探析汽轮机制造质量控制常见问题

陈绪良

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150040）

随着科学技术的提高，汽轮机领域得到空前发展，但对于汽轮机的质量要求也越来越高。根据目前调查得知，汽轮机制造过程中的质量缺陷主要存在于材料、加工过程、运输过程等。企业必须针对上述缺陷进行针对性处理，提升汽轮机制造质量解决安全隐患。

1 材料理化性能方面的问题

材料是机械制造的基础，材料关系到机械产品的强度、刚度等性能，而汽轮机材料的性能问题主要体现在超标以及缺陷两方面。因此，汽轮机制造阶段采用的转子零件和铸件时产生的运动性能无法满足预期要求。制造汽轮机的主要材料为C、Al、Cr、N、Nb等，人们必须对上述元素进行测试。Cr元素的正常取值为10.5%，但通过测试结果可知，C样品中所包含的Cr元素略微超过上极限，达到10.8%。

部分样品中的Cr元素含量已经达到11%，说明样品中的Cr元素含量已超过标准范围。此外，汽轮机材料的Al元素含量应不超过0.01%，但是绝大多数样品的Al元素检测含量超过0.02%，背离预期标准。同时，冲击吸收能量是检测汽轮机性能的重要指标，但是经过标准测试后，大部分转子锻件并未达到预期冲击吸收值，说明产品质量不满足标准。

对某型汽轮机内部铸件进行监测，可知其屈服强度在480～490MPa，但屈服强度的标准值为500MPa，说明内部铸件抵抗塑性变形的能力不满足预期，甚至会产生裂纹等现象。

2 机械加工过程中出现错误

汽轮机内部含有大量的零部件，如钢坯、阀门、壳、叶片等，任何一个部件都会影响汽轮机运行状况。同时，上述部件要求采用进口产品，但汽轮机在实际生产阶段采用的都是国内产品。

汽轮机内部零件众多，因此部件加工成为重点工序之一。内部构件的加工工艺不成熟将直接导致部件几何尺寸产生误差，这类误差超过标准范围，会导致汽轮性运行质量下降。例如，某型号汽轮机具备高中压两类转子平衡鼓，平衡鼓间的直径部分时常被加工人员制造成台阶状，致使其尺寸远远小于原先图纸设计的尺寸，根据调查得知，实际尺寸与预期尺寸相差9cm。某型号汽轮机转子的末尾级叶根槽为叉状，其中部分叶根槽的尺寸超出预计尺寸3mm，而且工作人员并未对此槽进行强度校核，留下安全隐患。

3 流通间隙超过标准规定

由于设备采购以及加工工序所采用的转子等零件，制造工期比气缸等零部件时间长。因此，国内汽轮机制造企业开展间隙测量工作时，通常采用计算机进行操作，相关企业通过计算机实现工况模拟，近似还原总站流水线，然后以模拟结果作为参考，进而实现装配。但是，制造企业的计算机模拟结果与实际装配结果差异较大，导致组装效率严重下降，无法达到预期目标。

例如，汽轮机制造企业制造某型号汽轮机组时，全部采用计算机模拟技术来实现装配工序，模拟以及计算转子流通的间隙来通过验收标准。但是，总装企业在安装阶段经常发现流通间隙与间隙标准范围不匹配的问题，制造厂与组装厂的数据不一致，进而导致组装失败。

4 焊接、外观和装运等方面的质量控制问题

根据调查得知，汽轮机生产阶段所采用的零件存在严重的焊接问题，主要分为变形和缺陷两类。以国内某型号汽轮机为例，隔板焊接工作是由制造企业委托其他企业完成的。隔板焊接阶段会存在较大的工作电流，极易导致隔板变形，甚至部分叶片的汽边节圆线出现尺寸误差等问题；如果高低不均匀会导致焊接残留物飞溅损害叶片。最为严重的情况下，飞溅物可以达到6mm，它会导致汽轮机中压隔板全部失效，进而造成汽轮机无法运行，企业蒙受巨额损失。

汽轮机制造阶段需要大量的设备，但是上述设备并非存在于各个制造厂，而是从其他单位运送至制造单位。因此，运输过程中总会存在设备磕碰等问题，导致设备损坏或者零部件附着一些残留物，又或者因为汽轮机制造设备的材料等问题导致运输阶段受到腐蚀。上述问题均会导致设备失效，进而影响汽轮机制造质量。以国内某型号汽轮机为例，其轴承箱或者隔板等部位的安装流程较为烦琐，工作人员经常会在接缝处清除大量残留物，如铁屑和焊渣，而且油管和轴承内部经常会出现锈迹，需要长时间清理方可开展下一阶段工作。

各个部件在运输阶段会遭受到各类擦碰，容易导致安全事故的发生。同时，制造企业结束叶片装配后会进行高压转子的试验，将汽轮机送往总装车间时，固定不牢会导致转子脱落，使叶片等部件产生破裂或者变形，此事故不仅会延缓汽轮机的制造工期，同时会给企业造成严重的经济损失。

5 汽轮机承压铸钢件监造过程中所具有的质量控制问题

承压铸钢件监造过程属于人为监督举措，旨在促进工作人员努力工作并反复核对汽轮机制造阶段的质量。但是，承压铸钢件监造阶段也存在质量控制问题，其主要表现在蒸汽室修缮等方面。监理人员得到相关消息后会立即告知业主，业主会派遣工作人员到现场协调并处理相关难题。侧部蒸汽室是汽轮机运行蒸汽到达喷嘴前所处的部位，蒸汽的流通轨迹是从下至上的，通过各类阀门后再流回尾部气缸，进而达到喷嘴部分。焊接可以使承压铸钢件与高压气缸相互连接，大量的气孔距离蒸汽室上方的距离为10cm，而法兰孔的大小只有20mm，工作人员进行质量检查时较为困难。同时，此处属于汽轮机内部温度最高的部位，如果出现损坏甚至破裂，容易导致安全事故的发生。

6 结论

随着经济的不断发展，机械领域逐渐向智能化方向发展，但是汽轮机作为大型机械设备的核心部件，关乎用户的生命安全。因此，有关企业必须严格控制汽轮机制造质量保证其供电以及供热，稳定高效。经过调查，笔者发现目前汽轮机制造质量控制过程存在很多问题，例如：材料理化性能方面的问题，包括屈服强度不足、元素配比不正确等；用户要求采用进口产品，但是制造商依然采用国产产品；叶根槽的尺寸以及转子间平衡鼓与实际范围差距略大；流通间隙超过标准规定，计算机模拟工况的结果与实际结果差距较大；焊接、外观和装运问题；零部件运输过程中经常遭受磕碰导致损坏；汽轮机承压铸钢件监造过程问题；监理人员难以查看法兰孔等特殊部位。上述问题均能导致汽轮机制造质量下降，因此如何严格控制汽轮机制造质量是人们急需研究的课题。