中央噴嘴裂紋原因分析

檢修某型高壓汽輪機(jī)主機(jī)噴嘴閥時(shí)，發(fā)現(xiàn)前、后主機(jī)中間噴嘴室內(nèi)腔底部各有1條裂紋。裂紋方向大體平行于兩噴嘴閥中心連接，向后偏離閥座邊緣約15mm，在噴嘴閥座面向立壁過(guò)渡的圓弧面上，前主機(jī)裂紋長(zhǎng)約180mm，后主機(jī)裂紋長(zhǎng)約220mm。

中央噴嘴裂紋產(chǎn)生的原因分析

1） 主機(jī)在低工況工作時(shí)使用了較高的設(shè)計(jì)蒸汽參數(shù)，在初始啟動(dòng)條件下，閥箱熱應(yīng)力加大，易誘發(fā)熱疲勞損傷。

2） 由于閥箱鑄鋼件本身組織和結(jié)晶特點(diǎn)所限，可能存在不可避免的內(nèi)部缺陷。

3） 主機(jī)使用強(qiáng)度大且啟停頻繁，尤其在緊急快速啟動(dòng)情況下易強(qiáng)化疲勞熱應(yīng)力。

中央噴嘴裂紋產(chǎn)生后的強(qiáng)度分析

如果裂紋的深度小于10mm，進(jìn)行有限元理論分析靜強(qiáng)度計(jì)算，即僅對(duì)閥箱內(nèi)表面施加工作壓力，計(jì)算所得的應(yīng)力值只是由內(nèi)表面壓力引起。本計(jì)算在模型出現(xiàn)裂紋處的缸壁上打磨掉10mm，并對(duì)剩余厚度結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。

1） 建立數(shù)學(xué)模型。

噴嘴閥箱為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，計(jì)算時(shí)的幾何模型為噴嘴閥箱的一半。劃分網(wǎng)絡(luò)采用四面體單元，對(duì)于結(jié)構(gòu)突變的位置進(jìn)行了細(xì)分，并把模型的內(nèi)壁去掉10mm。網(wǎng)絡(luò)模型劃分了8萬(wàn)個(gè)左右單元。

2） 邊界條件給定。

本模型計(jì)算所采用的約束設(shè)在本閥箱與汽缸連接的焊接處，3個(gè)自由度都進(jìn)行約束，中間對(duì)稱結(jié)構(gòu)面采用垂直對(duì)稱面的自由度進(jìn)行約束。所加載荷僅為閥箱內(nèi)表面施加的壓力，計(jì)算時(shí)并沒(méi)有加載溫度場(chǎng)以及沒(méi)有考慮管道推力和調(diào)節(jié)部套的重量。

3） 計(jì)算和計(jì)算結(jié)果。

通過(guò)計(jì)算，得到打磨處中間位置應(yīng)力最大，最大應(yīng)力大小為58.184MPa。裂紋處打磨去10mm后剩余厚度部分的強(qiáng)度可以滿足使用要求，可不做進(jìn)一步處理。如果裂紋深度超出10mm，則強(qiáng)度不夠，采用補(bǔ)焊辦法來(lái)處理，補(bǔ)焊過(guò)程中可能會(huì)引起閥座等部位變形，影響到閥座密封，所以焊后應(yīng)復(fù)查閥頭、閥座研磨封線的密封情況，如果有變形需要重新研磨密封線，保證噴嘴閥的密封性。

該型高壓汽輪機(jī)主機(jī)設(shè)計(jì)采用定參數(shù)運(yùn)行，即低工況時(shí)蒸汽參數(shù)與高工況一致。中間噴嘴閥箱蒸汽參數(shù)為蒸汽溫度400℃左右，蒸汽壓力大于5MPa。采用幾只噴嘴閥和與相對(duì)應(yīng)的幾組噴嘴組及1只旁通閥的結(jié)構(gòu)。高壓汽輪機(jī)汽缸為鑄焊結(jié)構(gòu)，在汽缸上部焊有左、右及中間3只噴嘴室，中間噴嘴室與閥箱鑄成一體。

中間噴嘴室安裝1#、3#2只噴嘴閥，噴嘴室材質(zhì)為鉻鉬合金。

1） 在裂紋中間部位或無(wú)損檢測(cè)點(diǎn)處作試探性鉆孔，孔徑D10mm以下邊鉆邊觀察，至無(wú)裂紋為止。試探性鉆孔，可測(cè)量裂紋深度。測(cè)得前艙主機(jī)裂紋深度最深9mm，后艙主機(jī)裂紋深度最深15mm。為保險(xiǎn)起見(jiàn)，對(duì)小于10mm的前艙主機(jī)裂紋同樣和后艙主機(jī)一樣采取補(bǔ)焊的方法進(jìn)行修復(fù)。

2） 沿裂紋走向清理和鏟磨裂紋，在保證補(bǔ)焊量最小的情況下，沿裂紋走向開(kāi)槽并適當(dāng)加工出焊接坡口，在保證質(zhì)量和操作方便的情況下，焊接坡口應(yīng)盡量小，以減少焊接量，坡口的形狀不應(yīng)有急劇變化，表面平整，底部平緩無(wú)尖角。并將坡口及周圍10～15mm范圍去除銹斑油污等影響焊接質(zhì)量的污物，并把噴嘴室內(nèi)腔打磨光滑，在裂紋兩端打止裂孔（孔徑D10mm以內(nèi)，以裂紋端為圓心，一半孔在裂紋上，一半孔在未裂紋部分）防止裂紋擴(kuò)展。在采用鏟磨和補(bǔ)焊過(guò)程中，為了防止消除裂紋或補(bǔ)焊過(guò)程中有金屬碎屑等雜物掉入噴嘴組內(nèi)，必須按閥座內(nèi)孔尺寸制作橡膠板封堵盤 （ 要有少量過(guò)盈） ，封堵后四周用黃干油密封，將法蘭口等處保護(hù)，避免電弧打傷。經(jīng)著色探傷檢查確認(rèn)裂紋消除后，鏟磨工作結(jié)束才可施焊。

3） 分層焊接，每層焊縫金屬及熱影響區(qū)焊后進(jìn)行著色檢查，不允許存在裂紋、未熔合以及低于母材表面質(zhì)量要求的夾渣、氣孔等缺陷。由于焊接應(yīng)力和變形直接影響著結(jié)構(gòu)的修理質(zhì)量和使用性能，必須錘擊焊縫可使焊縫金屬得到適當(dāng)延展，從而減少應(yīng)力和變形，每道焊縫進(jìn)行錘擊，錘擊的程度以肉眼可見(jiàn)的錘印為準(zhǔn)，并且錘印密集。最后打磨光滑過(guò)渡圓弧角，檢查閥的氣密性，最后做好清潔工作。

英文（NOZZLE)

噴嘴是很多種噴淋，噴霧，噴油，噴砂設(shè)備里很關(guān)鍵的一個(gè)部件，甚至是主要部件。

按噴嘴的功能噴嘴大致可分為，噴霧噴嘴，噴油燒嘴，噴砂嘴，及特殊噴嘴。

按材料分類，可分為金屬噴嘴，塑料噴嘴，陶瓷噴嘴，合金噴嘴。

按行業(yè)分類，可分為石化噴嘴，農(nóng)業(yè)噴嘴，紡織噴嘴，造紙噴嘴，環(huán)保噴嘴，噴涂噴嘴，化工噴嘴，鋼鐵噴嘴，電子版路噴嘴。

按形狀分類，可分為空心錐噴嘴，實(shí)心錐噴嘴，方形噴嘴，橢圓形噴嘴，扇形噴嘴，柱流噴嘴，二流體噴嘴，多流體噴嘴等等。

特殊行業(yè)噴嘴：噴火嘴，催化裂化噴嘴，德士古噴嘴，造粒噴頭，噴砂嘴等等。

大液滴廣角噴嘴

廣角小流量噴嘴

圓盤噴嘴 是用于噴霧于燥器使液滴形成高速旋轉(zhuǎn)的一種噴嘴。料液送入圓盤中央受離心力的作用加速到達(dá)周邊時(shí)呈霧狀灑出圓盤噴嘴有碗形、多葉圓盤形等各種形狀，圓盤直徑為8一30cm，轉(zhuǎn)速的變化范圍大致為4000一20 000r/min。