| DOI | https://doi.org/10.15407/pmach2021.01.053 |
| Журнал | Проблемы машиностроения |
| Издатель | Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины |
| ISSN | 2709-2984 (print), 2709-2992 (online) |
| Выпуск | Том 24, № 1, 2021 (март) |
| Страницы | 53–58 |
Авторы
А. А. Тарелин, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: tarelin@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0001-7160-5726
В. Л. Швецов, Акционерное общество «Турбоатом» (61037, Украина, г. Харьков, пр. Московский, 199), e-mail: shvetsov@turboatom.com.ua , ORCID: 0000-0002-2384-1780
В. Г. Михайленко, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: port342017@gmail.com, ORCID: 0000-0003-3082-6148
А. В. Нечаев, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: nechaev@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0001-6586-4713
А. Е. Хиневич, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: port342017@gmail.com, ORCID: 0000-0003-1902-534X
Аннотация
Статья посвящена электрохимическому и химическому аспектам эрозионно-коррозионного разрушения поверхностного слоя рабочей лопатки влажнопаровой турбины под воздействием электризованного рабочего тела. Рассмотрена гипотеза о комплексном механо-химико-электрохимическом механизме вымывания хрома и железа из поверхностного слоя металла рабочей лопатки при разрушении оксидной пленки под воздействием высокоскоростного потока влажного пара. Проанализированы различные варианты этого процесса для положительной, отрицательной, квазинейтральной и нейтральной электризации влажного пара. Теоретически показана возможность наводороживания поверхностей рабочих лопаток под воздействием отрицательно заряженных капель. Повреждение лопаток в этом случае подобно повреждению от анодного травления. Также показано, что процесс наводороживания поверхности лопатки имеет место в любом случае и для электрически заряженных капель, и для нейтральных. Однако в случае нейтральных капель интенсивность процесса незначительна. Проведено экспериментальное исследование поверхности рабочей лопатки с эрозионным повреждением из последней ступени турбины ВК-50 ЛМЗ, отработавшей свой ресурс. Определено количественное содержания хрома в вырезанном из лопатки образце стали. Обнаружено уменьшение содержания хрома в поврежденном эрозией поверхностном слое лопатки. Для проверки гипотезы о схожести процесса анодного электротравления с процессом разрушения поверхности под действием отрицательно заряженных капель проведен электрохимический эксперимент на модельном образце хромистой стали 20Х13. Показано, что рельефы поврежденных участков на модельном образце после анодного травления и на исследуемой лопатке в зоне воздействия отрицательно заряженных капель подобны. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили наличие комплексного механо-химико-электрохимического процесса разрушения лопатки. На основе полученных данных сформулированы рекомендации по продлению ресурса лопаток турбомашин.
Ключевые слова: электризация пара, наводороживание, эрозия лопаток.
Полный текст: загрузить PDF
Литература
- Шубенко А. Л., Ковальский А. Э., Стрельников И. С., Шевякова И. Н. Оценка влияния наводороживания и коррозионных сред на процесс каплеударной эрозии элементов проточной части цилиндров низкого давления паровых турбин. Пробл. машиностроения. 1998. Т. 1. № 3–4. С. 9–15.
- Тарелин А. А., Сурду Н. В., Нечаев А. В. Электрофизические аспекты каплеударного разрушения элементов проточной части паровых турбин. Вестн. НТУ «ХПИ». Сер.: Энерг. теплотехн. процессы и оборудование. 2012. № 7. С. 88–96.
- Варавка В. Н., Кудряков О. В., Морозкин И. С., Забияка И. Ю. Исследования в области каплеударной эрозии энергетического оборудования: ретроспективный обзор и анализ текущего состояния. Вестн. Дон. техн. ун-та. 2016. Т. 16. № 1 (84). С. 67–76. https://doi.org/10.12737/18260.
- Тарелин А. А. Теплоэлектрофизические процессы в паровых турбинах: монография. Харьков: Изд-во Иванченко И. С., 2020. 184 с.
- Tarelin A. A., Surdu N. V., Nechaev A. V. The influence of wet-steam flow electrization on the surface strength of turbine blade materials. Thermal. Eng. 2020. Vol. 67. Р. 60–67. https://doi.org/10.1134/S0040601520010073.
- Tarelin A. A. Electrization of a wet steam flow and its influence on reliability and efficiency of turbines. Thermal Eng. 2014. Vol. 61. P. 790–796. https://doi.org/10.1134/S004060151411010X.
Поступила в редакцию 19 февраля 2021 г.