某電廠(chǎng)循環(huán)水泵大軸斷裂的原因分析

第36卷第8期華電技術(shù)Vol.36 No. 82014年8月Huadian TechnologyAug.2014某電廠(chǎng)循環(huán)水泵大軸斷裂的原因分析牛文獻'，牛保獻”(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)鍋爐壓力容器檢驗中心,鄭州450052 )摘要:某電廠(chǎng)超臨 界機組循環(huán)水泵大軸發(fā)生斷裂,造成了重大設備事故。對循環(huán)水泵大軸斷口進(jìn)行了光譜.硬度和金相檢測,依據檢測結果,分析了循環(huán)水泵大軸發(fā)生斷裂的原因,提出了預防措施。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵大軸;斷裂;檢測;原因分析;防護措施中圖分類(lèi)號:TK 223.5*2.文獻標志碼:B文章編號:1674- 1951 (2014)08 -0027 -031問(wèn)題的提出循環(huán)水泵作為電廠(chǎng)“水循環(huán)的重要設備,其安全狀況直接影響到機組水循環(huán)系統能否安全可靠運行。2013年,某電廠(chǎng)*1機組1A循環(huán)水泵在運行中突然出現了大軸斷裂現象,造成了重大設備事故。水泵型號為1800HLBK - 24. 1,斷裂的水泵大軸材料為2Cr13,規格為β186mm。大軸斷裂后,隨即對循環(huán)水泵大軸材料進(jìn)行了金相檢測和原因分析。圖2斷裂位置形貌 12檢查情況0112.1宏 觀(guān)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),斷裂起源于軸的內部,起源處斷面沿縱向分布,距外表面約46mm,先沿周向擴展約40mm后轉向外表面(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(cháng),總長(cháng)約900mm。在裂紋前端將軸鋸開(kāi)，觀(guān)察軸的橫截面,發(fā)現軸的心部與邊緣顏色不同,邊緣顏色淺的區域深度約20mm,兩處硬度也不同(見(jiàn)本章2.3硬度檢驗)。4陽(yáng)22:圖4斷裂位置形貌 32.2光譜 檢測6斷裂位置使用XL3t 800合金分析儀對1A軸的材質(zhì)進(jìn)行格中國煤化工YHCNMH G的檢測結果%材料w( Mn) w( Cr)w(Ni)結果比較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2.4 斷口檢驗使用Bambino2里氏硬度計對1A軸的2個(gè)樣品對1A軸的斷口進(jìn)行觀(guān)察,發(fā)現斷裂起源于軸進(jìn)行硬度檢驗,檢驗位置如圖3~圖5所示,檢測結的心部(如圖6所示),起源區較寬，沿軸向分布,起果(每個(gè)檢測位置點(diǎn)選取4個(gè)硬度值,最后取平均源區顏色發(fā)黑、呈顆粒狀,斷裂起源及擴展形貌如圖值)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硬度檢驗結果HB測點(diǎn)硬度值.硬度平均值*1257270256252斷裂擴展方向2222250244222402474751'434434464538*53413826460*6348363576366圖7斷裂起源及擴 展形貌1"7273279828282283275276284*929029629899294102602632642661127126212303302011332832261437037737176154134116圖8斷裂起源及擴 展形貌2291892932.5微觀(guān)檢測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。.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(shū)沉出當汽日斷剛此平附近有沿晶裂紋。21418410415中國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(chǎng) 金屬技術(shù)監"1處(如圖13所示):組織為回火索氏體+碳.督規程》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準值。物+鐵素體,為不合格組織。第8期牛文獻,等:某電廠(chǎng)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,正常金相組織應為回火索氏體。從檢查結果來(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),相應的硬度檢驗結果也不符合相關(guān)標準的要求。(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預防措施針對*1機組1A循環(huán)水泵大軸的斷裂的問(wèn)題,作者提出了如下防護措施。中國煤化工i循環(huán)水泵大軸進(jìn)行硬度及MHCNMHG(2)對存在問(wèn)題的大軸進(jìn)行更換,且新軸的各項性能指標應符合相關(guān)標準的要求。(3)在機組運行過(guò)程中,應定期對大軸進(jìn)行檢圖12 '18 處組織形貌查,發(fā)現問(wèn)題及時(shí)處理。(下轉第33頁(yè))第8期李鵬,等:低溫燃燒法在燃用準東煤鍋爐上的應用，33●工況3:準東煤的摻燒比例約為80% ,A,B,C,D比例維持在80%;(2)2臺鍋爐無(wú)流焦，撈渣機渣磨煤機上準東露天煤與井工煤混煤(準東煤與井工量渣塊的顏色正常;(3) *1, 2機組先后降負荷至.煤比例為8: 2),E,F 磨煤機上準東煤與井工煤混230MW ,穩定運行4 h,鍋爐未發(fā)生大量掉焦。煤(準東煤與井工煤比例為1: 1)。通過(guò)試驗摸索, *1鍋爐的準東煤摻燒比例由40%爐膛煙溫分布試驗結果如圖4所示。在圖4.提高至80%,經(jīng)過(guò)試驗驗證,*1鍋爐在額定負荷條件中,編號1,2對應"1角位置,編號3,4對應*2角位下?lián)綗?0%準東煤是完全可行的,在井工煤性能穩定置,編號5,6對應"3角位置,編號7,8對應“4角.的條件下,也具備了90%摻燒準東煤的可行性。位置。5結論1 300 CT工況1根據西安熱工研究院對準東煤的研究結果:1 200 C+8人>2“燃用準東煤結焦是不可避免的?！痹陉P(guān)鍵技術(shù)沒(méi)有r 100 c+獲得突破之前,對于火電廠(chǎng)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,控制爐膛截面熱負荷和容積熱負荷是現階段燃7-+8009-用準東煤的關(guān)鍵。通過(guò)驗證,找出了一些在鍋爐設計上可以進(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:[1]陳新蔚，莊新國,周繼兵,等.準東煤田煤質(zhì)特征及分布圖4爐膛煙溫 分布試驗情況規律[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)人爐膛的準東煤量增加,主煤化工,2007(3):1-5.燃燒區域上移且爐內溫度增加。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及以上區域研究[J].華中科技大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2003 ,31(4):59 - 62.繼續燃燒放熱。爐膛出口溫度上升明顯。爐膛上部(本文責編:王書(shū)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)生大量結焦和沾污。李鵬(1978- -),男,新疆烏魯木齊人,高級工程師,從事4.3 試驗驗證火力發(fā)電廠(chǎng)運行管理工作( E-mail:lpc77@ 163. com)。鍋爐進(jìn)行了為期1周的大負荷試驗:(1)機組曾琦(1975一),男,新疆烏魯木齊人,高級工程師,從事.超負荷運行(額定1 120t/h,運行在1 150t/h),摻配火力發(fā)電廠(chǎng)運行管理工作( E-mail:2622918928@ qq. com)。(上接第29頁(yè))行創(chuàng )造了條件。中國煤化工(本文責編:王書(shū)平)MHCNMHG作者認為,“1機組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)出現淬牛文獻(1972-),男,河南林州人,副總經(jīng)理,高級工程火裂紋,在使用過(guò)程中淬火裂紋不斷擴展,并最終導師,從事金屬材料研究管理方面的工作(E-mail:niuwx@致了斷裂。提出了預防措施后，為機組長(cháng)期穩定運.chee. com. cn)。