Инструкция по контролю и продлению срока службы металла основных элементов турбин и компрессоров энергетических газотурбинных установок


Нормы и критерии оценки качества металла основных деталей ГТУ



бет5/6
Дата24.04.2016
өлшемі0.94 Mb.
түріИнструкция
1   2   3   4   5   6

6. Нормы и критерии оценки качества металла основных деталей ГТУ
6.1. Корпусные детали турбин и компрессоров
6.1.1. Критерием надежности металла корпусов цилиндров турбин и компрессоров является соответствие их механических свойств нормам технических условий (таблица 4).

В случае несоответствия результатов испытаний механических свойств нормам технических условий вопрос о необходимости дополнительных испытаний для установления причин повреждения определяет профильный НИИ.

На поверхности корпусных деталей не допускаются трещины и грубые механические повреждения. Допустимые дефекты металлургического происхождения должны соответствовать нормам ОСТ 108.961.02 [13]. Вопрос о выборке и заварке трещин в труднодоступных местах рекомендуется согласовывать с предприятием-изготовителем и профильным НИИ.
6.2. Роторы турбины
6.2.1. На поверхности роторов турбин и компрессоров до и после их эксплуатации (концевые части валов, осевой канал, обод, гребни, полотно, ступица, галтели дисков, полумуфты, тепловые канавки) не допускаются дефекты, превышающие требования ОСТ 108.961.05 [14] (например, трещины, скопления и крупные одиночные неметаллические включения, флокены, раковины, остатки усадочных рыхлот).

Кроме этого, после эксплуатации на поверхности всех элементов роторов не допускаются трещины, коррозионные язвы, следы эрозионного износа, нарушающие их первоначальную геометрию, следы задеваний и механических повреждений, грубые риски и следы электроэрозии на поверхности шеек в местах посадки подшипников, грубые риски на призонных поверхностях отверстий под болты на полумуфтах, превышающие нормы предприятия - изготовителя турбины.



В процессе эксплуатации не допускаются изменения вследствие ползучести металла диаметра дисков и геометрических размеров хвостовых соединений горячих зон ротора, выходящие за пределы установленного допуска.
Таблица 4 – Механические свойства при температуре 20 С металла корпусов цилиндров и компрессоров по НД

Сталь

НД

Механические свойства (не менее)

Предел текучести 0,2, МПа

Предел прочности в, МПа

Относительное удлинение , %

Относительное сужение, , %

Ударная вязкость KCU, МДж/м2

1

2

3

4

5

6

7

25Л (корпусные детали)

ОСТ 108.961.02

240

450

19

30

0,4

12МХЛ (корпусные детали)

"

200

400

20

40

0,5

20ХМЛ (цилиндры)

"

250

470

18

30

0,3

20ХМФЛ (цилиндры)

"

280-550

600

16

35

0,3

15Х1М1ФЛ (цилиндры, корпуса клапанов)

"

300-550

600

15

35

0,3

20ГСЛ (корпусные детали)

ТУ предприятия-изготовителя

280

500

18

30

0,3

12МХ(лист)

Тоже

240

420

21

45

0,6

ЭИ403МЛ (корпусные детали)

ТУ НЗЛ

200

400

15

25

0,4

6.2.2. Недопустимы превышения рабочей температуры при эксплуатации:

  • роторных сталей - выше указанных в ОСТ 108.961.05 [14];

  • перлитных сталей:

- 34ХН1МА, 34ХН3МА, 27ХН3М2ФА, 30ХН3М2ФА, 35ХН3МФА – 350 °С;

- Р2, Р2МА (25Х1М1ФА) – 530 С;

- 20Х3МВФ (ЭИ415) – 545 С;


  • стали мартенсито-ферритного класса ЭП291 – 550 °С;

  • сталей мартенситного класса ЭИ428, ЭИ802 (15Х12ВНМФ), ЦДМ1 (10Х12Н3М2ФШ), ЭП674Ш (08Х15Н25Т2МФР), ЭИ609 (07Х12НМВ6) – 580 °С.

6.2.3. Степень сфероидизации бейнита в микроструктуре металла ротора из перлитных сталей (Р2, Р2МА, ЭИ415) не должна превышать 3-го балла по ОСТ 34-70-690.

6.2.4. Твердость металла роторов из сталей 34ХМА, Р2, Р2МА должна быть не менее 1800 МПа, а роторов из стали 20Х3МВФ (ЭИ415) - 2000 МПа. Металл роторов из перлитных Cr-Ni-Mo и Cr-Ni-Mo-V сталей 34ХН1М, 34ХН3М, 27ХН3М2ФА, 26ХН3М2ФАА (УВРВ), 35ХН3МФА, 30ХН3М2ФА должен иметь предел текучести 680-800 МПа и твердость 2300-2650 МПа, а из хромистой стали ЭИ802 (15Х12ВНМФ) - предел текучести 666-813 МПа и твердость 2410-2850 МПа.

6.2.5. Механические свойства при температуре 20 °С по НД и после эксплуатации металла роторов и дисков ГТУ приведены в таблице 5.
6.3. Шпильки корпусов цилиндров турбин
Критериями оценки надежности металла шпилек корпусов цилиндров являются твердость и механические свойства, которые даны в таблице 6 в зависимости от продолжительности эксплуатации. Не допускаются трещины и грубые механические повреждения. Металл поврежденных шпилек с трещинами подлежит исследованию. Если механические свойства металла исследованных шпилек не удовлетворяют требованиям, указанным в таблице 6, то все шпильки подлежат замене.

6.4. Лопатки
6.4.1. Металл направляющих и рабочих лопаток турбин и компрессоров удовлетворяет по химическому составу требованиям ГОСТ 5632 [16], ОСТ 108.020.03 [15], а также техническим условиям, индивидуальным для лопаток из материалов разных марок, в особенности из изготавливаемых по новым литейным технологиям (монокристаллические с направленной кристаллизацией и др.) или по новым технологиям штамповки на разных предприятиях-изготовителях.

6.4.2. На лопатках не допускаются трещины, следы задеваний, механические повреждения (риски, забоины, вмятины, в особенности на кромках, галтелях прикорневых зон), коррозионные язвы, в том числе на лопатках с защитным покрытием (особенно на выходных кромках и галтелях), следы общей коррозии, утоняющие рабочее сечение. Геометрические размеры лопаток (толщина кромок, особенно прикорневых зон и др.) должны соответствовать проектным.

6.4.3. Не допускаются трещины, разрушения бандажей и 2-образных связей, их повреждение, заклинивание в отверстиях лопаток, трещины в отверстиях под связи, наличие сварочного грата возле них.

6.4.4. Для основного металла лопаток из сплавов ЭИ893ВД, ЭИ893ОИ, ЭИ893ВИ (в том числе с защитными покрытиями) рекомендованы следующие критерии эксплуатационной надежности (таблица 7):



  • твердость основного металла 2170-3136 МПа;

  • предел текучести 0,2 - не более 784 МПа;

  • пластичность при кратковременном растяжении при температуре 20 °С: относительное удлинение  - не менее 15%, относительное сужение  - не менее 17%;

  • длительная пластичность дл - не менее 5%;

  • ударная вязкость при температуре 20 °С KCU - не менее 0,3 МДж/м2;

  • запас прочности по фактическому пределу длительной прочности - не менее 1,6;

  • микроструктура основного металла с зерном размером 2-4 балла, карбидная ликвация не выше 2-го балла; размер ' - фазы 0,07-0,12 мкм; конгломераты хромистых карбидов в микроструктуре размером не более 5 мкм; не допускается появления в тонкой дислокационной структуре трех систем скольжения и полос скольжения, образованных дислокационными скоплениями.

Наличие любого из этих признаков и тем более их совокупность ограничивают ресурс основного металла или делают лопатку непригодной к дальнейшей эксплуатации.

6.4.5. Для металла литых диффузионно-хромированных направляющих лопаток из сплава ЖС6К первых ступеней ТВД и ТНД в ГТ-100 АО ЛМЗ жаропрочные свойства при температуре 750 °С не являются лимитирующими ресурс факторами. По этим условиям лопатки со сравнительно низкими рабочими напряжениями могли бы работать значительно дольше, чем это отмечается в практике их эксплуатации.

Ограничивает общий ресурс этих лопаток длительностью 10-20 тыс. ч при температурах 750 и 700 °С исчерпание защитных свойств хромированного слоя с образованием коррозионных язв и термоусталостных трещин на 25 % лопаток, а также происходящее в основном металле резкое снижение кратковременных пластических свойств (кр  1%) и сближение величин характеристик прочностных свойств (в/0,2  1). Происходит охрупчивание сплава в результате образования двойного карбида М6С игольчатой формы, что приводит к уменьшению сопротивляемости циклическим нагрузкам. Этому способствуют концентраторы напряжений на выходной кромке в виде коррозионных язв глубиной 0,5-1,0 мм и возрастающая шероховатость поверхности металла, являющиеся очагами зарождения трещин в местах повышенных термических напряжений (галтель и прилегающие зоны выходной кромки у верхней массивной полки).

6.4.6. Для лопаток из сплавов ЭИ893 и ЖС6К (в том числе с защитными покрытиями) разработаны режимы восстановления покрытий и основного металла.

6.4.7. Для металла лопаток 3-й ступени ГТ-35, изготовленных из аустенитной стали ЭИ612, при рабочей температуре 540 °С в полупиковом и базовом режимах эксплуатации в качестве критерия надежности рекомендована твердость по Бринеллю не выше 2550 МПа.

6.4.8. Для основного металла лопаток из хромистой стали ЭИ802 (15Х12ВНМФ) 4-й ступени ГТ-35 с рабочей температурой 450 °С в полупиковом и базовом режимах рекомендованы следующие критерии эксплуатационной надежности:



  • предел текучести при температуре 20 °С не выше 830 МПа;

  • твердость НВ не выше 2860 МПа.

Таблица 5 –Механические свойства при температуре 20 °С металла роторов и дисков ГТУ по НД и после эксплуатации



Сталь

НД и категория прочности металла

Направление вырезки образцов

Механические свойства при температуре 20 °С в исходном состоянии по техническим условиям и после эксплуатации

Предел текучести 0,2, МПа

Не менее

Предел прочности в, МПа

Относительное удлинение , %

Относительное сужение, , %

Ударная вязкость KCU, МДж/м2

Твердость НВ, МПа

Угол изгиба, градусы

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Р2М(25Х1М1ФА)

ТУ 108.1029 III категория прочности

Продольное

490-667

618

16

40

0,4



180

ЭИ415 (20Х3МВФА)

То же

"

589-736

736

13

40

0,5



150

34ХН1МА, 34ХН3МА, 35ХН3МФА, 27ХН3М2ФА, 30ХН3М2ФА

ТУ 108.1028 V категория прочности

"

667-834

834

14

40

0,6



150

26ХН3М2ФАА (УВРВ)

ТУ 108.11-847 III категория прочности

"

840

960

13

44

0,54-0,55

2410-2850

-

ЭИ802 (15Х12ВНМФ)

ТУ 2069

Продольное

588-715

745

15

35

0,45

2410-2850

180

Тангенциальное

588-715

745

14

32

0,40



150

Таблица 6 – Механические свойства металла крепежа при температуре 20 С



Материал

Предел текучести 0,2, МПа

Предел прочности в, МПа

Относительное удлинение , %

Относительное сужение, , %

Ударная вязкость KCU, МДж/м2

Твердость по Бринеллю, МПа

1

2

3

4

5

6

7

ЭП182

(20Х1М1Ф1ТР)



Шпильки. Исходное состояние по ГОСТ 20700

667-784

Не менее

2410-2770

784

15

50

0,6

После 100 тыс. ч и более эксплуатации

620-800

Не менее

2210-2690

770

15

50

0,4

ЭИ723

(25Х2МФ1)



Шпильки. Исходное состояние по ГОСТ 20700

667-784

Не менее

2410-2770

784

12

50

0,5

После 100 тыс. ч и более эксплуатации

620-800

Не менее

2210-2690

720

12

50

0,4

Гайки. Исходное состояние по ГОСТ 20700
















1970-2290

Э10

(25X1МФ)


Шпильки. Исходное состояние по ГОСТ 20700

667-784

Не менее

2410-2770

784

16

50

0,6

После 100 тыс. ч и более эксплуатации

620-800

Не менее

2210-2690

710

12

45

0,4

Гайки. Исходное состояние по ГОСТ 20700
















1970-2290

ЭИ993

(18Х12ВМБФР)



Шпильки. Исходное состояние по ГОСТ 20700

680-800

Не менее

2410-2770

830

15

50

0,6

После 100 тыс. ч и более эксплуатации

620-800

Не менее

2210-2770

750

15

45

0,4

Таблица 7 – Механические и жаропрочные свойства материалов, примененных для лопаток газовых турбин ГТ-35, ГТЭ-45, ГТ-100, ГТЭ-110, ГТЭ-150



Турбина, материал, технология

Технические условия; количество часов эксплуатации (количество пусков), температура эксплуатации

Тисп,С

Предел текучести 0,2, МПа

Предел прочности в, МПа

Относительное удлинение , %

Относительное сужение, , %

Ударная вязкость KCU, МДж/м2

Твердость по Бринеллю, МПа

Время до разрушения, напряжение

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

ГТ-35,

ЭИ8930И (рабочие лопатки штампованные)



ТУ 108.02.005

20

490-666

 833

 20

 25

 0,6

2170-2770



750

392

 637

 11

 15






500 ч,

 = 290 МПа



ГТ-100,

ЭИ893ВД (рабочие лопатки штампованные с защитным



ТУ 108.02.103

20

490-666

 833

 20

 22

 0,6

2170-2770



750

-

 637

 20

 20






500 ч,

 = 290 МПа



ЭЛП покрытием Co-Cr-Al-Y в вакууме)




























ГТ-35,

ЭИ612 (рабочие лопатки штампованные)



ТУ 108.02.118

20

 392

 735

 20

 20

 0,5

2027-2499



ГТ-35,

ЭИ802 (рабочие лопатки штампованные)



ОСТ 108.020.03

20

666-813

 784

 13

 40

 0,4

2362-2803



ГТ-45,

ЭП800ВД (рабочие лопатки штампованные)



ТУ 108.02.125

20

637-784

 1078

 14

 15

 0,3

 2600



800

 588

 810

 8

 12





100 ч,

 = 392 МПа



ГТЭ-150,

ЭП957ВД (рабочие лопатки штампованные)



ТУ 108.020.01.060

20

 882

 1170

 10,0

 10,0

 0,25

3400-3850

-

800

 784

 833

 5,0





™~

100ч,

 = 320 МПа



ГТ-100, ГТ-150,

ЭИ607ВД ( рабочие лопатки штампованные)



ТУ 108.01.059

20

450-630

 850





 0,6

 2230



Продолжение таблицы 7

Турбина, материал, технология

Технические условия; количество часов эксплуатации (количество пусков), температура эксплуатации

Тисп,С

Предел текучести 0,2, МПа

Предел прочности в, МПа

Относительное удлинение , %

Относительное сужение, , %

Ударная вязкость KCU, МДж/м2

Твердость по Бринеллю, МПа

Время до разрушения, напряжение

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

ГТЭ-115,

ЭК78 (рабочие лопатки штампованные)



ТУ 14-1-2970

20

 685

 1130

 20

 20

 0,49





750

 588

 880

 15

 20







780













100 ч,

 = 441 МПа



ГТЭ-110,

ЧС88У-ВИ (рабочие лопатки литые)



ТУ 1-809-1040-97

600



 882

 4,0

 5,0





-

900



 637

 8,0

 10,0





100 ч,

 = 274 МПа



ГТЭ-150,


ТУ 03-740

20

 800

 900

 2,5



 0,15





























ЖС6К (рабочие лопатки литые)




800













100 ч,

 = 450 МПа



ГТ-35,

ЭИ680 (направляющие лопатки штампованные)



ТУ 108.02.118

20

 2156

 549

 35

 45

 0,8

1430-1730



ГТ-100,

ЖС6К (направляющие лопатки литые)



ТУ 108.02.104

20

 784

 882

 2,5







100 ч,

 = 490 МПа



800













ГТЭ-45,

ЭП539ЛМУ (направляющие лопатки литые)



ТУ 108.02.066

20



 728

 3,0









850













100 ч,

 = 284 МПа



ГТЭ-150,

ЦНК-7РС (направляющие лопатки литые)



ТУ 108.01.057

20

 784

 882

 3,0



 0,15





800

850


 686


 735


 3,0








100 ч,

 = 441 МПа



ГТЭ-110,

ЧС104ВИ (направляющие лопатки литые)



ТУ 1-809-1040-97

800

 441

 588

 5,0









900













100 ч,

 = 167 МПа


6.4.9. Критериями эксплуатационной надежности хромированного слоя в направляющих лопатках из сплава ЖСК6 в ГТ-100 после эксплуатации являются:



  • отсутствие трещин, коррозионных язв и сколов;

  • фактическая толщина оставшегося слоя не менее 40 мкм (в исходном состоянии толщина его 100-120 мкм); содержание хрома не менее 35% (а в исходном состоянии его содержание составляет 65-70%);

  • значение микротвердости не ниже, чем у основного металла.

6.4.10. Критериями эксплуатационной надежности защитных покрытий (металлических Co-Cr-Al-Y, металлокерамических Co-Cr-Al-Y/ZrO2 + Y2O3), наносимых электронно-лучевым способом в вакууме, и вакуумно-плазменных после эксплуатации являются:

  • отсутствие в защитном слое трещин, микротрещин, коррозионных язв и сколов;

  • фактическая толщина оставшегося слоя не менее 50 мкм;

  • значение микротвердости не ниже, чем у основного металла;

  • толщина слоя оксидов между керамическим слоем покрытия и металлическим слоем не более 5 мкм;

  • отсутствие слоя оксидов между защитным покрытием и основным металлом.


Каталог: upload -> files -> npa
files -> Ұлттар жіктеуіші
files -> Деректі фильмнің беташары
files -> Мазмұны бағдарламаның ТӨЛҚҰжаты
files -> Бір көзден алу тәсілімен мемлекеттік сатып алу қорытындысы туралы хаттама «Сұйық отын және аи-92 жанар жағар майын сатып алу»
files -> Жоба сайлау учаскелерін құру туралы «Қазақстан Республикасындағы сайлау туралы»
npa -> Инструкция по защите трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии рд 34 рк. 0-20. 518-05 «Типовая инструкция по защите трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии»
npa -> Диссертациялық кеңестер төрағалары № п/п Мамандық


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет