ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Контрольные вопросы из "Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки " Разрушение дисков является одной из наиболее тяжелых аварий, поскольку оно, как правило, не только влечет за собой полное разрушение турбины, но и наносит серьезный урон соседнему оборудованию. [c.486] К разрушению дисков практически всегда приводит разгон машины при отказе систем регулирования и защиты. Это связано с тем, что диски так же, как и рабочие лопатки, являются очень напряженными деталями, причем их напряженность примерно пропорциональна квадрату частоты вращения. Поэтому содержание в идеальном состоянии систем регулирования и защиты является непременным условием исключения разгона турбины при резком сбросе нагрузки и отключении генератора от сети. [c.486] К разрыву диска может привести некачественный металл, из которого он изготовлен, или неправильная его обработка. Следует подчеркнуть, что изготовление качественных поковок дисков в соответствии с теми высокими требованиями, которые к ним предъявляются, сложная технологическая задача. [c.486] В процессе изготовления диски проходят тщательный технологический контроль, а изготовленный ротор в специальной вакуумной камере разгоняется до рабочей частоты вращения при балансировке. Поэтому разрывы дисков — авария крайне редкая. Основной причиной разрыва дисков в условиях эксплуатации являются трещины, появляющиеся в результате усталости или коррозионного растрескивания под напряжением. [c.486] Коррозионное растрескивание под напряжением — это явление появления и роста трещины в детали при постоянном действии напряжения в агрессивной среде. [c.486] Как показывает опыт эксплуатации, трещины коррозии под напряжением могут возникнуть в любом месте диска. Однако чаще всего они появляются в зонах концентрации напряжений и особенно там, где существуют условия для образования и сохранения достаточно длительное время концентрированных растворов, например, из-за их выпаривания. [c.486] Пример 17.9. На рис. 17.10 показаны зоны коррозионного растрескивания дисков роторов низкого давления американских турбин. Статистика, собранная к 1981 г, показала, что коррозионные разрушения возникли на 131 диске, причем 38 % разрушений происходило в зоне хвостового соединения (рис. 17.11), 29% — на боковых поверхностях дисков, 26 % — в шпоночных пазах и лишь 4 % — на поверхности расточки. [c.486] Наибольшую опасность представляет появление трещины на расточке, поскольку это грозит разрывом диска и разрушением всей турбины. [c.486] Пример 17.10. Поучительной с этой точки зрения является авария с английской паровой турбиной мощностью 87 МВт. Авария привела к практически полному разрушению турбины и повреждениям двух соседних турбоагрегатов. Валопровод турбины был хрупко сломан в пяти сечениях, разорвались три диска в одном из ЦНД, и было разрушено облопачивание в других цилиндрах. Причиной аварии послужило образование трещин коррозии под напряжением (рис. 17.12) в полукруглых пазах под осевые шпонки. Возникшая трещина росла, и ее длина достигла критического значения. В момент стандартной операции по опробованию автомата безопасности, когда турбина достигла частоты вращения 53,3 1/с, произошел разрыв диска, повлекший за собой разрушение всей турбины. [c.486] Характерные зоны появления трещин вследствие коррозии под напряжением приведены на рис. 17.13—17.15. [c.487] Рассмотрим явление коррозионного растрескивания, Если некоторый образец, не имеющий дефектов, нагрузить постоянным напряжением и поместить в агрессивную среду, то его дальнейшая жизнь будет состоять из трех стадий. [c.487] На различных стадиях коррозионного растрескивания действуют различные механизмы и поэтому влияние отдельных факторов оказывается разным. [c.488] Прежде всего, одним из главных определяющих факторов является агрессивность среды. Все коррозионные разрушения дисков происходят в зоне расширения пара, близкой к фазовому переходу. Здесь действуют те же механизмы концентрирования агрессивных примесей, которые рассматривались выше (см. 16.4) появление первых насыщенных агрессивными веществами капель конденсата, циклическое подсушивание и увлажнение отложений в застойных зонах (зазорах в шпоночных пазах, хвостовых соединениях и т.д.). Чем выше концен-трацш агрессивных примесей, тем менее коротким является инкубационный период и тем быстрее развивается возникшая коррозионная трещина. Очень большое влияние на инкубационный период оказывают напряжения, с ростом которых инкубационный период также сокращается. На рис. 17.16 показано совместное влияние агрессивности среды и напряжений на время до появления трещины коррозии под напряжением для роторных сталей ЦНД. В водном растворе NaOH в количестве 28—35 % инкубационный период снижается примерно в 10 раз по сравнению с испытаниями в чистом паре. [c.488] Температура очень серьезно влияет на скорость распространения трещины коррозии. Из рис. 17.17 видно, что при повышении температуры с 70 до 120 °С скорость роста трещины увеличивается примерно с 0,1 до 15 мм/год. Отсюда становится ясным, что диски, работающие в зоне фазового перехода турбины Т-100/110-12,8 ТМЗ, более склонны к коррозионному растрескиванию, чем, например турбины Т-180/210-12,8 ЛМЗ. Процесс расширения пара в турбине Т-180/210-12,8 вследствие наличия промежуточного перегрева в /г, -диаграмме располагается существенно правее, чем в турбине Т-100/110-12,8. Поэтому процесс расширения пересекает нижнюю пограничную кривую = 1 в точке, где температура конденсации существенно меньше, и поэтому скорость роста коррозионной трещины также меньше. [c.489] Основные меры борьбы с коррозионным растрескиванием дисков осуществляются на этапе конструирования и изготовления. Очень важными этапами являются выбор материала и качество поковки, из которой изготавливается диск. Закалка диска на высокий предел текучести с целью увеличения коэффициента запаса по статической прочности весьма существенно увеличивает скорость роста трещины. Поэтому и при изготовлении диска, и при ремонте (например, при его снятии с вала с помощью нагрева) следует обеспечить условия, когда исключается закалка его материала. [c.489] При изготовлении отливки должна тщательно соблюдаться технология, сводящая к минимуму загрязнение материала фосфором, серой, мышьяком и другими примесями, которые приводят к охрупчиванию материала, снижению и повышению вероятности коррозионного растрескивания. [c.489] которые могут попадать в зону фазового перехода при изменении режима работы, не должны иметь осевых шпонок. Крутящий момент при временном ослаблении посадки должен передаваться торцевыми шпонками (см. рис. 3,19). [c.489] Кардинальным решением вопроса является исключение из использования для РИД сборных роторов (с насадными дисками). Сварные и цельнокованые ротора имеют меньшие напряжения, что позволяет выполнить их из более мягкого материала отсутствие посадки позволяет исключить очень напряженную зону в области ступицы, омываемую паром с агрессивными примесями. [c.489] Задача персонала ТЭЦ в предупреждении коррозионного растрескивания дисков прежде всего состоит в тщательном поддержании технологии ремонта. Особенно тщательно следует соблюдать предусмотренные ремонтным регламентом натяги посадки в хвостовых соединениях. Повышенные монтажные напряжения, например, вследствие натяга в замках, препятствующих разгибу щек диска (см. рис. 3.7, г) или хвостовика, излишний натяг при установке штифтов хвостовиков (особенно, замковых лопаток) вполне может привести к появлению трещин коррозии под напряжением. [c.489] Вибрация дисков и связанные с ней усталостные разрушения происходят под действием периодических импульсов со стороны парового потока. Природа возникающих внешних импульсов не отличается от природы импульсов, вызывающих вибрацию рабочих лопаток. [c.489] Вернуться к основной статье