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摘 要：某发电公司两台1000MW机组，采用焊接隔板，B级检修过程中发现高、中压隔板表面存在明显裂纹，严重影响机组的安全运行。针对该问题，进行原因分析并采取处理措施。通过相控阵检测，发现隔板内外环与静叶之间的深焊缝存在未融合的现象，对全部隔板返厂检修，对隔板存在的裂纹挖除并重新焊接、热处理、机加工。但该缺陷较为严重，无法满足机组长周期安全运行，需择机对高中压隔板进行换型。
关键词：汽轮机；隔板裂纹
0 引言
汽轮机隔板是汽轮机本体的重要组成部分，用來固定静叶片和阻止级间漏汽，隔板将汽轮机内部分隔成若干个压力段，使蒸汽通过静叶栅将势能转变为动能，并使汽流按照规定方向流入动叶[1]。隔板在工作时承受由压差产生的载荷，高压区的隔板承受着高温、高压蒸汽的作用，低压区的隔板承受着湿蒸汽的作用。
汽轮机隔板要求有足够的强度和刚度[2]。隔板在运行时承受着一个级的压差，尤其在高压部分此压差很大，为保证安全性，隔板必须有足够的强度。同时，隔板与动叶之间的间隙一般不大，为了防止隔板受力之后产生过大的挠度而造成汽轮机内部动、静部分碰磨，隔板必须有足够的刚度。
隔板分为冲动级隔板和反动级隔板。其中冲动级隔板分为焊接隔板和铸造隔板，汽缸内壁上有固定静叶的隔板或对隔板进行支撑和定位的隔板套。反动级隔板通常称为静叶环，汽缸内壁可以安装静叶环或用于支撑静叶环的静叶持环。
1 机组隔板缺陷
某发电有限公司2×1000MW机组，汽轮机型号CCLN1000-25/600/600，一次中间再热、四缸、四排汽（双流低压缸）单轴、冲动凝汽式汽轮机。两台机组分别于2010年10月和2010年12月相继投入运行。
2015年3月，国内某电厂发生中压第二级静叶脱落导致汽轮机动叶损坏事故，鉴于此，汽轮机制造厂进行了事故通报，并要求公司立即进行停机检查。2015年4月，公司停运#1机组对高、中压全部隔板返厂检修，并在汽轮机厂对高、中压隔板变形量测量，对变形量较大的高压2、3、4级和中压正反向2、3、4级共9级隔板进行加强筋加固处理，对全部返厂隔板静叶根部进行加固处理。检查未发现隔板有明显宏观裂纹。
2015年9月，公司停运#2机组对高、中压隔板进行了变形量测量，高压3、4、5级和中压正反向2、3级共7级隔板变形量大，随即对变形量大的7级隔板返厂进行加强筋和隔板静叶根部加固处理。检查中未发现隔板有明显宏观裂纹。
返厂隔板处理情况如图1、2所示。
2018年2月，公司#1机组B修期间，对高、中压隔板磁粉探伤发现存在表面裂纹，数量较少且长度较短。相控阵检查发现高、中压隔板焊接均存在内部未熔合缺陷。
2018年4月，公司#2机组停机进行B级检修工作，评估汽轮机本体高、中压隔板安全性是此次检修工作的重要任务。4月22日，汽轮机本体解体完毕，宏观目测高、中压隔板表面均存在明显裂纹，且部分隔板裂纹缝隙较大。对高、中压隔板进行磁粉探伤检查，发现高、中压隔板裂纹缺陷较多，缺陷主要集中在隔板出汽侧内外围带焊缝处。以高压第3级为例，如图3所示。进行全面测量测量分析，裂纹缺陷较严重隔板：高压第三级有缺陷12处，缺陷最长裂纹约800mm；高压第四级有缺陷32处，最长缺陷裂纹约400mm；高压第五级有缺陷17处，最长缺陷约1200mm；高压第七级有缺陷16处，最长缺陷约600mm；高压第九级有缺陷5处，最长缺陷约1000mm；中压正三级有缺陷43处，最长缺陷约190mm；中压反二级有缺陷33处，最长缺陷约1900mm；如图4所示
2 裂纹产生的原因分析
针对机组隔板裂纹情况，对高、中压隔板进行了相控阵检测，结果显示隔板内外环与静叶之间的深焊缝存在大量焊接未融合的现象。对焊缝处的裂纹进行打磨后发现，裂纹扩展方向为由内而外，可判断此类裂纹的产生为未焊透结构。由此可推断，焊缝内部存在一定的原始缺陷。
汽轮机隔板结构复杂，在静叶片加工生产及静叶与隔板进行焊接时，由于静叶片加工精度及工艺装配精度的原因，很容易造成局部刚性大，导致应力分布不均匀，从而在焊缝中形成应力集中，在长期运行过程中应力逐渐释放，导致裂纹的产生[3]。
3 处理措施
针对上述缺陷，采取相应的措施。
#1机组表面的裂纹数量较少且长度较短，根据制造厂提供的方案，对裂纹进行深度为10mm内的挖补焊接。利用金属内磨机对焊缝裂纹部位进行打磨，并随时进行渗透检验，确保裂纹完全消除。然后对打磨区域进行修整、补焊。但是隔板内部未熔合的问题依然没有解决，安全隐患仍然存在。同时，检查发现#1机组高压喷嘴冲刷严重，汽轮机效率下降，热耗增加较多，挖补焊接位置如图5。对高压喷嘴冲刷破损处进行了补焊处理，但冲刷现象依然存在，分析往年数据显示有逐年增大趋势，如图6所示。
#2机组当前隔板缺陷较严重，通过对隔板测量数据的对比分析，现场对隔板裂纹进行挖补冷焊处理无法保证隔板安全性，需返厂对隔板存在裂纹全部挖除并重新焊接、热处理、机加工。
4 小结
焊接隔板的焊接质量直接影响隔板强度和刚度，对汽轮机的安全运行至关重要。此次隔板裂纹的产生主要在于焊缝的原始缺陷和结构应力，针对目前机组隔板存在的缺陷，公司组织召开了几次专题会议，旨在制定处理方案，但根据实际情况，当前隔板裂纹缺陷比较严重，无法满足机组长周期安全运行，需对隔板进行更换或者进行高中压通流改造。
参考文献
[1]谢诞梅，戴义平，王建梅等。汽轮机原理[M]。中国电力出版社。2012.11
[2]邱孝新，600MW机组汽轮机隔板裂纹的原因分析及处理措施[J]。《华东科技》。20017.05
[3]赵纪峰，李中伟，张东文，张广兴。大型汽轮机隔板静叶焊缝裂纹的原因分析及处理措施[J]。《河北电力技术》。2009.10
作者简介：
张超：男 助理工程师 国家电投集团平顶山发电分公司设备维护部汽机班长 主要从事汽轮机及辅机检修工作。
关键词：汽轮机；隔板裂纹
0 引言
汽轮机隔板是汽轮机本体的重要组成部分，用來固定静叶片和阻止级间漏汽，隔板将汽轮机内部分隔成若干个压力段，使蒸汽通过静叶栅将势能转变为动能，并使汽流按照规定方向流入动叶[1]。隔板在工作时承受由压差产生的载荷，高压区的隔板承受着高温、高压蒸汽的作用，低压区的隔板承受着湿蒸汽的作用。
汽轮机隔板要求有足够的强度和刚度[2]。隔板在运行时承受着一个级的压差，尤其在高压部分此压差很大，为保证安全性，隔板必须有足够的强度。同时，隔板与动叶之间的间隙一般不大，为了防止隔板受力之后产生过大的挠度而造成汽轮机内部动、静部分碰磨，隔板必须有足够的刚度。
隔板分为冲动级隔板和反动级隔板。其中冲动级隔板分为焊接隔板和铸造隔板，汽缸内壁上有固定静叶的隔板或对隔板进行支撑和定位的隔板套。反动级隔板通常称为静叶环，汽缸内壁可以安装静叶环或用于支撑静叶环的静叶持环。
1 机组隔板缺陷
某发电有限公司2×1000MW机组，汽轮机型号CCLN1000-25/600/600，一次中间再热、四缸、四排汽（双流低压缸）单轴、冲动凝汽式汽轮机。两台机组分别于2010年10月和2010年12月相继投入运行。
2015年3月，国内某电厂发生中压第二级静叶脱落导致汽轮机动叶损坏事故，鉴于此，汽轮机制造厂进行了事故通报，并要求公司立即进行停机检查。2015年4月，公司停运#1机组对高、中压全部隔板返厂检修，并在汽轮机厂对高、中压隔板变形量测量，对变形量较大的高压2、3、4级和中压正反向2、3、4级共9级隔板进行加强筋加固处理，对全部返厂隔板静叶根部进行加固处理。检查未发现隔板有明显宏观裂纹。
2015年9月，公司停运#2机组对高、中压隔板进行了变形量测量，高压3、4、5级和中压正反向2、3级共7级隔板变形量大，随即对变形量大的7级隔板返厂进行加强筋和隔板静叶根部加固处理。检查中未发现隔板有明显宏观裂纹。
返厂隔板处理情况如图1、2所示。
2018年2月，公司#1机组B修期间，对高、中压隔板磁粉探伤发现存在表面裂纹，数量较少且长度较短。相控阵检查发现高、中压隔板焊接均存在内部未熔合缺陷。
2018年4月，公司#2机组停机进行B级检修工作，评估汽轮机本体高、中压隔板安全性是此次检修工作的重要任务。4月22日，汽轮机本体解体完毕，宏观目测高、中压隔板表面均存在明显裂纹，且部分隔板裂纹缝隙较大。对高、中压隔板进行磁粉探伤检查，发现高、中压隔板裂纹缺陷较多，缺陷主要集中在隔板出汽侧内外围带焊缝处。以高压第3级为例，如图3所示。进行全面测量测量分析，裂纹缺陷较严重隔板：高压第三级有缺陷12处，缺陷最长裂纹约800mm；高压第四级有缺陷32处，最长缺陷裂纹约400mm；高压第五级有缺陷17处，最长缺陷约1200mm；高压第七级有缺陷16处，最长缺陷约600mm；高压第九级有缺陷5处，最长缺陷约1000mm；中压正三级有缺陷43处，最长缺陷约190mm；中压反二级有缺陷33处，最长缺陷约1900mm；如图4所示
2 裂纹产生的原因分析
针对机组隔板裂纹情况，对高、中压隔板进行了相控阵检测，结果显示隔板内外环与静叶之间的深焊缝存在大量焊接未融合的现象。对焊缝处的裂纹进行打磨后发现，裂纹扩展方向为由内而外，可判断此类裂纹的产生为未焊透结构。由此可推断，焊缝内部存在一定的原始缺陷。
汽轮机隔板结构复杂，在静叶片加工生产及静叶与隔板进行焊接时，由于静叶片加工精度及工艺装配精度的原因，很容易造成局部刚性大，导致应力分布不均匀，从而在焊缝中形成应力集中，在长期运行过程中应力逐渐释放，导致裂纹的产生[3]。
3 处理措施
针对上述缺陷，采取相应的措施。
#1机组表面的裂纹数量较少且长度较短，根据制造厂提供的方案，对裂纹进行深度为10mm内的挖补焊接。利用金属内磨机对焊缝裂纹部位进行打磨，并随时进行渗透检验，确保裂纹完全消除。然后对打磨区域进行修整、补焊。但是隔板内部未熔合的问题依然没有解决，安全隐患仍然存在。同时，检查发现#1机组高压喷嘴冲刷严重，汽轮机效率下降，热耗增加较多，挖补焊接位置如图5。对高压喷嘴冲刷破损处进行了补焊处理，但冲刷现象依然存在，分析往年数据显示有逐年增大趋势，如图6所示。
#2机组当前隔板缺陷较严重，通过对隔板测量数据的对比分析，现场对隔板裂纹进行挖补冷焊处理无法保证隔板安全性，需返厂对隔板存在裂纹全部挖除并重新焊接、热处理、机加工。
4 小结
焊接隔板的焊接质量直接影响隔板强度和刚度，对汽轮机的安全运行至关重要。此次隔板裂纹的产生主要在于焊缝的原始缺陷和结构应力，针对目前机组隔板存在的缺陷，公司组织召开了几次专题会议，旨在制定处理方案，但根据实际情况，当前隔板裂纹缺陷比较严重，无法满足机组长周期安全运行，需对隔板进行更换或者进行高中压通流改造。
参考文献
[1]谢诞梅，戴义平，王建梅等。汽轮机原理[M]。中国电力出版社。2012.11
[2]邱孝新，600MW机组汽轮机隔板裂纹的原因分析及处理措施[J]。《华东科技》。20017.05
[3]赵纪峰，李中伟，张东文，张广兴。大型汽轮机隔板静叶焊缝裂纹的原因分析及处理措施[J]。《河北电力技术》。2009.10
作者简介：
张超：男 助理工程师 国家电投集团平顶山发电分公司设备维护部汽机班长 主要从事汽轮机及辅机检修工作。