽门原补焊区熔合线处发现2条裂纹：一条长132 mm，另一条长50 mm，见图1。1997年8月，邢台发电厂#9机组#3中压调速汽门补焊区发现1条长度为80 mm的裂纹，该裂纹在打磨到壁厚只剩14 mm时方消除(中压调速汽门该处壁厚约为56 mm)。1996年7月，邢台发电厂#8机组大修中，在中压上缸高压缸侧汽封槽内原补焊区发现2条裂纹，分别长50 mm、260 mm。

3.2　高压自动主汽门进汽喉部

该处受汽流冲刷，且壁厚较大，在机组运行中启动频繁，易因温度在壁厚方向上的差异而产生应力，导致裂纹产生。1998年9月，邢台发电厂#9机组大修中，南北2个高压自动主汽门进汽喉部均发现裂纹。北侧门2条裂纹分别长45 mm、40 mm，南侧门3条裂纹分别长20 mm、18 mm、13 mm。

3.3　高压调速汽门筋板周围

筋板的存在，一方面起加强作用，而另一方面却破坏了阀体内部平滑过渡，且阀体下方筋板处易堆积腐蚀介质，产生腐蚀，出现裂纹。1998年9月，邢台发电厂#9机组大修中，#3高压调速汽门内壁筋板处发现1条长20 mm的裂纹，#4高压调速汽门内壁筋板处发现1条长60 mm的裂纹。

3.4　高、中压缸进汽口、抽汽口、疏水口周围

这些部位均为应力集中部位，容易因应力集中导致开裂。1996年7月，邢台发电厂#8机组大修中，中压缸上缸北侧进汽口与汽缸相贯处，发现6处裂纹，其中1处为龟裂。

3.5　高压外缸定位键焊缝

由于该焊缝在厂家焊接时未打坡口，形成未焊透结构，运行中极易产生裂纹。1996年10月，邢台发电厂#4机组大修中便发现定位键焊缝上5条裂纹，分别长1 mm、1 mm、6 mm、11 mm、7 mm。

3.6　高、中压缸汽封槽、泄汽孔周围

由于这些部位压力和温度较汽缸内低，因而有些地方未采用圆角过渡等减少应力集中的措施，容

易因应力集中而开裂。例如，1998年9月，邢台发电厂#9机大修中，高压下缸外缸后侧南泄汽孔处发现1条长180 mm的裂纹，北泄汽孔发现13 mm、10mm2条裂纹。

3.7　以前发现裂纹的部位

以前打止裂孔处的裂纹，可以复检裂纹是否扩展。对于以前发现裂纹，打磨消除处，经过一段时间运行后要进行复检，确认该处裂纹是否已完全消除。例如，1997年7月，邢台发电厂#9机中压缸下缸高压缸侧泄汽孔处发现4条裂纹，均打止裂孔。1998年8月，该机大修时复检，发现有一止裂孔处裂纹扩展5 mm，该部位还发现1条6 mm长的新裂纹。

3.8　探伤人员认为应该进行无损检测的部位

例如1997年12月，在#7机大修中，检测人员对#1高压调速汽门内壁的可疑处———东侧螺丝孔附近进行渗透检测，发现1条长20 mm的裂纹。

4　裂纹处理

对所发现的汽缸、阀门的裂纹，一般应打磨消除，并重新进行无损检测，以确认裂纹消除。打磨较深的部位，应进行强度计算，以决定是否补焊。补焊后的部位应进行无损检测。打磨消除确有困难的裂纹，应采取打止裂孔、定期进行复检等措施。