Сопротивление усталости металла рабочих лопаток стационарных ГТУ в задачах продления ресурса

• Автор: Иванов, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 217 с. : ил.

Глава 1. Современное состояние проблемы оценки влияния эксплуатационной наработки на изменение служебных свойств турбинных лопаток, пути повышения их эксплуатационных характеристик. Цель и задачи исследований.

1.1 Условия работы и требования к материалу лопаток стационарных ГТУ.

1.2 Основные причины разрушений рабочих лопаток стационарных ГТУ.

1.3 Способы оценки изменения работоспособности турбинных лопаток.

1.4 Природа усталости, методы испытаний и обработки результатов

1.5 Тензометрирование турбинных лопаток.

1.6 Сопротивление усталости лопаток в вероятностном аспекте.

1.7 Обеспечение работоспособности лопаток стационарных ГТУ.

1.8. Цель и задачи исследования.

Глава 2. Материал исследования и методика эксперимента.

2.1. Материал исследования.

2.2. Методика испытаний на усталость и статистическая обработка экспериментальных данных.
2.3. Методика исследований остаточных напряжений.
2.4. Методика исследований состояния структуры и фазового состава металла лопаток.

Глава 3. Никелевые сплавы для рабочих лопаток стационарных ГТУ. Технология изготовления. Структура и фазовый состав. Конструкционные особенности и динамическая напряженность.
3.1. Характеристики материала, особенности технологии изготовления и формирования структуры металла лопаток из никелевых сплавов.
3.2. Особенности конструкции и динамической напряженности турбинных лопаток.
Глава 4. Влияние различных факторов на сопротивление усталости рабочих лопаток стационарных ГТУ.
4.1. Литые лопатки, изготовленные из сплава ЦНК-7.
4.2. Штампованные лопатки, изготовленные из сплава ЭИ893.
4.3. Повышение эксплуатационных характеристик металла турбинных лопаток после длительной эксплуатации. Кинетика изменения и взаимосвязь сопротивления усталости и механических свойств металла.
Глава 5. Изучение накоплений повреждений в поверхностном слое металла лопаток в процессе длительной эксплуатации.
5.1. Влияние поверхностного слоя с измененным составом легирующих элементов на характеристики турбинных лопаток.
5.2. Влияние остаточных напряжений на характеристики металла лопаток.
5.3. Влияние эксплуатационных перегревов на эксплуатационные характеристики лопаток.
5.4. Влияние эксплуатационных механических повреждений на сопротивление усталости лопаток.

Глава 6. Способы повышения ресурса турбинных лопаток и определение критериев оценки остаточного ресурса
6.1. Восстановительная термическая обработка.
6.2. Поверхностное пластическое деформирование лопаток ГТУ
6.3. Применение защитных покрытий для рабочих лопаток стационарных ГТУ
6.4. Критерии оценки остаточного ресурса
ВЫВОДЫ
Литература

/ - длина балки;

где А - амплитуда колебаний балки; х - расстояние от середины
2,74'
решетки тензорезистора до корневого сечения;
p., m - параметры колебаний балки (для основного тона изгибных колебаний р = 1,875, m = 1,363).
По заданной амплитуде колебаний балки рассчитывались динамические напряжения, которым соответствует определенный сигнал на регистрирующем приборе. Сравнивая его с сигналом, вырабатываемым датчиком на лопатке, оценивались переменные напряжения в лопатке в месте наклейки тензорезистора.
Бесконтактная система включает в себя емкостной датчик и вторичный регистрирующий прибор. Вторичный прибор вырабатывает постоянный сигнал, пропорциональный амплитуде колебаний лопатки, который и регистрируется прибором.
Оптическая система представляет собой оптический прибор (катетометр), установленный перпендикулярно плоскости колебаний периферийного сечения лопатки, с помощью которого производится отсчет амплитуды колебаний лопатки.
Контроль числа циклов осуществлялся счетчиком числа циклов.
Для статистической обработки результатов испытаний важно точное фиксирование момента начала образования усталостной трещины. Образование трещин вызывает падение частоты собственных колебаний. На первом этапе разрушения трещина мала, а ее рост происходит преимущественно вдоль полос скольжения. Опыт проведения испытаний на усталость показал, что падение частоты на 0,5% соответствует образованию в зоне максимальных напряжений усталостной трещины длиной 0,1 - 0,5 мм.
Статистическая обработка результатов испытаний на усталость.