貫流式機組轉輪室水平法蘭裂紋防治問題研究

王 佩，陳 明

(1. 湖南五凌電力科技有限公司，湖南 長沙 410004； 2. 凌津灘電廠，湖南 常德 415731)

轉輪室是燈泡貫流式機組重要的過流部件，是轉輪進行能量轉換的重要場所[1]。轉輪室裂紋是燈泡貫流式機組的常見缺陷之一，目前已在紅花，百龍灘，貢川，株溪口，水口等多個電廠發現類似問題[2-3]。其中，凌津灘電廠的轉輪室為上下兩瓣式結構，通過水平法蘭上下連接，轉輪室球形段，過渡段和過渡段各有一道周向環筋。自機組運行以來，多臺機組的轉輪室都陸續發現裂紋，裂紋位置均為過渡段環筋與水平法蘭的連接處的焊縫位置，且經焊接修復后，裂紋仍反復出現，嚴重影響機組的安全穩定運行，裂紋位置如圖1紅圈內區域所示。

圖1 裂紋位置示意圖

1 裂紋原因分析

應力集中是凌津灘電廠轉輪室裂紋的主要原因之一，對轉輪室進行受力仿真分析發現，轉輪室整體受力變形最大位置位于水平法蘭球面端與過渡段之間，與裂紋實際發生位置一致，可以斷定，裂紋發生的主要原因為機組運行時，水平法蘭球面端與過渡段之間位置變形偏大，同時此處剛好為過渡段環筋的位置，轉輪室變形受到過渡段環筋的束縛，導致應力集中，轉輪室受力后總體變形的仿真分析如圖2所示。同時，由于轉輪室過渡段的材質與環筋的材質不同，轉輪室過渡段的材質為馬氏體不銹鋼鋼板0Cr13Ni5Mn，屈服極限為550 MPa，環筋的材質為40厚碳鋼鋼板Q235，強度極限僅為215 MPa，在兩種材料的相交處強度應按較弱材料Q235考核，環筋與水平法蘭連接焊縫相比強度偏低，導致機組運行過程中，在過渡段環筋與水平法蘭連接焊縫裂紋產生疲勞裂紋?！?br>