Термическая усталость роторов

ТЕРМИЧЕСКАЯ УСТАЛОСТЬ РОТОРОВ [c.483]

О термической усталости роторов опубликовано большое количество работ, из которых можно выделить наиболее важные [11, 21,32,59,73]. [c.59]

В роторе наибольшие напряжения обычно возникают в расточках первых ступеней, а также в местах сопряжения дисков с валом — в галтелях, где напряжения могут превышать предел текучести стали. Так как находят применение слабо упрочняющиеся роторные стали, то при пусках каждый раз материал пластически деформируется, а снятие напряжений за счет ползучести не играет существенной роли. В таких условиях могут появляться трещины от термической усталости. [c.42]

Ротор турбины — один из элементов, воспринимающих все изменения температуры в проточной части турбины. Быстрые изменения температуры приводят к появлению в роторах высоких температурных напряжений, а при их циклическом повторении — к появлению трещин термической усталости. [c.72]

Трещины в роторах турбин могут образовываться не только на внутренней расточке, но и на поверхности вследствие малоцикловой (термической усталости). [c.483]

Выше отмечалось, что высокие температурные напряжения в сочетании с напряжениями от центробежных сил могут привести к недопустимому возрастанию напряжений на расточке ротора и его внезапному хрупкому разрушению. Однако при пуске еще большие температурные напряжения возникают в роторе на его поверхности, которая имеет непосредственный контакт с паром. Эти напряжения многократно усиливаются концентрацией напряжения. Даже при умеренных скоростях пуска турбин в местах концентрации напряжений возникают столь значительные напряжения, что происходит пластическое течение материала. Это приводит к тому, что при выходе агрегата на стационарный режим в роторе появляются остаточные напряжения, которые релаксируют и вызывают накопление повреждений в материале за счет ползучести. При многократном повторении таких пусковых напряжений в роторе возникают трещины малоцикловой (термической) усталости. [c.483]

Меры предупреждения образования трещин термической усталости диктуются причинами, которые ее вызывают. Основная причина — это циклические пластические деформации, вызываемые стесненностью тепловых расширений отдельных зон ротора из-за его неравномерного прогрева, главным образом, по радиусу. [c.483]

Основная мера, предупреждающая появление трещин термической усталости в роторах — это поддержание в процессе пусков, разгружений—нагружений и остановок температуры пара, мало отличающейся от температуры металла, что обеспечивает малые переходные температурные напряжения. В свою очередь для этого требуется тщательное выполнение инструкции по эксплуатации, в частности, графиков пуска, остановки и скоростей разгружения-нагружения, поскольку они составлены прежде всего из соображения исключения высоких температурных напряжений. [c.484]

Пример 17.8. На рис. 17.7 и 17.8 показаны графики изменения температур, мощности и разностей температур по радиусу роторов в первых ступенях ЦВД и ЦСД турбины мощностью 300 МВт для двух случаев ночного разгру-жения и утреннего нагружения. На рис. 17.9 приведены вероятности появления трещины термической усталости в наиболее напряженном роторе ЦВД в зависимости от числа разгружений—нагружений для этих двух режимов. [c.484]

В каких зонах цельнокованых роторов появляются трещины термической усталости [c.492]

В системах, утилизирующих теплоту выходных газов ГТУ в теплообменниках различной конструкции, имеются полости, в которых могут скапливаться горючие вещества. В таких случаях для обеспечения безопасной работы производят продувку газоходов. Необходимая частота вращения вала поддерживается постоянной в течение всего времени продувки, которое составляет 1—10 мин в зависимости от типа и конфигурации теплообменников. После завершения продувки частота вращения ротора снижается до значений, необходимых для осуществления зажигания топлива. Эти значения выбираются для минимизации термической усталости газоходов, расположенных в области высоких температур, и обеспечения надежного зажигания и перекрестного воспламенения в КС. [c.217]

Рис. во. Схема установки для исследования термической усталости образцов, закрепленных на роторе [c.77]

В заключение следует отметить, что ряд вопросов жаропрочности сварных соединений аустенитных сталей и сплавов, например термической усталости [3] или термостойкости, изучен еще недостаточно. Многое остается неясным и в деле термической обработки так называемых композитных сварных соединений, т, е. сварных изделий из разнородных и разнотипных сталей и сплавов. По какому из компонентов соединения надлежит выбирать термическую обработку Например, по жаропрочному сплаву лопатки ротора или по жаропрочной стали диска этого ротора [c.274]

Необходимо подчеркнуть, что с напряжениями, вызванными температурными изменениями, необходимо одновременно анализировать и напряжения, вызываемые массой конструкции, а также окружающей средой. В подобных случаях говорят о термомеханической усталости. Термические напряжения, например, ротора турбины, следует также анализировать вместе с напряжениями от динамических нагрузок, возникающих при больших оборотах. Еще больше проблем возникает при описании явлений в процессах, где существенную роль играет износ при повышенных температурах, например при горячей прокатке, отливке металла во вращающиеся формы или ковке в штампах. [c.8]

В связи с существенным влиянием на сопротивление усталости лопаток роторов компрессора и турбины конструктивных, технологических, эксплуатационных факторов, механических свойств металла, условий механического и термического воздействия широкое распространение получили испытания натурных лопаток. [c.244]

Второе из совместно решаемых уравнений, описывающее кривую деформирования, может быть найдено по формуле (1.100), в которой учтена поцикловая кинетика изменения свойств. Предусмотрена также возможность задания кривой деформирования с помощью эмпирической формулы (4.5), обобщающей экспериментальные данные по малоцикловой и термической усталости ротор- [c.54]

К материалу высокотемпературных цельнокованых роторов ЦВД и ЦСД ТЭС предъявляются два основных требования они должны иметь высокое сопротивление ползучести и термической усталости. Наиболее употребительными для них являются стали Р2МА и ЭИ-415, обладающие высоким сопротивлением ползучести. [c.78]

В мощных турбинах с двухстенными корпусами, толщина которых невелика, температурные напряжения в деталях статора не ограничивают скорость пуска. Наиболее опасными становятся температурные напряжения в роторах ЦВД и ЦСД в области паровпуска, где температура пара и скорость ее изменения максимальны. Особенно больших значений достигают температурные напряжения в зоне концентраторов — тепловых канавок и преддиско-вых галтелей, где обычно и возникают трещины малоцикловой (термической) усталости (см. 17.4). [c.423]

Пример 17.7. На рис. 17.6 показан ротор ЦВД с трещинами термической усталости, возникшими в придиско-вых галтелях первых ступеней японской турбины. [c.483]

Предлагаемая книга посвящена проблеме термической усталосте, т.е процессу появления поверхностных трещин и их постеленного развития вплоть до полного разрушения изделий, работающих в условиях циклических нагревов и охлаждений, сопровождающихся созданием больших градиентов температур по сечению детали. На основе обобщения литературных сведений, данных эксплуатации разнообразногб технологического и энергетического оборудования в ПНР, а также используя собственные производственные и лабораторные исследования, автор сделал попытку установить общие закономерности влияния многочисленных факторов (условий службы, химического состава, структуры и физико-механических свойств материалов) на српротивлен термической усталости конкретных изделий (стальных форм для литья чугунных труб, инструмента горячей и холодной штамповки, прокатных валков, деталей термического оборудования, роторов турбин и др.). При этом приведены практические рекомендации по выбору материалов, термической, химико-терми-ческой и других видов обработки с целью повышения сопротивления усталости изделий, работающих в условиях циклических термических нагрузок. Дано также описание основных методов исследования структуры и свойств материалов при термической усталости. [c.6]

Эпизодические исследования, выполненные в последние два десятилетия, показали, что результатом термической усталости является раарушенив котельных барабанов, камер пароперегревателей, газовых трубопровода и, особенно, деталей роторов и корпусов турбин электростанций, а также стальных изложниц для отливки металла, валков и штампов. [c.7]

Другой метод заключается в нагреве образцов, закрепленных на круглом диске, приводимом во вращение от пневматического двигателя. Учитывая влиятк горелки, можно применять и индукционный нагрев. Авторы работы (105] по окружности диска помещали шесть призматических образцов. Ротор с образцами вращался и останавливался в шести положениях. В одном положении ротора происходил нагрев образца, в остальных - охлаждение потоком сжатого воздуха. Схема установки для исследования термической усталости образцов, закрепленных на роторе, представлена на рис. 60, а изменение температуры в цикле исследования — на рис. 61. испытания проводили до момента обнаружения первой трещины и затем наблюдали ее развитие. [c.77]

Турбина. Горячие газы направляются с помощью неподвижных направляющих сопловых лопаток на рабочие лопатки турбины, приводя таким образом ротор во вращение. Сопловые лопатки являются неподвижными деталями и не подвергаются высоким механическим нагрузкам. Их рабочие температуры достигают 1100 °С, так как горячие газы, входящие в турбинную секщпо, попадают сначала непосредственно на сопловые лопатки первой ступени. Основным требованием к материалам этих деталей является сопротивление ползучести при очень высоких температурах, сопротивление термической усталости, стойкость в условиях газовой коррозии и эрозии. [c.578]

Для надежной оценки несущей способности сварных конструкций ротора важными являются исследования усталости крупных моделей (образцов), соизмеримых по размерам с ротором и отображающих его конструкцию и технологию вдготовления. Эти исследования позволят установить долговечность и уровень разрушающих знакопеременных напряжений, а также характер разрушения от усталости однородных и разнородных соединений ротора. Соответствующие исследования были проведены в ЦНИИТМАШе [89]. Несущую способность сварных газотурбинных роторов при переменных нагрузках оценивали по испытанию на усталость крупных моделей, отражающих различные конструктивно-технологические решения исполнения сварных стыков формы разделок кромок под сварку, конструкции корневой части шва, композиции электродов и термической обработки. [c.180]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...