Почему лопатки паровых турбин страдают от эрозии, вызванной каплями воды, в ступенях с влажным паром?

Эрозия, вызванная каплями воды, часто встречается на лопатках паровых турбин, работающих в режиме влажного пара, особенно в открытых участках передней кромки.

В процессе работы капли сконденсированной воды перемещаются по паровому каналу и многократно ударяются о вращающиеся лопатки с высокой относительной скоростью. Сначала могут появиться небольшие ямки и шероховатые участки. При дальнейшем воздействии эти участки расширяются, и первоначальный профиль передней кромки постепенно теряет материал.

У турбин, оснащенных защитными экранами от эрозии, со временем на защитной полосе может появиться аналогичный износ.

Как образуются капли воды на стадии влажного пара

Давление и температура пара снижаются по мере его расширения в турбине.

На более поздних стадиях низкого давления часть пара попадает во влажную зону и конденсируется в жидкость. Образовавшиеся капли перемещаются по паровому каналу, имея разные размеры и траектории.

Скорость вращения лопатки создает высокую относительную скорость между вращающейся лопаткой и падающими каплями. Фактическая эрозионная нагрузка варьируется в зависимости от условий подачи пара, размера капель, геометрии лопатки, скорости вращения и условий эксплуатации.

Именно поэтому характер эрозии может различаться между различными конструкциями турбин, даже если обе работают в условиях влажного пара.

Как многократное воздействие капель повреждает лезвие

Одна капля воды создает лишь очень небольшую зону удара, но эффект меняется, если одна и та же область подвергается многократному воздействию в течение длительного периода эксплуатации.

Повторяющиеся удары вызывают локальную деформацию и образование небольших поверхностных ямок. По мере увеличения количества ямок и их перекрытия поверхность лезвия становится более шероховатой, и постепенно удаляются небольшие количества материала.

Поврежденная поверхность затем обнажает все больше краев и неровных участков, подверженных воздействию капель, поэтому эрозия становится все более заметной.

Химический состав конденсата также может влиять на внешний вид и развитие поврежденного участка. Влажный пар может содержать растворенный кислород, хлориды, сульфаты и другие компоненты, которые способствуют повреждению поверхности вследствие коррозии.

В реальных условиях эксплуатации турбин механический удар капель и воздействие влажного пара могут одновременно возникать на одной и той же поверхности лопатки.

Типичные зоны эрозии, вызванной каплями воды, на лопатках паровых турбин.

Эрозия, вызванная каплями воды, часто наблюдается на передних кромках лопаток турбин низкого давления, особенно на поздних стадиях работы, когда происходит значительное воздействие влажного пара.

К типичным особенностям поверхности относятся локальные точечные повреждения, шероховатости, углубления по краям и постепенная утрата первоначального профиля.

Характер повреждений варьируется в зависимости от геометрии лопатки и потока пара. На некоторых лопатках видна узкая полоса эрозии, в то время как на других образуется более широкая шероховатая область, простирающаяся вдоль части передней кромки.

Защитные экраны из кобальтового сплава, установленные в этих зонах, подвергаются прямому воздействию капель. После длительной эксплуатации на поверхности экрана могут также появиться точечные повреждения, истончение или потеря профиля.

Почему кобальтовые сплавы используются для защитных полос лопаток турбин?

Кобальтовые сплавы имеют долгую историю применения в областях, связанных с износостойкостью и эрозией, поскольку они сочетают в себе хорошую устойчивость к механической потере поверхности с коррозионной стойкостью.

В лопатках паровых турбин полоса из кобальтового сплава образует открытую защитную поверхность в зоне, подверженной воздействию концентрированных капель.

Сплавы кобальта 6 и кобальта 6B используются в системах защиты лопаток турбин.

Кобальтовый сплав 6 относится к семейству кобальт-хром-вольфрамовых сплавов и выпускается в различных производственных формах.

Кобальтовый сплав 6B — это деформируемый кобальтовый сплав, обычно поставляемый в виде листов, плит и прутков. Его деформированная форма особенно актуальна для тонких изогнутых защитных экранов от эрозии, изготавливаемых из листового металла или плит.

Обозначение сплава, используемое на заменяемом компоненте, обычно берется из чертежа турбины, исторической документации на материалы или спецификации существующего компонента.

Что происходит по мере износа защитной полоски?

Защитная полоса для лопаток турбины сама по себе является рабочей поверхностью.

После длительного воздействия влажной паровой эрозии на полосе вдоль передней кромки могут образовываться ямки, шероховатость поверхности, истончение или углубления. Величина и место потери материала зависят от локальных условий удара капель и геометрии лопатки.

В ходе капитального ремонта турбины изношенные защитные накладки часто осматриваются вместе с окружающей их поверхностью лопаток.

Для проектов по замене существующая геометрия полосы предоставляет важную информацию для производства. Кривизна, толщина, поперечное сечение, длина и форма кромки могут различаться между ступенями турбины, даже если указана одна и та же марка кобальтового сплава.

Это делает защитные полосы для лопаток паровых турбин компонентами, изготавливаемыми по индивидуальным чертежам, в отличие от стандартных прямых полос из кобальтового сплава.

Защитные накладки на лопатки паровой турбины из кобальтового сплава, изготовленные на заказ.

Компания SYTOP поставляет готовые защитные полосы для лопаток паровых турбин из кобальтового сплава 6 и кобальтового сплава 6B в соответствии с чертежами заказчика.

Изготовление на заказ может включать в себя различные виды продукции:

• Кривизны

• длина полос

• Толщины

• Профили поперечного сечения

• Геометрии ребер

• Требования к поверхности

• Технические характеристики материалов

К готовым компонентам также могут прилагаться сертификаты на материалы и протоколы контроля размеров. При необходимости в проектной документации могут быть проведены дополнительные испытания.

В проектах по замене заказчики обычно предоставляют чертеж существующего компонента, обозначение сплава, количество и имеющиеся записи о проверке или материалах.

Отправьте ваши требования к полосам для лопаток паровой турбины в WhatsApp / WeChat:+86 130 0924 9727илиsales@cocralloy.comДля получения ценового предложения.