24.Особенности протекания коррозионных процессов в проточной части

топливорегулирующей аппаратуры, топливных цистерн и систем.

Наиболее агрессивные элементы топлива и масла. «Стояночная»

коррозия, ее сущность. Факторы, определяющие коррозионную

активность масла.

ПРОТОЧНАЯ ЧАСТЬ ТОПЛИВОРЕГУЛИРУЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ, ТОПЛИВНЫХ ЦИСТЕРН И СИСТЕМ. Эти элементы в процессе эксплуатации ГТУ под­вергаются коррозионным воздействиям в результате контактирования их поверхностей с топливом. Коррозионные свойства топлива обус­ловлены содержанием в нем кислородных и сернистых соединений. При некоторых условиях их коррозионная агрессивность может быть значительной и приводить к сокращению срока службы этих элементов ГТУ. Кроме того, образующиеся продукты коррозии засоряют элемен­ты топливорегулирующей аппаратуры и системы топливопитания, вы­зывая срыв их работы.

Как отмечалось ранее, из кислородных соединений, содержащихся, например, в дизельном топливе особую агрессивность имеют нафтеновые кислоты и продукты окисления малостабильных углеводородов, образующихся в топливе при его хранении.

Основное коррозионное воздействие нафтеновые кислоты оказы­вают на цветные металлы и менее значительное на черные металлы.

Топливо может содержать некоторые водорастворимые кислоты и щелочи (серную кислоту, едкий натр и сульфокислоты) вследствие недостаточного контроля за процессом его очистки. Водораствори­мые кислоты и щелочи могут попасть в топливо также при его транс­портировке и хранении. Они вызывают интенсивную коррозию металлов при непосредственном контакте с ними, приводя к их разрушению и загрязнению топлива продуктами коррозии. Коррозионная активность топлива значительно возрастает при наличии в нем серы. Установлено, что топлива из сернистых нефтей более агрессивны по сравнению с малосернистыми.

Интенсивность влияния соединений серы на коррозионную агрес­сивность дизельных топлив зависит от их строения. Наибольшей агрессивностью обладают сероводород, элементарная сера и мерка­птаны.

Меркаптаны активно поддерживают процесс коррозии, интенсив­ность которого непосредственно зависит от их концентрации в топ­ливе и от вида металла. Особенно сильное коррозионное воздействие оказывают меркаптаны по отношению к кадмию. Это очень важно, т.к. многие детали топливорегулирующей аппаратуры и системы топливопитания ГТУ имеют кадмиевые покрытия. Характерной особенностью коррозионных разрушений этих покрытий является образование студенис­тых продуктов, засоряющих элементы системы регулирования.

Условия эксплуатации ГТУ способствуют обводнению топлива. Растворенная и эмульсионная вода в виде микрокапель может выде­ляться из топлива в процессе эксплуатации ГТУ и, особенно в период ее бездействия. При хранении топлива в судовых условиях в не пол­ностью заполненных цистернах в результате среднесуточных колеба­ний температуры может происходить конденсация водяных паров из воздуха на поверхности топлива. Коррозионная агрессивность ди­зельных топлив резко усиливается в присутствии воды и некоторых сернистых соединений.

При наличии воды в топливе усиливается процесс коррозионного разрушения кадмия. Например, в обезвоженном топливе кадмиевые пок­рытия сохраняются при содержании меркаптановой серы 0,049-0,052 %. При наличии в топливе даже незначительных количеств (0,0054-0,00634 %) при естественном обводнении и таком же содержании меркаптанов процесс коррозии идет очень активно и уже на 3-4 сут­ки из топлива выпадает осадок [8].

В период бездействия ГТУ возникает “стояночная коррозия”. Коррозионные поражения поверхностей выражаются в виде сплошной сыпи, локальных язв и других видов повреждений. Она охватывает практически все узлы и агрегаты ГТУ, соприкасающиеся с топливом, а также топливные системы и цистерны.

Коррозионному воздействию могут быть подвержены поверхности, контактирующие с маслом, в котором при определенных условиях мо­гут образовываться и накапливаться продукты, вызывающие активную коррозию металла. Агрессивность их резко усиливается в присутствии воды.

К веществам, находящимся в масле и вызывающим коррозионную активность, относятся: органические кислоты (нафтеновые, карбоновые, оксикарбоновые); сера и активные сернистые соединения; неорганические кислоты.

Коррозионная активность масла зависит от качества образую­щихся кислот, а также от их количества. С ростом температуры усиливаются реакции окисления углеводородов масла и взаимодейст­вие продуктов окисления с металлом. Скорость коррозии заметно повышается с увеличением нагрузки на трущиеся поверхности. По существу коррозионная активность масла зависит от его

25.Способы борьбы с коррозией в элементах ГТУ. Основные виды мероприятий. Перечень конструктивных и эксплуатационных мероприятий. Состав защитных, контрольных и восстановительных мероприятий и их сущность.

Для борьбы с коррозией элементов ГТУ могут быть использованы два вида мероприятий [11]: конструктивные и эксплуатационные. К первому виду относятся мероприятия, сводящиеся к выбору наиболее коррозионностойких материалов для изготовления узлов и деталей ГТУ, применению различного рода защитных покрытий, использованию специальных присадок для топлива и масел, назначению определен­ных режимов термообработки металла, повышению чистоты обработки поверхностей ответственных деталей, применению консервационных смазок, защитных устройств, ограничивающих попадание брызг мор­ской воды в проточные части ГТУ и т.д.

Вторую группу мероприятий можно подразделить на защитные, контрольные и восстановительные. К защитным эксплуатационным ме­роприятиям относят: промывку, консервацию, прокачку маслом, работу в установленном режиме. Регулярной промывке подлежат проточные части компрессоров и турбин. После промывки производится их про­сушка путем запуска ГТУ. В период бездействия ГТУ ее проточные части изолируются от наружной атмосферы путем постановки специ­альных закрытий на воздухо-заборные и газовыпускные отверстия.

Консервации подлежат проточные части компрессоров, облопатывание которых не имеет специальных металлических защитных покрытий. Это осуществляется путем подачи масла через специальные форсунки штатной системы.

Для предохранения проточных частей турбин от газовой корро­зии рекомендуется не допускать нарушения установленных режимов работы камеры сгорания. Такие нарушения могут быть вызваны разрегулировкой топливопдачи, а также ухудшением распыла топлива из-за загрязнения форсунок и нагарообразования, приводящим к неза­вершенности процесса сгорания в объеме камеры сгорания.

В период бездействия ГТУ должна быть законсервирована топливорегулирующая аппаратура путем заполнения всех ее агрегатов и систем обезвоженным топливом из специальных бачков через подпор­ную систему.

Периодическая прокачка маслом осуществляется через подшип­никовые и зубчатые зацепления редукторов после остановки ГТУ и при ее бездействии во время проворачивания.

Наружные детали ГТУ, навесные агрегаты, обвязка, электрообо­рудование и т.п. должны быть надежно защищены соответствующими покрытиями.

Контрольные мероприятия включают в себя систему: проверок состояния узлов и деталей ГТУ, качества и целости их защитных покрытий, проведения анализов топлива и масла. При этом особое вни­мание должно уделяться регулярному и тщательному контролю за ка­чеством топлива и масла, особенно за возможным присутствием в них воды.

Восстановительные мероприятия представляют собой комплекс действий, направленных на устранение начавшейся коррозии и вызы­вающих ее условий. Сюда относятся удаление воды из топлива и масла, восстановление защитных покрытий.

26.Характерные повреждения и неисправности ГТУ при эксплуатации. Обобщенная схема повреждений элементов ГТУ. Определяющие факторы и их сущность. Особенности конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов.

Для судовых ГТУ по сравнению с другими типами СЭУ свойст­венны свои повреждения и неисправности. Очевидно, это обуслов­лено работой ГТУ в сложных эксплуатационных условиях, о которых упоминалось ранее. В большинстве случаев основные повреждения (например, поломки) связаны с особенностями конструкции и исполь­зования ГТУ.

Обобщенная схема характерных для ГТУ повреждений приведена на рис.3.15.

Характерные повреждения судовых ГТУ

Указанные повреждения ГТУ являются следствием трех групп факторов: конструктивных, технологических и эксплуатационных.

К конструктивным можно отнести неудачный выбор конструкции или материала, отступления, допущенные при проектировании ГТУ в целом и ее отдельных узлов, ошибки и неучет особенностей про­цессов, происходящих в элементах ГТУ при эксплуатации.

Факторами технологического характера являются: отступления от рабочих размеров при изготовлении деталей, непредусмотренная за­мена материала, несоответствие качества обработки поверхностей деталей, нарушение режимов термообработки, отклонения при балан­сировках ротора, нарушения центровки при сборке и др. Техноло­гические дефекты возникают в результате возможных отклонений от технологии изготовления и сборки деталей и узлов ГТУ. Они мо­гут происходить из-за явных нарушений технологических процессов и вследствие их несовершенства.

Эксплуатационные факторы являются следствием нарушений обслуживающим персоналом требований инструкций. К ним относят применение некондиционных топлива и масла, эксплуатацию ГТУ с неисправными КИП и системами защиты, неотрегулированность узлов автоматики, превышение установленных рабочих параметров, невы­полнение сроков планово-предупредительных осмотров и регламентных работ, несоблюдение сроков замены агрегатов и узлов, выработав­ших ресурс, эксплуатацию ГТУ сверх установленного ресурса, не­выполнение промывок, просушек и консервации проточных частей компрессоров и турбин и др.

Применительно к отдельным элементам ГТУ в процессе ее эксп­луатации встречаются различные виды повреждений [11]. Их сущность излагается ниже.

27.Характерные повреждения лопаточного аппарата компрессоров i; турбин. Наиболее тяжелый вид повреждений рабочих лопаток компрессоров, определяющие факторы и последствия. Сущность коррозионной устатости металла

ЛОПАТОЧНЫЙ АППАРАТ КОМПРЕССОРОВ И ТУРБИН. Для этих элементов ГТУ характерными повреждениями являются: обрыв рабочих лопаток; образование трещин и поломка спрямляющих, направляющих и сопловых аппаратов обгорание и пожоги рабочих и сопловых аппаратов турбин; коррозионные и эрозионные разрушения облопатывания; обра­зование забоин на лопатках.

Наиболее тяжелым видом повреждений является обрыв рабочих лопаток компрессоров. В основном он приводит к выводу из строя ГТУ. Обрыв лопаток является следствием снижения усталостной проч­ности материала в результате происходящих коррозионных и эрозион­ных процессов при высоких динамических и вибрационных напряжениях, особенно при работе компрессора в неустойчивой зоне. В некоторых случаях этому способствуют дефекты конструктивного и технологичес­кого характера, например, неудачное назначение места отбора возду­ха из компрессора, приводящее к образованию неравномерности потока воздуха и возрастанию вибрационных напряжений; недоста­точная отстройка лопаток по частоте; некачественное изготовление рабочих лопаток (наличие ковочных трещин, дефекты материала, отк­лонения от чертежных размеров, высокие остаточные напряжения и др.).

Обрыв лопатки на работающей ГТУ приводит к: самопроизвольному снижению частот вращения ТК блоков и турбин, резкому изменению шума работы, возникновению сильной вибрации. Иногда происходит заклинивание роторов. В момент обрыва лопатки ясно слышен силь­ный удар. Обрыв лопатки вызывает серьезные разрушения проточной части.

Разрушение металла от коррозионной усталости происходит в два этапа. На первом этапе совместные действия коррозионной сре­ды и знакопеременных нагрузок вызывают образование и развитие трещин. На втором превалирующее значение в распространении

28.0собенности устатостного разрушения рабочих лопаток турбин. Основные причины. Факторы, определяющие оплавление, обгорание и перегрев лопаток турбин. В каких случаях возникают циклические термические напряжения в лопатках соплового аппарата турбин?

Начало усталостного разрушения металла лопатки носит местный характер. В зоне повышенных напряжений, обусловленных конструктив­ными, технологическими и эксплуатационными факторами, может обра­зоваться трещина. При многократном изменении напряжений кристал­лы, расположенные в ее зоне, начинают разрушаться, и она проникает в глубь тела лопатки, ослабляя ее сечение с последующим внезапным разрушением материала. Начало развития усталостных трещин прихо­дится на входные кромки и реже - на выходные. В некоторых случаях зарождение трещин происходит со спинки или корыта в корневой части лопатки. Часто источниками образования трещин являются участки коррозионных повреждений. В этих местах начинается раз­рушение металла лопатки вследствие коррозионной усталости.

Разрушение металла от коррозионной усталости происходит в два этапа. На первом этапе совместные действия коррозионной сре­ды и знакопеременных нагрузок вызывают образование и развитие трещин. На втором превалирующее значение в распространении тре­щин и разрушении металла имеют переменные механические напряжения.

Опыт эксплуатации корабельных и авиационных ГТУ показывает, что повреждения спрямляющих и направляющих аппаратов компрессоров в основном связаны с: отсутствием в сварных конструкциях достаточ­ной эластичности, наличием высоких остаточных напряжений и низ­кими демпфирующими свойствами.

Из всех деталей ГТУ лопатки турбин работают в наиболее тя­желых условиях. Испытывая значительные механические нагрузки от действия центробежных и газовых сил и вибрации, они одновременно подвергаются воздействию высоких температур. Изменение режимов работы ГТУ и, соответственно, температуры газа приводят к воз­никновению в лопатках значительных термических напряжений.

Механизм усталостного разрушения рабочих лопаток, в общем, турбин аналогичен компрессорам. Однако имеются некоторые особен­ности. В отличие от компрессоров на рабочих лопатках турбин зарождение усталостных трещин в большинстве случаев происходит со стороны спинки в середине паза и корыта с входной или выходной кромки.

Причиной усталостного разрушения рабочих лопаток турбин могут явиться: наличие в поверхностном слое больших растягивающих остаточных напряжений, возникающих при механической обработке и не снятых при термообработке; отклонения в размерах профиля и узла крепления, допущенные при изготовлении. Кроме усталостного возможны случаи разрушения их из-за металлургических дефектов материала, например, ковочных трещин, и термической усталости, выражающиеся в короблении и растрескивании кромок, чаще всего входных. В этом случае возникает большое количество мелких трещин.

В эксплуатационной практике отмечались случаи оплавления, обгорания и значительного перегрева лопаток турбин. В основном это связано с ненормальной работой топливорегулирующей аппаратуры, отказами тепловой защиты и возникновением помпажа. Обычно лопатки обгорают на половину длины. Наибольшая степень обгорания прихо­дится на лопатки первой ступени ТВД, но при значительном увеличе­нии температуры оно может распространиться и на лопатки второй ступени.

Повреждения лопаток сопловых аппаратов турбин в основном связаны с циклическими термическими напряжениями, возникающими при изменении режимов работы ГТУ. Они выражаются в виде трещин, образующихся на входных и выходных кромках, и коробления.

В наиболее тяжелых условиях работают лопатки первой ступени. Вследствие нарушения нормальной работы камеры сгорания, приводя­щего к резкому возрастанию температуры газов, они оплавляются и обгорают.

В эксплуатации ГТУ имеют место повреждения лопаточного аппа­рата компрессоров и турбин, обусловленные попаданием в их проточ­ные части твердых посторонних частиц (песка, кусочков металличес­кой защитной сетки, деталей крепления внутренней арматуры воздухозаборных шахт, крепежа жаровых узлов и др.). Они приводят к об­разованию забоин и вмятин.