ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Прогнозирование предельного состояния роторов турбин из "Работоспособность и долговечность металла энергетического оборудования " Современные тенденции энергетики и энергомашиностроения предусматривают увеличение размером и мощности агрегатов, продление ресурса, работу в пиковых режимах применение сварки и высокопрочных материалов способствует вероятности разрушения элементов энергоустановок, причем разрушение роторов приводит к наиболее тяжелым последствиям. [c.228] Случаи хрупкого разрушения роторов паровых турбин, роторов турбогенераторов, сварных роторов АЭС, а также случаи обнаружения дефектов свидетельствуют о необходимости внедрения эффективных методов дефектоскопического контроля и прогнозирования остаточного ресурса роторов энергоустановок, содержащих дефекты типа трещин. [c.228] Циклическое воздействие температурных напряжений при работе турбин в переменном режиме создает опасность малоцикловых термоусталостных повреждений металлов, в первую очередь в зонах концентрации напряжений на поверхности роторов. При этом термоусталостная поврежденность суммируется с поврежденностью от ползучести под действием стационарных и остаточных напряжений в условиях высоких температур. Развитие трещин после их появления ускоряется корродирующим воздействием паровой среды. [c.228] Известны также случаи обнаружения термоусталостных трещин в роторах турбин малой мощности, работающих в условиях частых пусков. На роторах ВД турбин 30 и 50 МВт выявлены трещины после 75 тыс. ч работы и 305 пусков. [c.229] Механизм появления термоусталостной поврежденности, ответственный за появление трещин на периферии роторов, с тем же успехом может привести к образованию трещин в теле ротора или на внутренней поверхности расточки. [c.229] При пусках же из холодного состояния при температуре глубинных слоев металла ниже порога хладоломкоети высокие растягивающие напряжения могут привести к хрупкому разрушению ротора. [c.229] В исследованиях, проведенных с использованием теории механики разрушения Донбассэнерго, Институтом проблем прочности АН Украины, ВТИ, ЦНИИТМАШ и другими организациями, показано, что опасность хрупкого разрушения наиболее высока для роторов среднего и низкого давления, причем предельные дефекты, допускаемые в зоне осевой расточки при изготовлении роторов, могут быть обнаружены современными методами неразрушающего контроля. [c.229] Тщательно проведенный контроль, включающий ультразвук и магнитопорошковую дефектоскопию, перископический ос,-мотр, позволил обнаружить многочисленные дефекты на значительном числе роторов, в особенности тех, которые имели наработку более 100 тыс. ч, и в связи с этим возникает необходимость оценки влияния дефектов на несущую способность роторов турбин. [c.229] Дефекты в цельнокованых роторах условно можно разделить на три группы I — дефекты, расположенные у осевой расточки ротора II — внутренние дефекты III — дефекты, расположенные на наружной поверхности ротора у концентраторов напряжений (уплотнений, тепловых канавок, придисковых галтелей) или на дисках (в Т-образных пазах, зоне крепления замковой лопатки). [c.229] Дефекты I группы чаще приводят к типично хрупкому разрушению, а при равных размерах и даже при равных номинальных напряжениях эти дефекты сушественно более опасны, чем дефекты II группы, которые удалены от осевой расточки. Дефекты III группы встречаются наиболее часто, однако обычно они не могут служить непосредственной причиной хрупкого разрушения, кроме того, обнаружение дефектов III группы трудоемко и может осуществляться лищь на небольшом числе роторов. [c.229] Как отмечалось, наибольшую опасность с точки зрения хрупкого разрушения представляют дефекты, расположенные вблизи осевой расточки ротора. [c.230] Исследования Института проблем прочности АН Украины показали, что опасность хрупкого разрушения для РВД всех типов и РСД турбин К-160-130 при пусках из неостывшего состояния невелика. Для роторов этих типов хрупкое разрушение возможно лишь при пусках из холодного состояния, если вблизи осевой расточки в районе 1-3-й ступени находядся протяженные дефекты ( /к 22,7-24,6 мм, / — критическая глубина дефекта). [c.230] Для роторов среднего давления других типов опасность хрупкого разрушения реальна. Особую опасность представляют протяженные дефекты сравнительно небольшой глубины порядка /к= 16,5 мм, могущие вызвать хрупкое разрушение. [c.230] РСД турбины К-300-240 ХТЗ при ресурсе 200 тыс. ч допускается протяженность дефектов около 4 мм, а дефекты такой величины могут быть выявлены при перископическом осмотре или с помощью дефектоскопических методов. [c.231] Температурно-силовые воздействия на ротор приводят к структурным и фазовым изменениям металла, накоплению повреждений в процессе ползучести и малоцикловой усталости. [c.231] Следовательно, исследование закономерностей образования и развития трещин должно учитывать изменение структуры и свойств металла в процессе длительной эксплуатации. [c.231] Институтом проблем прочности АН Украины разработаны эффективные численные методы и проведено рещение задач механики разрушения на ЭВМ для роторов с дефектами типа трещин. Выполнены также расчеты напряженно-деформированного состояния в зоне концентраторов напряжений без учета и с учетом наличия дефектов на дисках паровых турбин и для осевой расточки ротора. Показано, что напряжения в Т-образном пазе диска для последних ступеней турбин превышают предел текучести и трещины, расположенные на поверхности галтели Т-образного паза, представляют существенную опасность с точки зрения хрупкого разрушения, в то же время дефекты, расположенные в зоне отверстия под замковую лопатку, не могут служить непосредственно причиной хрупкого разрушения. Погрешность инженерного метода расчета коэффициента интенсивности напряжений для роторов с поверхностными дефектами не превышает 10%. [c.231] Донбассэнерго разработан и успешно применяется метод УЗД роторов при доступе со стороны осевого канала на основе использования серийной аппаратуры и простых вспомогательньк приспособлений. Контроль производится ультразвуковым контактным методом на частоте 2,5 МГц. Допустимый диаметр осевого канала 90—150 мм, глубина прозвучивания металла 80 мм, минимальный диаметр отражателя, выявляемого на глубине 80 мм, 2 мм. [c.232] Устройство представляет собой каретку с удлинительными штангами, на которой установлен акустический блок для контроля в продольном и радиальном направлениях. Имеет систему обеспечения акустического контакта и высокочастотный тракт, подключенный к серийному дефектоскопу. [c.232] В процессе ультразвукового контроля измеряют амплитуду эхо-сигнала, условные размеры дефекта по ГОСТ 147-82 и координаты дефекта. [c.232] Вернуться к основной статье