浙江電力2014年第7期ZHEJIANG ELECTRIC POWER731000MW機(jī)組循環(huán)水泵筒體開裂的原因分析及處理蕭猛，吳華強(qiáng)(浙江浙能嘉興發(fā)電有限公司，浙江嘉興314201)摘要:針對(duì)某1000MW機(jī)組循環(huán)水泵在運(yùn)行中出現(xiàn)筒體開裂現(xiàn)象，從循環(huán)水泵筒體法蘭和焊縫材料、法蘭與焊縫區(qū)域的金相組織對(duì)比、焊接工藝、設(shè)計(jì)與制造等幾個(gè)方面進(jìn)行了分析，得出法蘭之間拼接焊縫存在嚴(yán)重的未焊透缺陷、法蘭和筒體的角焊縫坡口設(shè)計(jì)不合理是引發(fā)筒體發(fā)生過早斷裂的重要原因。針對(duì)性地采取相應(yīng)處理措施后,消除了循環(huán)水泵簡體開裂隱患。關(guān)鍵詞: 1 000 MW機(jī)組;循環(huán)水泵;簡體;共振頻率中圖分類號(hào): TK264.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼: B文章編號(hào): 1007-1881(2014)07 -0073-04Cause Analysis and Treatment of Barrel Crack of Circulating W aterPumpfor 1 000 MW UnitsXIAO Meng, W U Huaqiang(Zhejiang Zheneng Jiaxing Power Generation Co., Ltd, Jiaxing Zhejiang 314201, China)Abstract: Aiming at barrel crack of operating circulating water pump of a 1 000 MW unit, the paper ana-lyzes the causes in terms of welding materials and barrel flange of circulating water pump，comparison ofmetallographic structures of flange and welding area，welding technology, manufacture and design. It is con-cluded that the fundamental causes of unduly barrel crack are incomplete penetration of joint welding line be-tween flanges and unreasonable design of fillet groove of flanges and barrel. After targeted measures are tak-en, the hazard of barrel crack in circulating water pump is eliminated.Key words: 1 000 MW units; circulating water pump; barrel ; resonance frequency循環(huán)水泵是火力發(fā)電廠重要的輔助設(shè)備之.彎管組成。技術(shù)參數(shù)如表1所示。-，它的可靠運(yùn)行是發(fā)電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要表1循環(huán)水泵技 術(shù)規(guī)范保證。循環(huán)水泵的工作環(huán)境相對(duì)惡劣，尤其是地名稱技術(shù)參數(shù)處沿海的發(fā)電廠，長期處于露天、腐蝕、水位多型號(hào)2200HDC- 20變等惡劣的條件下工作，導(dǎo)致故障率偏高。某沿抽芯導(dǎo)葉式混流泵海發(fā)電廠1臺(tái)1000MW機(jī)組循環(huán)水泵在運(yùn)行時(shí)導(dǎo)軸承型式水潤滑進(jìn)口橡膠軸承出現(xiàn)了簡體開裂的情況，以下重點(diǎn)介紹開裂原軸封型式.進(jìn)口填料密封潤滑水、密封水來源外部因，并提出了相應(yīng)的處理措施。電機(jī)功率/kW2 8001筒體開裂情況額定轉(zhuǎn)速/(r- min'泵運(yùn)行形式兩機(jī)五泵一機(jī)三泵-機(jī)一泵1.1 設(shè)備簡介流量/(m2.s5)11.0710.5412.98某發(fā)電廠1 000 MW機(jī)組于2011年10月202(18.513日正式投入商業(yè)運(yùn)營，循環(huán)水泵由日立泵制造汽蝕余量/m8.7.67.5效率1%8888.287.2(無錫)有限公司生產(chǎn)，泵殼材質(zhì)為雙相不銹鋼S31803 (00Cr22Ni5Mo3N)材料，葉輪和橡膠導(dǎo)軸.2 筒體開裂的檢查承均為日本進(jìn)口。循環(huán)水泵的結(jié)構(gòu)由泵體和抽芯某日該機(jī)組循環(huán)水泵A正常運(yùn)行中電流出兩部分組成，其中泵體部件自下而上由進(jìn)水喇現(xiàn)突升,由325中國煤化工機(jī)推力軸叭、1節(jié)喇叭接管、4節(jié)中間接管(筒體)和吐出承溫度由65%CMHCNMHG緊急停運(yùn)74浙江電力2014年第7期循環(huán)水泵。表2循環(huán)水泵外殼筒體、 法蘭及焊縫化學(xué)成分的質(zhì)停機(jī)后解體循環(huán)水泵檢查發(fā)現(xiàn)軸承支架碎量百分比及標(biāo)準(zhǔn)值裂,支撐筋裂開達(dá)6處;軸承座焊縫裂開;葉輪元CIrNiMoN與導(dǎo)流體的密封環(huán)從導(dǎo)流體上掉落，與葉輪一起簡體實(shí)測(cè)值0.01922.525.473.020.17旋轉(zhuǎn);導(dǎo)流體的內(nèi)平面有磨損痕跡;下潤滑 水套法蘭實(shí)測(cè)值0.01522.263.22.17管與軸承座連接的止口均有磨損和撞擊的痕跡;焊縫實(shí)測(cè)值0.350 22.22 8.182.90 0.11泵簡體3個(gè)中間接管均有裂紋,其中最嚴(yán)重的一-ASTM S31803 <0.03 21-23 4.5-6.5 2.5-3.5 0.08-0.2GB/T 21833<0.0321~234.5-6.5 2.5-3.5 0.08-0.2段是中間接管下法蘭，約2/3都已裂開，中間法蘭有1處裂紋軸向貫穿，除最上面的循環(huán)水泵泵鐵素體相.奧氏體相體接管外，其余幾個(gè)接管(簡體)均出現(xiàn)了近30處的嚴(yán)重開裂，斷裂源發(fā)生在法蘭和簡體的焊縫處。其中1個(gè)接管開裂情況如圖1所示。圖2法蘭鐵素體和奧氏體顯微照片鐵素體相圖1中間接管開裂情況2開裂原因分析2.1循環(huán)水泵筒體法蘭和焊縫材料分析經(jīng)檢測(cè)，循環(huán)水泵法蘭和外殼筒體材料是雙相不銹鋼，其成分和顯微組織完全符合美國圖3取樣焊縫區(qū)域的顯微照片ASTM S31803和GB/T 21833標(biāo)準(zhǔn)的要求，質(zhì)量評(píng)定合格。焊縫的化學(xué)元素與標(biāo)準(zhǔn)有差異，檢查焊縫的韌性有較大的影響。結(jié)果如表2所示。2.3焊接工藝分析.2法蘭與焊縫區(qū)域的金相組織對(duì)比制造廠對(duì)此類法蘭和筒體焊接工藝要求如表.圖2為法蘭鐵素體和奧氏體顯微照片，鐵素3所示。為保證質(zhì)量,特別要求做到以下幾點(diǎn):體和奧氏體含量基本.上各占50%,符合雙相不銹(1)在焊接過程中焊接線能量應(yīng)盡可能降低,鋼材料中奧氏體和鐵素體金相的比例要求。奧氏體膨脹系數(shù)大，冷收縮應(yīng)力大，易產(chǎn)生裂紋;圖3為取樣焊縫區(qū)域的顯微照片，其中鐵素(2)焊前需預(yù)熱，可以減少熱影響區(qū)的淬硬體組織含量高達(dá)80%左右，奧氏體只占20%左傾向,減緩冷卻速度,防止裂紋的產(chǎn)生;右。焊縫區(qū)域的奧氏體和鐵素體組織不匹配，對(duì)(3)對(duì)鐵素體焊后進(jìn)行熱處理，以消除焊接表3法蘭和筒體的焊接要 求層間溫度焊接電流 焊接電壓 焊接速度 焊 接線能量部位焊接材料.焊接方式備注/(mm*min') /(J. mm法蘭TS-2209(中5 mm)手工<150120-200 20-28150~300≤1 800焊接時(shí)應(yīng)分層對(duì)稱，多翻身,以減中國煤化工CO,流量簡體TFW2209130-220 24-31230-450FYHCNMHG2014年第7期蕭猛,等:1000MW機(jī)組循環(huán)水泵筒體開裂的原因分析及處理75應(yīng)力,降低硬度,改善組織結(jié)構(gòu)。通過調(diào)查顯示，現(xiàn)場(chǎng)工人在焊接期間未嚴(yán)格按上述焊接工藝要求進(jìn)行焊接工作，這是導(dǎo)致奧氏體、鐵素體比例不匹配的重要原因。2.4制造原因分析對(duì)循環(huán)水泵中間接管1與喇叭接管的法蘭面進(jìn)行取樣分析，發(fā)現(xiàn)法蘭焊接斷面有圖4所示的貫穿的未焊透缺陷，而且存在疲勞裂紋，由里向圖7 筒體角焊縫放大外擴(kuò)展。坡口鈍邊減小了打底時(shí)的角度，增加了打底時(shí)的焊接難度，同時(shí)也使外側(cè)焊接困難。破口角度偏小使得在焊接中出現(xiàn)的容重難以順利的熔出，增加焊接缺陷產(chǎn)生的幾率;打底過程中鈍邊的存在影響焊接的熔透性,熔透性的下降直接影響焊接質(zhì)量，多以夾渣和未融合的形式表現(xiàn),實(shí)貫穿型未焊透際產(chǎn)生最多的是夾渣。檢查發(fā)現(xiàn)，圖7放大區(qū)域元素含有很高的碳和氧元素，表明是有機(jī)物，如表4所示。焊縫金圖4法蘭焊接斷面未焊透缺陷屬含氧量增加，焊縫力學(xué)性能大大下降，低溫沖該循環(huán)水泵筒體是由17 mm厚的雙向不銹擊韌性明顯下降，引起冷脆，使得焊件在低溫條鋼板卷制成的內(nèi)徑為2200mm的圓柱形簡體，件下的安全性降低。法蘭由4塊90C的拼接成-一個(gè)整體，法蘭與簡表4角焊縫元素分析體通過角焊縫連接?；瘜W(xué)元素質(zhì)量百分比1%圖5是制造廠焊縫坡口形式的例子，有破口C45.61^r8.19的母材厚度為5~200 mm。圖6黑色部分為角焊018.93In0.40Si0.8322.02縫，圖7為角焊縫放大后圖片。M0.433.59對(duì)焊接區(qū)域用氣體進(jìn)行保護(hù)，防止空氣與熔T型坡口單邊Y型坡口單邊V型城口化金屬進(jìn)行接觸，是控制焊縫金屬中含氧量的重要手段。氧還可以通過很多渠道進(jìn)入焊縫中，必須對(duì)熔化金屬中的氧進(jìn)行處理，如擴(kuò)散脫氧、脫x型坡口V型坡口氧劑脫氧等。從檢查的結(jié)果看,對(duì)焊接區(qū)域用氣圖5筒體的角焊縫體進(jìn)行保護(hù)，這項(xiàng)措施做的明顯不到位。2.5設(shè)計(jì)原 因該循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速為372r/min,旋轉(zhuǎn)頻率為6.2Hz,葉輪級(jí)數(shù)為5級(jí)。循環(huán)水泵流體模型頻率為31 Hz,與固定振動(dòng)頻率31.58 Hz很接近,從而引起循環(huán)水泵共振。3檢查結(jié)論(1)經(jīng)檢測(cè)中國煤化工簡體材料圖6焊接坡口形式是雙相不銹鋼,YHI CNMHG符合美國76浙江電力2014年第7期ASTM標(biāo)準(zhǔn)、國標(biāo)的要求，質(zhì)量評(píng)定合格。提高整體的剛度。(2)不同段法蘭之間拼接焊縫存在嚴(yán)重的未(5)按表5所示增設(shè)加強(qiáng)筋，避開循環(huán)水泵焊透缺陷，這是導(dǎo)致循環(huán)水泵外殼簡體發(fā)生異常共振區(qū)域，降低循環(huán)水泵振動(dòng)引起簡體焊接缺陷斷裂的根本原因。加速擴(kuò)展的可能。(3)法蘭和筒體的角焊縫存在焊接缺陷，這種表5改變循環(huán)水泵共振頻率的措施焊縫坡口設(shè)計(jì).上的不合理，是引起焊接強(qiáng)度顯著部件名稱改造目的下降、進(jìn)而引發(fā)循環(huán)水泵筒體發(fā)生過早開裂的另中間接管3追加設(shè)置周向加強(qiáng)筋避開固有頻率一重要原因。中間接管2追加設(shè)置周向加強(qiáng)筋(4)焊縫處奧氏體組織和鐵素體組織不匹配,追加設(shè)置加強(qiáng)筋;通過避開固有頻率，接觸奧氏體組織比例僅20%左右，高倍下微區(qū)有大量喇叭接管接觸面的錐形化， 使導(dǎo)微裂紋，這是導(dǎo)致焊縫脆化、不能有效抵御疲勞流體與外簡體連接穩(wěn)固面固定，減少磨損振動(dòng)載荷的又--原因。通過填料函部護(hù)管的固減少磨 損，抑制振動(dòng)填料函、護(hù)管(5)循環(huán)水泵頻率接近泵體固有頻率，共振定，增加剛性的發(fā)生使上述焊接缺陷加速擴(kuò)展，短時(shí)間內(nèi)由法蘭與簡5結(jié)語體的角焊縫、法蘭間的對(duì)接焊縫迅速向周圍擴(kuò)散，簡體、法蘭二次開裂，甚至形成閉合的裂紋,實(shí)施以上措施后，該循環(huán)水泵運(yùn)行至今沒有導(dǎo)致簡體部分掉落。出現(xiàn)異常,檢修期間解體檢查,循環(huán)水泵各部件完好，這表明循環(huán)水泵筒體開裂的原因分析與處4處理措施.理措施正確。(1)在對(duì)法蘭段進(jìn)行拼接焊時(shí)，必須嚴(yán)格按參考文獻(xiàn):照焊接工藝規(guī)程執(zhí)行,焊后進(jìn)行100%無損探傷，[1]董遠(yuǎn)景,孫志寶.循環(huán)水泵葉輪損壞原因分析及解決對(duì)檢驗(yàn)不合格者必須返修和補(bǔ)焊，直到滿足質(zhì)量要策[J]四川電力技術(shù), 2004(2):35-36.求為止。(2)法蘭和筒體之間的焊縫坡口改為K型，2]楊青柏,白占橋.循環(huán)水泵軸開裂原因分析[J].華北電力技術(shù),2011(9):48-50.加強(qiáng)焊接管理，徹底消除人為造成的焊接缺陷,3]周加平.循環(huán)水泵斷軸原因分析及防范[]江西電力,以提高法蘭和筒體間的焊接強(qiáng)度。2006(3):28-31.(3)鑒于法蘭和簡體間厚度不同，調(diào)整和優(yōu)化一些焊接工藝參數(shù)，如焊接線能量、焊接速度、焊層間溫度等，使奧氏體和鐵素體組織相匹收稿日期: 2014-02-17配，以提高焊縫的韌性。作者簡介:蕭猛(1978-), 男，杭州人，在職研究生，工程(4)對(duì)拼接法蘭進(jìn)行焊后熱處理，消除環(huán)向.師，主要從事汽輪機(jī)與節(jié)能技術(shù)工作。殘余應(yīng)力;同時(shí)可以沿筒體周向增焊加強(qiáng)筋，以(本文編輯:陸瑩)(上接第48頁)汽溫度控制中的仿真研究[]熱力發(fā)電,2009,38(4):礎(chǔ)上提高機(jī)組AGC性能是一項(xiàng)長期工作，還有26-30.許多值得探索的問題和提升的空間。收稿日期: 2014-06-031]張秋生提高機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)AGC響應(yīng)速率的方法.作者簡介:董春雷中國煤化工程師。從事[J].電網(wǎng)技術(shù),2005 ,29(18);49-52.發(fā)電廠熱工自動(dòng)控MYHCNMHG[2]管志敏,林永君， 王兵樹.自抗擾控制器在火電廠主蒸(個(gè)義編科:陸 瑩)