Schade en behandeling van de laatste trapbladen van een lagedrukstoomturbine

1. Kenmerken van de werkomgeving van turbinebladen

De werkomgeving van stoomturbinebladen is zeer complex en hard. Ze kunnen met name worden onderverdeeld in drie delen: hoge, gemiddelde en lage druk secties. Vergeleken met de bladen in de hoge en gemiddelde druk secties, hebben de werkomstandigheden van de laatste bladen in de lage druk sectie van de lage druk stoomturbine de volgende kenmerken: de stoomdruk in de laatste fase van de lage druk sectie is lager dan de atmosferische druk, het stoomvolumedebiet is aanzienlijk verhoogd en de stroming is complex; de stoom in de laatste fase van de lage druk sectie heeft een hoog vochtigheidsgehalte en de waterdruppels in de stoom hebben een aanzienlijke impact op de bladen; wanneer de stoomturbine onder variabele omstandigheden draait, verandert de werkstatus van het laatste blad van de lage druk sectie het meest, wat de sterkte en trillingen ernstig beïnvloedt; het laatste blad van de lage druk sectie is langer dan andere bladen en de sterktevoorwaarden zijn strenger.

Deze kenmerken vereisen dat het ontwerp van de laatste-trapsbladen van de lagedruksectie uitgebreider en zorgvuldiger moet worden overwogen tijdens het ontwerp- en productieproces van lagedrukstoomturbines. Over het algemeen vereist het ontwerp van de laatste-trapsbladen van de lagedruksectie geavanceerdere analyseprogramma's, meer berekeningen en complexere structurele ontwerpen dan het ontwerp van andere bladen. De productie is moeilijker, zoals: elektrische vonk- en vlamblussing en hoogfrequente blussing, versterking van bladen, thermisch spuiten, lasercladding, lokale laseroppervlakteblussing, perifere inleg, enz. Desondanks treedt er van tijd tot tijd nog steeds schade op aan de laatste-trapsbladen.

2 Schadevormen en oorzaken van de laatste trapbladen in het lagedrukgebied

Er zijn veel vormen en oorzaken van schade aan de laatste-trap bladen in het lagedrukgedeelte. De belangrijkste zijn: vormen en oorzaken van mechanische schade; vormen en oorzaken van niet-mechanische schade.

Mechanische schade en oorzaken: Bijvoorbeeld, vreemde harde deeltjes komen in de turbine en beschadigen de bladen, vaste onderdelen in de turbine vallen eraf en beschadigen de bladen, de rotor en cilinder zijn niet goed uitgelijnd of de cilinder is vervormd, waardoor de bladen tegen de stoomafdichting schuren, en groeven zijn versleten op de bladmantel, etc. De meeste schade wordt echter veroorzaakt door andere redenen dan de ontwerpfactoren van de uiteindelijke bladen, namelijk mechanische schade. Dit type schade kan worden aangepakt met verschillende maatregelen, afhankelijk van de ernst ervan en de impact op de werking.

Niet-mechanische schade en oorzaken: schade veroorzaakt door corrosie van schoepen door slechte stoomkwaliteit; schade veroorzaakt door watererosie veroorzaakt door de impact van vloeibaar water in natte stoom. Dit artikel bespreekt voornamelijk de twee niet-mechanische schade oorzaken en behandelingsmethoden van de lagedruk sectie schoepen: analyse van de schade oorzaken veroorzaakt door corrosie van schoepen door slechte stoomkwaliteit en behandelingsmethoden.

Oorzaakanalyse: Meestal zijn de lagedruk turbinebladen gemaakt van hittebestendig roestvrij staal. Dit materiaal heeft een goede corrosiebestendigheid omdat er een dichte en stabiele oxidebeschermende film op het oppervlak wordt gevormd. Als de stoom echter C02, S02, met name chloride-ionen bevat, zal de beschermende film op het oppervlak van het blad corroderen en zich snel in de diepte ontwikkelen, waardoor corrosie aan het blad ontstaat en de sterkte van het blad sterk zal afnemen. Als we 2Cr13 roestvrij staal als voorbeeld nemen, is de buigvermoeidheidssterkte in lucht bij kamertemperatuur 390 N/mm2 (niet-gekerfd monster, spanningscyclusnummer n=5x107, hetzelfde hieronder), en de buigvermoeidheidssterkte in schoon condenswater is nog steeds 275~315N/mm2. In een oxideoplossing met een NaCl-gehalte van >1% daalt de buigvermoeidheidssterkte echter scherp tot 115~135 N/mm2. Verminderde vermoeiingssterkte betekent een verkorte levensduur. Door middel van instrumentinspectie van de uiteindelijke bladen werd ontdekt dat corrosie van de lagedruk-eindbladen meestal optrad in elke fase in de natte stoomzone, en dat er vaak lokale corrosie optrad op het bladoppervlak onder de kalklaag, die zich vervolgens uitbreidde en scheuren vormde. Doorlopende werking zal leiden tot bladbreuk door corrosievermoeidheid. Inspectie en analyse van de gebroken bladen door instrumenten toonde aan dat de breuksedimentlaag chloriden bevatte.