RU2545878C2 - Способ защиты лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии - Google Patents
Способ защиты лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2545878C2 RU2545878C2 RU2013122500/02A RU2013122500A RU2545878C2 RU 2545878 C2 RU2545878 C2 RU 2545878C2 RU 2013122500/02 A RU2013122500/02 A RU 2013122500/02A RU 2013122500 A RU2013122500 A RU 2013122500A RU 2545878 C2 RU2545878 C2 RU 2545878C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- blade
- steam
- turbine blades
- protection
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к защите лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии. Способ включает нанесение на лопатку защитного покрытия. Покрытие наносят методом лазерной наплавки. Лазерную головку перемещают со скоростью линейной интерполяции Vi не более 0,05 м/с. Мощность лазерного излучения составляет (800-1200) Вт. Техническим результатом является получение по всему профилю входной кромки лопатки упрочненного слоя на длину не менее 1/3 от длины рабочей части пера без ухудшения аэродинамических характеристик лопатки. 2 ил.
Description
Изобретение относится к энергетике, конкретнее к способам защиты лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии.
Назначение лопаток турбин - превращение потенциальной энергии сжатого пара в механическую работу. В зависимости от условий работы в турбине длина ее рабочих лопаток может колебаться от нескольких десятков до полутора тысяч миллиметров. На роторе лопатки расположены ступенчато, с постепенным увеличением длины, и изменением формы поверхности. На каждой ступени лопатки одинаковой длины расположены радиально оси ротора. Это обусловлено зависимостью от таких параметров, как расход, объем и давление.
При равномерном расходе давление на входе в турбину максимальное, расход минимален. При прохождении рабочим телом через лопатки турбины совершается механическая работа, давление уменьшается, но увеличивается объем. Следовательно, увеличивается площадь поверхностей рабочей лопатки и, соответственно, ее размер.
Рабочие лопатки - наиболее напряженные и ответственные части проточной части турбины и самый дорогой ее элемент. Ресурс таких лопаток - 40-50 тыс. часов. Разрушение лопаточного аппарата турбины приводит к неблагоприятным последствиям для всего турбоагрегата в целом и вынужденному останову турбины.
В настоящее время накоплен значительный опыт применения различных технологий защиты деталей проточной части турбин от эрозии, все они основаны на конструкторско-технологических решениях.
Например, закалка токами высокой частоты (ТВЧ). Этот способ позволяет получить на кромке лопатки закаленный слой на длину не менее 1/3 от длины рабочей части пера. Характеризуется сложностью технологии, которая определяется высокими требованиями к конструкциям индукторов ТВЧ, а также специализированным сложным оборудованием. К недостаткам данной технологии можно отнести следующее: невозможность осуществления технологического процесса непосредственно на облопаченном роторе; большая вероятность образования трещин длиной до 0,5 мм в закалочных зонах металла лопаток; отсутствие технологического процесса высокого отпуска.
Напайка (припайка) стеллитовых пластин из кобальтового стеллита марки ВЗК. Является одним из основных способов для защиты входных кромок лопаток. Напайка осуществляется с помощью серебряного припоя ПСр-45. Этим способом обеспечивается защита наиболее повреждаемой части входной кромки лопаток (до 400 мм) на период 1015 лет. В ряде случаев на ТЭС применялся ремонт лопаток, при котором стеллитовые пластины напаивались в места отслоившихся. Однако этот прием ремонтной технологии не всегда себя оправдывал из-за перегрева лопатки, поскольку ухудшается аэродинамика профиля рабочих лопаток; ускоряется промыв металла за пластинами, в зоне резкого изменения профиля, имеющего вид почти ступеньки; закрепление стеллитовых пластин посредством серебряного припоя является ненадежным; происходит отрыв отдельных пластинок и повреждение ими трубок конденсатора; несовершенство технологии пайки стеллитовых пластинок к лопаткам приводит к образованию опасных подкалочных зон, способствующих образованию и развитию усталостных трещин, создающих аварийные ситуации; неподдающийся прогнозу процесс отрыва стеллитовых пластинок может ухудшать отстройку от резонанса отдельных лопаток, что, в свою очередь, может ускорить процесс повреждения и аварийного разрушения энергоблоков ТЭС.
Приварка (и/или наварка) пластин вместо поврежденной части лопатки. Способ рекомендован как без разлопачивания ротора при вскрытом цилиндре, так и с разлопачиванием на лопатках. Позволяет восстанавливать близкий к исходному профиль рабочих лопаток. Однако после приварки пластин необходима соответствующая термообработка. Ремонт рабочих лопаток осуществляется путем нанесения высоконикелевой аустенитной наплавки без послесварочной термической обработки с обязательной приваркой стеллитовых пластин из кобальтового стеллита марки ВЗК. Имеется информация об аварийных ситуациях, возникающих при разрушениях таких лопаток, т.к. наличие аустенитной наплавки неизбежно приводит к получению сварочного соединения с резкой химической, структурной и механической неоднородностью металла по зонам.
Ионная имплантация с формированием на поверхности покрытия. Покрытие наносится на лопатки в специальных камерах при использовании вакуумного оборудования. Обязательно разлопачивание ротора. Упрочнение достигается за счет формирования износостойкого коррозионностойкого однослойного покрытия из TiN или многослойного с возможным чередованием слоев (Ti+TiN), толщина которого не превышает 50 мкм. Способ предполагает использование дорогостоящего вакуумного оборудования. К недостаткам следует отнести: низкую производительность при формировании покрытия; высокую стоимость процесса формирования покрытия; разнотолщинность покрытия на лопатке, в зависимости от расположения катода по отношению к лопатке. В энергетике ионная имплантация с покрытиями на основе TiN отработана на рабочих лопатках последних ступеней из сталей 20Х13-Ш и 15Х11МФ-Ш, но широкого применения не получила.
Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению модели является способ защиты лопатки паровой турбины от парокапельной эрозии, содержащий нанесение на лопатку защитного покрытия, описанный в патенте РФ RU 2234556 С2, МПК С23С 14/06, опубликовано 20.08.2004.
Недостатком ближайшего аналога является недостаточная адгезионная связь напыляемого материала и материала подложки. При нанесении материала методом ΓΤΗ на поверхность лопатки, чрезвычайно трудно обеспечить равную толщину покрытия, вследствие нелинейной кривизны поверхности. Таким образом создаются предпосылки появления неравномерно распределенных остаточных напряжений в покрытии, что приводит к трещинообразованию и отслоению.
Задача, на которую направлено предлагаемое изобретение, заключается в том, чтобы увеличить эрозионную стойкость кромок лопаток паровых турбин в условиях ударно-капельного воздействия путем применения метода лазерной наплавки.
Желаемым техническим результатом является получение по всему профилю входной кромки лопатки, упрочненного слоя на длину не менее 1/3 от длины рабочей части пера, без ухудшения аэродинамических характеристик лопатки.
Желаемый технический результат достигается тем, что в способе защиты лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии, содержащем нанесение методом лазерной наплавки на лопатку защитного покрытия на длину не менее 1/3 от длины рабочей части пера, лазерную головку перемещают со скоростью линейной интерполяции Vi не более 0.05 м/с, а мощность лазерного излучения составляет (800-1200 Вт).
Повышение мощности лазерного излучения при постоянных значениях остальных параметров приводит к увеличению ширины и высоты наплавленных валиков. При этом также наблюдается тенденция к возрастанию коэффициента перемешивания.
С увеличением скорости наплавки время облучения единицы поверхности, а следовательно, и удельная погонная энергия уменьшаются. Кроме того, уменьшается относительный расход порошка, ширина и высота наплавленных валиков. В этом случае имеется тенденция к возрастанию коэффициента перемешивания.
На рис. 1 изображена технологическая схема лазерной наплавки на лопатку паровой турбины, где
1 - лопатка паровой турбины;
2 - лазерная головка;
3 - направление рабочих ходов при наплавке;
а - дистанция наплавки;
δ - смещение наплавленных валиков;
Vi - скорость линейной интерполяции, м/с.
На рис. 2 изображена входная кромка паровой турбины с покрытием.
Пример
Данным методом поведена наплавка кромок лопаток паровых турбин на цилиндре низкого давления. Для проведения наплавки был использован диодный лазер, мощностью 2000 Вт. По данным эксплутанта турбины, ресурс лопаток, обработанных по данной технологии значительно возрос, по сравнению с традиционными методами защиты.
Claims (1)
- Способ защиты лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии, включающий нанесение на лопатку защитного покрытия, отличающийся тем, что покрытие наносят на длину не менее 1/3 от длины рабочей части пера методом лазерной наплавки мощностью лазерного излучения (800-1200 Вт), а лазерную головку перемещают со скоростью линейной интерполяции не более 0,05 м/с.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013122500/02A RU2545878C2 (ru) | 2013-05-16 | 2013-05-16 | Способ защиты лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013122500/02A RU2545878C2 (ru) | 2013-05-16 | 2013-05-16 | Способ защиты лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013122500A RU2013122500A (ru) | 2014-11-27 |
RU2545878C2 true RU2545878C2 (ru) | 2015-04-10 |
Family
ID=53296666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013122500/02A RU2545878C2 (ru) | 2013-05-16 | 2013-05-16 | Способ защиты лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2545878C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617077C2 (ru) * | 2016-01-21 | 2017-04-19 | Общество с ограниченной ответственностью "КВАРЦ Групп" | Способ лазерно-порошковой наплавки защитного покрытия на входные кромки рабочих лопаток паровых турбин |
RU2751784C2 (ru) * | 2018-06-13 | 2021-07-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ТермоЛазер" | Способ лазерной обработки поверхности стальных лопаток турбин энергетических установок |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2032512C1 (ru) * | 1992-07-29 | 1995-04-10 | Валерий Григорьевич Рудычев | Способ лазерной наплавки сталей |
SU1609003A1 (ru) * | 1989-05-15 | 1996-04-20 | Б.П. Аравин | Способ лазерной наплавки |
RU2234556C2 (ru) * | 2002-04-25 | 2004-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Способ обработки поверхности лопаток паровых турбин из титановых сплавов |
-
2013
- 2013-05-16 RU RU2013122500/02A patent/RU2545878C2/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1609003A1 (ru) * | 1989-05-15 | 1996-04-20 | Б.П. Аравин | Способ лазерной наплавки |
RU2032512C1 (ru) * | 1992-07-29 | 1995-04-10 | Валерий Григорьевич Рудычев | Способ лазерной наплавки сталей |
RU2234556C2 (ru) * | 2002-04-25 | 2004-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Способ обработки поверхности лопаток паровых турбин из титановых сплавов |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617077C2 (ru) * | 2016-01-21 | 2017-04-19 | Общество с ограниченной ответственностью "КВАРЦ Групп" | Способ лазерно-порошковой наплавки защитного покрытия на входные кромки рабочих лопаток паровых турбин |
RU2751784C2 (ru) * | 2018-06-13 | 2021-07-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ТермоЛазер" | Способ лазерной обработки поверхности стальных лопаток турбин энергетических установок |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013122500A (ru) | 2014-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9291062B2 (en) | Methods of forming blades and method for rendering a blade resistant to erosion | |
EP1662092B1 (en) | Fatigue-resistant gas turbine airfoil and method therefor | |
US7217102B2 (en) | Countering laser shock peening induced airfoil twist using shot peening | |
EP2792472B1 (en) | A repair process | |
EP0933438A1 (en) | Laser shock peening using low energy laser | |
US20040224179A1 (en) | Laser peening method and apparatus using tailored laser beam spot sizes | |
WO2005072884A1 (de) | Verfahren zur entfernung einer schicht | |
EP2072177A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Erosionsschutzschicht aus Stahl durch Laserauftragschweissen; Bauteil mit einer solchen Erosionsschutzschicht | |
CA2293022A1 (en) | Repair of high pressure turbine shrouds | |
RU2545878C2 (ru) | Способ защиты лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии | |
US9103035B2 (en) | Erosion resistant coating systems and processes therefor | |
EP1862643B1 (en) | Method for manufacturing a coated compressor blade | |
EP2366488A1 (de) | Verfahren zum Wiederaufarbeiten einer Turbinenschaufel mit wenigstens einer Plattform | |
Kalinina et al. | Hardening of leading edges of turbine blades by electrospark alloying | |
US20090169372A1 (en) | Method of producing a protective coating, protective coating, and component with a protective coating | |
US7304266B2 (en) | Laser shock peening coating with entrapped confinement medium | |
Mann et al. | High-power diode laser surface treated HVOF coating to combat high energy particle impact wear | |
DE102009060570A1 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Rotor/Statordichtung einer Gasturbine | |
US20140193664A1 (en) | Recoating process and recoated turbine blade | |
EP3282034A1 (en) | Aluminum fan blade tip prepared for thermal spray deposition of abrasive by laser ablation | |
CN109518115A (zh) | 一种汽轮机叶片防水蚀的方法 | |
RU140965U1 (ru) | Устройство автоматизированного проведения процесса восстановления лопаток энергетического оборудования | |
CN113075066A (zh) | 激光强化叶片边缘性能测试方法 | |
RU2578625C2 (ru) | Тепловой барьер для лопатки турбины со столбчатой структурой с разнесенными столбиками | |
RU2751784C2 (ru) | Способ лазерной обработки поверхности стальных лопаток турбин энергетических установок |