저압 증기 터빈 마지막 단계 블레이드의 손상 및 처리

1. 터빈 블레이드 작업 환경의 특성

증기 터빈 날개의 작업 환경은 매우 복잡하고 혹독하다. 구체적으로는 세 부분으로 나눌 수 있다: 고압, 중압 및 저압 섹션이다. 고압 및 중압 섹션의 날개와 비교했을 때, 저압 증기 터빈의 저압 섹션에서 마지막 날개의 작업 조건은 다음과 같은 특징이 있다: 저압 섹션의 마지막 단계에서 증기 압력은 대기압보다 낮고, 증기 부피 유량은 크게 증가하며, 흐름은 복잡하다; 저압 섹션의 마지막 단계에서 증기는 높은 습도를 가지고 있으며, 증기 내부의 물방울이 날개에 큰 영향을 미친다; 변동 상태로 증기 터빈이 작동할 때, 저압 섹션의 마지막 날개의 작업 상태는 가장 많이 변화하여 그 강도와 진동에 심각한 영향을 미친다; 저압 섹션의 마지막 날개는 다른 날개들보다 길고, 강도 요구사항이 더 엄격하다.

이러한 특성상 저압 증기 터빈의 설계 및 제조 과정에서 저압 섹션의 최종 단계 날개 설계를 더욱 포괄적이고 신중하게 고려해야 합니다. 일반적으로 말하자면, 저압 섹션의 최종 단계 날개 설계는 다른 날개들의 설계보다 더 선진적인 분석 프로그램, 더 많은 계산, 그리고 더 복잡한 구조 설계가 필요합니다. 제조 또한 더 어렵습니다. 예를 들어: 날개의 전기 방전 가공 및 플라즈마 경화, 고주파 경화 강화, 열 스프레이팅, 레이저 클래딩, 국부적인 레이저 표면 경화, 주변 부착 등이 있습니다. 그럼에도 불구하고, 최종 단계 날개 손상은 종종 발생합니다.

2 저압 섹션 최종 단계 날개의 손상 형태와 원인

저압 섹션의 최종 단계 날개에 대한 손상은 다양한 형태와 원인이 있으며, 주요한 것은 다음과 같습니다: 기계적 손상의 형태와 원인; 비기계적 손상의 형태와 원인.

기계적 손상과 그 원인: 예를 들어, 외부에서 딱딱한 입자가 터빈 내부로 들어가 날개를 손상시키거나, 터빈 내부 고정 부품이 떨어져 나와 날개를 손상시키거나, 로터와 실린더가 제대로 정렬되지 않아 또는 실린더가 변형되어 날개가 증기 밀봉부와 마찰되며, 날개 덮개에 스크래치가 생기는 등입니다. 그러나 대부분의 손상은 최종 날개 설계 요소 외의 다른 이유들로 인해 발생하며, 이는 기계적 손상입니다. 이러한 유형의 손상은 심각성과 운영에 미치는 영향에 따라 다양한 조치로 처리할 수 있습니다.

비기계적 손상 및 원인: 증기 품질이 좋지 않아 날개가 부식으로 인해 발생하는 손상; 습기 있는 증기 중 액체 물의 충격으로 인한 수분 침식으로 인해 발생하는 손상. 본 문서는 주로 저압 섹션 날개의 두 가지 비기계적 손상 원인 및 치료 방법에 대해 논의합니다: 증기 품질이 좋지 않아 날개 부식으로 인한 손상 원인 분석 및 대응 방법.

원인 분석: 일반적으로 저압 터빈 날개는 내열성 스테인레스로 만들어집니다. 이 재료는 그 표면에 밀도가 높고 안정적인 산화물 보호막이 형성되어 좋은 부식 저항성을 가지고 있습니다. 그러나 증기 중에 CO2, SO2, 특히 염소 이온이 포함되어 있다면 날개 표면의 보호막이 부식되어 깊이로 급격히 발전하여 날개의 부식을 일으키고, 날개 강도가 크게 감소하게 됩니다. 예를 들어, 2Cr13 스테인레스를 들면 실내 온도에서 공기 중의 굽힘 피로 강도는 390 N/mm2(구멍 없는 시편, 스트레스 사이클 수 n=5x107, 이하 동일)이며, 깨끗한 응축수에서는 여전히 275~315N/mm2의 굽힘 피로 강도를 유지합니다. 하지만 NaCl 함량이 1% 이상인 산화물 용액에서는 굽힘 피로 강도가 급격히 115~135 N/mm2로 떨어집니다. 감소된 피로 강도는 서비스 수명이 짧아진다는 것을 의미합니다. 최종 날개의 기기 검사를 통해 저압 최종 날개의 부식은 주로 습식 증기 영역의 각 단계에서 발생하며, 척상층 아래 날개 표면에서 국소 부식이 발생하여 이후 균열로 확장됩니다. 계속해서 운전하면 부식 피로로 인해 날개가 파손될 수 있습니다. 기기를 사용하여 파손된 날개를 검사하고 분석한 결과, 단면 침전물 층에 염화물이 포함되어 있었습니다.