Эрозия корпусов паровых турбин
Щелевая эрозия корпусов – один из основных факторов, определяющих надежность ВПТ. Щелевая эрозия вымывание металла из щели горизонтального разъема. Неплотность горизонтального разъема возникает, в частности, от пластической деформации фланцев при повышенных пусковых температурных напряжениях [Костюк ПГТ, с.340].
Для оценки эрозии неподвижных деталей турбины используется эмпирическая формула [Трояновск,с.170]:
,
где
S
наибольший местный износ (
);
с скорость пленки конденсата, м/с;
y влажность пара;
Кt - коэффициент, зависящий от температуры
(давления) насыщения конденсата (рис. );
Kаэр - коэффициент, зависящий от характера
обтекания стенки пленкой, в частности, от
угла натекания (Табл. ).
Табл. Величины коэффициента Каэр
-
Каэр
Угол натекания, град
Конструктивные элементы
1.0
90
Плоская поверхность
0.2...0.5
< 90
Поворот в трубе
0.04
0
В трубе без поворота
0.08
Лабиринт. Уплотнения, щель
Как показали расчеты [Колютик, Фаддеев, Семакина и др.], увеличение радиуса скругления наружного обвода трубопровода заметно снижают его эрозионный износ.
Основные способы уменьшения щелевой эрозии:
1. Улучшение аэродинамики обтекания внутренних поверхностей, а также уменьшение скорости потока.
2. Уменьшение влажности потока.
3. Использование хромистых сталей для изготовления деталей корпуса ВПТ.
Материалы, используемые для изготовления частей корпуса ВПТ
-
Элемент конструкции статора
Сталь
1
ЦВД К-220-44,
Наружный корпус ЦВД К-500-65
25Л
2
Внутренний корпус ЦВД К-500-65
15Х1М1ФЛ
3
Диафрагмы НА ЦВД
08Х13
Разрушение в результате трещинообразования
Основные представления линейной механики разрушения. Дефекты материала в виде трещин, включений с острыми углами, пор, пустот, (непроваров) после сварки и другие дефекты оказывают существенное влияние на статическую прочность деталей.
При растяжении пластины толщиной 5 со сквозной трещиной длиной 2l (рис. 3.8) ее разрушение происходит при напряжении σ, удовлетворяющем условию (формула Грифитса) [5]:
(3.23)
где К1с — вязкость разрушения, не зависящая от σ и l.
Зависимость (3.23) относится к бесконечно широкой пластине в условиях растяжения в направлении, перпендикулярном трещине. Оно устанавливает связь между размером дефекта (трещины) l и разрушающим напряжением σ.
Рис. 3.8. Пластина со сквозной трещиной, растягиваемая в направлении,
перпендикулярном плоскости трещины
Зависимости типа (3.23) являются основными в линейной механике разрушения — науке о прочности при наличии дефектов.
Величина К1с определяется экспериментально при разрушении образца с начальной трещиной. Для получения начальной трещины длиной 2l0 образец с искусственным концентратором напряжения (например, с овальным сквозным отверстием, рис. 3.9) подвергают нагружению, что приводит к образованию усталостной трещины. Затем образец испытывают на разрыв, определяют значение усилия Р и величину трешины 2 l в момент начала нестабильного развития трещины.
По этим величинам, используя зависимости типа (3.23), определяют вязкость разрушения К1с.
Расчет разрушения из-за трещина возможен при известных напряжениях в лопатке (Костюк ДИП 2007).
.........................
........................
.....................