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核电站轴流风机叶片断裂原因分析

作者
佚名
来源
国家应急分析测试平台
发布时间
2009-03-09
关键词
不锈钢；核电站；轴流风机；叶片；应力集中；疲劳断裂
领域
金属材料领域
正文
某核电站HPC-12.5# 110千瓦轴流风机在2003年10月24到10月26日间，进行系统调试试车过程中连续有4台风机发生叶片断裂事故。随后江苏核电有限公司组织设计、制造和系统调试有关各方及部门专家等，对系统进行了拆解检查，又发现多片风机叶片出现裂纹。经过断口分析、焊缝剖面低倍组织检验、焊缝剖面金相分析、铁素体含量的测定、硬度检验、化学成分分析、残余应力分析及叶片整体强度试验，综合分析得出结论：1.分析叶片是受到相对于结构疲劳强度水平而言较大的交变应力作用，在强烈应力集中位置引发疲劳裂纹，而导致的疲劳断裂。2.叶根焊接质量不佳，存在焊瘤、未焊满、未焊透等缺陷，设计没有合理考虑疲劳和局部应力集中等问题，使叶根部位出现强烈应力集中，是导致风机叶片发生断裂的重要原因。运行中出现异常振动引起附加载荷是导致叶片在很短的时间内发生疲劳断裂的重要原因之一。3.材料金相组织、硬度、化学成分分析等检验，未见异常。4.整体强度试验结果表明，按设计计算载荷条件，叶片不会发生强度断裂。只考虑轴流推力形成的载荷，叶片也不会发生疲劳断裂。5测出叶片叶根位置残余应力较大，平行焊缝方向主要为压应力，垂直焊缝方向主要为拉应力。因此，叶根焊缝存在不利的残余应力状态。建议：1.对叶片结构重新进行设计，降低结构的应力集中。施工方面，为了保证焊缝内缘质量，应对叶身底部外缘开斜坡口后再进行焊接，确保内侧不出现缺肉、未焊透、焊瘤等缺陷。2.为了降低焊接或矫形残余应力，可以采用热处理的方法进行消除应力处理。因该结构不存在晶间腐蚀的问题，热处理不必避开材料的敏化温度，只要热处理不使叶片产生变形就可以。 关键词：不锈钢；核电站；轴流风机；叶片；应力集中；疲劳断裂

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