ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Повреждения корпусных деталей оборудования из "Работоспособность и долговечность металла энергетического оборудования " В крупных отливках корпусных деталей часто присутствуют дефекты технологического происхождения пористость, пузыри, загрязнения скоплениями неметаллических включений, ликвация вредных примесей, трещины. Каждый из этих дефектов может служить источником эксплуатационных трещин. Если грубые макродефекты выявляются и устраняются при контроле отливок на заводе и при входном контроле на электростанции, то микродефекты остаются в эксплуатации и влияют на повреждаемость отливок. Так, при удалении усадочной раковины в металле отливок остается зона, примыкающая к полости усадочной раковины и обогащенная углеродом и примесями (серой, фосфором). При макротравлении шлифов отливок эта зона выявляется в виде темнотравящегося участка, примыкающего к низу усадочной раковины. На микрошлифах в этих зонах обнаруживаются скопления сульфидов и оксидов. [c.34] При затвердевании последних порций жидкого металла в средней части отливки возникает зона со скоплением мелких пор, которая сопровождается межкристаллитными трещинами и неметаллическими включениями. Такая пористость образуется в сталях любых марок, обнаруживается в деталях энергооборудования в толстостенных зонах отливок и может быть устранена лишь специальными переплавами (электрошлаковый, вакуумно-дуговой, электронно-лучевой). [c.34] Для литой стали всегда характерна неоднородность осей и межосных участков (дендритная ликвация) и неоднородность по составу различных зон отливки (зональная ликвация). Максимальная степень ликвации наблюдается в средней зоне равноосных кристаллов во внутренних областях отливок. При дендритной ликвации в межосных участках скапливаются вредные примеси, которые оказывают влияние на ухудшение эксплуатационных свойств стали и трещиностойкость. [c.34] Наиболее эффективным способом уменьшения дендритной ликвации является термическая обработка по режиму гомогенизации. Отливки корпусных деталей турбин проходят такую обработку при 1050 °С. [c.34] С ликвацией вредных примесей в стали в первую очередь связаны межкристаллитные горячие трещины, появляющиеся на участках металла, затвердевающего в последнюю очередь. При дальнейщем охлаждении происходит их развитие. Кроме того, из-за слабой связи между кристаллитами могут возникать новые трещины. Все низколегированные стали с низким содержанием углерода склонны к возникновению горячих трещин. Эффективным способом борьбы с этим дефектом является микроприсадка редкоземельных элементов. [c.35] Особой зоной отливок, наиболее поражаемой как литейными, так и эксплуатационными трещинами, являются радиусные переходы. В этих зонах на стыке двух направленных под углом фронтов кристаллизации происходит обогащение ликватами узких переходных зон, в которых образуются разрывы от растягивающих напряжений как внузри, так и на поверхности отливок. В этих зонах накапливаются сера, фосфор, кислород, образуются сульфидные и силикатные включения. Поэтому радиусные переходы отливок являются основным местом проведения заводского, входного и эксплуатационного контроля. Поверхностные трещины выявляются средствами дефектоскопии и удаляются. Внутренние трещины становятся источником дефектов, развивающихся в процессе эксплуатации. [c.35] Помимо технологических дефектов большое влияние на повреждаемость литых деталей оказывают условия эксплуатации. [c.35] Статистический анализ поврежденности различных корпусных деталей турбин в зависимости от числа пусков показал, что с ростом числа пусков поврежденность возрастает. Например, на турбинах К-500-240 ХТЗ наиболее напряженным узлом является корпус блока парораспределения. [c.35] Анализ поврежденноети этих узлов показал, что число корпусов, поврежденных трещинами, пропорционально числу пусков турбин. Кроме того, с возрастанием числа пусков увеличивается наиболее вероятная глубина обнаруживаемых трещин. Так, на ЦВД после 100 пусков чаще встречаются трещины глубиной 5—15 мм, в то время как после 400 пусков наиболее вероятный размер трещин 15—30 мм. [c.35] Для обеспечения необходимого комплекса свойств отливки подвергаются термической обработке по режиму нормализации с высоким отпуском. Отливки из стали 15X1М1ФЛ проходят две нормализации. Первая, высокотемпературная (1030—1050 °С), играет роль гомогенизации, вторая (980—1020 °С) формирует окончательные свойства отливок. Отпуск проводится при температуре 730—760 °С. Формирующаяся в стали при такой термической обработке структура зависит от скорости охлаждения при нормализации. [c.36] Исследования натурных отливок из этой стали показывают, что в разных зонах формируются разная структура и соответственно разные свойства. Разброс механических свойств отливок значительный, предел текучести ох составляет от 300 до 750 МПа, предел прочности ов — от 500 до 850 МПа, относительное удлинение — от 15 до 30%. [c.36] Детальное исследование формирования структуры, закономерностей структурных изменений и связи структурного состояния со свойствами стали 15Х1М1ФЛ выполнено в [25, 26 . Исследованы натурные отливки массой до 11,6 т с толщиной стенки от 70 до 500 мм, термически обработанные в производственных условиях по типовому технологическому режиму. [c.36] На основании исследования структуры в характерных сечениях отливок были построены частотные кривые вероятность-количество структурной составляющей , из которых следует, что в металле отливок в зависимости от скорости охлаждения и содержания углерода может преобладать любая структура — ферритная, феррито-бейнитная или бейнитная. Вид этих кривых хорошо согласуется с характером частотных кривых механических свойств металла отливок. [c.36] Дальнейшее выделение карбидов в процессе ползучести в условиях эксплуатации по-прежнему идет неравномерно. В областях с повышенной плотностью карбидов в силу их тормозящего действия наблюдается повышенная плотность дислокаций, что в свою очередь способствует более интенсивному вьщеле-нию карбидов. В результате указанная неравномерность в плотности распределения карбидных частиц сохраняется. Это оказывает свое влияние на различную травимость ферритных зерен. От соотношения двух типов феррита в структуре зависят свойства жаропрочности и особенно длительной пластичности стали. [c.37] В случае, когда структура стали 15Х1М1ФЛ состоит в основном из ферритных зерен, самую высокую кратковременную и длительную прочность и самую низкую длительную пластичность имеет металл с преобладающей структурой перенасыщенного феррита и повышенным содержанием углерода, что способствует формированию такой структуры. [c.37] На рис. 1.17 представлены кривые длительной прочности и пластичности стали 15Х1М1ФЛ с ферритной структурой для двух состояний с различным соотношением равновесного и пересыщенного феррита и с различным содержанием углерода. Снижение длительной пластичности стали с увеличением продолжительности испытаний вызвано укрупнением карбидов по границам зерен. [c.37] На рис. 1.18 представлены результаты испытаний образцов из стали 15Х1М1ФЛ, вырезанных из указанных зон. Видно, что жаропрочность металла со структурой столбчатых кристаллов значительно выше, чем металла мелкозернистой зоны. Соответственно и скорость роста трещин в этих зонах будет разной. [c.38] В процессе эксплуатации в структуре отливок происходят существенные изменения, которые приводят к изменениям длительной прочности и длительной пластичности стали, что по-выщает склонность отливок к короблению и трещинообразова-нию. [c.38] Вернуться к основной статье