某500kV变电站隔离开关可调拉杆裂纹原因探究

谢雍燊, 林志雄, 宋微浪, 熊胜源

1. 国家电网福建省电力有限公司 检修分公司 福州 350013 2. 国家电网福建省电力有限公司 福州 350001



某500kV变电站隔离开关可调拉杆裂纹原因探究

谢雍燊1, 林志雄2, 宋微浪1, 熊胜源1

1. 国家电网福建省电力有限公司 检修分公司 福州 350013 2. 国家电网福建省电力有限公司 福州 350001

针对某500kV变电站隔离开关可调拉杆普遍出现裂纹这一情况，通过宏观整体外观检查、表面渗透探伤试验、金相分析、化学成分分析等技术手段进行了分析，得出拉杆普遍出现裂纹的原因，并在此基础上提出防范类似故障隐患的措施。

变电站； 隔离开关； 拉杆； 故障

敞开式隔离开关由于经济性及结构简单等特点，在现役隔离开关产品中仍占据较大份额，但故障率同样较高，且短期内不具备全部将其改造为复合式气体绝缘组合电器的条件，因此加强对其分析研究显得尤为必要。某500kV变电站500kV GW36型隔离开关在停电检修时多次发现水平伸缩式可调拉杆存在裂纹，拉杆设计材质为0Cr18Ni9，裂纹有可能造成隔离开关无法正常分合，甚至导致隔离开关崩裂，存在较大的安全隐患[1-2]。

1 外观检查及金相分析

通常情况下，可以通过对可调控杆进行外观检查、表面渗透探伤、金相分析、化学成分分析、扫描电镜分析等，综合确定引发问题的原因[3-7]。

拉杆的外观形貌如图1所示。宏观检查发现，受检拉杆外表面均匀分布有大量网状裂纹，裂纹表面均已出现明显锈斑，如图2所示。

图1 拉杆外观形貌

图2 拉杆表面网状裂纹

渗透检测发现拉杆横截面也有许多裂纹，裂纹由表面向芯部扩展，且最大裂纹深度已接近芯部，裂纹形貌如图3和图4所示。

图3 带内螺纹区域拉杆横截面

图4 实心区域拉杆横截面

金相检查如图5～图8所示，发现拉杆的基体组织为奥氏体[8]，但晶界上分布有许多碳化物或夹杂物颗粒，裂纹沿晶界萌生和扩展，靠近外表面有严重晶粒脱落现象。以上试验结果表明拉杆裂纹为典型晶间腐蚀裂纹。

图6 近表面晶粒脱落区域

图7 裂纹沿晶界萌生和扩展形貌

图8 扫描电镜下样品横截面微观形貌

2 原因探究

研究表明，铬元素在0Cr18Ni9材质的耐腐蚀特性中起着较大作用。对上述批次拉杆进行化学成分分析，得出碳、锰含量偏高，铬、镍含量偏低。碳元素含量偏高容易与晶界及其周围的铬发生化学反应，形成(Cr,Fe)23C6，并在奥氏体晶界析出，进一步造成晶界及临近区域的铬原子浓度降低，成为贫铬区，进而使该区域材料的耐腐蚀性能变差。此外，锰含量偏高会与碳、硫形成金属夹杂物，并在晶界析出，破坏晶粒间的结合力，降低材质的耐腐蚀能力，使钢的强度、塑性和韧性急剧降低。

硬度测试值偏高表明受检拉杆的热处理工艺执行不规范[9，10]，同时，拉杆金相组织的奥氏体晶界上分布有许多碳化物或夹杂物颗粒，也验证了热处理工艺执行不规范，导致合金元素未能充分固熔到奥氏体基体中。不规范的热处理工艺还加剧了(Cr,Fe)23C6的形成及贫铬区的出现，降低了材质抗晶间腐蚀的能力，且晶界附近贫铬是材质产生晶间腐蚀的最主要原因。晶间腐蚀破坏了晶粒间的结合力，必然引发沿晶裂纹的出现。

综上所述，拉杆产生裂纹原因为所用材料的化学成分不符合要求，热处理工艺执行不规范，造成材质劣化，使部件出现晶间腐蚀，并产生网状裂纹。

3 结论

经研究表明，该500kV变电站隔离开关可调拉杆所用材料存在化学成分不合格及热处理工艺执行不规范等严重问题，导致部件出现晶间腐蚀，并产生网状裂纹。针对该批次拉杆的质量问题，需通过更新换代等手段进行根治。同时，为杜绝类似问题发生，需要从技术协议开始，对拉杆的材质和制造工艺提出明确要求，加强设备的监造管理，认真履行现场验收的职责，确保设备零缺陷入网。

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(编辑： 丁 罡)

Aiming at the crack in adjustable drawbar of isolating switch of a 500kV transformer substation, the causes of the general cracks were found by means of macroscopic overall appearance inspection, surface penetration test, metallurgical analysis and chemical composition analysis, and on this basis the measures to prevent similar hidden faults were proposed.

Transformer Substation； Isolating Switch； Drawbar； Fault

上海电气技术2017,10(2)

2016年9月

谢雍燊(1973— )，男，本科，高级技师，主要从事高压电气试验、变电检修管理等工作， E-mail： 957592648@qq.com

TM564.1

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1674-540X(2017)02-035-03