Материалы рабочих лопаток

При расчетах принимают стандартное значение температуры Т] = 288 К. С увеличением температуры перед турбиной Тз эффективность ГТУ повышается. Значение Тз определяется свойствами материалов рабочих лопаток турбины и совершенством системы охлаждения лопаток. В настоящее время изготовляют и эксплуатируют ГТУ, имеющие начальную температуру перед турбиной Тз = 1250 4-1450 К, в стадии разработки находятся ГТУ с начальной температурой Тз = 1700 4-1800 К 33]. [c.152]

Материалы рабочих лопаток [c.71]

Анализ условий, в которых работают лопатки, и изучение типичных аварий лопаточных аппаратов обусловили следующие требования к материалу рабочих лопаток турбин [c.63]

Для направления потока газа из компрессорной турбины в силовую предназначен проставок 17, который заполнен изоляционным материалом. Проставок охлаждается воздухом, подаваемым от Осевого компрессора по трубопроводу 18. Из проставка воздух подается к дискам турбины и охлаждает венцы диска и хвосты рабочих лопаток. [c.230]

В зависимости от вида нагрузки, прикладываемой к исследуемому объекту, следует выделить три основных варианта стендов первый предназначен для исследования термической стойкости и термической усталости охлаждаемых и неохлаждаемых турбинных лопаток, а также различных образцов из металлокерамических, литых и деформируемых материалов при температурах потока, не превышающих 1700° С второй (система II) предназначен для исследования термической усталости рабочих лопаток и их моделей при переменных тепловых и механических статических нагружениях третий (система I) предназначен для исследования термической усталости рабочих лопаток и их моделей (или образцов) при переменных тепловом и механическом вибрационном нагружениях. [c.188]

В современных энергетических газовых турбинах применяется главным образом охлаждение корневых частей рабочих лопаток. Ввиду ограниченной теплопроводности жаропрочных сталей дальнейшее повышение температур газа при таких методах охлаждения должно быть связано с соответствующим повышением температур рабочих лопаток. Пока нет оснований рассчитывать на возможность большого увеличения жаропрочности конструкционных материалов. Поэтому в ближайший период времени единственный путь резкого повышения температур газа — переход к интенсивному охлаждению всего пера рабочей лопатки. Ниже будет показано, что в ГТУ этот путь сопряжен с энергетическими потерями, в значительной степени обесценивающими термодинамические преимущества, связанные с ростом начальной температуры. [c.203]

В текущее десятилетие впервые начались серьезные попытки применения керамиковых материалов для ответственных деталей и узлов газовых турбин — камер сгорания, сопловых венцов, рабочих лопаток и роторов. [c.214]

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РАБОЧИХ ЛОПАТОК ПАРОВЫХ ТУРБИН [c.155]

Материалом для сопловых лопаток служат те же стали, что и для рабочих лопаток. Для лучшего сопротивления эрозии лопатки часто нитрируют. [c.411]

При подборе материалов для лопаток паровых турбин (при условии их удачной конструкции) не возникает проблем. Рабочая часть лопатки представляет собой в сечении криволинейный изогнутый продольно профиль, имеющий длину от 10 до 1800 мм. Как закрепленные, так и вращающиеся лопатки должны сопротивляться напряжениям, возникающим под действием пара, а вращающимся лопаткам сообщается также напряжение из-за действия центробежных сил. Нагрузка, действующая на вращающиеся лопатки со стороны пара при прохождении их через стационарные лопатки, оказывает влияние на величину возникающих циклических изгибающих напряжений, которые достигают максимума при совпадении их частоты с основной или гармонической частотой вибрации лопатки. Если это произойдет, резонансная вибрация вызывает напряжения, превышающие предел устойчивости материала, предусмотренный при изготовлении лопатки. Поэтому сопротивление усталости турбинных лопаток является такой важной характеристикой при расчетах. Если ограничения, накладываемые аэродинамикой на величину сечения, делают невозможным достижение достаточно высокой частоты для конструкции с простой лопаткой, то лопатки необходимо закреплять вместе группами. В американских конструкциях большие лопатки турбин промежуточного давления собирались в группы посредством выточек, которые стыковались с соответствующими выточками соседних лопаток и соединялись сваркой. В Великобритании большие лопатки обычно собирались в группы и сшивались проволокой. В местах, где проволока проходит через выточки, вы-штампованные и проточенные в лопатках, лопатки спаивают твердым припоем. Более маленькие лопатки соединяют на наружном ободе, изготовленном из полосового материала с отверстиями, в которых заклепывают верхние лопатки. [c.224]

Повышение окружной скорости последнего рабочего колеса вызовет ухудшение работы ЦНД на режимах с малым объемным расходом пара, что нежелательно в ожидаемых условиях будущей эксплуатации турбин. С этой же точки зрения неблагоприятно и увеличение степени веерности в последнем РК, так как в ступенях большой веерности срыв потока происходит при меньшем относительном объемном расходе Gv. Однако имеется эффективное средство борьбы с этим недостатком — деление последних рабочих лопаток на ярусы (см. п. XII.6) при этом значительно повышаются напряжения в лопатках и усложняется их изготовление. В будущем в случае применения новых материалов и более совершенных технологических процессов такое решение вполне осуществимо. [c.262]

Перед началом собственно конструкторской работы было проведено аэродинамическое исследование профилей лопаток. Одновременно производились исследования прочности материалов, причем особое внимание уделялось проверке эффективности крепления хвостов рабочих лопаток турбины. [c.167]

В настоящее время в ФРГ в целях повышения начальной температуры ГТУ изыскиваются новые жаростойкие материалы, в том числе и не на металлической основе. Одновременно разрабатываются вопросы охлаждения турбин. Имеется экспериментальная турбина с водяным охлаждением полезной мощностью 1000 кет, уже проработавшая несколько сотен часов при температуре до 1000° С. В основу водяного охлаждения положен принцип свободной циркуляции охлаждающей жидкости. Вода воспринимает в отверстиях лопаток тепло, удельный вес ее становится меньшим и происходит ее циркуляция внутрь ротора. Материалом для рабочих лопаток и полого ротора служит слаболегированная молибденовая сталь с ферритной структурой. [c.169]

Так как температура смеси газа, водяного пара и капелек воды по длине проточной части компрессора повышается незначительно, то для изготовления рабочих лопаток осевых компрессоров могут служить пластмассы, сплавы и стали. Например, для изготовления рабочих лопаток первых ступеней, нагруженных большими центробежными силами, и рабочих лопаток последних ступеней, работающих при температурах парогазовой смеси 470— 550 К, применяется сталь. Роторы осевых компрессоров выполняются дискового или барабанно-дискового типа. Материалами для изготовления дисков, как и рабочих лопаток, служат сталь и сплавы. При использовании в первых и последних ступенях компрессора стальных лопаток диски изготавливаются также из стали. Корпуса цилиндров низкого и высокого давления в осевом компрессоре могут быть выполнены из сталей. К недостаткам осевых компрессоров следует отнести главным образом трудность выполнения машин малой производительности. [c.44]

Для изготовления рабочих лопаток и других ответственных деталей, работающих при высоких температурах, обычно применяют жаропрочные хромоникелевые сплавы с добавками легирующих компонентов. Конструкционными материалами для изготовления дисков служат жаропрочные стали. [c.80]

Увеличение температуры газа прежде всего ограничивается прочностью рабочих лопаток турбины. Решение задачи повышения температуры газа при сохранении необходимой надежности работы элементов газовой турбины идет по двум направлениям дальнейшее повышение жаропрочности и жаростойкости материалов, а также разработка керамических и спеченных материалов для турбинных лопаток. Опыт показывает, что решение этой проблемы связано с большими трудностями. Средний темп прироста температуры газа благодаря повышению жаропрочности металлических материалов за последние 20 лет не превышает 10 К в год. В настояш,ее время турбинные лопатки, выполненные из лучших литых сплавов на основе никеля и кобальта, могут работать длительное время без охлаждения при температуре газа не выше 1250 К. [c.188]

Сегодня масштабы прогнозирования долговечности сильно зависят и от наличия адекватных методов механики разрушения, особенно когда имеют дело с самыми высокопрочными суперсплавами, служащими материалом для рабочих лопаток. На интересующих сплавах проводят стандартные испытания, определяя момент возникновения трещины, характеристики ее роста и критический размер. Полученные результаты можно [c.72]

Материал лопаток. Возможность появления трещины усталости и ее развития до критического значения, как следует из приведенного выше анализа, определяется двумя основными факторами накоплением повреждений в материале рабочей лопатки вследствие действия переменных [c.440]

Выбор материала для рабочих лопаток, способ его получения и термообработка определяются большим количеством требований. Материал должен обладать высокими статической прочностью, пластичностью, ударной вязкостью, сопротивлением эрозии, технологичностью и т.д. Требование высокой усталостной прочности является только одним из них. К тому же многие из требований являются противоречивыми например, повышение статической прочности приводит к снижению пластичности мелкозернистая структура приводит к повышению статической прочности, но снижает сопротивление воздействиям при высокой температуре. Поэтому на практике при разработке материалов для рабочих лопаток приходится идти на компромисс. Именно этим объясняется ограниченное количество марок сталей для рабочих лопаток и медленный прогресс в их улучшении. Само собой разумеется, что при ремонтах недопустима замена материала рабочих лопаток. [c.440]

Несмотря на весьма широкий фронт исследования различных материалов, потенциально пригодных для рабочих лопаток, общий вывод практически всех исследователей состоит в том, что использовать новые материалы вместо 12 %-ной хромистой стали следует только в тех случаях, когда нельзя получить достаточно высокого качества пара. Ряд фирм, вообще считает, что их опыт не указывает на необходимость изменения материала для рабочих лопаток, работающих в области влажного пара. Однако одновременно другие фирмы, не настаивая на необходимости немедленного изменения материала лопаток, считают, что кардинальное решение проблемы коррозионной усталости будет получено при подборе материала, обладающего, кроме обычно требуемых качеств, еще и высоким сопротивлением коррозионной усталости. [c.454]

Эвтектические композиционные материалы на основе никеля применяют в основном в космической и ракетной технике для изготовления сопловых рабочих лопаток и крепежных деталей газотурбинных двигателей. [c.313]

Для посадки на вал диски имеют утолщения в центральной части (ступица) и на периферии для крепления рабочих лопаток. Основным напряжением, испытываемым материалом диска, является напряжение растяжения под действием центробежных сил. Материалом диска служит углеродистая или легированная сталь, а в тяжелых условиях работы хромоникельмолибденовая сталь. [c.381]

Материалом рабочей части конических разверток с коническим хвостовиком служит быстрорежущая сталь (твердость рабочей части HR 61—63 для диаметров до 6 мм и HR 62—65 — для диаметров свыше 6 мм) или сталь марки 9ХС (твердость рабочей части диаметром до 8 мм HR 61— 3, а диаметром свыше 8 мм HR 61—64). Развертки диаметром свыше 13 мм (ручные) и свыше 10 мм (с коническим хвостовиком) должны изготовляться сварными (материал хвостовика сталь 45). Твердость квадратов хвостовиков HR 30—45 у сварных разверток и HR 35—55 у цельных твердость лопаток хвостовиков HR 30—45. [c.271]

Кроме указанных видов повреждений, в материале рабочих лопаток турбин возникают усталостные повреждения от механических вибраций. Первоначальные трещины от термического нагружения часто не являются опасными при отсутствии вибраций, поскольку обычно уменьшают степень жесткости нагружения материала, а следовательно, и величину возникающих термонапряжений. При действии вибрационных нагрузок эти трещины являются источником концентрации напряжений и быстро развиваются в усталостные. В этом чаще всего проявляется отрицательная роль совместного действия циклических нагрузок низкой и высокой частоты. [c.79]

Для этой цели на турбинах ряда типов применяется напайка на входные кромки лопаток стеллитных пластинок марки ВЗК припоем ПСР-45. Стеллит ВЗК обладает высокой коррозионной стойкостью и значительной твердостью (ЯС 40- 45) как при обычных, так и при высоких температурах (ЯС 30-ь32 при 600°С), что обеспечивает его повышенную износостойкость по сравнению с материалом рабочих лопаток (стали 2X13 или 15Х11МФ). [c.208]

Несмотря на невысокую максимальную температуру газа, в этой установке применено охлаждение сегментов сопловых лопаток, корневых частей рабочих лопаток и дисков, что обеспечивает возможность применения материалов меньщей стоимости и повышение работоспособности блока подшипников 9, находящихся в тяжелых по температуре условиях работы (между ТВД и ТНД). [c.197]

В статье Гарднера (Л. 22] еще в 1932 г. сообщалось об успещном применении накладок из твердых. материалов (вольфрамовая сталь), припаянных на передние кромки рабочих лопаток колес со стороны спинки лопатки. Накладки укрепляются только на наиболее подверженных эрозии периферийных частях лопаток (см., например, рис. 40,6). Уже в то время применялись профилированные накладки с переменной по высоте лопатки толщиной. Гарднер сообщает об экспериментах, в процессе которых было найдено, что установка таких накладок практически не влияет на к. п. д. турбины. Он считал целесообразным применять защитные накладки на передних кромках лопаток одновременно с устройствами для удаления конденсата из проточной части турбины. Эта рекомендация не потеряла своей актуальности и до настоящего времени. В [Л. 5] указывается, что практически единственной эффективной мерой борьбы с эрозией лопаток последних ступеней паровых турбин является экспериментально проверенная система влагоудаления в комбинации с накладками из сверхтвердых сплавов или другими способами упрочнения передних кромок лопаток. Наилучшим материалом для упрочняющих накладок считается в настоящее время стеллит № 1, содержащий 62% кобальта, 25% хрома н 7% вольфрама. Этот материал поддается обработке и не утрачивает твердости в случае припаивания накладки к лопатке. Однако такой способ упрочнения лопаток может служить причиной образования трещин [Л. 5]. [c.79]

Механические свойства материалов ко времени осуществления проекта предполагались на 15— 20% выше, чем в настоящее время. Предполагалось также, что будут освоены поковки из хромистых нержавеющих сталей массой 60—100 т для роторов высокого и среднего давлений и что будут изготовляться роторы без центральных отверстий. Допускалось, что окажется возможным применение поковок из нержавеющих мартенситостареющих сталей с пределом текучести 1200—1400 МПа и массой до 15 т. Для рабочих лопаток из титана был выбран предел текучести до 900 МПа. В основном же проект был ориентирован на уже достигнутый уровень механических свойств применяемых турбинных материалов и на подтвержденные опытом запасы прочности. [c.80]

Как правило, ленточные и проволочные (и трубчатые) бандажи изготовляют из материала рабочих лопаток. Возможны случаи, когда вследствие больших напряжений в бандажах возникает необходимость использования для них материала с прочностью большей, чем прочность материала лопаток. При этом необходимо, чтобы материалы лопагок и бандажей имели близкие по величине коэффициенты линейного расширения. [c.116]

В двигателе F100 используются титановые, бериллиевые и никелевые сплавы, многие элементы выполнены из слоистых конструкций с сотовым наполнителем. Для производства двигателя применяются новые технологические процессы, например направленная кристаллизация и применение жаростойкого покрытия материала рабочих лопаток турбины, ковка при постоянной температуре дисков турбины из порошковых материалов, которая дает возможность приводить высокопрочные сплавы во временное состояние сверхпластичности и получать высокую ковкость, и т. д. [c.105]

Усталостная модель Коффина-Менсона и метод универсальных наклонов, разработанный Менсоном, в большей мере относились к высокопластичным материалам малой прочности. Суперсплавы для рабочих лопаток — высокопрочные и малопластичные - служат п и высоких температурах и под воздействием термомеханических нагрузок. Подвергаясь к тому же воздействию химически агрессивных сред, они должны сопротивляться ползучести и усталости. В таких условиях слепо следовать упомянутым моделям для прогнозирования усталостной долговечности не рекомендуется. Надо опираться на реальные, достоверные данные испытаний на малоцикловую усталость. [c.69]

Кроме рассмотренных выше материалов на основе железа, в паровых турбинах находят применение другие металлические сплавы для рабочих лопаток последних ступеней некоторых конденсационных турбин, цветные сплавы для трубок конденсаторов и подофевателей, баббиты для вкладышей подшипников и т.д. Их свойств мы коснемся при рассмотрении конструкций деталей, выполняемых из них. [c.65]

Рабочие лопатки, в особенности замок, которым лопатка крепится к диску, испытывают высокие механические нагрузки при температзфах 650-980 °С. Материал рабочих лопаток находится в контакте с содержащими кислород продуктами сгорания топлива. Поэтому важным требованием к материалу, в особенности в промышленных турбинах, является стойкость к коррозии, вызываемой горячими газами. Для повышения стойкости к окислению обычно применяют защитные покрытия. [c.578]

Газовая турбина конструктивно не отличается от паровой турбины, если не касаться различий в применяемых для изготовления материалах. Ответстввиные детали газовой турбины работают в условиях высоких температур, поэтому они изготавливаются из специальных жаропрочных сталей. Особенно важное значение имеет выбор материала для рабочих лопаток, подверженных воздействию [c.405]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...