汽轮机叶片用钢GB8732-88二新

汽轮机叶片的服役条件

汽轮机叶片的服役条件 1. 汽轮机叶片的服役条件及技术要求叶片的服役条件: a) 每一级叶片的工作温度都不相同； b) 工作在高温、高压、高转速或湿蒸汽区等恶劣环境中,经受着离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区高速水滴冲蚀的共同作用； c) 汽轮机在工作过程中，动叶片承受着最大的静应力、动应力和交变应力。对叶片材料性能的要求： a) 应具有足够的室温和高温机械性能； b) 良好的耐蚀性和抗冲蚀性； c) 良好的减振性； d) 高的断裂韧性； e) 优良的冷、热加工工艺性能。 2. 汽轮机叶片选材分析（1）铬不锈钢，1Cr13和2Cr13：热处理工艺：在调质状态下使用。 1Cr13：1000~1050℃油淬，700~750℃回火； 2Cr13：950~1000℃油淬，640~720℃回火，金相组织： 1Cr13：回火索氏体+少量铁素体； 2Cr13：回火索氏体。优点：在室温和工作温度下具有足够的强度，还具有很好的耐腐蚀性能和减振性。缺点：当温度超过500℃时，热强性明显下降，使用工作温度在450~500℃以下。 1Cr13钢若锻造或淬火温度过高，奥氏体晶粒粗大，有大量块状铁素体生成，振动衰减率和冲击韧性降低。铬不锈钢抗水冲蚀的能力较差。

（2）强化型铬不锈钢牌号 1：2Cr12NiMo1W1V 2Cr12NiMolWlV钢作为GB8732—88《汽轮机叶片用钢》标准的一个专用钢种和GB1221标准中的2Cr12NiMolWlV钢种相比，其Cr.Mo.W.V和P.S的含量控制范围要求更严格一些，从而中和力学性能也更好一些，两种钢的化学成分。热处理规范及力学性能指标的比较见表 1和表2 （3）低合金珠光体耐热钢牌号：20CrMo、24CrMoV 该类钢特点是合金元素含量较低，比较经济，工艺性能良好，经过调质处理后强度、塑韧性都比较满意，主要用于制造在450℃以下的中压汽轮机的压力级各级动叶片和隔板静叶片。（4）铝合金和钛合金这类合金的特点是铝合金和钛合金比重小，耐蚀性好，具有一定的强度，在国外已成功用于制造大功率汽轮机的长叶片。钛合金是以钛为基础，加入少量铝、锆、锡、钒和钼等，比重仅为4.5，比钢轻45% 左右。室温机械性能很高，具有良好的抗蚀性能。缺点：但是钛合金工艺性能很差，对应力集中比较敏感，减振性比马氏体钢低，成本比较高。综合以上论述，2Cr12NiMolWlV钢是最佳的选择。 3. 2Cr12NiMolWlV的工艺规范 2Cr12NiMolWlV 钢是一种高温马氏体不锈钢，作为叶片专用钢，要获得较满意的综合力学性能，受到诸多因素制约。热处理过程无疑是最关键的因素之一。

燃气轮机航空叶片介绍

航空发动机叶片众所周知，在航空发动机里叶片是透平机械的“心脏”，是透平机械中极为主要的零件。透平是一种旋转式的流体动力机械，它直接起着将蒸汽或燃气的热能转变为机械能的作用。叶片一般都处在高温，高压和腐蚀的介质下工作。动叶片还以很高的速度转动。在大型汽轮机中，叶片顶端的线速度已超过600 ｍ/ｓ，因此叶片还要承受很大的离心应力。叶片不仅数量多，而且形状复杂，加工要求严格；叶片的加工工作量很大，约占汽轮机、燃气轮机总加工量的四分之一到三分之一。叶片的加工质量直接影响到机组的运行效率和可靠行，而叶片的质量和寿命与叶片的加工方式有着密切的关系。所以，叶片的加工方式对透平机械的工作质量及生产经济性有很大的影响。这就是国内外透平机械行业为什么重视研究叶片加工的原因。随着科学技术的发展，叶片的加工手段也是日新月异，先进的加工技术正在广泛采用。叶片的主要特点是：材料中含有昂贵的高温合金元素；加工性能较差；结构复杂；精度和表面质量要求高；品种和数量都很多。这就决定了叶片加工生产的发展方向是：组织专业化生产，采用少、无切削的先进的毛坯制造工艺，以提高产品质量，节约耐高温材料；采用自动化和半自动化的高效机床，组织流水生产的自动生产线，逐步采用数控和计算机技术加工。叶片的种类繁多，但各类叶片均主要由两个主要部分组成，即汽道部分和装配面部分组成。因此叶片的加工也分为装配面的加工和汽道部分的加工。装配面部分又叫叶根部分，它使叶片安全可靠地、准确合理地固定在叶轮上，以保证汽道部分的正常工作。因此装配部分的结构和精度需按汽道部分的作用、尺寸、精度要求以及所受应力的性质和大小而定。由于各类叶片汽道部分的作用、尺寸、形式和工作各不相同，所以装配部分的结构种类也很多。有时由于密封、调频、减振和受力的要求，叶片往往还带有叶冠（或称围带）和拉筋（或称减震凸台）。叶冠和拉筋也可归为装配面部分。汽道部分又叫型线部分，它形成工作气流的通道，完成叶片应起的作用，因此汽道部分加工质量的好坏直接影响到机组的效率。下面说一下叶片的材料，由于透平叶片的工作条件和受力情况比较复杂，因此对叶片材料的要求也是多方面的，其中主要的要求概括如下：（1）．具有足够的机械强度。即在工作温度范围内具有足够的，稳定的机械强度（屈服极限和强度极限），并且在工作温度范围内这些机械强度具有稳定的数值。在高温情况下（一般指450℃以上），具有足够的蠕变极限和持久强度极限。（2）.具有高的韧性和塑性以及高温下抗热脆性（高温下稳定的冲击韧性），避免叶片在载荷作用下产生脆性断裂。（3）.耐蚀性。抵抗高温下气体中有害物质的腐蚀以及湿蒸汽和空气中氧的腐蚀能力。（4）.耐磨性。抵抗湿蒸汽中水滴和燃气中固体物质的磨蚀。（5）.具有良好的冷、热加工性能。（6）.具有良好的减振性。叶片是处在交变载荷下工作，除要求有较高的疲劳极限外，还要求有良好的减震性能，即高的对数衰减率。这样可以减小振动产生的交变应力，减小叶片疲劳断裂的可能性。根据使用温度、使用温度和化学成份等，可以将叶片材料分为两类：（1）.马氏体、马氏体-铁素体和铁素体钢。这类钢的使用温度最高不超过580℃，可以作为汽轮机叶片材料。（2）.奥氏体钢、铁镍合金和镍基合金等。着类钢的使用温度最高不超过700～750℃，可以作为燃气轮机叶片材料。

汽轮机叶片制造工艺过程

轴流式蒸汽轮机动叶片制造工艺简述摘要：介绍了汽轮机等截面直叶片、自由成型叶片、有成型规律叶片汽道加工的毛坯制造、型面加工工艺过程，并介绍了五联动加工中心的基本特点，简单说明了汽轮机叶片几种特种加工方法的基本原理。关键字：汽轮机动叶片毛坯制造加工工艺特种加工一：汽轮机简介汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械，是蒸汽动力装置的主要设备之一。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。汽轮机是一种高温高压高速旋转的机械，尤其对于发电用汽轮机来说，又是大功率输出地原动力机械，所以设计要求汽轮机具有高效率，高安全可靠性，而且可调性要好。目前我国发电用汽轮机以300～600MW居多，体积庞大，结构精细复杂。由于多级轴流式汽轮机绝热焓降大，能够充分利用蒸汽的热能，因此绝大多数为发电用汽轮机均为多级轴流式汽轮机。汽轮机本体主要由转动部分和静止部分两个方面组成。转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。静子包括进汽部分、汽缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。因此汽轮机的制造工艺主要为上述部件的制造工艺。汽轮机制造工艺的特点为：属单件生产，生产期长，材料品种多，材

料性能要求高，零件种类多，加工精度高，设备要求高，操作技能要求高，机械加工工种齐全，设计冷热工艺且面广，检测手段齐备要求高，计量设备、测量工具齐全而且要求高采用专门工装多。二：轴流式蒸汽轮机动叶片制造工艺 1：叶片的结构静叶片一般由工作部分和安装部分组成动叶片一般由叶根、叶型部分和叶顶三部分组成 2：叶片的工作条件及材料选择叶片的工作条件复杂，除因高速旋转和气流作用而承受较高的静应力和动应力外，还因其分别处在过热蒸汽区、两相过渡区、和湿蒸汽区段内工作而承受高温、高压、腐蚀和冲蚀作用。因此叶片的材料要满足以下要求：良好的常温和高温机械性能、良好的抗蚀性、良好的减震性、和一定的耐磨性良好的冷热加工性能。叶片的常用材料有：（1）：铬不锈钢1Cr13和2Cr13属于马氏体耐热钢，它们除了在室温和工作温度下具有足够的强度外，还具有高的耐蚀性和减振性，是世界上使用最广泛的汽轮机材料。（2）：强化型铬不锈钢弥补了1Cr13型铬不锈钢热强性较低的缺点，在其中加入钼、钨、钒、铌、硼等。（3）：低合金珠光体耐热钢用于制造工作温度在450℃以下中压汽轮机各级动叶片和静叶片。

大型汽轮机叶片事故原因分析(正式)

编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 大型汽轮机叶片事故原因分析(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-4913-33 大型汽轮机叶片事故原因分析(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。在火电厂、核电厂机组运行过程中，汽轮机叶片工作在高温、高压、高转速或湿蒸汽区等恶劣环境中，经受着离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区高速水滴冲蚀的共同作用，再加上难以避免的设计、制造、安装质量及运行工况、检修工艺不佳等因素的影响，常会出现损坏，轻则引起汽轮发电机组振动，重则造成飞车事故。因此，汽轮机叶片的安全可靠直接关系到汽轮机和整个电厂的安全、满发。汽轮机叶片事故长期困扰电厂机组的安全经济运行。从国内统计数据看，叶片损坏事故占汽轮机事故的30%。叶片损坏的位置，从围带到叶根都有。据日本历年的统计资料，各部位出现损坏的百分率见表1。此

外，汽轮机各级叶片的损坏机会是不均匀的，据美国对50台大型机组的统计，叶片事故几乎全发生在低压缸内，其中末级占20%，次末级占58%，而且集中区是高压第一级，即调节级。据日本的统计，也有20%的事故发生于此。因此，在汽轮机设计和运行时，均应注意这些部位。叶片损坏的原因是多方面的，可以从不同角度加以分析。例如，从发生的机理区分，60%～80%的损坏原因是振动；从责任范围区分，可归纳为设计、制造、安装、运行和老化等。在实际工作中，如果能及时找出主要原因，掌握叶片事故前后的征兆，采取相应措施，就能避免事故的发生，提高机组的使用寿命和安全可靠性。 1 近年来大型机组叶片损坏概况从近年来发生的17例叶片故障统计中，笔者分析了上海汽轮机有限公司、哈尔滨汽轮机有限责任公司、东方汽轮机厂、北京重型电机厂(表中简称上汽、哈汽、东汽、北重)生产的以及美国、日本、前苏联和欧洲一

汽轮机习题集

《汽轮机原理》习题 1. 已知：渐缩喷嘴进口蒸汽压力MPa p 4.80=，温度4900=t ℃，初速s m c 500=；喷嘴后蒸汽压力MPa p 8.51=，喷嘴速度系数97.0=φ。求（1）喷嘴前蒸汽滞止焓、滞止压力；（2）喷嘴出口的实际速度；（3）当喷嘴后蒸汽压力由MPa p 8.51=下降到临界压力时的临界速度。 2. 已知：某汽轮机级的进汽压力MPa p 96.10=，温度3500=t ℃；级后蒸汽压力MPa p 47.12=。速度比5 3.011==c u x ，级的平均反动度15.0=Ωm ，又知喷嘴和动叶栅的速度系数分别为97.0=φ， 90.0=ψ，喷嘴和动叶的出口汽流角为o 181=α，o 612?=?ββ。（1）求解并作出该级的速度三角形；（2）若余速利用系数00=μ，11=μ，流量h t D 960=，求级的轮周效率u η和轮周功率u P ；（3）定性绘制级的热力过程曲线。 3. 某机组冲动级级前蒸汽压力MPa p 96.10=，温度3500=t ℃；级后蒸汽压力MPa p 47.12=。该级速度比45.01=x ，喷嘴出口汽流角为o 131=α，动叶的进口汽流角与出口汽流角相等（?=21ββ），喷嘴和动叶栅的速度系数分别为95.0=φ，87.0=ψ；该级的平均反动度0=Ωm 。试求解：同题2（1）、（2）、（3）。 4. 国产某机组第三级设计工况下级前蒸汽压力MPa p 13.50=，温度 5.4670=t ℃；级后蒸汽压力MPa p 37.42=，进口汽流的初速动能kg kJ h c 214.10=Δ全部被利用。设计中选定该级的平均直径mm d m 5.998=，级的平均反动度%94.7=Ωm ，喷嘴出口汽流角为74101′=o α，动叶的出口汽流角相等45172′=?o β。又知喷嘴和动叶栅的速度系数分别为97.0=φ，935.0=ψ，汽轮机的转速min 3000r n =，11=μ。试作出该级的速度三角形，求级的轮周效率u η，定性绘制级的热力过程曲线。

汽轮机零件强度校核..

第五章汽轮机零件的强度校核第一节汽轮机零件强度校核概述为了确保电站汽轮机安全远行，应该使汽轮机零件在各种可能遇到的运行工况下都能可靠地工作。因此，需要对汽轮机零件进行强度校核，包括静强度校核和动强度校核两方面，这是本章要讨论的问题。汽轮机的转动部分称为转子，静止部分称为静子。转子零件主要有叶片、叶轮、主轴及联轴器等，静子零件主要有汽缸、汽缸法兰、法兰螺栓和隔板等。由于备零件的工作条件和受力状况不同，采用的强度校核方法也各异。例如，转子中的叶片、叶轮和主轴除了受高速旋转的离心力和蒸汽作用力外，还会受到周期性激振力的作用，从而产生振动。当汽轮机在稳定工况下运行时，离心应力和蒸汽弯曲应力不随时间变化。稳定工况下不随时间变化的应力，统称为静应力，属于静强度范畴，周期性激振力引起的振动应力称为动应力，其大小和方向都随时间而变化，属于动强度范畴。直至目前为止、对汽轮机转子零件动应力的精确计算尚有一定困难，因此，本章对汽轮机零件的动强度分析，只限于零件自振频率和激振力频率计算及安全性校核。一般来说，对汽轮机转子零件，应从静强度和动强度两方面进行校核；对汽轮机静子零件，只需进行静强度校核，包括零件静应力和挠度计算。静强度校核时，一般应以材料在各种工作温度下的屈服极限、蠕变极限和持久强度极限，分别除以相应的安全系数得到各自的许用应力，并取这三个许用应力中最小的一个许用应力作为强度校核依据。如果计算零件在最危险工况的工作应力小于或等于最小许用应力，则静强度是安全的。对动强度，常用安全倍率和共振避开率来校核。需要指出，大型汽轮机某些零件的强度校核要求随工况变化而变化。在稳定工况下，某一零件只需进行静强度和动强度校核。但是在冷热态启动、变负荷或甩负荷等变工况下，沿零件径向和轴向会有较大的温度梯度，从而产生很大的热应力，且零件内任一点的热应力的大小和方向随运行方式而变化。如汽轮机冷态启动时，转子外表面有压缩热应力，中心孔表面有拉伸热应力；停机时，转子外

汽轮机叶片

汽轮机叶片选材及工艺制订（徐州工程学院08材控卢辉 20080607146 郭淇源 20080607147 ） 1. 汽轮机叶片的服役条件及技术要求叶片的服役条件: a) 每一级叶片的工作温度都不相同； b) 工作在高温、高压、高转速或湿蒸汽区等恶劣环境中,经受着离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区高速水滴冲蚀的共同作用； c) 汽轮机在工作过程中，动叶片承受着最大的静应力、动应力和交变应力。对叶片材料性能的要求： a) 应具有足够的室温和高温机械性能； b) 良好的耐蚀性和抗冲蚀性； c) 良好的减振性； d) 高的断裂韧性； e) 优良的冷、热加工工艺性能。 2. 汽轮机叶片选材分析（1）铬不锈钢，1Cr13和2Cr13：热处理工艺：在调质状态下使用。1Cr13：1000~1050℃油淬，700~750℃回火；2Cr13：950~1000℃油淬，640~720℃回火，金相组织：1Cr13：回火索氏体+少量铁素体；2Cr13：回火索氏体。

优点：在室温和工作温度下具有足够的强度，还具有很好的耐腐蚀性能和减振性。缺点：当温度超过500℃时，热强性明显下降，使用工作温度在450~500℃以下。1Cr13钢若锻造或淬火温度过高，奥氏体晶粒粗大，有大量块状铁素体生成，振动衰减率和冲击韧性降低。铬不锈钢抗水冲蚀的能力较差。（2）强化型铬不锈钢牌号1：2Cr12NiMo1W1V 2Cr12NiMolWlV钢作为GB8732—88《汽轮机叶片用钢》标准的一个专用钢种和GB1221标准中的2Cr12NiMolWlV钢种相比，其Cr.Mo.W.V和P.S的含量控制范围要求更严格一些，从而中和力学性能也更好一些，两种钢的化学成分。热处理规范及力学性能指标的比较见表1和表2 （3）低合金珠光体耐热钢牌号：20CrMo、24CrMoV 该类钢特点是合金元素含量较低，比较经济，工艺性能良好，经过调质处理后强度、塑韧性都比较满意，主要用于制造在450℃以下的中压汽轮机的压力级各级动叶片和隔板静叶片。

汽轮机动叶片

动叶片一、速度级叶片中小型汽轮机的调节级一般都采用双列速度级。双列速度级的热焓降大。新蒸汽经过这一级后压力和温度都要下降较多，所以中小型汽轮机的调节级采用双列速度级后，可以得到以下好处：（1）在蒸汽参数，汽轮机功率相同的条件下，可使汽轮机级数减少，结构简化，而机组效率相差并不大。（2）由于双列速度级后的蒸汽压力、温度都下降很多，所以使调节级后的高压、高温段缩短，在汽缸和转子上都能节约一定数量的贵重金属材料，降低汽轮机的造价。（3）由于蒸汽经过双列速度级后压力下降很多，所以高压轴封结构可以简化，且漏汽损失可以减少。尤其对小型汽轮机这是很重要的。二、动叶和静叶间的关系 1、动叶片和静叶片的高度配合动叶片应比静叶片稍高些，这是为了让蒸汽由静叶喷出后尽可能全部进入动叶中工作。若部分汽流不能进入动叶片，则会增加碰撞和漏汽损失。一般汽轮机中，动叶片比静叶片高2～6mm，但是，动叶片不能过高，因为动叶片过高，蒸汽在动叶片顶部和根部会出现涡流，并增大了静叶喷射蒸汽时的抽吸作用，即把静叶和动叶间隙中的散乱蒸汽吸入动叶中，消耗了工作蒸汽的动能，造成所谓的副流损失，如叶片过高，蒸汽在动叶片中，消耗了工作蒸汽的动能，造成所谓的副流损失。 2、叶和动叶之间的轴向间隙动、静叶间必须保持适当的间隙，否则叶片无法转动。但是，这个轴向间隙的存在，会造成以下问题：（1）汽流在动、静叶的间隙中发生散乱现象，从而造成漏汽损失；（2）汽流抽吸此间隙中的散乱蒸汽而消耗动能，造成副流损失；（3）汽流在间隙中喷射方向的少许改变，引起蒸汽在叶片进口边的碰撞损失。为了减少蒸汽在叶片中的涡流损失、撞击损失及尽可能更多地利用余速动能，总希望尽量使动、静叶间的间隙减小。但是这个减小也是有条件的，它必须保证高速转动的动叶和静叶不发生摩擦、碰撞。一般汽轮机动叶和下一级静叶间的间隙必须大于推力轴承乌金的厚度一定数值，以防止推力力轴承乌金熔化后，转子向后移动时使动、静叶碰撞而发生严重事故。 3、动、静叶片轴向间隙的调整汽轮机动、静叶片间的轴向间隙过大是造成汽轮机经济性下降和出力不足的原因，这时应对其间隙进行调整。调整的办法有整机调整和单级部分调整两种。整机调整的方法是通过改变推力轴承内推力瓦片后的垫片厚度来改变转子在汽缸中的轴向位置，从而改变所有动、静叶片之间的间隙。例如要减少所有级静叶片和动叶片的轴向间隙，则可以采用加厚工作瓦片后垫片的厚度，同时减小非工作瓦片后垫片的厚度来实现。对于单级部分调整，若需调整的是第一级调节级，则可改变喷嘴下的垫片厚度；若需调整的是中间某级，则可改变隔板在汽缸中的位置，具体方法是改变隔板上轴向隔板钉的长度。如果动叶片与静止部分的径向间隙过大，则可以在动叶片对应的静止部分加装汽封片，以减少漏汽。三、叶片的受力分析动叶片工作时受到的作用力主要有两种：一是由叶片本身和围带、拉筋旋转时所产生的离心力；二是汽流通过动叶片时对动叶片作用的汽流力以及汽轮机启动、停机过程中，叶片上各部分温度差引起的热应力。

汽轮机调节级动叶片断裂事故分析及处理

收稿日期:2006201209 　作者简介:孙为民(19662),男,河南郑州人,副教授,现从事汽轮机设备的教学和科研。汽轮机调节级动叶片断裂事故分析及处理孙为民1 ,李留轩 2 (1郑州电力高等专科学校,郑州450004;2洛阳华润热电有限公司,洛阳471900) 摘要:针对50MW 汽轮机调节级动叶片断裂的事故原因进行了分析和研究,并根据当前机组情况选用了合理的处理方案。关键词:汽轮机;叶片断裂;处理方案分类号:TK267 文献标识码:B 文章编号:100125884(2006)0620458202 Processing and Fault Analysis ofMoving B lades Cripp ing of Steam Turbine Governing Stage S UN W ei 2m in 1 ,L IL iu 2xuan 2 (1Zhengzhou Electric Power College,Zhengzhou 450004,China; 2Luoyang China Res ourcus Ther moelectric Company L i m ited,Luoyang 471900,China ) Abstract:The fault reas ons of moving blades cri pp ing of steam turbine governing stage were analyzed and studied,and based on the unit state,the paper choosed reas onable sche mee of treat m ent .Key words:steam turb i n e;bl ades cr i pp i n g;schem ee of trea t m en t 0　前　言某发电厂有两台50MW 汽轮发电机组,机组型号为C50-8.83/1.3。1号机2004年1月投入运行,2号机2004年4月投入运行。2004年6月4日,2号机组振动突然加大,12日开缸检查,发现第1级动叶片(调节级)3处共6片从根部断裂,转子返制造厂修理。根据当时机组运行及叶片事故情况,制造厂家会同运行厂家对事故叶片进行了整级更换。更换时根据断叶片事故分析对叶片成组焊接剖口结构进行了改进,并增加了叶根侧部剖口焊。 2004年8月5日,2号机组振动再次出现异常,再次停机开缸检查,发现第1级动叶片(调节级)又有3处共6片从根部断裂,同时有部分叶片出现裂纹。断口形式和部位与第一次断口发生了较大变化,但断纹基本相似。另外,第2、3、4级动叶型面部分有不同程度的损伤,末级叶片有3片顶部不同程度地向外突出变形。 1　原因分析 1.1　设计分析该机组调节级所用叶型为3.4061,叶根为TG22,该叶片从上世纪60年代开始在我国50MW 高温高压汽轮机调节级上广泛采用,是一种成熟结构。制造厂在50MW 抽汽式汽轮机上从上世纪90年代初期开始使用,并根据机组运行工况进行了适当调整,使用情况一直良好。1.2　结构强度分析该机组调节级动叶片材料为1Cr11MoV,节圆直径1100 mm,叶片数156个,汽道高度35mm,叶片宽度35mm,叶根采用TG22型T 型叶根,叶片顶部自带围带,2片叶片成组,采用上、下V 型剖口焊接,围带焊接前厚8mm,剖口深6.5mm,叶片安装好后,围带加工至中间9mm 宽,厚6.1mm,两侧厚4.3mm 。该叶片作为调频叶片考核,其A 0型计算静频为4514Hz,所配喷嘴当量数为79.4,激振频率为3950Hz,频率避开率为14.3%,在型线底部的汽流弯应力为4.5M Pa (二阀开),其余应力均远低于标准考核值。1.3　叶片断裂原因初步分析第一次采用2片成组,在围带处焊接和在叶片底部开坡口焊接,叶片的振动强度基本符合有关的技术标准和行业规范要求,但叶片的切向振动频率和轴向振动与激振力频率的避开率不大,考虑到调节级叶片变工况运行条件和叶片装配在叶轮上的实际松紧状况,当振动下传时,叶片组的切向振动模态和轴向振动模态与喷嘴激振力频率发生共振或接近共振,导致叶片中的动应力过大,造成疲劳破坏。第二次采用2片成组,增加叶根匹配面焊接,避免第一阶切向振动模态的共振,轴向振动频率与激振力频率的避开率也有所改善,但轴向振动频率与激振力频率的避开率仍不是很大。焊接的热影响区造成叶片材料抗疲劳的能力降低和焊接原因引起的初始裂纹,加速了叶片的疲劳损坏。因此从振动应力的来源来看第一次和第二次的断裂有不同之处。通过对TG22型叶片根部断裂金相检验分析,结论如下:(1)叶根的断裂属于脆性断裂,裂纹扩展速度快,宏观断口上无明显塑性变形。 (2)裂纹源位于两叶根靠拢部位的焊区δ铁素体带处, 第48卷第6期汽　轮　机　技　术Vol .48No .62006年12月 T URB I N E TECHNOLOGY Dec .2006

燃气轮机叶片

燃气轮机叶片加工与控制一.燃气轮机的结构与组成燃气涡轮发动机主要由压气机、燃烧和涡轮三大部件以及燃油系统、滑油系统、空气系统、电器系统、进排气边系统及轴承传力系统等组成。三大部件中除燃烧外的压气机与涡轮都是由转子和静子构成，静子由内、外机匣和导向 (整流)叶片构成；转子由叶片盘、轴及轴承构成，其中叶片数量最多。二．燃气轮机工作原理及热处理过程工作原理：发动机将大量的燃料燃烧产生的热能，势能给涡轮导向器斜切口膨胀产生大量的动能，其一部分转换成机械功驱动压气机和附件，剩余能由尾喷管膨胀加速产生推力。三．燃气轮机叶片 1. 在燃气涡轮发动机中叶片无论是压气机叶片还是涡轮叶片，它们的数量最多，而发动机就是依靠这众多的叶片完成对气体的压缩和膨胀以及以最高的效率产生强大的动力来推动飞机前进的工作。叶片是一种特殊的零件，它的数量多，形状复杂，要求高，加工难度大，而且是故障多发的零件，一直以来各发动机厂的生产的关键，因此对其投入的人力、物力、财力都是比较大的，而且国内外发动机厂家正以最大的努力来提高叶片的性能，生产能力及质量满足需要。在流道中，由于在不同的半径上，圆周速度是不同的，因此在不同的半径基元级中，气流的攻角相差极大，在叶尖、由于圆周速度最大，造成很大的正攻角，结果使叶型叶背产生严重的气流分离；在叶根，由于圆周速度最小，造成很大的负攻角，结果使叶型的叶盆产生严重的气流分离。因此，对于直叶片来说。除了最近中径处的一部分还能工作之外，其余部分都会产生严重的气流分离，也就是说，用直叶片工作的压气机或涡轮，其效率极其低劣的，甚至会达到根本无法运转的地步。叶片的工作条件。压气机叶片含风扇叶片属于冷端部件的零件，除最后几级由于高压下与气体的摩擦产生熵增而使温度升高到约600K (327° C),其余温度不高，进口处在高空还需防结冰。工作前面几级由于叶片长以离心负荷为主，后面几级由于温度以热负荷为主。总之压气机叶片使用寿命较长。叶片的使用的材料一般为铝合金、钛合金、铁基不锈钢等材料。涡轮是在燃烧室后面的一个高温部件，燃烧室排出的高温高压燃气流经流道流过涡轮，所有叶片恰好都是暴露在流道中必须承受约1000° C 的高温1Mpa 的以上高压燃气的冲刷下能正常工作。因此叶片应有足够的耐高温和高压的强度。涡轮叶片的使用寿命远低于压气机叶片约2500h。转子叶片，静子叶片只承受热应力及弯曲应力，没有离心应力。叶片使用的材料一般为高温铸造合金如K403、K424 等、和高温合金如GH4133 等，温下高强度材料。 2. 叶片加工与控制 ( 1 )加工叶片的加工分两大部分：一部分为叶片型面加工，一部分为榫头加工及缘板加工：压气机工作叶片的型面是用高能高速热挤压成型后经抛光而成；整流叶片是由冷轧成型经抛光而成。涡轮叶片的叶型，无论是工作叶片还是导向叶片均为铸件者都是型面没有余量精密铸造件都是大余量经数铣、抛光而成。压气机叶片和涡轮叶片的榫头及上、下缘板尺寸为机械加工而成。前面讲

汽轮机叶片选材及热处理工艺

目录一、引言 (1) 二、设计任务 (1) 三、工况分析 (2) 四、失效分析及性能要求 (3) （一）汽轮机叶片的失效分析 (3) （二）性能要求 (4) 五、选材及优化 (4) （一）铬不锈钢 (4) （二）强化型铬不锈钢 (4) （三）低合金珠光体耐热钢 (5) （四）铝合金和钛合金 (6) （五）优化 (6) 六、确定尺寸和热处理工艺 (6) （一）热处理工艺 (6) （二）组织及热处理工艺分析 (9) 七、工艺流程及工艺卡片 (10) 八、成品检验 (10) （一）硬度检验 (10) （二）金相检验 (11) 结论 (11) 参考文献 (11)

一、引言汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械,又称蒸汽透平。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。汽轮机主要应用于电力工业、船舶工业、水泥、化工、石油、冶金、重型机械等领域。汽轮机是一种旋转式的流体动力机械，它直接起着将蒸汽或燃气的热能转变为机械能的作用。而叶片是汽轮机的“心脏”，是汽轮机中极为主要的零件。叶片一般都处在高温，高压和腐蚀的介质下工作。动叶片还以很高的速度转动。在大型汽轮机中，叶片顶端的线速度已超过600m/s因此叶片还要承受很大的离心应力。叶片不仅数量多，而且形状复杂，加工要求严格。叶片的加工工作量很大，约占汽轮机、燃气轮机总加工量的四分之一到三分之一。叶片的加工质量直接影响到机组的运行效率和可靠行，而叶片的质量和寿命与叶片的加工方式有着密切的关系。所以，叶片的加工方式对汽轮机的工作质量及生产经济性有很大的影响。这就是国内外汽轮机行业为什么重视研究叶片加工的原因。随着科学技术的发展，叶片的加工手段也是日新月异，先进的加工技术正在广泛采用。要满足不断提高的使用性能需求仅仅依靠新型叶片材料的应用仍然很难满足，必须将各种热处理技术应用到汽轮机叶片的制造当中才能达到对叶片具高效率、高精度和高寿命的要求。二、设计任务先通过对汽轮机的学习，了解其工作条件及内外部构造，继而对汽轮机叶片所处的周边环境有所了解，从而知道其工作条件。再对汽轮机叶片的工作环境和工作条件（包括蒸汽或燃气与叶片的相互作用、工作温度、旋转速度、叶片受力情况等）进行分析，通过分析和研究得出的数据和现象，以确定汽轮机叶片的主要失效形式，并通过对数据和结果的分析得出汽轮机叶片的失效原因。再由失效形式和失效原因确定出汽轮机叶片正常工作时应满足的性能要求。再根据汽轮机叶片材料的性能要求，通过查阅资料和实验研究初步选定出三种以上符合要求的材料，再结合材料的性能、工艺性和经济性及汽轮机叶片材料的性能要求对所选材料进行综合分析，最终确定出最佳材料。确定出最佳材料后再根据最佳材料确定汽轮机叶片的尺寸和热

汽轮机叶片强度计算.

汽轮机叶片强度计算汽轮机叶片强度计算与分析李小敏杨林君万茜尤鸿燕龚晓庆几个概念转子:气轮机的转动部分,包括叶片,叶轮,主轴及联轴器等. 静子:包括汽缸,汽缸法兰,法兰螺栓和隔板等; 静应力:稳定工况下不随时间变化的应力; 动应力:周期性激振力引起的振动应力,其大小和方向都随时间变化; 静强度校核:考虑材料在各种温度下的屈服极限,蠕变极限,和持久强度极限; 动强度校核:此处仅限于零件自振频率和激振力频率计算及安全性校核; 叶片静应力计算重要性电站汽轮机叶片,特别是大型汽轮机动叶片,所处的工况条件及环境极为恶劣,主要表现在应力状态,工作温度,环境介质等方面.汽轮机在工作过程中,动叶片承受着最大的静应力及交变应力,静应力主要是转子旋转时作用在叶片上的离心力所引起的拉应力,叶片愈长,转子的直径及转速愈大,其拉应力愈大.此外,由于蒸汽流的压力作用还产生弯曲应力和扭力,叶片受激振力的作用会产生强迫振动; 当强迫振动的频率与叶片自振频率相同时即引起共振,振幅进一步加大,交变应力急剧增加,最终导至疲劳断裂. 叶片静强度计算离心应力计算 1,等截面叶片的离心应力计算根部截面的离心力Fc最大等截面叶片根部截面的离心应力最大 2,变截面叶片的离心应力计算对于径高比的级,常把其叶片设计成变截面扭叶片. 采用变截面是为了降低叶型截面上的离心应力. 蒸汽弯曲应力计算 (1)等截面叶片弯曲应力计算蒸汽作用在每个叶片上的圆周力和轴向作用力与分别为根部截面点上的最大弯曲应力分别为 (2)扭叶片弯曲应力计算因这蒸汽参数和截面面积沿叶高变化,故必须计算出蒸汽弯曲应力沿叶高的变化规律,然后对最大弯曲应力的截面进行强度校核. 气轮机转子静强度安全性判别转子静强度安全性判别就是根据零件受力分析,计算出危险截面的静应力或相当应力,再与材料的许用应力相比较,从而判别出静强度是否安全. 其判别因子有: 1.许用应力 . 它是根据材料的机械性能和安全系数确定的.若叶片及其附件的工作温度不同,则静强度校核的标准也不同,一般以材料蠕变温度为分界线. 2.安全系数. 安全系数的选取与许多因素有关,入应力计算式的精确程度,材料

第五章汽轮机零件的强度校核-第二节汽轮机叶片静强度计算

第二节汽轮机叶片静强度计算叶片是汽轮机的主要零件之一，它将高速汽流的动能转换成机械功。为了确保叶片安全工作，以及分析其损坏原因，必须掌握叶片静强度计算和动强度校核方法。本节只讨论叶片静强度计算，重点介绍叶片的离心应力和蒸汽弯曲应力的计算，以及讨论围带、拉筋等对叶片弯曲应力和离心应力的影内。一、单个叶片叶型部分的应力计算汽轮机叶片由叶顶、叶型(叶片型线，或称叶身)和叶根三部分组成，叶片是在高温、高转速和高速汽流绕流或湿蒸汽区的条件下工作的。作用在叶型部分的力主要有两类：其一是与叶型自身质量和围带、拉筋质量有关的离心力；其二是高速汽流通过叶型通道时产生的蒸汽作用力，以及围带、拉筋发生弯曲变形时对叶片的作用力等。前者是叶型内部的离心应力；后者是弯曲应力。当叶片离心力的作用点不通过计算截面的形心时，离心力除了引起拉伸应力外，还要产生离心力偏心导致的弯曲应力。叶片分为等截面和变截面叶片两类。两者的结构和受力不同，因而其离心力和弯曲应力的计算方法也有区别。（一）离心应力计算汽轮机叶片在高速旋转时产生很大的离心力，由离心力引起的应力称为叶片的离心应力。由于离心力沿叶高是变化的，所以离心应力沿叶高各个截面上也是不相等的。尽管离心力在叶型根部截面最大，但高心应力的大小要视叶型截面的变化规律而定。 1．等截面叶片的离心应力计算等截面叶片如图5.2.1所示，其叶型截面面积沿叶高不变。由于叶型根部截面承受整个叶型部分的离心力，所以根部截面的离心力c F 最大： 2ωρm c A l R F = （5.2.1）

式中 ρ——叶片材料密度； A ——叶型截面积； l ——叶型高度； m R ——级的平均半径； ω——叶轮的旋转角速度。等截面叶片根部截面积的离心应力最大用m ax .c σ表示，即 2m ax ./ωρσm c c lR A F == （5.2.2）由上式可得到几点有益的启示： 1）等截面叶片的离心应力与其截面面积大小无关，也就是说对于等截面叶片不能用增加截面面积的方法来降低离心应力，因为随着截面积的增加其离心应力也成比例增加，根部截面的最大离心应力保持不变。 2）当等截面叶片的材料和级的尺寸一定时要想降低叶片的离心应力只有采用变截面叶片。 3) 采用低密度、高强度的叶片树料可提高末级叶片的高度，增大极限功率。如钦基合金的33=4.510kg m ρ?．为一般不锈钢材密度的一半，可大大减小离心应力。我国研制的超硬铝合金材料比LC4，其33=2.810kg m ρ?，约为一般1Cr13、2Cr13叶片材料密度的35％，面其屈服极限0.2σ＝550MPa ．使用LC4材料可使末级叶高明显增加。 2．变截面叶片的离心应力计算对于径高比θ＜8～12的级，常把其叶片设计成变截面扭叶片。采用变截面

汽轮机末级叶片的水蚀及防护

汽轮机低压末级叶片腐蚀原因分析及其表面防护处理摘要：随着电站汽轮机大容量化，叶片的安全可靠性和保持高效率显得尤其重要。叶片是汽轮机的关键零件之一。它在极苛刻的条件下承受高温、高压、巨大的离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区水滴冲蚀的共同作用。因此很有必要及时调查研究、分析、总结叶片尤其是末级和调节级叶片发生的各种损伤原因及防止发生损伤的各种措施。本文着重研究分析汽轮机低压末级叶片腐蚀原因及其表面防护处理。关键词：末级叶片；腐蚀；表面防护 Abstract:with the large-capacity turbine hydropower station, the safety and reliability of the blade and keep high efficiency are especially important. The blade is one of the key parts of the steam turbine. It very hard in under the condition of high temperature, high voltage, and huge bear the centrifugal force, steam force, steam-excited vibration, corrosion and vibration and the wet steam area of water erosion work together. So it is necessary to research, analysis, summarizes the last stage blade especially and adjust stage blade happen all kinds of injury reason and prevent the occurrence of injury of the various measures. This paper analysis the steam turbine low pressure the last stage blade causes of corrosion and its

汽轮机叶片设计及型线修整方法的研究

汽轮机叶片设计及型线修整方法的研究发表时间：2019-12-23T09:59:39.497Z 来源：《电力设备》2019年第17期作者：张立波 [导读] 摘要：叶轮是影响汽轮机工作效率的重要零器件，也是对汽轮机可靠性具有重要影响的器件。（国电双辽发电有限公司吉林双辽 136400）摘要：叶轮是影响汽轮机工作效率的重要零器件，也是对汽轮机可靠性具有重要影响的器件。随着经济社会的发展，汽轮机的数量越来越多，叶轮的形状更加复杂，对叶片的性能要求也越来越高。一些特殊叶片的加工技术难度大，传统的加工方式难以满足要求。对汽轮机叶片进行研究，可以提高汽轮机叶片制造技术的发展，促进新工艺的形成。基于此，本文主要对汽轮机叶片设计及型线修整方法进行分析探讨。关键词：汽轮机；叶片设计；型线修整；方法研究 1、前言所有叶片成型都必须同时考虑强度和气动两方面因素及它们之间的相互影响。叶片的气动、强度和振动性能取决于各特征截面叶型。而特征截面叶型的设计依赖于给定的初始参数。截面面积和最小惯性矩以及它们的径向分布是强度、振动计算的原始数据，由此决定了叶片的外形。 2、汽轮机叶片设计 2.1根部截面叶型设计变截面的扭曲叶片的设计始于根部截面，所以这个截面对叶片设计是至关重要的，首先应仔细审核、确定根部截面半径，多数情况下，由于强度、气动性能要求，根部截面的设计是关键。若通道是收敛的，计算叶型和其它几何特性；若面积小，应增加叶型厚度，同时兼顾出口角O2/t，再用程序计算几何特性直至设计的面积符合要求，然后校核流道，计算汽道表面的速度分布，当根部截面叶型和汽道都达到要求时，找出叶型的重心，并通过此重心画x和y轴，所有的设计截面型线上的点以x、y轴为基准测量，而所有的设计截面型线重心都应落在x、y轴为圆心、半径为0.8mm的小圆内。上述过程完成了根部叶型的设计，接下来可进行顶部叶型的设计。 2.2顶部截面叶型设计顶部截面叶型是在设计变截面叶片时另一个应注意的截面叶型，大功率汽轮机的末级叶片在顶部叶栅的特点是出口马赫数大，相对栅距大，折转角小。对于这类超音速叶型，当马赫数大于1.4时，可设计成缩放形通道，使汽流在扩张段内完成部分膨胀，膨胀波的强度比无扩张段的纯收敛形叶型减弱，损失减小。设计中仍旧需要进行强度和气动设计，顶部叶型需大于某最小面积，轴向宽度很窄、叶型细长，其最大厚度不要小于5mm。顶部叶型的流动控制区受到限制是因为最大节距和最大进口角都在顶部截面。对于一个好的叶型设计，两个相邻叶片的任何高度上进出边间应该有一些重叠。顶部叶型设计完成后，计算其几何特性，找出其重心位置，并将叶型放置于x、y轴，然后使x轴和y轴重合来叠合根部和顶部叶型。以上设计初步完成了根部叶型和顶部叶型的设计。若需对O2/t或面积分布调整，现在是最合适的时候。 2.3平均截面叶型设计平均截面是指在出口边上50%叶高处的截面，是代表一个叶片基元级特征，要求有高效率。因此也是设计重点截面。首先用根部和顶部叶型线性插入一个大致的平均截面叶型，为满足平均截面的设计要求需做必要的调整直到达到收敛通道、要求的各初始参数和表面速度分布。平均截面的重心应该落在要求的小圆内，调整光顺进出口边。 3、型线修整方法 3.1精锻叶片的型线修整方法对于精锻叶片型线，由于锻造余量比较小，叶身的偏移量给的比较小，所以对进气边和出气边的修整就显得尤为重要，它的修整方法也比较复杂。通过对叶片厂工程技术人员长期经验积累总结，有以下4种叶身型线修整方法。 3.1.1靠近叶根型面进气边型线的修整方法图1为靠近叶根型面进气边型线修整方法示意图。图1 靠近叶根部分，由于叶片扭曲翘起很高，为了防止出现倒勾影响出模，必须设置一定的拔模斜度，一般取为7°，具体修整过程如下：（1）作背弧13的偏移线1，距离1.5～3mm；（2）作进气边小圆12的偏移线2，距离25～30mm；（3）作进气边小圆12的偏移线3，距离5～8mm；（4）作内弧偏移线的进气边的延伸线4；与线3相交；（5）过线3和线4的交点作水平线5；

汽轮机叶片常用钢钢号特性及其主要应用范围

汽轮机叶片常用钢钢号特性及其主要应用范围钢号与技术条件特性主要应用范围类似钢号 20CrMo GB/T 3077-1999 是广泛应用的铬钼合金结构钢，具有良好的力学性能和工艺性能。在520℃以下具有良好的高温持久性能。焊接性能尚好，作为叶片使用时，表面采取适当的防护措施。用作中压 125MW以下汽轮机压力级叶片 1Cr13 GB 8732-2004 12Cr13 GB/T 1221-2007 属马氏体型耐热钢。该钢碳含量较低，淬透性好，有较高的耐蚀性、热强性、韧性和冷变形性能。能在湿蒸汽及一些酸碱溶液中长期运行。该钢的减振性是已知钢中最好的。应严格控制该钢的热加工始锻温度和终锻温度，否则钢易过热而导致晶粒粗大，并析出大量的 δ铁素体，使钢的韧性降低。该钢要求避免在370℃～560℃回火，高温回火在保证良好的耐蚀性的同时，可获得优良的综合力学性用于工作温度＜450℃的汽轮机变速级叶片及其他几级动、静叶片 SUS410(JIS) 410(AISI， ASTM) 410S 21(BS) X10Cr13(DIN) Z12C13(NFA) 12X13(ГОСТ 5632)

能。钢的焊接性能尚可。 2Cr13 GB 8732-2004 20Cr13 GB/T 1221-2007 属马氏体耐热钢。该钢在700℃ 以下具有足够高的强度、热稳定性和很好的减振性能，并具有较高的韧性和冷变形能力。与1Cr13钢相比，含碳量稍高，故强度也稍高，但塑性和韧性稍低。该钢在淡水、海水、蒸汽及湿气等条件下耐蚀性较好。该钢的抗磨蚀性能可通过表面强化方法来提高。用于工作温度＜450℃的截面较大、要求强度较高的后几级叶片及低温段长叶片 SUS 420J1(JIS) 420 S42000(AISI， ASTM) 420 S37(BS) X20Cr13(DIN) Z20C13(NFA) 1Cr12Mo GB 8732-2004 12Cr12Mo GB/T 1221-2007 属马氏体型耐热钢。与2Cr13钢相比，含碳量稍低，但强度、塑性、韧性均高于2Cr13。Mo的加入有利于提高钢的抗点蚀能力。该钢在淡水、海水、蒸汽及湿气等条件下耐蚀性较好。用于工作温度＜450℃的截面较大、要求强度较高的后几级叶片及低温段长叶片，例如 1000MW汽轮机低压动叶片。 1Cr11MoV GB/T 8732-2004 14Cr11MoV GB/T 属马氏体耐热钢，是改型的 12%铬钢的典型钢种之一。由于钢中加入了钼和钒，其热强性和组织稳定性均比13%铬钢高。该钢具有良好的减振性和小的线膨胀系数，用于工作温度＜540℃的汽轮机变速级及高温区动、静叶片 15X11MΦ(ГОСТ 5632)