駱國防，陸克昀

　　（國網上海市電力公司電力科學研究院，上海200437）

　　摘  要： 發電機轉子磁軛疊片拉緊螺桿主要是對發電機轉子鐵芯起拉緊、固定作用，一旦斷裂，會造成磁軛松動，嚴重影響機組穩定、安全運行。本文在利用超聲波對其檢測過程中發現其存在嚴重裂紋后，對其進行解剖，從而對裂紋形成原因進行深度分析。

　　關鍵詞： 發電機轉子磁軛疊片拉緊螺桿；超聲波檢測；裂紋；成因分析

0 引言

　　某廠4號機組發電機轉子由主軸、輪幅、磁軛、磁極等組成。發電機轉子的磁極為凸極式，是產生磁場的主要部件，磁極鐵芯由1.5 mm厚的鋼片沖疊成，而發電機轉子磁軛疊片拉緊螺桿就主要是對轉子鐵芯起拉緊、固定作用。

　　在查閱了4號機組的歷次檢修記錄后，發現最近一次大修時間為2004年9月份，并且為增容進行了改造性大修，當時很多重要設備比如發電機磁軛疊片拉緊螺桿、頂蓋緊固螺栓等都沒有進行過系統、全面的無損檢測。國家電力監管委員會發出的安全生產2010.2號文件，其中第七條明文規定：“(七)加強設備技術監督。結合設備消缺和檢修對易產生疲勞損傷的重要設備部件(如水輪機頂蓋緊固螺栓等)進行無損探傷。對已存在損傷的設備部件要加強技術監督，對已老化不能滿足安全生產要求的設備部件要及時進行更換”。根據這一文件精神，結合該廠一些關鍵設備的實際運行情況，對其4號機組的一些重要設備和部件進行了金屬監督測試。在整個檢驗檢測過程中，對發電機轉子320只磁軛疊片拉緊螺桿超聲波檢測中發現，在#17磁極上靠近#16磁極側的這1根拉緊螺桿內部存在嚴重裂紋。詳見以下檢測數據和裂紋形成原因分析。

1 試驗參數及邊界條件

　　本次檢測所依據的技術標準為DL/T 694－1999《高溫緊固螺栓超聲波檢驗技術導則》。檢測所使用的主要儀器設備為EPOCH4型超聲波探傷儀。檢測參數及邊界條件如表1。

2 現場超聲波檢測結果判斷及相關圖片

　　經超聲波檢測，發現發電機轉子磁軛疊片拉緊螺栓檢測范圍內，在#17磁極上靠近#16磁極側的這1根拉緊螺桿內部存在嚴重裂紋，具體檢測和分析確定此缺陷為裂紋的過程如下。

　　其中，圖1為在4號機組發電機轉子磁軛疊片拉緊螺桿現場超聲波檢測中，發現在#17磁極上靠近#16磁極側的這1根拉緊螺桿在1 432.4 mm處存在超標缺陷時的視頻截圖。為了對此缺陷進行準確定性和定量，從螺栓的兩端面分別進行檢測，發現該缺陷的位置、波形、當量大小等基本上相同，根據多年的現場經驗和缺陷的超聲波波形分析，判斷此缺陷為裂紋。拆下螺栓后，再根據超聲波探頭移動的位置，還可判斷出該螺桿內的裂紋發展已經基本上貫穿了整個螺桿圓周面，最多不會超過3 mm就會裂穿或斷裂。

　　圖2為現場判廢后的發電機轉子磁軛疊片拉緊螺桿被運回試驗室解剖前所拍照片。

　　圖3為判廢后的拉緊螺桿在其存在超標缺陷范圍內所截取的試樣。

　　圖4、圖5為試樣解剖后的裂紋形狀、位置、大小、寬度等。

　　圖6為圖5裂紋解剖后的端面圖。

　　根據圖4、圖5及圖6等最后解剖結果來看，基本驗證了現場超聲波檢測結果的判斷。

3 裂紋形成原因分析

　　從圖3的螺栓外表可看到裂縫所在位置有明顯的縮頸現象，這是螺栓受到拉力產生的，表明螺栓鋼材塑性較好。將螺栓裂縫打開，得到裂縫面（見圖4、圖5）。從裂縫面上可看出，裂源在螺栓中心部位，沿螺栓徑向擴展，距外表面約3 mm。

　　螺栓一般由圓鋼制成。鋼材在澆鑄時，雜質易聚集在鋼錠的中心部位，形成夾雜物。在以后軋制成圓鋼的過程中，夾雜物依然存在于中心部位。

　　螺栓承受的應力主要為拉應力，在整個截面上應力基本一致。在螺栓中心有較大夾雜物的部位，夾雜物破壞了金屬的連續性，產生應力集中現象，在拉應力的作用下，形成疲勞裂紋，并逐漸向周圍擴展。由于螺栓鋼材的塑性較好，并且螺栓在拉應力的作用下有所伸長，釋放了部分應力，使得裂紋擴展比較緩慢，在檢測出裂紋之前螺栓尚未完全斷裂。

4 建議

　　為了電廠及電網安全、高效地運行，建議電廠加強對全廠所有發電機轉子磁軛疊片拉緊螺栓的定期監督檢測。