נזק וטיפול בלהבי השלב האחרון של טורבינת קיטור בלחץ נמוך

1. מאפיינים של סביבת העבודה של להבי טורבינה

סביבת העבודה של להבי טורבינת קיטור מורכבת וקשה מאוד. באופן ספציפי, ניתן לחלק אותם לשלושה חלקים: קטעי לחץ גבוה, בינוני ונמוך. בהשוואה ללהבים בקטעי הלחץ הגבוה והבינוני, לתנאי העבודה של הלהבים האחרונים בקטע הלחץ הנמוך של טורבינת הקיטור בלחץ נמוך יש את המאפיינים הבאים: לחץ הקיטור בשלב האחרון של קטע הלחץ הנמוך נמוך מהלחץ האטמוספרי, קצב זרימת נפח הקיטור גדל באופן משמעותי והזרימה מורכבת; לאדים בשלב האחרון של קטע הלחץ הנמוך יש תכולת לחות גבוהה, ולטיפות המים באדים יש השפעה משמעותית על הלהבים; כאשר טורבינת הקיטור פועלת בתנאים משתנים, מצב העבודה של הלהב האחרון של קטע הלחץ הנמוך משתנה ביותר, מה שמשפיע באופן רציני על חוזקו ורטט שלו; הלהב האחרון של מקטע הלחץ הנמוך ארוך יותר מלהבים אחרים, ותנאי החוזק מחמירים יותר.

מאפיינים אלה מחייבים כי יש לשקול את התכנון של להבי השלב האחרון של מקטע הלחץ הנמוך בצורה מקיפה וקפדנית יותר במהלך תהליך התכנון והייצור של טורבינות קיטור בלחץ נמוך. באופן כללי, התכנון של להבים בלחץ נמוך בשלב האחרון דורש תוכניות ניתוח מתקדמות יותר, יותר חישובים ותכנונים מבניים מורכבים יותר מאשר תכנון של להבים אחרים. הייצור קשה יותר, כגון: כיבוי ניצוץ חשמלי וכיבוי להבה וחיזוק להבים בתדירות גבוהה, התזה תרמית, חיפוי לייזר, כיבוי משטחי לייזר מקומי, שיבוץ היקפי וכו'. למרות זאת, עדיין מתרחשת מעת לעת נזק ללהבים בשלב האחרון.

2 צורות נזק וגורמים להבי השלב האחרון בקטע הלחץ הנמוך

ישנן צורות וגורמים רבים לנזק ללהבים בשלב האחרון בקטע הלחץ הנמוך, העיקריים שבהם: צורות וגורמים לנזק מכני; צורות וגורמים לנזק לא מכני.

נזק מכני וגורמים: לדוגמה, חלקיקים זרים קשים נכנסים לטורבינה ופוגעים בלהבים, חלקים קבועים בתוך הטורבינה נופלים ופוגעים בלהבים, הרוטור והצילינדר אינם מיושרים היטב או שהגליל מעוות, מה שגורם ללהבים להתחכך באיטום הקיטור, וחריצים נשחקים על גבי הלהב, חוץ מהסיבה הסופית של הנזק, חוץ מהסיבה הסופית. להבים, שהם נזק מכני. ניתן לטפל בנזק מסוג זה באמצעים שונים בהתאם לחומרתו ולהשפעה על הפעולה.

נזקים וגורמים לא מכניים: נזקים הנגרמים מקורוזיה של להבים עקב איכות קיטור ירודה; נזק שנגרם משחיקת מים כתוצאה מהשפעת מים נוזליים בקיטור רטוב. מאמר זה דן בעיקר בשני גורמי הנזק הלא מכני ובשיטות הטיפול של להבי החתך בלחץ נמוך: ניתוח הנזקים הנגרמים מקורוזיה של להבים עקב איכות קיטור ירודה ושיטות טיפול.

ניתוח סיבה: בדרך כלל, להבי הטורבינה בלחץ נמוך עשויים מפלדת אל חלד עמידה בחום. לחומר זה עמידות טובה בפני קורוזיה מכיוון שנוצר סרט מגן תחמוצת צפוף ויציב על פני השטח שלו. עם זאת, אם הקיטור מכיל C02, S02, במיוחד יוני כלוריד, הסרט המגן על פני הלהב ייחלד ויתפתח במהירות לעומק, יגרום לקורוזיה ללהב, וחוזק הלהב יקטן מאוד. אם לוקחים דוגמה פלדת אל חלד 2Cr13, חוזק עייפות הכיפוף באוויר בטמפרטורת החדר הוא 390 N/mm2 (דגימה ללא חריצים, מספר מחזור מתח n=5x107, זהה להלן), וחוזק עייפות הכיפוף במי עיבוי נקיים הוא עדיין 275~315N/mm2. עם זאת, בתמיסת תחמוצת עם תכולת NaCl של יותר מ-1%, חוזק עייפות הכיפוף יורד בחדות ל-115~135 N/mm2. חוזק עייפות מופחת פירושו קיצור חיי שירות. באמצעות בדיקת מכשירים של הלהבים הסופיים, נמצא כי קורוזיה של הלהבים הסופיים בלחץ נמוך התרחשה בעיקר בכל שלב באזור הקיטור הרטוב, ולעתים קרובות התרחשה קורוזיה מקומית על פני הלהב מתחת לשכבת האבנית, אשר לאחר מכן התרחבה ויצרה סדקים. המשך הפעולה יגרום לשבירת הלהב עקב עייפות קורוזיה. בדיקה וניתוח של הלהבים השבורים על ידי מכשירים הראו ששכבת משקעי השבר מכילה כלורידים.