ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Приведены результаты исследований по повышению эксплуатационной надежности лопаточного аппарата турбины ГПА типа ГТН- на основе нанесения жаропрочных коррозионногтпйких покрытий Анализ причин выхода из строя направляющих лопаток 1 -й ступени ТВД ГПА типа ГТН из "Увеличение эксплуатационного ресурса лопаточного аппарата газотурбинных установок ГПА типа ГТН-6 " Пятнадцатилетний опыт эксплуатации газоперекачивающих агрегатов ГТН-6, установленных на ДКС месторождения Медвежье, показал низкую эксплуатационную надежность лопаток 1-й ступени ТВД. Срок их службы ограничивается 4000-8000 ч вместо гарантированных изготовителем 25000 ч. В связи с этим в 3-6 раз сокращается длительность межремонтного периода и увеличивается количество ремонтов. [c.10] Максимальное число отказов выявляется в период эксплуатации от 4000 до 5000 ч. В среднем в этот период замене подлежат около 36% направляющих лопаток 1-й ступени. Отмечены ситуации, когда число отказавших лопаток составляет более 90 % (37 из 40 шт.). В лопатках появляются трещины, прогары, питтинги (рис. 1), в ряде случаев происходит их полное разрушение. [c.10] Начало трещин, как правило, обнаруживается на тонкой кромке пера лопатки (рис. 1). Они распространяются в тело пера лопаток в основном перпендикулярно тонкой кромке, хотя иногда встречаются трещины, ориентированные наклонно. Ряд лопаток имеют несколько трещин. [c.10] Наличие брызг расплавленного металла на внутренней поверхности некоторых лопаток указывает на то, что в процессе эксплуатации температура нагрева отдельных участков лопаток достигла температуры плавления металла. [c.10] Из лопаток, отказавших через 4000-5000 ч, интенсивному эрозионному износу подвержены 35 %, из отработавших 8000 ч -почти 100 %. С увеличением длительности эксплуатации уменьшается толщина лопатки, возникает разброс значений по толщине в различных сечениях (до 1,4 мм), что является следствием эрозионного и коррозионного воздействия на металл среды. Причинами такого снижения ресурса могут быть дефекты изготовления лопаток или нарушение режимов эксплуатации. Учитывая условия работы направляющих лопаток 1-й ступени ТВД (рабочая температура около 760 °С, давление 0,4-0,6 МПа, среда - природный газ с содержанием мехпримесей, конденсата, турбинного масла), можно предположить, что наиболее вероятно снижение ресурса работы лопаток в процессе эксплуатации. [c.11] Металл верхней полки лопатки серого цвета с отсутствием окалины в местах заделки свидетельствует о сравнительно невысокой рабочей температуре этого участка, не превышающей 600 °С. [c.11] Нижняя полка и прилегающие к ней участки профиля, а также профильная часть от середины сечения по высоте до верхней полки имеют коричневый цвет, характерный для более высоких температур. [c.12] Наибольшая температура эксплуатации по визуальным наблюдениям имела место для участков профиля на высоте 5-30 мм от нижней полки, где поверхность являлась шероховатой, темносерого цвета и имела повреждения коррозионного и эрозионного характера. На этом участке наблюдается резкая утяжка в поперечном направлении с образованием характерных бороздок и поперечных трещин на выходной кромке. [c.12] Наличие утяжки лопатки и образование трещин в сечении с максимальной рабочей температурой свидетельствуют о снижении характеристик высокотемпературной прочности и развитии термоусталостных повреждений. [c.13] На рис. 3 приведены фотографии микроструктуры различных участков направляющей лопатки из сплава ЭИ 893Л после наработки 8000 ч. Как видно из рисунка, микроструктура отдельных участков лопатки существенно отличается. [c.13] Минимальный и однородный размер у -выделений наблюдается для металла верхней полки (см. рис. 3-86). Несколько более крупные выделения у -фазы наблюдаются у металла нижней полки (см. рис. 3-8). [c.13] Характерной особенностью микроструктуры в сечении с утяжкой являлось образование зон прерывистого распада у -фазы (рис. 3 - 2-8-5). [c.14] Наблюдаемое растворение и коагуляция интерметаллидной фазы карбидов приводят к разупрочнению сплава. [c.14] В частности, микротвердость аустенитной матрицы уменьшается до 220-230 ед. Н юо против 300-310 ед. Н юо, характерных для металла новой лопатки. Резко снижаются характеристики высокотемпературной прочности, что способствует развитию термоусталостных повреждений, выражающихся в появлении утяжек, образовании трещин в сечениях с высокой рабочей температурой. [c.14] Таким образом, исследования микроструктуры указывают на наличие эксплуатационных перегревов металла направляющих лопаток 1-й ступени ГТН-6 до температур более 950 °С, что явилось основной причиной их повреждения. [c.14] Нестабильность температурного режима эксплуатации ГПА обусловлена характерными особенностями эксплуатации ДКС, в отличие от газоперекачивающих КС магистральных газопроводов, -переменными режимами работы агрегатов в зависимости от режима добычи газа, наличием в топливном газе мелкодисперсных примесей турбинного масла, мехпримесей и газового конденсата (топливный газ в основном поступает из уплотнения ЦБН и идеальная очистка его не представляется возможной). [c.14] Вернуться к основной статье