Danos e tratamento das pás do último estágio da turbina a vapor de baixa pressão

1. Características do ambiente de trabalho das pás da turbina

O ambiente de trabalho das lâminas da turbina a vapor é muito complexo e severo. Especificamente, elas podem ser divididas em três partes: seções de alta, média e baixa pressão. Em comparação com as lâminas nas seções de alta e média pressão, as condições de trabalho das últimas lâminas na seção de baixa pressão da turbina a vapor de baixa pressão têm as seguintes características: a pressão do vapor no último estágio da seção de baixa pressão é menor do que a pressão atmosférica, a vazão do volume de vapor é significativamente aumentada e o fluxo é complexo; o vapor no último estágio da seção de baixa pressão tem um alto teor de umidade e as gotas de água no vapor têm um impacto significativo nas lâminas; quando a turbina a vapor está funcionando em condições variáveis, o estado de trabalho da última lâmina da seção de baixa pressão muda mais, o que afeta seriamente sua resistência e vibração; a última lâmina da seção de baixa pressão é mais longa do que outras lâminas e as condições de resistência são mais rigorosas.

Essas características exigem que o projeto das lâminas de último estágio da seção de baixa pressão seja considerado de forma mais abrangente e cuidadosa durante o processo de projeto e fabricação de turbinas a vapor de baixa pressão. Em termos gerais, o projeto das lâminas de último estágio da seção de baixa pressão requer programas de análise mais avançados, mais cálculos e projetos estruturais mais complexos do que o projeto de outras lâminas. A fabricação é mais difícil, como: têmpera por faísca elétrica e chama e têmpera de alta frequência, reforço das lâminas, pulverização térmica, revestimento a laser, têmpera de superfície a laser local, incrustação periférica, etc. Apesar disso, danos às lâminas de último estágio ainda ocorrem de tempos em tempos.

2 Formas e causas de danos nas pás do último estágio na seção de baixa pressão

Existem muitas formas e causas de danos nas pás do último estágio na seção de baixa pressão, as principais são: formas e causas de danos mecânicos; formas e causas de danos não mecânicos.

Danos mecânicos e causas: Por exemplo, partículas duras estranhas entram na turbina e danificam as lâminas, peças fixas dentro da turbina caem e danificam as lâminas, o rotor e o cilindro não estão bem alinhados ou o cilindro está deformado, fazendo com que as lâminas esfreguem contra a vedação de vapor, e ranhuras são desgastadas na cobertura da lâmina, etc. No entanto, a maioria dos danos é causada por razões diferentes dos fatores de projeto das lâminas finais, que são danos mecânicos. Este tipo de dano pode ser tratado por diferentes medidas, dependendo de sua gravidade e do impacto na operação.

Danos não mecânicos e causas: danos causados ​​pela corrosão das lâminas devido à má qualidade do vapor; danos causados ​​pela erosão da água causada pelo impacto da água líquida no vapor úmido. Este artigo discute principalmente as duas causas de danos não mecânicos e métodos de tratamento das lâminas da seção de baixa pressão: análise das causas de danos causadas pela corrosão das lâminas devido à má qualidade do vapor e métodos de tratamento.

Análise de causa: Normalmente, as lâminas da turbina de baixa pressão são feitas de aço inoxidável resistente ao calor. Este material tem boa resistência à corrosão porque uma película protetora de óxido densa e estável é formada em sua superfície. No entanto, se o vapor contiver CO02, SO02, especialmente íons de cloreto, a película protetora na superfície da lâmina será corroída e se desenvolverá rapidamente em profundidade, causando corrosão na lâmina, e a resistência da lâmina será bastante reduzida. Tomando o aço inoxidável 2Cr13 como exemplo, a resistência à fadiga por flexão no ar à temperatura ambiente é de 390 N/mm2 (amostra sem entalhe, número do ciclo de tensão n=5x107, o mesmo abaixo), e a resistência à fadiga por flexão em água condensada limpa ainda é de 275~315N/mm2. No entanto, em uma solução de óxido com um teor de NaCl de >1%, a resistência à fadiga por flexão cai drasticamente para 115~135 N/mm2. Resistência à fadiga reduzida significa uma vida útil mais curta. Por meio da inspeção instrumental das lâminas finais, foi descoberto que a corrosão das lâminas finais de baixa pressão ocorria principalmente em cada estágio na zona de vapor úmido, e a corrosão local frequentemente ocorria na superfície da lâmina sob a camada de incrustação, que então se expandia para formar rachaduras. A operação contínua causará quebra da lâmina devido à fadiga por corrosão. A inspeção e análise das lâminas quebradas por instrumentos mostraram que a camada de sedimento da fratura continha cloretos.