ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ РАБОЧИХ ЛОПАТОК ПАРОВЫХ ТУРБИН ПУТЕМ НАНЕСЕНИЯ КОРРОЗИОННО- И ЭРОЗИОННОСТОЙКОГО ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ КЛАСТЕРНОГО ХРОМИРОВАНИЯ

      Для паровых турбин актуальными являются проблемы коррозионно-усталостного повреждения рабочих лопаток, работающих в зоне фазового перехода, и эрозионный износ рабочих лопаток последних ступеней ЧНД. Известно немало случаев поломок лопаток РСД и РНД, вызывающих серьезные повреждения проточной части турбин.
      Отделение металлов ВТИ совместно с МЭИ провел комплексные исследования более 15 перспективных вариантов различных коррозионно- и эрозионностойких защитных покрытий, включающих лазерное упрочнение, микродуговое оксидирование, кристаллическое и аморфное покрытия на основе Ni-B, кластерное хромирование, оксидные покрытия, наносимые методом пиролиза, оцинкование и др. Исследования, проводимые на лопаточных сталях, включали испытания на каплеударную эрозию, коррозионную усталость в насыщенном растворе NaCl, коррозионную стойкость. Наиболее положительные результаты получены при испытании гальванического покрытия на основе кластерного (с применением мелкодисперсного алмазного кластера) хромирования. Предел выносливости 12% хромистой стали в растворе NaCl возрастает со 195 МПа для образцов без покрытия до 300 МПа для образцов с этим покрытием (предел выносливости этой стали на воздухе составляет 345 МПа). Эрозионная стойкость данного покрытия уступает лишь стеллиту на 30%, но превышает стойкость незащищенной лопаточной стали до 4 раз. Критическая концентрация хлоридов, необходимая для зарождения питтингов, с применением покрытия возрастает в 8 раз.
      Применение защитного покрытия на основе кластерного хромирования позволит примерно в 4-5 раз увеличить долговечность лопаток, работающих в зоне фазового перехода, и около 2 раз - лопаток последних ступеней турбин.
      Отделение металлов готово организовать работы по нанесению покрытия на комплекты новых лопаток, предназначенных для замены изношенных. Целесообразно наносить покрытие толщиной 25-50 мкм на лопатки, работающие в зоне фазового перехода, и толщиной 100-150 мкм на лопатки последних ступеней ЧНД.
      Отделение металлов осуществляет ремонт рабочих лопаток последних ступеней с эрозионным износом входных кромок, который проводится с демонтажем лопаток.
      Технология включает два варианта ремонта в зависимости от глубины повреждения входной кромки (до 10 мм и более 10 мм) с протяженностью эродированной зоны до 300 мм.
      При первом варианте ремонт проводится путем нанесения на кромку высокохромистой многослойной наплавки, при втором варианте - путем приварки аустенитным швом пластины (фрагмента лопатки) с последующим нанесением высокохромистой наплавки.
      По окончании сварочной операции, выполняемой ручной аргонодуговой сваркой, лопатки подвергаются высокому отпуску.
      Заключительной является операция крепления стеллитовых защитных пластин аустенитным швом без ТО.
      Сварочно-ремонтная технология обеспечивает получение работоспособных лопаток, отличающихся высокой статической трещиностойкостью металла, равнопрочностью зон наплавки с основным металлом по критериям усталостной прочности, благоприятной микроструктурой и микротвердостью металла зон сварного соединения.
      При этом отделение металлов выполнит:

• Разработку технологии и технологической инструкции.
• Производственную аттестацию сварочно-ремонтной технологии.
• Окажет техническую консультативную помощь в организации участка.