Ріпей Ігор Володимирович. Роботоздатність конструкційних матеріалів під час тривалої експлуатації турбоагрегату ТЕС

brief description

Ріпей Ігор Володимирович. Роботоздатність конструкційних матеріалів під час тривалої експлуатації турбоагрегату ТЕС : Дис... канд. техн. наук: 05.02.01 / НАН України; Фізико- механічний ін-т ім. Г.В.Карпенка. — Л., 2006. — 160арк. — Бібліогр.: арк. 139-153

Ріпей І. В. Роботоздатність конструкційних матеріалів під час тривалої експлуатації турбоагрегату ТЕС. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 матеріалознавство. Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів, 2006.
Проаналізовано випадки пошкоджень конструкційних матеріалів системи турбіна-турбогенератор і встановлено визначальні елементи, які обмежують ресурс турбоагрегату. Виявлено закономірності зміни структури та властивостей теплостійких сталей турбоагрегату під час тривалої експлуатації. Простежено зміни швидкості росту тріщин у корпусних виливках залежно від кількості пусків турбоагрегату. Виявлено зміни структури та зниження рівня твердості роторів парових турбін під час тривалої експлуатації. У місцях максимального механо-термічного впливу роторів турбогенераторів зафіксовано зміни структури та властивостей. З’ясовано вплив хлоридних та воденьвмісних середовищ на роботоздатність роторних і бандажних сталей, а також мідних обмоток турбогенераторів.

У дисертації узагальнено закономірності впливу експлуатаційних середовищ на пошкоджуваність, зміну структури і механічних властивостей, в тому числі тріщиностійкість, конструкційних матеріалів турбоагрегату ТЕС, а також розроблено матеріалознавчі засади щодо оцінки їх довговічності.
1. На підставі аналізу експлуатаційноїдеградації конструкційних матеріалів системи турбіна-турбогенератор виявили визначальні конструктивні елементи, що обмежують його ресурс. Для парової турбіни такими є ротори та корпусні деталі, для турбогенератора роторно-бандажний вузол.
2. Металографічними дослідженнями сталей роторів парових турбін після 5,01042,0105год експлуатації виявлено мікроструктурні зміни, пов'язані з розпадом та сфероїдизацією цементиту бейнітної складової та зниженням твердості (на 1012%) і міцності металу.
3. Встановлено, що внаслідок підгартування під час експлуатації локальних ділянок роторів ТГ їх твердість зростає на 50...100 HB. Це призводить до зниження опору руйнуванню. Запропоновано підвищуватитривалу міцність роторної сталі у наводнювальних середовищах поверхневим зміцненням ППД (дробиноструминною обробкою або чеканкою). Водночас зміцнення сталі термічною обробкою для підвищення границі текучості від 600 до 800 МПа спричиняє суттєве зниження опору втомному росту тріщини.
4. Виявлено, що тривала експлуатація (до 2,8105год) литої сталі 20ХМФЛ парових турбін супроводжується утворенням складних карбідів та зниженням на 15% основних механічних характеристик, а зі збільшенням кількості пусків турбоагрегату ріст експлуатаційних тріщин пришвидшується. З’ясовано, що під час обчислення допустимого терміну експлуатації сталі з наявними тріщинами необхідно враховувати зміну швидкості її підростання залежно від кількості пусків турбоагрегату між обстеженнями.
5. Експлуатована у водні азотиста сталь 12Х18АГ18Ш має вищий, ніж сталь 60Х3Г8Н8В, опір водневому окрихченню і втомному росту тріщини як на повітрі, так і під час електролітичного наводнювання та не виявляє низькоенергоємногоміжкристалітного руйнування. Катіони міді концентрацією від 0,02 до 1,00 г-ioн/л у хлоридовмісному середовищі підвищують швидкість корозії сталі від 0,52 до 14,50 мм/рік, на 80% знижують її пластичність і зумовлюють виразкову корозію та міжзеренне корозійне розтріскування, що понижує ресурс турбоагрегату.
6. Виявлено, що роторна мідь схильна до загальної корозії в аерованому 22%-му розчині NaCl. Рентгеноструктурним аналізом продуктів корозії міді у насичених розчинах хлоридів зафіксовано солі, основи, оксиди та гідрооксиди міді. Аналіз даних про кількість й розміри виявлених нерозчинних частинок та усунення їх за допомогою мікрофільтрів є необхідний крок для запобігання закупорюваності охолоджувальних систем турбоагрегату та продовження його ресурсу.
7. Оцінками живучості бандажних кілець встановлено, що критична глибина дефекту, розміщеного на внутрішній поверхні бандажа зі сталі 60Х3Г8Н8В, не перевищує 20,0 мм для ротора генератора ТГВ200 та 22,5 мм для ТГВ300.
8. Результати роботи використані Львівським КБ Мінпаливенерго України під час підготовки нормативних документів ”Методичні вказівки з оцінки технічного стану бандажів роторів турбогенераторів” та ”Методичні вказівки з діагностики технічного стану і оцінки ресурсу литих корпусних деталей парових турбін”, а також на Добротвірській та Бурштинській ТЕС під час діагностичних оглядів та ремонтних робіт на турбоагрегатах.