文档介绍：材料失效分析
班级:XXX
组员:XXX
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案例漳平电厂1号机叶片断裂失效分析
1、背景
2 检查、试验
断口微观检查
冲击试验
金相检查
3 分析
4 结论
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1、背景漳平电厂1号机系北京重型电机厂制造的冲动凝汽式汽轮机,其高压转子第8级叶片材料为2Cr13。1998年4月大修揭盖后发现该级叶片有一段围带残缺约10cm长,有一个叶片在根部断裂丢失,部分围带铆钉头有弹起现象。修复工作由电厂委托北京重型电机厂进行,其修复过程为:拆除5段围带及43片叶片,更换断裂和受损的2个叶片及损坏的2段围带,复装后叶片与围带采用焊接固定,并对2段围带铆钉头弹起的部位进行打磨后焊补,修后机组恢复运行。2000年5月7日,汽轮机出现异常响声,且振动不断加剧,揭缸后发现高压转子第8级叶片丢落19个,部分围带脱落,第9级叶片及8、9、10级部分隔板磨损变形。对照1998年4月大修记录,发现此次丢落的19个叶片大部分为当时修复处理过的叶片。由于此次叶片断裂事故对转子损伤较为严重,故把整个转子送到制造厂修复。为了找出叶片断裂的原因,我们开展了一系列的失效分析工作。
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2 检查、试验
检查发现丢落的19个叶片的断裂部位均位于叶片倒/形槽根部的横断面上(见图1),
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肉眼观察断口表面呈红褐色和灰褐色,有锈斑。断口平坦并分成两个区,其中大面积区呈光滑状,小面积区呈纤维状,个别断口几乎全部呈光滑状。拆卸时发现叶片根部装配较松,极易取下。
2。2 断口微观检查
断口经超声波清洗干净后在扫描电镜下先以低倍(10倍)观察,发现有典型的疲劳断裂特征,即有三个区域组成:疲劳源,疲劳裂纹扩展区(颗粒状脆性断裂区)和最终快速断裂韧性纤维区,其中疲劳源和疲劳裂纹扩展区占大部分面积。图2为疲劳源和疲劳裂纹扩展区,从中能明显观察到贝壳状条纹,这是疲劳断裂典型特征。进一步放大观察发现断口有类似台阶式线段(见图3、4),这些线段不是平滑的,它是疲劳过程引起不稳定滑移面上快速的裂纹扩展造成的。此外,还能观察到裂纹的存在,且从源区向心部发展。在疲劳裂纹扩展区,则能观察到颗粒状脆性断裂特征(见图5)。断口开裂以穿晶断裂为主,无沿晶断裂迹象,也没有介质腐蚀引起的应力腐蚀断口形貌。这说明快速断裂区是以韧窝为主的塑性断裂。
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分析损坏叶片取样分析结果见表1。从表1可以看出,损坏叶片材料的化学成分合格。
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断裂叶片根部侧面布氏硬度测试结果见表2。表2表明,断裂叶片的硬度值略偏高,推测叶片材料的强度较高。
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冲击试验
金相检查
选取断裂叶片根部侧面进行金相检查分析,首先对未浸蚀的试样表面进行检查,发现其中一个倒<形槽的根部还存在微裂纹(