В процессе эксплуатации на ротор действуют внешние (статические и динамические) нагрузки и внутренние (остаточные). Кроме того, в течение длительного периода эксплуатации ротор подвергается воздействию переменных напряжений, связанных с остановами или изменениями мощности энергоблока, поэтому к материалу предъявляются высокие требования по сплошности. Особенно это касается сварных соединений, где имеются конструктивные переходы, а также возможны не провары, не сплавления, шлаковины и т. д., которые даже при их выявлении не всегда устранимы. Это, в первую очередь, относится к корневой части соединений, наличие непроваров или резких переходов в которой (при отсутствии разгружающих канавок — см. рис. 1, а) снижает предел усталости с 7,5-107 Па до (2,5...3,5)107 Па, что соизмеримо с уровнем динамических напряжений в роторах при пусках и остановах и влияет на их работоспособность.
С целью разработки конструкции сварного соединения, нечувствительного к мелким дефектам в корневой части, было проведено исследование распределения напряжений с использованием методов тензометриро-вания и фотоупругости. Это позволило разработать конструкцию соединения с разгруженной корневой частью, в которой концентрация напряжений в 4 раза ниже, чем при отсутствии разгружающих проточек.
Исследования усталостной прочности на крупных моделях показали, что наличие в корне шва не провара глубиной 1,5...2,0 мм не оказывает влияния на работоспособность сварных соединений с разгруженным корнем [6]. Предел усталости таких соединений на стали 20ХН2МФАШ (модель 0340 мм) 'равен 9Х Х107 Па. Следует отметить, что, благодаря высокой податливости корневой части, а также низкой скорости теплоотвода при аргонодуговой сварке, соединения не склонны к задержанному разрушению (модель 0 600 мм, сталь 25ХНЗМФА). В связи с этим для гибких роторов ЦНД турбины К-1200-240 применена конструкция сварного соединения с разгруженным корнем.