发电机线棒的失效分析.PDF

记录号：JS-AL-其他-113 发电机线棒的失效分析 摘 要：利用扫描电镜、能谱和金相等分析手段，对失效的发电机线棒进行分析，结果发现， 扁铜管的开裂破断是由于在周期循环应力作用下和含有S、Cl、P等腐蚀性元素的物质长期共 同作用导致铜管内壁，形成微裂纹，逐步向外发展形成宏观的裂纹，最后贯穿整个管壁，造 成零件失效破坏。铜管内壁的覆盖物中的大量铁和硫形成硫酸铁[Fe (SO) ]会对纯铜产生强 中 2 4 3 烈腐蚀。包含多种物质的覆盖物也严重影响铜管的导热，使冷却效果大大降低，对发电机的 工作效率和安全运行产生不利影响。 关键词：发电机静子；线棒；腐蚀疲劳；微裂纹；断口分析 国 材料种类/牌号：一号铜 概述 某发电厂5、6号发电机系原苏联20世纪50年代设计产品，型号为TBB2002A，容量200 应 MW，于1979年投运，至2002年底累计运行约160 000h。自1993年开始5、6号发电机曾4 次出现两端部铁心松动、过热及断齿现象，后又发现静子线棒有松动磨损现象。2002年对6 急 号发电机做二倍频测量，各槽线棒的固有振动频率均发生了变化。2002年8月，6号发电机 运行中发生静子线棒汽侧渐开线鼻部近集水盒R弯处导线断裂漏水事故，停机转检修进行了 更换线棒处理。线棒宏观裂纹形貌见图1。经检查，宏观可见7根线棒断裂，以下对断裂线 棒进行失效原因分析[1] 。 分 测试过程与结果 析 本文主要采用化学、光谱、气体、JSM-840扫描电镜及X射线能谱仪，对其断件进行失效 -10 -9 原因的分析。扫描电镜及X射线能谱仪分析，工作电压为25kV，工作电流为6x10 ～3x10 A。 成分分析 表1 材质成分分析 网 元素 As Sb Pb 元素 H O 光谱分析(w/%) ＜0.002 ＜0.002 ＜0.001 气体分析(w/%) 0.0004 0.026 元素 Sn Fe Ni 元素 S 光谱分析(w/%) ＜0.0005 ＜0.001 ＜0.001 气体分析(w/%) 0.0006 元素 Bi Zn 元素 P Cu 光谱分析（wt/%） ＜0.0005 ＜0.0002 化学分析(wt/%) ＜0.001 99.96 表1为对没有腐蚀的扁铜管取样进行化学分析、光谱分析和气体分析的结果，将表中分 1 析结果与我国一号铜标准相比对，除O（氧）比标准值0.02稍高外，其余都符合标准要求， 扁铜管材质没有质量问题。 金相观察 该铜棒金相组织为孪晶奥氏体，矩形铜管内壁有腐蚀情况发生，可见内壁腐蚀凹坑，腐 蚀由内壁向外壁沿晶界发展，晶界已经明显粗化，形成裂纹。腐蚀大部分沿晶界发展，少量 穿晶。线棒金相组织及内壁微观裂纹见图 1。[1] 中 国 断口分析 应 ◆发电机线棒