叶片是汽轮机中将汽流的动能转换为有用功的极其重要的部件，它在运动着的水蒸气介质中工作，过热蒸汽中的氧易使叶片发生高温氧化腐蚀，使其疲劳强度降低；在湿蒸汽中的游离水分子由于过冷凝结成水滴，冲击动叶片易造成水冲蚀；在工作过程中，动叶片还承受着巨大的静应力、动应力及交变应力，所有这些恶劣的工作环境，都将促使叶片断裂失效。

某电厂６００ＭＷ 机组低压转子反向次末级叶片在服役时发生断裂，叶片材料为０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ钢，级 别 相 当 于 ＧＢ／Ｔ ８７３２ － ２００４中 的

０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ（Ⅰ）钢。为查找断裂的原因，笔者对失效叶片进行了理化检验及分析。

        理化检验

        １ 化学成分分析

        从失效叶片上取粉末样进行化学成分分析，结果见表１。可见叶片材料的化学成分符合 ＧＢ／Ｔ８７３２－２００４中的０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ钢的化学成分

要求。

        ２ 力学性能检验

        在失效叶片的叶身处加工两个纵向拉伸试样、两个纵向冲击试样及两个硬度试样（一个纵向和一个横向）。拉伸试验依据 ＧＢ／Ｔ２２８－２００２在ＣＭＴ５２０５型拉伸试验机上进行；冲击试验依据ＧＢ／Ｔ２２９－２００７在ＪＢＣ３００电子测力冲击试验机上进行；布氏硬度试验依据 ＧＢ／Ｔ２３１－２００２在 ＨＢ３０００Ｃ型台式硬度计上进行，结果见表２。

        可见试样的抗拉强度、断后伸长率和断后收缩率均符合 ＧＢ／Ｔ８７３２－２００４ 对 ０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ（Ⅰ）钢的要求，但试样的规定非比例伸长率为０．２％时的 应 力 （犚ｐ０．２）不 符 合 ＧＢ／Ｔ ８７３２－２００４ 对０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ（Ⅰ）钢的要求，仅符合 ＧＢ／Ｔ８７３２－２００４对０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ（Ⅱ）钢的要求；试样的冲击吸收能量符合 ＡＳＴＭ Ａ５６４－２００４对 Ｔｙｐｅ６３０ 级 钢 （与 ０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ（Ⅰ）钢 相 近）经Ｈ１１５０热处理后的≥４１Ｊ的要求；布氏硬度值符合ＧＢ／Ｔ８７３２－２００４ 对 ０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ（Ⅰ）钢 的要求。

        ３ 金相检验

        在失效叶片的叶身处取样加工两个金相试样（一个横向和一个纵向），依据 ＧＢ１３２９８－１９９１，ＧＢ１３２９９－１９９１，ＧＢ／Ｔ１０５６１－２００５和 ＧＢ／Ｔ１３３０５－１９９１，在 ＯＬＹＭＰＵＳＧＸ７１型光学显微镜下进行显微组织评定、非金属夹杂物含量测定和δ铁素体检验，结果见图１～４，其中图１为试样的抛光态形貌，未侵蚀；图２和３用ＦｅＣｌ３ 盐酸水溶液侵蚀得到；图４用盐酸苦味酸酒精溶液侵蚀得到。试样的非金属夹杂物为环状氧化物 Ｄ１级，见图１，符合ＧＢ／Ｔ８７３２－２００４要求的“细系和粗系均不得超过２级”的规定；显微组织为回火马氏体＋δ铁素体，见图２，原奥氏体晶粒度为７～８级，见图４，符合ＧＢ／Ｔ８７３２－２００４要求的“平均晶粒度不粗于４级”的规定；δ铁素体含量约１％～２％，见图３，符合ＧＢ／Ｔ８７３２－２００４对该类钢的“δ铁素体很严重视场不应超过１０％”的要求。

        ４ 断口分析

        ４．１断口宏观分析

        经丙酮超声波清洗后的断口宏观形貌如图５所示，可见整个断裂面由裂源区、裂纹扩展区和终断区三部分组成，在终断区存在明显的剪切唇。叶片断裂于叶片根部从叶身数起的一齿与二齿之间，但不是齿之间的很低处，略靠近一齿，在与叶轮接触区域边缘上部的１～２ｍｍ处；断裂源区位于出汽侧靠近内弧边缘处，断裂面不同区域呈现暗褐色、浅蓝色及金属色共三种颜色；叶片断口的出汽侧断面比较平坦，分布有细密贝壳纹，为裂源区；叶片断口的进汽侧断面比较粗糙，起伏较大，有金属光泽，为终断区；在裂源区和裂纹扩展区均分布有间距不等、方向不同的贝壳纹，而且在裂纹扩展区的中、后期存在明显的与贝壳纹方向垂直的有金属光泽的台阶放射纹；总体上，贝壳纹间距存在一个由窄变宽的过程，这是由于裂纹在扩展过程中的振动类型和扩展速率不同决定的，贝壳纹较宽、扩展速率较快。