汽轮机蠕变和除湿技术分析

李捧举 王庭伟

摘 要：在冲动式涡轮机中，蒸汽是定向的在固定的直接作用在喷嘴转子叶片上。蒸汽接触到叶片产生脉冲，使转子转动。然而，必须指出的是，在实践中，没有纯粹的脉冲式涡轮机，但只有一些被认为是“低反应”涡轮机。因此，除了蒸汽，还有可能是弯曲应力，在脉冲涡轮叶片中发现的应力可能与反动式涡轮机的应力相似。所有的应力都会产生裂纹，会破坏叶片的结构完整性，造成叶片的腐蚀。

关键词：蠕变；除湿；汽轮机

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.041

1 引言

电力工业经历了汽轮机叶片、圆盘和转子的环境辅助开裂（EAC）等失败。尽管全世界都在努力，但偶尔也会出现问题。为了更可靠地预测开裂的条件，对于这些条件，裂纹尺寸随时间的演变，以便无损检测， 知情决定，检查间隔和剩余寿命。困难在于服务条件的复杂性和短暂性。

2 蠕变

应力、疲劳和腐蚀都是内在相關的，应力引起叶片的警惕结构错位运动，形成裂缝，从而增加局部集中应力，腐蚀通过与叶片材料的反应在现有皱纹的周围传播裂纹，增大裂纹尺寸，分散压力强度，减轻叶片的压力整体实力，在恒定的周期性负载下，这些因素结合导致叶片失效。腐蚀会扭曲叶片的几何形状，叶片的效率降低，为了提高抗腐蚀性，研究淬火叶片的表面涂料，测试了五种不同的硼化物涂层，三种离子镀CrN涂层，三种热喷涂，五种不同衬底钢的涂层。保护涂层必须至少要等于某个最小临界值才有效保护基材不受侵蚀；那提高涂层厚度可降低腐蚀速率。总的来说，叶片设计出强大的抗腐蚀材料，优化气动参数会，提高效率涡轮。

2.1 显微镜照片

利用显微镜照片可以进一步说明断裂处与非断裂处材料的特点。分别选取开裂叶片和无裂纹叶片的横截面显微试样及叶片小裂纹的试样、近叶根处裂纹的显微镜试样进行分析。所得的显微镜图片以图1～图3进行显示。

2.2 表面能谱分析

对断裂的叶片进行采样，然后将样品利用X射线能谱仪对断口表面进行分析。由表1可见，断裂叶片断口上有腐蚀性的Cl-离子存在，表面附着物有明显的O2-离子。

2.3 分析与讨论

从以上的实验数据可知，叶片的截断面上存在锻造内裂纹，可以推知叶片的锻造质量不良。根据硬度数值大于等于254HB时对应的回火温度低于600℃，推断叶片的回火温度低压此温度。这导致了马氏体的分解成碳化物，降低了不锈钢的耐腐蚀性能。

3 汽轮机内部湿蒸汽危害

在汽轮机流通部分，进一步流动膨胀，一方面部分水滴在轮机内壁形成水膜，另一方面湿蒸汽中凝结核不断变大。在核电汽轮机中，大部分透平都在湿蒸汽区域内工作，会出现大量的侵蚀和腐蚀。

4 除湿技术

在冲动式式涡轮机中，蒸汽是定向的在固定的直接作用在喷嘴转子叶片上。蒸汽接触到叶片产生脉冲，使转子转动。然而，必须指出的是，在实践中，没有纯粹的脉冲式涡轮机，但只有一些被认为是“低反应”

4.1 动叶除湿技术

在动叶表面，进汽一侧的背部刻若干道小槽，用以收集和输送叶片表面的水滴，减少水滴反弹；同时在动叶顶部做一个水份收集装置，保证水份收集效果。

4.2 隔板除湿技术

采用隔板分离装置，此装置设在动、静叶栅轴向间隙。利用蒸汽汽流，将水滴向外缘移动。

5 结论

汽轮机运行中存在的腐蚀、点蚀、环境辅助开裂（EAC）、沉积物堆积及相关损失等问题一直存在。本文就蒸汽中杂质的结转、分配和沉积提出想法。汽轮机的运行条件复杂，且各站之间存在差异。将着重研究氯化物、氧气和二氧化碳等杂质对圆盘和叶片表面形成的凝结水溶液组成的影响。综合应用各方法研制除湿是机内除湿的未来方向。

参考文献：

[1]徐大懋，储品昌，傅小生.蒸汽循环电站主设备的容量匹配[J].中国电机工程学报，2009，29（20）：25-29.