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苏制200MW机组发电机静子线棒裂纹原因分析-【新闻】宿州

发布时间:2021-04-20 12:25:29 阅读: 来源:排气阀厂家

苏制200MW机组发电机静子线棒裂纹原因分析

摘要:通过对某发电厂5、6号发电机静子线棒断裂试样的断口宏观及扫描电镜观察、化学成分、断口表面能谱成分、金相组织等检验结果进行分析,认为该线棒断裂原因为腐蚀疲劳。

关键词:发电机静子;线棒;断口分析;腐蚀疲劳

Abstract:Through visual and scanning electron microscopic inspections and analyses of chemical, fracture surface energy spectrum and metallurgic analysis results of stator winding bar sample of generators Nos. 5 and 6 in Cangzhou power plant, it comes to a conclusion that the fracture is caused by corrosion fatigue.

Keywords:generator stator;winding bar;fracture analysis;corrosion fatigue

某发电厂5、6号发电机系原苏联22世纪52年代设计产品,型号为TBB2222A,容量222 MW,于2979年投运,至2222年底累计运行约262 222h。自2993年开始5、6号发电机曾4次出现两端部铁心松动、过热及断齿现象,后又发现静子线棒有松动磨损现象。2222年对6号发电机做二倍频测量,各槽线棒的固有振动频率均发生了变化。2222年8月,6号发电机发生运行中静子线棒汽侧渐开线鼻部近集水盒R弯处导线断裂漏水事故,停机转检修进行了更换线棒处理。线棒宏观裂纹形貌见图2。经检查,宏观可见7根线棒断裂,以下对断裂线棒进行失效原因分析。

2 材料鉴定

2.2 材质成分分析

对断裂线棒没有腐蚀部位成分进行化学分析和气体分析,结果见表2。经分析证明线棒材质不存在质量问题。

2.2 机械性能

对发电机线棒进行室温机械性能试验,试验结果平均值为:矩形铜管抗拉强度Rm=235 MPa,延伸率A=52.5%;扁铜条抗拉强度Rm=235 MPa,延伸率A=62.5%。这些性能指标符合标准要求。

2.3 金相组织

该铜棒金相组织为孪晶奥氏体,矩形铜管内壁有腐蚀情况发生,可见内壁腐蚀凹坑,腐蚀由内壁向外壁沿晶界发展,晶界已经明显粗化,形成裂纹。腐蚀大部分沿晶界发展,少量穿晶。线棒金相组织及内壁微观裂纹见图2。

2 断口分析

2.2 宏观分析

矩形铜管及扁铜条均沿其横向发生断裂,断裂位置在静子线棒汽侧渐开线鼻部近集水盒R弯处沿线棒轴向22 mm范围内。将裂纹打开后观察,断口较平齐且呈暗黑色,均为陈旧性断口,断口上有沉积物。线棒断口沉积物形貌见图3。

2.2 微观分析

对矩形铜管及扁铜条断口进行扫描电镜分析,观察可见明显的腐蚀疲劳断口特征,断口被腐蚀产物所覆盖。腐蚀产物去除后,矩形铜管断口上存在许多腐蚀坑和腐蚀疲劳断裂的特征,断口表面有许多细沟线,经分析认为这是由交变应力作用下形成的滑移台阶经腐蚀后形成的。扁铜条断口外缘有向内发展的同心弧线条纹花样称年轮条纹,为疲劳裂纹扩展区的形貌特征。

2.3 表面能谱分析

经能谱分析发现矩形铜管及扁铜条断口表面沉积物含有大量的Cu、Fe,中量的S,少量的Cl、P等腐蚀性物质,还有Si、 Ca、Al、Mg等元素,这些元素一般以氧化物或碳酸化合物的形式存在。断口表面能谱分析见图5。

3 分析及结论

a. 静子线棒材料鉴定未见异常。

b. 发电机静子线棒松动,使各槽线棒的固有振动频率均发生变化而引起部分线棒共振,造成线棒承受较大的周期循环应力。

c. 静子线棒汽侧渐开线鼻部近集水盒R弯处导线由于加工时弯曲变形,使该处导线受弯曲力作用且导线外圆部分受拉应力;裂纹产生部位是焊接区与非焊接区的交界处,所以此处又是焊接热影响区,该区域残余应力较大。另外该部位导线由于绑扎受到约束,因此,较大的周期循环应力集中作用于导线R弯处。

d. 扁铜管内腐蚀产物中S、Cl和P等腐蚀性物质长期作用于铜管内壁,在管内壁形成腐蚀坑。在腐蚀和周期循环应力作用下,在腐蚀坑处形成微裂纹,逐步向外发展形成宏观裂纹,最后贯穿整个管壁,造成扁铜管开裂泄漏。

e. 腐蚀性物质S、Cl等应为冷却水带进来的,水冷器有微漏处,运行过程中不断有少量循环水被带入机冷水中。

f. 扁铜管内壁覆盖的含多种物质的腐蚀产物,特别是含有Cu、Fe的腐蚀产物,在磁场作用下易沉积,沉积物堵塞水流可造成发电机定子严重烧损事故,这也是不容忽视的一个重要问题。

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