Конструктивная прочность рабочих лопаток паровых турбин, восстановленных наплавкой и термической обработкой
Эрозионный износ рабочих лопаток мощных паровых турбин является серьезным препятствием на пути повышения долговечности и экономичности энергоблоков тепловых и атомных электростанций. Образование в процессе эксплуатации на входных кромках лопаток развитых эрозионных повреждений приводит не только к резкому повышению аварийности и сокращению ресурса работы лопаточного аппарата, но и вызывает существенное снижение КПД турбоустановки вследствие увеличения аэродинамических потерь ступени.
Проведенные исследования потерь от эрозии рабочих лопаток последних ступеней ЦНД турбины К-300-240 ХТЗ и выполненные на их основе расчеты свидетельствуют об экономически целесообразной замене изношенных лопаток уже после 4...4,5 лет эксплуатации, когда вследствие эрозионного износа входной части профиля годовой убыток только от недовыработки электроэнергии и перерасхода топлива становится соизмеримым со стоимостью комплекта новых лопаток.
Поскольку одновременная замена большого количества эродированных лопаток новыми с производственной точки зрения является крайне затруднительной, а с экономической — весьма дорогостоящей, в настоящее время наряду с разработкой новых методов противоэрозионной защиты большую народнохозяйственную значимость приобрела проблема восстановления лопаток, непригодных к дальнейшей эксплуатации в результате эрозионного износа.
Учитывая особую актуальность указанной проблемы, успешное решение которой позволяет обеспечить значительную экономию материальных, трудовых и энергетических ресурсов, Харьковским политехническим институтом имени В. И. Ленина совместно с ПО «Харьковский турбинный завод» при участии ведущих специалистов харьковского филиала ЦКБ «Главэиергоремоит» предложен и всесторонне исследован метод восстановления эрозионно изношенных лопаток, в частности, рабочих лопаток пятой ступени ЦНД турбины К-300-240 ХТЗ.
На основании результатов предварительных опытно-исследовательских работ установлено, что технологический процесс ремонта по предлагаемому методу должен включать следующие основные операции: аргоно-дуговую наплавку изношенных кромок лопаток сталями, сходными по химическому составу с основным металлом лопатки; промежуточную улучшающую термическую обработку (высокотемпературный отпуск) лопаток после наплавки; механическую доводку лопаток согласно размерам чертежа; окончательную упрочняющую термическую обработку (поверхностную закалку с нагревом токами высокой частоты).