Ⅰ．コア: 運動量の違いによって引き起こされる機械的衝撃 (最も直感的なブレードの損傷)
通常の動作条件下では、蒸気タービンの作動流体は過熱乾燥蒸気であり、密度が非常に低くなります (たとえば、亜臨界ユニットの主蒸気密度は約 40 kg/m3)。ノズルを通して加速された後、ブレードの回転とほぼ同じ速度でブレードの作動円弧に当たり、運動エネルギーをスムーズに伝達して作業を行います。冷水/冷蒸気が入ると、損傷は完全に回復します。
1. 密度の差により千倍の衝撃力がもたらされます。-水の密度は 1000 kg/m3 で、過熱蒸気の 25 倍以上です。同じ体積の場合、水の運動量は水蒸気の 25 倍以上です。高速回転ブレード（最終段ブレードの先端速度は 600 m/s に達することもある）が水滴や塊に衝突すると、高速自動車が岩に衝突するようなもので、設計限界をはるかに超える衝撃力が瞬時に発生します。-
2. 逆衝撃は振動による損傷を増幅します。水滴は蒸気よりもはるかに大きな慣性を持っており、ノズル内で蒸気速度まで加速することができないため、水滴は蒸気よりもはるかに低い速度で、通常の状態とは完全に反対の力の方向でブレードの裏側 (非動作アーク) に衝突します。この交互の衝撃は激しいブレードの振動を引き起こす可能性があり、ブレードの根元で容易に疲労破壊を引き起こし、破損したブレードはその後のブレードの段階を損傷する可能性があります。
Ⅱ．熱衝撃と熱応力 (隠れた危険、ブレードの亀裂/変形を引き起こしやすい)タービン ブレード、ローター、シリンダーは通常、高温の定常状態（高圧シリンダー ブレードの温度は 400 ～ 560 度）にあり、内部金属温度場が均一であるため、熱応力は最小限に抑えられます。-- 冷水（20～100 度）または低温飽和蒸気（ヒーターの漏れによる約 200 度の蒸気など）が侵入すると、金属の表面は数秒以内に冷えて急速に収縮しますが、金属の内部は熱いままで、表面よりもはるかにゆっくりと収縮します。
- この内部-と-の大きな温度差により、引張応力（表面は張力、内部は圧縮）が生じます。引張応力がブレード材料の降伏限界を超えると、巨視的な亀裂が直接発生します。熱衝撃が繰り返されると亀裂が急速に拡大し、最終的にブレードの破損を引き起こします。
- 同時に、ローターとシリンダー間の膨張差が突然限界を超える可能性があり、可動部品と固定部品の間に摩擦が発生し、ブレードの損傷がさらに悪化します。
Ⅲ．軸方向推力の急激な上昇（連鎖反応による損傷、スラストベアリングの焼損により機械全体の故障につながる）これはウォーター ハンマーの背後にある原理であり、最もよく見落とされますが、最悪の結果をもたらします。間接的にブレードとローター全体に壊滅的な損傷を引き起こす可能性があります。1. 通常の軸方向スラストは蒸気段間の圧力差によって発生し、スラスト軸受によってバランスが取られます。
2. 水は非圧縮性です。流路に入ると段間の蒸気通路を塞ぎ、前段からの蒸気がスムーズに逆流しなくなります。これにより、段間の圧力差が 3 ～ 10 倍に急増し、それに応じて軸方向の推力が急増します。
3. スラストベアリングは過負荷に耐えられず、数秒で焼き切れ、ローターが軸方向に激しく移動します (1mm を超える動きでも、激しい動摩擦と静摩擦が発生する可能性があります)。その後、ブレードがダイアフラムおよびシリンダーに強く衝突し、ブレードの段全体が破損し、ローターが曲がり、シリンダーが変形します。
追加メモ- 冷たい蒸気 ≠ 安全: 低温の飽和蒸気がタービンに入ると、膨張と圧力降下により大量の水滴が形成され、ウォーター ハンマーが発生する可能性もあります。それは冷水よりもさらに卑劣です（蒸気はメインバルブと制御バルブを簡単に通過できるため、事前に検出するのは困難です）。
- ブレードの損傷特性: ウォーターハンマーによって損傷したブレードは、通常、きれいに折れた脆性破壊を示し、複数のブレードが連続して損傷することがよくあります。熱衝撃による亀裂はブレードに沿って放射状に広がる傾向があり、最も亀裂が発生しやすいのは根元部分の応力集中です。
