Page 26 - Krechkovska_avtoref

24
плуатованого. Вища чутливість тривало експлуатованих сталей парогонів ТЕС і їх
ЗЗ до гостроти концентраторів напружень, певною мірою моделює вплив пор навко-
ло великих карбідів вздовж меж зерен, які створюють високі ризики зародження не-
прогнозованих міжзеренних руйнувань (особливо за будь-яких перевантажень).

У шостому розділі наведено результати фрактографічних експертиз зруйно-
ваних лопаток роторів парових турбін ТЕС, досліджено механічні характеристики
лопаткових сталей (15Х11МФ, Х12CrNiMoV12-3), виявлено структурні і фрактог-
рафічні особливості їх деградації.
Проаналізували низку лопаток роторів парових турбін високого (РВТ) та ни-
зького (РНТ) тисків, пошкоджених під час експлуатації в діапазоні від 338 год до
5
~3·10 год. Параметри їх експлуатації та хімічний склад сталей наведені в табл. 10.
Таблиця 10. Параметри експлуатації роторів парових турбін і хімічний склад сталей лопаток
Тип τ екс, К-ть зупинок, О (Позначення сталі) Вміст елементів, мас. %
ротора год N T, C Марка сталі C Si Mn Cr Mo Ni P S V
338 14 (1) 15Х11МФ-Ш 0,17 0,2 0,4 10,9 0,7 0,2 0,01 0,010 0,3
31519 693 (2) 15Х11МФ-Ш 0,15 0,3 0,3 10,3 0,7 0,3 0,02 0,007 0,4
РВТ 266962 3405 535 (3) 15Х11МФ-Ш 0,16 0,3 0,3 10,4 0,7 0,4 0,02 0,008 0,4

302000 3852 (4) 15Х11МФ-Ш 0,17 0,2 0,4 10,8 0,7 0,2 0,01 0,01 0,3
7400 8 (5)15Х11МФ 0,18 0,3 0,4 10,4 0,7 0,2 0,01 0,005 0,3
РНТ 40-70
3929 44 (6) Х12CrNiMoV12-3 0,12 0,3 0,8 11,6 1,7 2,5 0,02 0,001 0,3
Встановили, що серед причин руйнування проаналізованих лопаток після їх
4
нетривалої експлуатації (до 10 год) є інтенсивне корозійно-ерозійне зношування
крайок, неоднорідність структури та розподілу мікропошкоджень у поверхнево змі-
цнених шарах лопаток, недосконалість технології зварювання. Спільним для всіх
випадків дочасно зруйнованих лопаток виявився низький опір зародженню в них
5
тріщин. Щодо тривало експлуатованих сталей (~3∙10 год) дослідили також особли-
вості деградації їх структури та зумовлені нею фрактографічні ознаки руйнування.
Пакети лопаток регулювальної ступені РВТ із сталі 15Х11МФ-Ш (позн. 1,
табл.10) зруйнувалися через 338 год експлуатації в зоні концентрації напружень зва-
рених між собою хвостовиків (попри відповідність її хімічного складу та механічних
властивостей вимогам регламенту). Руйнування пов’язали, по-перше, з великими
(понад 5 мм завдовжки) шлаковими включеннями по лінії сплавлення МШ з ОМ, які
створили додаткову концентрацією напружень в зоні галтельних переходів на хвос-
товиках (рис. 21а). Циклічні навантаження з високою асиметрією, спричинені відцен-
тровими силами, теплозмінами і перевантаженнями під час пусків та зупинок турбіни,
сприяли їх швидкому відокремленню від матриці. Порожнини навколо них стали до-
датковими концентраторами напружень, по периметру яких зароджувалися втомні
тріщини. Фрактографічно це підтвердили різною орієнтацією фестонів, що формува-
лися від лінії розділу цих включень і матриці. Крихкі втомні боріздки, декоровані
вторинними тріщинами, розташовувалися поперек них (рис. 21б). Швидкість росту
-7
-6
тріщини, визначена за їх кроком, змінювалася від 5∙10 до 10 м/цикл, що відпові-
дає другій ділянці кінетичної діаграми втомного руйнування таких сталей.
По-друге, на зламах пакетів лопаток в околі МШ виявили ділянки крихких ві-
дколів, пов’язані з холодними тріщинами (рис. 21в). Орієнтація фестонів з втомними
боріздками поперек них, що формувалися по периметру холодних тріщини, підтвер-
дили, що ці тріщини стали осередками зародження втомного руйнування лопаток.