Skade og behandling av siste fasebladene i lavtrykkdampmaskin

1. Egenskaper ved arbeidsmiljøet for turbineblader

Arbeidsmiljøet for dampturbinblader er veldig kompleks og strengt. Spesifikt kan de inndelas i tre deler: høy, middels og lav trykkseksjoner. I forhold til bladene i høy- og middeltrykkseksjonene har driftsforholdene for de siste bladene i lavtrykkseksjonen av en lavtrykksturbin følgende karakteristikk: damptrykket på den siste stadiet i lavtrykkseksjonen er lavere enn atmosfæresettrykket, dampens volumstrøm øker betydelig, og strømmingen er kompleks; dampen på den siste stadiet i lavtrykkseksjonen har høy fuktighet, og vannkjerringer i dampen har en betydelig innvirkning på bladene; når dampturbinen kjører under varierte forhold, endrer arbeidsstaten til det siste bladet i lavtrykkseksjonen mest, noe som påvirker dets styrke og vibrasjon alvorlig; det siste bladet i lavtrykkseksjonen er lengre enn andre blader, og kravene til styrke er strengere.

Disse egenskapene krever at designet av siste blad i lavtrykkdelen må vurderes mer omfattende og nøyaktig under design- og produksjonsprosessen for lavtrykksdampmaskiner. Generelt sett krever designet av de siste bladene i lavtrykkdelen mer avanserte analyseprogrammer, flere beregninger og mer komplekse strukturelle design enn designet av andre blader. Produksjonen er vanskeligere, for eksempel: elektrisk spark og flammer hardføring av bladene, høyfrekvenshardføring, termisk sprøyting, laseroverdekkelse, lokal lasersoverflatede hardføring, perifer innsatte deler osv. Trods alt skjer det fortsatt skader på de siste bladene fra tid til annen.

2 Skadedformer og årsaker for de siste bladene i lavtrykkdelen

Det finnes mange former og årsaker til skader på de siste bladene i lavtrykkseksjonen, hovedsakelig er det: former og årsaker til mekanisk skade; former og årsaker til ikke-mekanisk skade.

Mekaniske skader og årsaker: For eksempel, at fremmede, hårde partikler kommer inn i turbinen og skader bladene, at feste deler inne i turbinen faller av og skader bladene, at rotor og sylinder ikke er godt justert eller at sylinderen er deformsert, noe som fører til at bladene rister mot dampseglet, og at groover blir slitt i bladhodet, osv. Likevel er de fleste skadene forårsaket av andre årsaker enn designdefaktorer ved de endelige bladene, som er mekaniske skader. Denne typen skade kan behandles med ulike tiltak avhengig av alvorlighetsgraden og påvirkningen på drift.

Ikke-mekanisk skade og årsaker: skade forårsaket av korrosjon på bladene grunnet dårlig dampkvalitet; skade forårsaket av vannerosjon grunnet impakten av væskedamp i fuktig damp. Denne artikkelen diskuterer hovedsakelig de to ikke-mekaniske skadeårsakene og behandlingsmetodene for bladene i den lavtrykkseksjonen: analyse av skadeårsakene forårsaket av korrosjon på bladene grunnet dårlig dampkvalitet og behandlingsmetoder.

Årsaksanalyse: Vanligvis er lavtrykksturbinbladene laget av varmebestandende rostfritt stål. Dette materialet har god korrosjonsmotstand fordi en tet og stabil oksidforskytsning danner seg på overflaten. Imidlertid, hvis dampen inneholder CO2, SO2, spesielt kloridioner, vil forsikringslaget på bladets overflate bli korrodert og raskt utvikle seg i dybden, noe som fører til korrosjon av bladet, og bladets sterkhet vil bli betraktelig redusert. Med 2Cr13 rostfritt stål som eksempel, er bøyefatigskapen i luft ved romtemperatur 390 N/mm2 (uten noteringer, stresssyklusantall n=5x10^7, det samme under). Og bøyefatigskapen i ren kondensatvann er fortsatt 275~315 N/mm2. Men i en oksidsøyle med mer enn 1% NaCl innhold, faller bøyefatigskapen skarpt til 115~135 N/mm2. Redusert fatigskap betyr forkortet tjenesteliv. Gjennom instrumentundersøkelse av de siste bladene, ble det funnet at korrosjon av lavtrykkssluttebladene hovedsakelig oppstod på hver etappe i den fuktige dampsonen, og lokal korrosjon skjedde ofte på bladets overflate under skallaget, som deretter utvidet seg for å danne sprukninger. Fortsettende drift vil føre til bladebrudd på grunn av korrosjonsfatigue. Ved undersøkelse og analyse av de brutte bladene med instrumenter, ble det funnet at bruddsedimentlaget inneholdt klorider.