煙氣輪機葉片失效成因及失效機理研究.pdf

1、本論文結(jié)合煙氣輪機葉片失效事故的調(diào)查分析，從葉片服役條件出發(fā)，分析了葉片受力條件、服役溫度介質(zhì)環(huán)境，并通過對失效葉片進行金相、掃描及能譜分析等手段，系統(tǒng)地研究了導致葉片服役條件下失效的主要成因，考察了其失效機理，在此基礎(chǔ)上提出了改善葉片性能的措施。具體結(jié)論如下： (1)煙氣輪機葉片的服役溫度為450～600℃，煙氣中含大量的氧氣、水蒸氣及二氧化碳、二氧化硫等氣體，易發(fā)生氣體腐蝕，同時重油催化再生煙氣中大于10μm的催化劑顆粒相對

2、其他煙氣輪機煙氣要明顯增多，屬于低溫熱腐蝕情況；煙氣輪機葉片受到離心力、葉片彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力及交變載荷等應(yīng)力的綜合作用。 (2) 合金低倍基體組織為等軸狀奧氏體，晶粒尺寸不均勻，有明顯的細晶粒分散帶狀組織和混晶組織，未見沿軋帶方向的原始裂紋。 (3) 動葉片斷裂起始于排氣邊葉盆側(cè)的榫槽根部與異常接觸壓痕相對應(yīng)的應(yīng)力集中位置。宏觀斷口具有彎曲疲勞斷裂的特征。斷口疲勞擴展區(qū)約占總斷裂面積的65[％]以上，說明葉片材

3、料的韌性較好以及最后斷裂時的工作應(yīng)力不是特別大。 (4)硫化腐蝕是葉片失效的主要成因，在沖蝕和應(yīng)力集中作用下，涂層破損，高溫煙氣中的硫內(nèi)滲進入葉片而發(fā)生硫化腐蝕，硫化物易在晶界產(chǎn)生，硫化物的產(chǎn)生一方面會由于體積的膨脹而導致應(yīng)力集中，從而誘發(fā)裂紋并促進其擴展，另一方面低熔點硫化物共晶的產(chǎn)生降低了材料的斷裂強度。 (5)通過分析硫一氧氣氛熱力學條件鎳合金與氣體的分壓，可以分析出金屬氧化物、硫化物熱力學條件下的平衡關(guān)系，決定生