Повышение ресурса работы теплотехнического оборудования электрических станций на основе применения износостойких покрытий

• Автор: Крайнов, Владимир Кузьмич
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 206 с.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ состояния проблемы преждевременного выхода из строя элементов основного оборудования.
1.2. Анализ способов защиты рабочих поверхностей элементов теплотехнического оборудования ТЭС

1.3.1 остановка задачи исследований.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ В ВАКУУМЕ

2.1. Механизм осаждения ионов переходных металлов IV VI групп периодической системы Менделеева на металлические поверхности в вакууме
2.2. Формирование элементарного и фазового состава одно и многослойных износостойких покрытий
2.3. Основные параметры формирования и физико химические свойст ва ионноплазменных покрытий
2.3.1.Температура поверхности при осаждении ионноплазменных покрытий
2.3.2. Толщина и состав покрытий.
2.3.3. Влияние давления реакционного газа на свойства покрытий.
2.3.4. Влияние характеристик подложки на свойства ионно плазменных покрытий.
2.3.5. Свойства и области применения ионноплазменных покрытий ВО
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.
МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Оборудование для формирования ионно плазменных покрытий
3.2. Измерение температуры в установке для формирования ионноплазменных покрытий
3.3. Ванна ультразвуковая УЗВ I 5А.
3.4. Экспериментальный стенд для определения стойкости
материалов и покрытий каплеударной эрозии.
3.4.1 .Методика проведения экспериментальных исследований
3.5. Экспериментатьное оборудование для испытаний на усталость, коррозионную усталость и коррозию иод напряжением материалов и защитных покрытой. Методика
проведения исследований
3.6. Изучение коррозионных свойств материалов и покрытий
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ИОННОПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ
4.1. Результаты исследований по изучению закономерностей распределения температур в вакуумной камере установки для нанесения ионноплазменных покрытий.
4.2.Определение диапазона температур формирования покрытий
4.3. Изучение влияния толщины покрытий
4.4. Изучение влияния ионной очистки на эрозионную стойкость покрытий
4.5. Изучение коррозионных свойств стали X с покрытиями
4.6. Изучение эрозионной стойкости двухслойных покрытий .
4.7. Изучение усталостных характеристик лопаточной стали с покрытиями и сопротивления коррозии под напряжением. .
Выводы по главе 4.
ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИОННОПЛАЗМЕННЫХ УНИВЕРСАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ РЕСУРСА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
5.1. Подковка рабочих поверхностей элементов энергетического оборудования перед процессом формирования ионноплазменных покрытий в вакууме.
5.2. Процесс формирования универсальных покрытий на поверхностях длинномерных элементов оборудования сложной конфигурации
5.2.1. Определение режима предварительного нагрева лопаток турбин.
5.2.2. Исследования по получению износостойких покрытий
на образцах, имитирующих лопатки
5.2.3. Нанесение покрытий на опытную партою рабочих лопаток турбины Т
Выводы по главе 5
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Рассматривая вопросы надежности отечественных турбин, следует отметить, что энергоблоки 0, 0 и МВт, оснащенные турбинами Ленинградского механического завода, превосходят по надежности аналогичные турбины в странах Северной Америки и Западной Европы. Изза меньшего числа отказов российских энергоблоков их коэффициент неплановых простоев в 4 раза меньше зарубежных . Но вместе с тем, и для этой группы отечественных турбин отмечается, что наименее надежным элементом турбины на протяжении длительного времени эксплуатации являлись рабочие лопатки последних ступеней ЦНД. Повреждения лопаток этих ступеней происходили вследствие сильного эрозионного износа, образования трещин в районе отверстий под бандажную проволоку и в местах приварки стеллитовых пластин. Рассмотренные случаи поврежденное теплотехнического оборудования и рабочих лопаток в частности, указывают на актуальность проблемы защиты оборудования от износа. Обобщим и проанализируем виды износа, характерные для проточной части турбин и факторы, влияющие на этот процесс. Это необходимо для выявления оптимальных способов защиты оборудования от различных видов износа. Анализ публикаций , , а также опыт эксплуатации ТЭС показывает, что можно выделить следующие наиболее существенные виды износа каплеудариую эрозию, абразивную эрозию, коррозию включая общую коррозию и коррозионное растрескивание под напряжением, эрозионнокоррозионный износ и кавитацию. Элементы проточных частей паровых турбин ТЭС и АЭС, работающих в области влажного пара подвергаются непрерывному каплеударному воздействию частиц влаги, вследствие этого возникает эрозионное разрушение поверхностей рабочих и сопловых лопаток, называемое каплеударной эрозией. Из опыта эксплуатации паровых турбин известно, что на всем протяжении влажнопаровой проточной части действию влаги подвержен весь лопаточный аппарат, но наибольшее проявление эрозионного действия капельного потока сказывается в основном на последних ступенях частей низкого давления. Многочисленные работы по описанию эрозионного износа в паровых турбинах обычно касаются износа входных и выходах кромок рабочих лопаток. Это объясняется тем, что эрозионное изнашивание корпусов, обоим, диафрагм, валов, дисков уплотнительных поверхностей и других деталей турбин значительно меньше по интенсивности, чем эрозионный износ рабочих лопаток. Входные кромки рабочих лопаток имеют протяженность эрозионного износа по длине лопатки на расстоянии Ьар 0. На одной из турбин Т0, были выполнены натурные измерения длины хорды профиля лопаток ой и ой ступеней на вершинах лопаток и на расстоянии 0 мм от вершин, после 4 часов эксплуатации агрегата. Наибольший эрозионный износ был отмечен у вершин лопаток ой ступени, в среднем до хорды профиля. У лопаток ой ступени за тот же период соответствующий износ верхней кромки составил, в среднем, 2,2. Эрозионный износ лопаток на хорде 0 мм от вершины у ой и ой ступеней составил, в среднем, соответственно 1,9 и 2,2 ,. Для каплеударной эрозии механический фактор имеет превалирующее значение. Поэтому предполагалось, что степень коррозионной активности среды не оказывает влияние на этот вид износа. Однако, согласно практики эксплуатации турбин рис. МЭИ ТУ, это влияние весьма значительно и его нельзя не учитывать. Рис. X при скорости соударения 0 мс. ЫаС1, в другом значения . Ем и установившейся Еус1 скоростей рис. Результаты научных исследований, выполненных в последние годы ,, свидетельствуют о наличии в рабочем теле разнообразных органических примесей, термолиз которых приводит к образованию минеральных и органических кислот, что в конечном итоге может вызвать серьезные коррозионные повреждения и ускорить другие виды износа. Органические соединения попадают в пароводяные траюы оборудования вместе с подпиточной водой, при со сам и охлаждающей воды в конденсаторах и сетевой воды в сетевых подогревателях, а также с утечками турбинного масла, и по причине вымывания ионообменных смол из БОУ. Эти данные получены в результате специальных исследований, штатные же измерения концентрации в рабочем теле в процессе эксплуатации не предусмотрены. В показано, что присутствие кислорода в воде резко активизирует процессы термолиза природных органических соединений. Рис. Рис.