胡彬-水電廠重要金屬部件典型案例分析

水電廠重要金屬部件典型案例分析胡彬2013年6月1、水輪機(jī)主要部件2、發(fā)電機(jī)主要部件3、螺栓緊固件4、壓力容器及其附件5、起重機(jī)械6、水工鋼閘門和啟閉機(jī)7、壓力鋼管8、氣、水、油管道9、攔污柵、進(jìn)水閥門等1、水輪機(jī)主要部件《水電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》8.1水輪機(jī)主要部件的技術(shù)監(jiān)督a）每次C級及以上檢修均應(yīng)對大軸、轉(zhuǎn)輪（漿葉）、泄水錐、轉(zhuǎn)輪室（排水環(huán)）、導(dǎo)葉及操作機(jī)構(gòu)（包含連桿、轉(zhuǎn)臂、控制環(huán)、接力器、重錘吊桿吊耳）、蝸殼、管型座、頂蓋、座環(huán)、底環(huán)、基礎(chǔ)環(huán)、尾水管里襯等及其附屬結(jié)構(gòu)件進(jìn)行外觀檢查，對出現(xiàn)異常的部位或有懷疑的部位應(yīng)進(jìn)行無損檢測。b）每次B級及以上檢修均應(yīng)對轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)輪室（排水環(huán)）的焊縫和應(yīng)力集中部位進(jìn)行滲透檢測或磁粉檢測，轉(zhuǎn)輪焊縫檢測數(shù)量比例不低于50%，檢測部位為轉(zhuǎn)輪出水側(cè)，檢驗長度為單條焊縫長度的1/4且不小于100mm，轉(zhuǎn)輪室（排水環(huán)）焊縫檢測長度比例不低于10%，必要時進(jìn)行超聲檢測或射線檢測，無損檢測應(yīng)按JB/T4730執(zhí)行，并形成完整的檢測記錄。在檢修周期內(nèi)，根據(jù)缺陷情況，可適當(dāng)增加檢查次數(shù)。1、水輪機(jī)主要部件c）對處在泥沙含量大的江河上的機(jī)組，每次B級及以上檢修均應(yīng)對轉(zhuǎn)輪（漿葉）、導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪室、蝸殼、管型座、座環(huán)、尾水管里襯的氣蝕和磨損情況進(jìn)行詳細(xì)的檢測和記錄，并采取相應(yīng)的處理對策。氣蝕的測量與評定應(yīng)按GB/T15469.1的規(guī)定執(zhí)行。在檢修周期內(nèi)，根據(jù)泥沙磨損、氣蝕損壞等情況，可適當(dāng)增加檢查次數(shù)。d）新機(jī)組投產(chǎn)后第一次A級或B級檢修應(yīng)對水輪機(jī)大軸進(jìn)行滲透檢測和超聲檢測，以后每次A級檢修均進(jìn)行滲透檢測和超聲檢測；對運行1×105h以上的大軸每次B級及以上檢修均應(yīng)進(jìn)行滲透檢測和超聲檢測。當(dāng)大軸出現(xiàn)異常情況時，應(yīng)進(jìn)行滲透檢測和超聲檢測，檢測部位為軸徑變化或磨損部位，無損檢測應(yīng)按JB/T4730執(zhí)行。e）轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)輪室等金屬部件的裂紋、氣蝕、磨損等缺陷的焊接修復(fù)應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第6章相關(guān)條款執(zhí)行。1.1葉片裂紋近年來，很多大中型混流式水輪機(jī)在運行較短的時間內(nèi)，其轉(zhuǎn)輪的上冠、下環(huán)與葉片焊縫及熱影響區(qū)出水邊附近出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象非常普遍，比如東江、鳳灘、柘溪、三板溪、五強(qiáng)溪等水電廠。1.1葉片裂紋1.1葉片裂紋1.1葉片裂紋1.1葉片裂紋1.1葉片裂紋1.1葉片裂紋葉片在上冠、下環(huán)出水邊均存在不同程度的裂紋，而且個別葉片的裂紋還比較嚴(yán)重。從統(tǒng)計情況看：葉片裂紋存在重發(fā)性傾向，出現(xiàn)裂紋葉片個數(shù)整體呈增長趨勢，裂紋長度均有所增加。

1.1葉片裂紋（1）發(fā)生裂紋比例較高的是近年新開發(fā)的高效率轉(zhuǎn)輪，特別是大型和巨型轉(zhuǎn)輪。隨著設(shè)計水平的提高，葉片的線型越來越符合水流規(guī)律，但對葉片的動載荷研究卻相對滯后。（2）在葉片裂紋的斷口表面，可以觀察到裂紋擴(kuò)展過程中，由于載荷變化在裂紋前沿留下的貝殼線，說明裂紋屬于疲勞破壞。（3）裂紋均發(fā)生在應(yīng)力較高的下環(huán)（上冠）與葉片出水邊的連接焊縫或熱影響區(qū)處，此部位也是水輪機(jī)運行中工作應(yīng)力較高的部位，因此裂紋的發(fā)生是內(nèi)應(yīng)力和工作應(yīng)力聯(lián)合作用的結(jié)果。1.1葉片裂紋1.1葉片裂紋目前，對于近年來頻繁產(chǎn)生的轉(zhuǎn)輪接頭開裂問題原因，主要可以歸納為：（1）葉片裂紋的產(chǎn)生是材料選擇問題，目前廣泛采用的不銹鋼葉片材料0Cr13Ni5Mo的抗疲勞性能不如原葉片材料低合金鋼20SiMn。（2）葉片裂紋是鑄造質(zhì)量問題，是由氣孔、砂眼、疏松和縮孔等鑄造缺陷引起的。（3）歸咎于焊接工藝，焊接不當(dāng)，產(chǎn)生大量微裂紋，或造成熱影響區(qū)組織脆化是產(chǎn)生葉片裂紋的原因。（4）由于焊接采用奧氏體焊條，奧氏體與馬氏體線膨脹系數(shù)差很大，退火熱處理不能消除焊接殘余應(yīng)力，焊接殘余應(yīng)力過高是產(chǎn)生葉片裂紋的根本原因。（5）轉(zhuǎn)輪在焊后去應(yīng)力熱處理過程中，在焊接融合線處發(fā)生碳遷移，使馬氏體熱影響區(qū)含碳量增加，發(fā)生脆化現(xiàn)象。因此，焊后去應(yīng)力熱處理是造成葉片裂紋的原因。1.1葉片裂紋

（6）大型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的葉片出水邊過長，由于厚度較薄，剛度不足。在水流沖擊下，葉片出水邊發(fā)生振動。在葉片出水邊的中部，葉片可以通過彈性變形釋放應(yīng)力，但葉片靠近上冠的位置，由于上冠的約束不能發(fā)生較大的變形釋放應(yīng)力，故在循環(huán)應(yīng)力作用下，發(fā)生局部塑性變形，長期塑性破壞累積的結(jié)果，疲勞裂紋萌生并擴(kuò)展。（7）由于轉(zhuǎn)輪尺寸不斷增加，轉(zhuǎn)輪的固有頻率不斷降低。目前，大型混流式轉(zhuǎn)輪的固有頻率接近轉(zhuǎn)頻，易發(fā)生共振，產(chǎn)生疲勞裂紋。（8）借助于三維流體水力軟件，葉片的型線不斷改進(jìn)，厚度逐漸減薄，轉(zhuǎn)輪的水力性能明顯提高，效率已達(dá)到94%以上。但水力設(shè)計尚不能提供轉(zhuǎn)輪承受的動載荷譜，無法進(jìn)行有效的疲勞強(qiáng)度計算，一些新型高效率轉(zhuǎn)輪的葉片強(qiáng)度，特別是抗動載荷的能力不足，葉片易發(fā)生疲勞破壞。（9）葉片型線加工問題，造成葉片局部強(qiáng)度不足或應(yīng)力集中，是產(chǎn)生葉片裂紋的原因。1.2轉(zhuǎn)輪氣蝕氣蝕是水電廠轉(zhuǎn)輪失效的一種常見形式，特別是對于目前常用的ZG20SiMn和ZG0Cr13Ni4Mo兩種鋼材的轉(zhuǎn)輪而言，氣蝕的損害嚴(yán)重程度就顯得更加明顯。1.2轉(zhuǎn)輪氣蝕混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪經(jīng)常出現(xiàn)氣蝕的部位：葉片的背水面；泄水錐與上冠的連接附近區(qū)域（特別是減壓孔附近）；尾水管部位。其中以葉片背水面上冠附近區(qū)域氣蝕損傷最為嚴(yán)重。而葉片的進(jìn)水面幾乎不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。1.2轉(zhuǎn)輪氣蝕氣蝕部位裂紋1.2轉(zhuǎn)輪氣蝕氣蝕產(chǎn)生的原因：根據(jù)混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的工作原理，系通過葉片將水流的動量矩轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)力矩，水流動量矩的改變表明葉片迎水面與背水面存在壓差。一般情況下，葉片的迎水面為正壓，背水面為負(fù)壓。往往背水面靠近出水邊的壓力達(dá)到最低值，氣泡在此形成的幾率較大，氣泡運行到高壓區(qū)，在高壓作用下使氣泡瞬間破滅產(chǎn)生的巨大的沖擊力形成氣蝕。這就是所謂的機(jī)械作用氣蝕機(jī)理。這也說明了氣蝕常發(fā)生在葉片的背水面出水邊。1.2轉(zhuǎn)輪氣蝕嚴(yán)重的氣蝕用肉眼和放大鏡進(jìn)行目視宏觀檢查就可以檢查出來，對于初期的氣蝕以及需要比較精確測定尺寸的缺陷就需要通過無損檢測來檢查。根據(jù)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪規(guī)格尺寸較大且表面較為粗糙同時葉片厚度變化較大的特點，水電廠一般采用磁粉探傷、滲透探傷。無損檢測標(biāo)準(zhǔn)采用JB/T4730-2005《承壓設(shè)備無損檢測》1.2轉(zhuǎn)輪氣蝕氣蝕的修復(fù)工藝：

對于檢查發(fā)現(xiàn)的嚴(yán)重氣蝕部位，應(yīng)進(jìn)行修復(fù)，一般采用A102和A042焊條進(jìn)行修復(fù)，效果較好。

但是，以往在修復(fù)中對碳弧氣刨刨開的氣蝕部位很少進(jìn)行表面打磨處理，因此遺留了較多的滲碳層，這些滲碳層導(dǎo)致補(bǔ)焊處組織發(fā)生改變，在運行不長時間后容易在滲碳層處形成新的裂紋或氣蝕。因此，必須強(qiáng)調(diào)對于碳弧氣刨刨開的部位，應(yīng)采用磨光機(jī)修磨，去除表面的滲碳層。1.3導(dǎo)葉裂紋某水電廠5號水輪機(jī)導(dǎo)葉裂紋情況：5號機(jī)組于2005年3月正式投入運行，導(dǎo)葉材質(zhì)0Cr13Ni5Mo。2005年8月首次檢查發(fā)現(xiàn)6號活動導(dǎo)葉存在嚴(yán)重貫穿裂紋，同時還發(fā)現(xiàn)4、9、22號活動導(dǎo)葉存在不同程度的裂紋、夾渣等缺陷。2007年11月5號機(jī)組檢修時發(fā)現(xiàn)6號活動導(dǎo)葉上端部靠軸頸位置存在一條長180mm裂紋。2008年12月5號機(jī)組檢修時發(fā)現(xiàn)6號活動導(dǎo)葉上端部（2007年處理部位）存在一條長20mm、深6mm裂紋。2009-2011年檢查均未發(fā)現(xiàn)裂紋。2012年2月檢修時又發(fā)現(xiàn)6號活動導(dǎo)葉產(chǎn)生三條裂紋，其中兩條裂紋出現(xiàn)在原裂紋處理位置，另一條為新發(fā)現(xiàn)裂紋。5號機(jī)組導(dǎo)葉在每年機(jī)組小修中均進(jìn)行宏觀檢查，2008年導(dǎo)葉裂紋處理后，其他導(dǎo)葉均未發(fā)現(xiàn)裂紋。1.3導(dǎo)葉裂紋6號活動導(dǎo)葉裂紋詳情：（1）導(dǎo)葉上端部靠軸頸處裂紋，長約90mm，深度約12.9mm（超聲檢測估計深度），位于2007年和2008年處理的裂紋部位；（2）導(dǎo)葉下端部靠軸頸處裂紋，長約100mm，深度約19mm（超聲檢測估計深度），系新發(fā)現(xiàn)裂紋；（3）導(dǎo)葉中部裂紋，長約70mm，深度約14mm（超聲檢測估計深度），位于2005年處理的裂紋部位。1.3導(dǎo)葉裂紋1.3導(dǎo)葉裂紋1.3導(dǎo)葉裂紋1.3導(dǎo)葉裂紋2012年以及2005、2007、2008年的裂紋清除過程中均發(fā)現(xiàn)裂紋位置存在夾雜、氣孔等鑄造缺陷。認(rèn)為：裂紋產(chǎn)生原因系因6號導(dǎo)葉中原始鑄造缺陷在機(jī)組導(dǎo)葉開關(guān)動作和長期運行中水流激振環(huán)境等作用下，萌生微裂紋并擴(kuò)展，從而形成裂紋。

1.3導(dǎo)葉裂紋處理方式：目前清除裂紋，焊接修復(fù)；加強(qiáng)檢查；利用大修機(jī)會盡快更換6號活動導(dǎo)葉。1.4轉(zhuǎn)輪室裂紋某水電廠共安裝9臺燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)30MW，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑6.9m。水輪機(jī)由日本日立公司總體設(shè)計，其中1-3號機(jī)組系日本日立公司制造，4-9號機(jī)組系哈爾濱電機(jī)廠制造。4-9號機(jī)組轉(zhuǎn)輪室：軸向尺寸4.235m，分為球面段、過渡段、尾部擴(kuò)散段（厚度分別為45mm、30mm、25mm），球形段材質(zhì)0Cr18Ni9，其它段材質(zhì)Q235。1-3號機(jī)組轉(zhuǎn)輪室系整體結(jié)構(gòu)（分兩瓣），4-9號機(jī)組轉(zhuǎn)輪室在過渡段中間部位設(shè)置了分段法蘭。1.4轉(zhuǎn)輪室裂紋裂紋出現(xiàn)在球面段與過渡段連接焊縫、過渡段與分段法蘭連接焊縫，尤其以過渡段與分段法蘭上游側(cè)連接焊縫最嚴(yán)重。2011年6-7月檢查，5號機(jī)組轉(zhuǎn)輪室過渡段與分段法蘭連接焊縫發(fā)現(xiàn)多處貫穿性裂紋，最長達(dá)2.3m。原因：其一，轉(zhuǎn)輪室厚度太薄，剛度較差，機(jī)組運行引起的振動偏大；其二，分段，增加了焊縫數(shù)量，且其焊接質(zhì)量也未得到有效保證。1.4轉(zhuǎn)輪室裂紋1.4轉(zhuǎn)輪室裂紋6號機(jī)組轉(zhuǎn)輪室球面段與過渡段連接焊縫裂紋1.4轉(zhuǎn)輪室裂紋5號機(jī)組在2012-2013年大修中轉(zhuǎn)輪室進(jìn)行了整體更換：取消分段法蘭；球面段、過渡段、尾部擴(kuò)散段材質(zhì)均采用不銹鋼材質(zhì)，避免異種鋼焊接；球面段、過渡段厚度增加為60mm，尾部擴(kuò)散段厚度增加為40mm，從而增加轉(zhuǎn)輪室整體剛度。4號、6-9號機(jī)組目前系采用加筋板的形式，以避免水淹廠房的事故發(fā)生。1.5轉(zhuǎn)輪室氣蝕某水電廠裝設(shè)4臺19.9MW燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，分別于2007年3月、6月、9月及11月投運。1.5轉(zhuǎn)輪室氣蝕2009年機(jī)組檢修時，4臺機(jī)組氣蝕檢查槳葉葉片、導(dǎo)葉和輪轂未發(fā)現(xiàn)氣蝕，在槳葉經(jīng)常運行的轉(zhuǎn)輪室里襯圓周區(qū)域發(fā)現(xiàn)300-800mm的氣蝕麻面，深度1-2mm；2010年機(jī)組檢修時，氣蝕檢查發(fā)生部位仍在轉(zhuǎn)輪室里襯，深度在3-5mm，3號機(jī)組最深8-10mm（局部點）；2011年機(jī)組檢修時，氣蝕檢查發(fā)生部位仍在轉(zhuǎn)輪室里襯，深度在5-7mm，3號機(jī)組平均深度10mm，局部點15-20mm，且內(nèi)部初具蜂窩狀；3號機(jī)組轉(zhuǎn)輪室里襯氣蝕面積約10m2,金屬失重量約1000kg。4臺機(jī)組依據(jù)檢查情況，氣蝕發(fā)生部位相同，呈加速發(fā)展趨勢。綜合評價，該廠轉(zhuǎn)輪室氣蝕屬間隙氣蝕，氣蝕機(jī)理和區(qū)域相同，4臺機(jī)組轉(zhuǎn)輪室里襯氣蝕嚴(yán)重程度排序為3號機(jī)組、4號機(jī)組、1號機(jī)組、2號機(jī)組。1.5轉(zhuǎn)輪室氣蝕1.5轉(zhuǎn)輪室氣蝕1.5轉(zhuǎn)輪室氣蝕轉(zhuǎn)輪室氣蝕產(chǎn)生原因：（1）槳葉轉(zhuǎn)動范圍的轉(zhuǎn)輪室里襯材料為Q235普通碳鋼材質(zhì)；（2）建設(shè)施工時，由于施工單位測量放樣錯誤，導(dǎo)致樞紐整體向左岸移3m，使進(jìn)水邊界條件改變，造成機(jī)組進(jìn)水呈紊流態(tài)，并成漩渦狀進(jìn)入機(jī)組，使機(jī)組進(jìn)水條件惡化，導(dǎo)致機(jī)組運行振動超標(biāo)。1.5轉(zhuǎn)輪室氣蝕處理：（1）轉(zhuǎn)輪室整體更換為不銹鋼材質(zhì)，目前3號機(jī)組轉(zhuǎn)輪室已于2012年11月-2013年1月間更換完畢，2013、2014、2015年分別整體更換4、1、2號機(jī)組轉(zhuǎn)輪室；（2）未更換前，涂抹貝爾佐納高分子材料。1.5轉(zhuǎn)輪室氣蝕1.6蝸殼焊縫裂紋重慶某水電廠（小水電）2013年5月在對其4號機(jī)組蝸殼焊縫進(jìn)行磁粉檢測時發(fā)現(xiàn)，第2道對接焊縫（焊縫編號從蝸殼與壓力鋼管連接法蘭起）上存在表面裂紋約15mm。1.6蝸殼焊縫裂紋處理過程：（1）在進(jìn)行清除裂紋過程中發(fā)現(xiàn)隨著往下打磨，裂紋越來越清晰且變大變長，直至磨穿（蝸殼A3材質(zhì)、厚度12mm）；（2）焊縫表面打磨長度約120mm，肉眼已看不到裂紋，再用磁粉檢測確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)焊縫兩頭中間部位還存在裂紋；（3）然后繼續(xù)打磨至長度約200mm，磁粉檢測確認(rèn)焊縫中仍然存在裂紋（如下圖所示）；（4）然后決定在焊縫兩端延長線約15mm的位置各打1個φ6-8mm的通孔（止裂孔），然后將已經(jīng)磨過的焊縫先焊接起來，然后再磨余下的焊縫至止裂孔的位置，打磨完后磁粉檢測確認(rèn)裂紋已清除；1.6蝸殼焊縫裂紋處理過程：（5）然后再磨坡口焊接，焊接時背面加墊板，表面焊接完畢后清除掉背后的墊板，背面清根后再焊1～2層，焊接后返修部位的焊縫經(jīng)磁粉檢測、超聲檢測未發(fā)現(xiàn)記錄缺陷。2、發(fā)電機(jī)主要部件《水電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》8.2發(fā)電機(jī)主要部件的技術(shù)監(jiān)督a）每次C級及以上檢修均應(yīng)對大軸、轉(zhuǎn)子中心體和支臂、上下機(jī)架、燈泡頭、推力軸承（包含推力頭、卡環(huán)、鏡板）、風(fēng)扇葉片、制動環(huán)、擋風(fēng)板等及其附屬結(jié)構(gòu)件進(jìn)行外觀檢查,對出現(xiàn)異常的部位或有懷疑的部位應(yīng)進(jìn)行無損檢測、變形測量，并做好記錄。b）每次B級及以上檢修均應(yīng)對轉(zhuǎn)子中心體和支臂、推力軸承（包含推力頭、卡環(huán)、鏡板）、風(fēng)扇葉片、制動環(huán)等部位按JB/T4730進(jìn)行滲透檢測或磁粉檢測，轉(zhuǎn)子中心體和支臂焊縫檢測比例不低于10%，并形成完整的檢測記錄。在檢修周期內(nèi)，根據(jù)裂紋情況，可適當(dāng)增加檢查次數(shù)。c）新機(jī)組投產(chǎn)后第一次A級或B級檢修應(yīng)對水輪機(jī)大軸進(jìn)行滲透檢測和超聲檢測，以后每次A級檢修均進(jìn)行滲透檢測和超聲檢測；對運行1×105h以上的大軸每次B級及以上檢修均應(yīng)進(jìn)行滲透檢測和超聲檢測。當(dāng)大軸出現(xiàn)異常情況時，應(yīng)進(jìn)行滲透檢測和超聲檢測，檢測部位為軸徑變化或磨損部位，無損檢測應(yīng)按JB/T4730執(zhí)行。2.1轉(zhuǎn)子支臂裂紋某水電廠安裝了六臺單機(jī)容量45MW的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，2003年2月首臺機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，當(dāng)年實現(xiàn)一期工程一年五投目標(biāo)。二期工程6號機(jī)組于2005年7月投產(chǎn)。3-6號機(jī)組系哈爾濱電機(jī)廠制造，1、2號機(jī)組水輪機(jī)系日本日立公司制造、發(fā)電機(jī)系法國阿爾斯通公司制造。裂紋主要產(chǎn)生在轉(zhuǎn)子中心體輪轂圓盤與支臂筋板連接焊縫。采用柔性筋板連接轉(zhuǎn)子中心體和磁軛，運行時交變應(yīng)力通過筋板傳遞，故筋板連接焊縫成為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中應(yīng)力最集中的部位。機(jī)組投運后即發(fā)現(xiàn)裂紋（3-6號機(jī)組）。2.1轉(zhuǎn)子支臂裂紋2.1轉(zhuǎn)子支臂裂紋輪轂圓盤系18MnMoNb材質(zhì)，筋板系16Mn材質(zhì)，故系異種鋼焊接。18MnMoNb淬硬傾向明顯，易產(chǎn)生冷裂紋。裂紋是由于異種鋼焊接工藝控制不佳等原因造成的。2.1轉(zhuǎn)子支臂裂紋2008-2010年，該廠先后完成了3-6號機(jī)組轉(zhuǎn)子支臂裂紋問題處理。處理思路：增加焊縫高度和寬度，增強(qiáng)焊縫強(qiáng)度；采用超聲波沖擊消除焊縫殘余應(yīng)力的技術(shù)；改進(jìn)焊前預(yù)熱、焊后保溫的時間和溫度，最大可能消除冷裂紋傾向；焊縫表面打磨，采用模具保證焊縫圓滑過渡。2010年以來，定期檢查，轉(zhuǎn)子支臂裂紋問題得到有效控制。2.2轉(zhuǎn)子擋風(fēng)板焊縫裂紋某水電廠2010年6月對2號機(jī)組進(jìn)行例行檢查發(fā)現(xiàn)：2號發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上、下?lián)躏L(fēng)板與大立筋焊縫、與磁軛壓板焊縫存在裂紋，共18處，其中與大立筋焊縫裂紋9處、與磁軛壓板焊縫裂紋9處。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛為浮動結(jié)構(gòu)，設(shè)計圖紙及安裝工藝無磁軛壓板與轉(zhuǎn)子支架上、下?lián)躏L(fēng)板焊接的要求，但現(xiàn)場安裝時進(jìn)行了焊接，該焊接改變了浮動磁軛結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則，是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子支架擋風(fēng)板與磁軛壓板焊縫、轉(zhuǎn)子支架擋風(fēng)板與磁軛鍵大立筋焊縫開裂的直接原因。

在運行中受磁軛離心力及熱膨脹力的影響，焊縫裂紋還會進(jìn)一步擴(kuò)展、增加，故需取消轉(zhuǎn)子支架擋風(fēng)板與磁軛壓板之間的焊接，并補(bǔ)焊轉(zhuǎn)子支架擋風(fēng)板與大立筋之間已開裂的焊縫。3、螺栓緊固件《水電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》8.3螺栓緊固件的技術(shù)監(jiān)督a）每次C級及以上檢修均應(yīng)對頂蓋螺栓、大軸聯(lián)接螺栓、轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸螺栓、推力軸承抗重螺栓、導(dǎo)軸承抗重螺栓、勵磁機(jī)定子聯(lián)接螺栓、勵磁機(jī)法蘭聯(lián)接螺栓、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛拉緊螺栓、轉(zhuǎn)子輪臂螺栓、機(jī)架把合螺栓、主軸密封螺栓、蝸殼和尾水人孔門螺栓、轉(zhuǎn)輪室連接螺栓等進(jìn)行外觀檢查，重點檢查固定焊點有無開裂、止動墊片包裹是否完好及螺栓、螺母有無松動。b）每次B級及以上檢修均應(yīng)對頂蓋螺栓、大軸聯(lián)接螺栓、轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸螺栓、推力軸承抗重螺栓、導(dǎo)軸承抗重螺栓、勵磁機(jī)定子聯(lián)接螺栓、勵磁機(jī)法蘭聯(lián)接螺栓、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛拉緊螺栓、轉(zhuǎn)子輪臂螺栓、機(jī)架把合螺栓、轉(zhuǎn)輪室連接螺栓等大于等于M32的螺栓進(jìn)行外觀檢查和超聲檢測，超聲檢測比例為100%，必要時進(jìn)行磁粉檢測或滲透檢測，無損檢測應(yīng)按JB/T4730執(zhí)行。發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷應(yīng)及時更換，并做好記錄。3、螺栓緊固件c）螺栓存在超標(biāo)缺陷或斷裂時應(yīng)進(jìn)行試驗分析，當(dāng)缺陷是由原材料質(zhì)量或制造工藝引發(fā)時，應(yīng)對同批次螺栓抽樣10%且不少于1根進(jìn)行全面檢測，發(fā)現(xiàn)不合格應(yīng)對該批次螺栓全部更換。d）對小于M32的螺栓拆卸兩次后應(yīng)按批次全部更換。e）當(dāng)設(shè)備或部件運行振動值超標(biāo)時，應(yīng)對其連接螺栓進(jìn)行外觀檢查和超聲檢測。3.1材質(zhì)缺陷2011年湖南某水電廠新購一批8.8級的高強(qiáng)螺栓作為庫存?zhèn)浼?，其型號為直徑為M30，材質(zhì)為45號鋼。在例行的高強(qiáng)螺栓抽檢試驗中發(fā)現(xiàn)，該螺栓存在材質(zhì)缺陷。一方面該批螺栓的力學(xué)性能不滿足GB/T3098.1-2000《緊固件機(jī)械性能螺栓螺釘和螺柱》要求，其洛氏硬度均大于35HRC，超出了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的22-32HRC的范圍。同時，螺栓的沖擊（U型缺口試樣）功低于16J，而標(biāo)準(zhǔn)要求8.8級別螺栓的沖擊功不低于30J。另一方面，該批螺栓的金相顯微組織觀察發(fā)現(xiàn)螺牙存在細(xì)微的裂紋，見右圖。3.2過載失效

2010年湖南某水電廠5號機(jī)組停機(jī)進(jìn)行檢修，泄水錐連接螺栓全部斷裂，其直徑為M16，不銹鋼，具體材質(zhì)不明。對斷裂螺栓進(jìn)行失效分析，其金相顯微組織與性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求。調(diào)查機(jī)組運行和檢修情況，發(fā)現(xiàn)2009年10月機(jī)組泄水錐進(jìn)行了加長處理，以改善水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片裂紋狀況和運行穩(wěn)定性。加長后，重量增加近300Kg，整體受力發(fā)生改變，在運行中水流沖擊、機(jī)組振動、壓力脈動的影響下。導(dǎo)致泄水錐徑向逐漸失去約束；同時，泄水錐連接螺栓不斷受振動和交變應(yīng)力的影響相繼發(fā)生過載斷裂，最終全部失效。3.3應(yīng)力腐蝕

2011年湖南某水電廠4號機(jī)組壓力鋼管人孔門有三根螺栓斷裂，螺栓直徑為M20，奧氏體不銹鋼，具體材質(zhì)不明。斷裂螺栓的宏觀及斷口形貌如圖，斷裂螺栓表面有銹跡，螺栓斷面平整，未見明顯的塑性變形。對螺栓進(jìn)行成分分析，其中Mn含量達(dá)14.93%、Ni含量只有0.94%，依據(jù)GB3098.6-2000《緊固件機(jī)械性能不銹鋼螺栓、螺釘和螺柱》，該標(biāo)準(zhǔn)中未含Mn含量如此高的不銹鋼螺栓，是典型的以Mn代Ni不銹鋼，因此可以確定螺栓的材質(zhì)存在問題。

元素NiMnMoCrVNb試樣0.9414.930.189.860.070.023.3應(yīng)力腐蝕

上圖為失效螺栓的金相顯微組織，可見其組織為奧氏體，但斷面附近及側(cè)邊緣均含有沿晶裂紋。

斷口附近組織斷口側(cè)邊緣組織3.3應(yīng)力腐蝕

上圖為斷口的掃描電鏡二次電子像，斷口呈明顯的冰糖刻面，屬于典型的脆性斷裂形貌。同時斷口有小點狀腐蝕物，可能是斷口的腐蝕產(chǎn)物。

3.3應(yīng)力腐蝕

結(jié)論：由于壓力鋼管人孔門連接螺栓在運行中主要承受拉應(yīng)力載荷，且服役條件存在腐蝕環(huán)境，而非穩(wěn)定化的奧氏體組織容易在拉應(yīng)力和腐蝕環(huán)境并存的條件下發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕斷裂，再結(jié)合螺栓以Mn代Ni的不合格成分，可以確定應(yīng)力腐蝕斷裂是其失效的主要原因。3.4疲勞斷裂

2010年湖南某水電廠7號、8號機(jī)組的發(fā)電機(jī)上擋風(fēng)板連接螺栓出現(xiàn)一定程度的松動，其中7號發(fā)電機(jī)11號上擋風(fēng)板3個連接螺栓斷裂脫落，螺母與斷裂的螺桿未找到，尾部還處于螺孔中，見右上圖。宏觀檢查螺栓斷口，其呈明顯的疲勞斷裂特征，疲勞源在螺栓斷口邊緣。見右下圖。由于發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)在機(jī)組運行過程中會不可避免地引起上擋風(fēng)板的振動，從而造成連接螺栓出現(xiàn)松動，長期在此環(huán)境中服役容易導(dǎo)致疲勞斷裂。4、壓力容器及其附件（1）每月巡視檢查到位；（2）壓力容器年度檢查及全面檢驗嚴(yán)格執(zhí)行TSGR7001-2004《壓力容器定期檢驗規(guī)則》；（3）超設(shè)計使用年限使用的壓力容器嚴(yán)格執(zhí)行TSGR0004-2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》；（4）安全附件定期校驗，并在合格有效期內(nèi)。4、壓力容器及其附件典型案例：某水電廠8號機(jī)組壓油槽安全閥故障

2012年6月4日16時02分，湖南省某水電廠8號機(jī)組運行時壓油槽安全閥突然開啟后無法回座，壓油槽壓力驟降導(dǎo)致機(jī)組自動緊急停機(jī)。

8號機(jī)壓油槽額定工作壓力為6.3MPa，故障發(fā)生時，監(jiān)控記錄顯示，運行壓力為6.36MPa。

該安全閥為美國威盾（VTON）公司產(chǎn)品，經(jīng)銷商為北京德泰科閥門有限公司。該閥門的公稱壓力等級10.0MPa，通徑32mm，2011年7月25日進(jìn)行了校驗，2011年10月安裝使用，開啟壓力6.8MPa，回座壓力6.4MPa。4、壓力容器及其附件典型案例：某水電廠8號機(jī)組壓油槽安全閥故障該廠共購置VTON安全閥12臺，發(fā)生故障的安全閥于2011年7月購買，同年10月又購置3臺，均在用；2012年3月再購置8臺，校驗時發(fā)現(xiàn)一臺漏氣不合格，其余合格備用。

為了查明故障原因，對故障安全閥、3月份購置的一臺校驗合格的安全閥和校驗不合格的安全閥進(jìn)行試驗分析，各安全閥參數(shù)如下表所示。

對該批次安全閥的質(zhì)量證明文件進(jìn)行了審查，未見2011年購置安全閥的質(zhì)量證明文件，經(jīng)銷商提供的2012年購置的8臺安全閥質(zhì)量證明文件中，僅3臺產(chǎn)品序列號，其它重復(fù)，不符合要求。編號產(chǎn)品型號產(chǎn)品序列號公稱壓力通徑備注#1VCSL810FSVTON110621D10.0MPa32mm故障閥門#2VCSL810FSV12040603710.0MPa32mm校驗合格，備品#3VCSL810FSV12040603310.0MPa25mm校驗時不合格4、壓力容器及其附件典型案例：某水電廠8號機(jī)組壓油槽安全閥故障對該廠的VTON安全閥進(jìn)行相關(guān)試驗后，確認(rèn)該廠采購的美國威盾（VTON）公司安全閥離線校驗時試驗動作重復(fù)性差，同型號安全閥結(jié)構(gòu)差異顯著，內(nèi)部構(gòu)件存在缺陷，彈簧性能不合格，且產(chǎn)品質(zhì)量證明文件不符合要求。綜合分析認(rèn)為該批次安全閥系偽劣產(chǎn)品。相關(guān)處理建議：

（1）對在用的VTON安全閥進(jìn)行更換。（2）加強(qiáng)壓力容器安全附件管理，采購的產(chǎn)品質(zhì)量證明資料應(yīng)齊全完整，投運前、服役期間應(yīng)及時安排校驗。5、起重機(jī)械（1）每月巡視檢查到位；（2）定期檢驗嚴(yán)格執(zhí)行TSGQ7015-2008《起重機(jī)械定期檢驗規(guī)則》（額定載荷試驗，每間隔1個檢驗周期進(jìn)行1次）；（3）應(yīng)進(jìn)行試車方可投入使用。5、起重機(jī)械典型案例：某水電廠溢洪道門機(jī)故障2009年4月，某水電廠溢洪道門機(jī)在起吊溢洪道檢修閘門時發(fā)生故障，起吊過程中門機(jī)主鉤的動滑輪突然開裂，導(dǎo)致鋼絲繩卡澀，不能上下動作。6、水工鋼閘門和啟閉機(jī)《水電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》8.4閘門、攔污柵、壓力鋼管、進(jìn)水閥門的技術(shù)監(jiān)督a）壓力鋼管的巡視檢查、外觀檢測、材質(zhì)檢測、無損檢測、應(yīng)力檢測、振動檢測、腐蝕檢測等應(yīng)按DL/T709的規(guī)定執(zhí)行。b）水工鋼閘門的巡視檢查、外觀檢測、材質(zhì)檢測、無損檢測、應(yīng)力檢測、振動檢測、腐蝕檢測等應(yīng)按DL/T835的規(guī)定執(zhí)行。c）定期對攔污柵進(jìn)行外觀檢查，檢查重點是裂紋、銹蝕、變形等情況，水下部分應(yīng)創(chuàng)造條件進(jìn)行檢查。應(yīng)根據(jù)缺陷嚴(yán)重程度，進(jìn)行更換或消缺處理。d）溢流壩閘門和攔污柵應(yīng)在汛期前、后分別進(jìn)行外觀檢查。e）閘門、攔污柵、壓力鋼管應(yīng)進(jìn)行腐蝕防護(hù)處理，防腐蝕方案和質(zhì)量驗收應(yīng)按DL/T5358的規(guī)定執(zhí)行。f）閘門、攔污柵、壓力鋼管的報廢應(yīng)按SL226的規(guī)定執(zhí)行。g）每次B級及以上檢修對進(jìn)水閥門應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，必要時對焊接部位和應(yīng)力集中部位按JB/T4730進(jìn)行滲透檢測或磁粉檢測。6、水工鋼閘門和啟閉機(jī)（1）汛前外觀檢查到位；（2）腐蝕防護(hù)狀況良好；（3）安全檢測嚴(yán)格執(zhí)行DL/T835-2003《水工鋼閘門和啟閉機(jī)安全檢