超超临界机组汽轮机轴瓦失效分析

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1、第31卷第10期华电技术V01．31No．102009年1O月HuadianTechnologyOct．2009超超临界机组汽轮机轴瓦失效分析刘鸿国(华能玉环电厂，浙江玉环317604)摘要：对某电厂某机组1轴瓦发生脱胎的巴氏合金进行了化学成分分析、金相组织分析、XRD分析和X射线能谱分析等测试。分析结果显示，sb含量符合要求，cu，Ph，zn含量均超标；巴氏合金组织中B相(SnSb)在个别位置存在的轻度偏析，但未发现严重的偏析、分层及其他铸造缺陷；￡相(Cu6Sn5)和p相(SnSb)两相之和所占比例平均值为39．5％；在结合面处挂锡层的合金侧

2、有s层。建议同类部件的订货协议中应明确提出允许的化学成分偏差范围及合金层硬质相含量要求。关键词：巴氏合金；脱胎；￡相(Cu6Sn5)；B相(SnSb)中图分类号：TK263．64文献标志码：A文章编号：1674—1951(2009)10—0011—05上瓦：4点，2个弧面侧边每边2点。1汽轮机轴瓦失效概况(3)金相组织检验。下瓦：取2个截面金相样，某电厂某机组在B级检修中对汽轮机轴瓦进进行金相组织检验，判断金相组织是否有明显偏析、行翻瓦检查时发现：1瓦上瓦乌金表面有细小的碎分层及明显铸造缺陷，并进行定量金相分析，判断各裂脱落现象，翻出下瓦后发现整

3、个下瓦乌金接触面相的比例。磨损严重，瓦两侧乌金有明显碎裂脱胎现象，乌金表(4)扫描电子显微镜／能谱仪(SEM／EDS)分析。面未发现异物。检查主轴轴颈表面完好，没有明显对脱落的乌金块表面形貌进行观察分析，对2个截划痕。对油系统做相应检查后发现主机润滑油回油面金相样进行EDS分析，分析各相的成分。滤网及进油滤网完好无破损，未发现异物，同时对1(5)对所取的金相样进行x射线衍射仪(XRD)轴承进油节流阀解体检查未发现异物，阀后管道到分析，判断物相类型。轴承进油口用压缩空气进行吹扫未发现异物，阀前3试验结果管道用内窥镜检查未发现异物。查运行记录，该瓦在

4、检修前曾有瓦温升高现象，从83．5℃开始上升，3．1下瓦的宏观形貌到90cc报警。整个下瓦接触面乌金磨损严重，如图1所示，瓦轴瓦合金材料为巴氏合金(ZSnSb12Cu6Cd1)，两侧乌金有明显碎裂脱胎现象，乌金表面未发现钢背内表面加工成燕尾槽状，合金层较薄的位置浇异物。铸厚度约为6mm，较厚的位置浇注厚度为10mm，轴承内孔尺寸为250．75mm。为了解轴瓦合金层的浇铸质量，同时积累巴氏合金的相关数据，为其他超超临界机组轴瓦的监督检查和今后同类部件订货提供技术依据，对该轴瓦进行检测分析。2检测内容(1)化学成分检验。对下瓦取样进行化学成分分析。(

5、2)现场复膜金相组织检验。下瓦：根据现场图1轴承下瓦照片观察情况选择8处检验结合面处的金相组织，观察3．2化学成分分析结合情况，并观察合金脱胎位置的裂纹扩展方向。对1轴瓦下瓦取样进行化学成分分析，结果见表1。对比GB／T1l74—92《铸造轴承合金》和JB／T收稿日期：2009—03—244272—1994《汽轮机锡基合金轴瓦技术条件》的要·I2·华鬯技术第31卷求，由表1可知，cu，Pb和zn质量分数超出了标准要求，sb质量分数基本满足标准要求。表1巴氏合金化学成分分析％3．3XRD分析1轴瓦剥落的巴氏合金块状试样经抛光后做图3巴氏合金贴合钢背

6、的边缘SEM照片2XRD分析，分析结果显示，下瓦合金层主要由3种相组成：四方结构(T)的锡(固溶体)、菱面体结构(R)的B相(SbSn)和六方结构(H)的s相(Cu6Sn5)。3．4SEM／EDS分析对下瓦巴氏合金层取样，为避免热镶嵌影响合金的组织，对样品进行冷镶嵌，经精细磨抛制成金相样品。利用FEIQuanta400型扫描电镜和OxfordIN—CAX—sight能谱仪对样品的各相成分及巴氏合金靠近钢背处的形貌和成分进行分析，观察各相分布情况，确定是否存在挂锡层。分析挂锡层的成分，并在SEM下观察人为折断后的下瓦合金层断口形貌。图2～图4为巴氏

7、合金层靠近钢背处的背散射图4巴氏合金贴合钢背的边缘sEM照片3电子像，由于背散射电子像可显示成分信息，即平均对以上各类物质进行EDS分析，结果见图5～原子量高的位置较亮、平均原子量低的位置较暗，因图9及表2～表6。由EDS分析可知，浅灰色的基此，从背散射电子图像上可以区分不同相。由图2、体为d固溶体(sb在Sn中的固溶体)，其中分布的图3、图4可以看出，在巴氏合金层金相组织中各相白色大块和白色小颗粒均为8相(SnSb)，灰色颗粒根据形貌、灰度和分布区域的不同可分为：浅灰色基则均为￡相(Cu6Sn5)。体、白色方形块、白色小颗粒、浅灰色基体中分布的

8、深灰色颗粒、白色大块中分布的深灰色颗粒。图5巴氏合金EDS分析位置1图4中，巴氏合金层靠近钢背一侧的边缘处有图2巴氏合金贴合钢背的边缘S