Способ определения ресурса корпуса паровой турбины

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК ЯО 139391 ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДА ПО ДЕЛ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Йщ, ГЗ(71) Всесоюзный теплотехнический научноисследовательский институтим. Ф.Э. Дзержинского(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСАКОРПУСА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ(57) Изобретение позволяет сократитьтрудозатраты и время определенияресурса корпуса, Определяют среднийподрост трещины за межпусковой циклработы с последующим испытанием двух ц 4 Р 01 В 25/00 / С 01 И 3 0 групп образцов на длительную прочность и критическое раскрытие трещины, На второй группе образцов предварительно выполняют надрез и по результатам испытаний определяют расчетный подрост трещины за цикл. Сравнивают с Аактическим, а остаточныйресурс определяют по большему изсравниваемых значений. Пробы целесообразно проводить в районе фланца,в диаметральном расположении относительно оси детали. Размер проб должен обеспечить изготовление минимумдвух образцов - одного гладкого, другого цилиндрического с той же длиной.Предлагаемый способ позволяет определить ресурс без длительного контроля за развитием трещины. 3 ил.Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к определениюресурса корпусов паровых турбинработающих в условиях ползучести ипериодических теплосмен,Цель изобретения - сокращение трудозатрат и времени определения ресурса,На фиг. 1 изображена, зависимость 10напряжений от времени испьтаний на, фиг.2 - зависимость скорости ростатрещины от напряжения, ца фиг,3 -корреляционная зависимость.Способ осуществляется следующим 15образом,Предварительно для данной маркистали строят корреляционную кривую,позволяющую по уровню длительнойпрочности металла и критическому 20раскрытию трещины при длительном нагружеции установить подрост трещиныза пуск, Для этого из металла шестивосьми деталей с разным уровнемсвойств стали, примерно половина 25которых в состоянии поставки, .а остальные после длительной эхсплуатации, изготавливают и испьггывают надлительную прочность при рабочей температуре две серии образцов: гладкие З 0для определейия предела длительной5прочности ца расчетный срок 10 чи надрезанные для построения зависимости скорости трещины от напряжений1-интеграла или коэффициента интенсивности напряжений и определения кри.критического раскрытия трещины на базе 10 ч, Гладкие образцы должны отвеЪчять принятым. стандартам. Форма образцов с надрезом может бьггь любая 40из числя тех, которые обычно применяются для анализа трещиностойкостипри растяжении, На образцах выполняют трециноподобные надрезы,с радиусомпритупления не более 0,05 мм, их относительная глубина должна отвечатьстатически достоверным начальным дефектам: О, 13-0, 15 толщины образца.Для каждого образца задают свойуровень нагрузки так, что данные поскорости роста трещины охватываютдиапазон примерно 10 -10 мм/ч.Относительная глубина образовавшихсятрещин це должна превышать 0,010,03 размера гпадкой части образца,т,е. создавать относительный приросттрещины в Пце надреза того же порядка, что и подрост трещицы в натурнойдетали эа один пуск. Скорость ростагде ч - скорость роста трещины, В и и - постоянные, зависящие от химического состава стали, температуры и структурного состояния металла.Затем по этой зависимости устанавливают скорость роста трещины, отвечающую уровню эффективных напряжений, связанных с релаксацией остаточньгх напряжений от теплосмен ч, Этот уровень напряжений оценивают по результатам релаксациоцных испытаний, Начальные .напряжения при этих испытаниях задают на уровне предела текучести, Длительность испытаний должна соответствовать средней частоте пусков - остановов (в настоящее время для паровых турбин она составляет не более 1000 ч и поэтому длитель-. ность испытаний не должна быть больше 500-1000 ч), уровень эффективных напряжений 6 оценивают по соотношезнию(ооо / ств ,статочное напряжение послеиспытаний длительностью1000 ч;предел прочности при рабочейтемпературе,напряжение от внутреннегодавления. где Ь,ооо Вс,т По зависимости (1) выясняют величину скорости роста трещины, В случае применения.в соотношении (1) в качестве силового фактора коэффициента интенсивности напряжений расчеты проводят для трещины относительно небольшой длины - 2-3 мм, что соответствует О, 13-0, 15 рекомецпуемого диаметра образцатрещины определяют путем цепрерывного слежения за ее развитием, допускаются и другие способы, например пу- тем нанесения ца образец нескольких надрезов разной глубины, испытания и последующего исследования длин трецин в каждом из надрезапцых сечений,Для кажцого состояния металла строят зависимость скорости роста трецины от напряжения. Так как эта зависимость в двойных логарифмических координатах имеет вид прямой линии, она удовлетворительно аппроксимируется уравнением типаг= Вб" (1)(5) Для каждого состояния металла рассчитывают величину подроста трещины за наиболее вероятцьп период между теплосменами где ц- период между пусками.По результатам испытаний, измерений и расчетов строят корреляционную 10зависимость (фиг,З) вида(Л 1 )Р = асР 10 +Ь 4, +С, (4)где а(0, ЬсО,При этом осуществляют путем многофакторнога анализа подбор коэффициентов. Для этого, в частности анализируют изменение подроста при различном критическом раскрытии по постоянной длительной прочности, затем, 20наоборот, Ьиксируют раскрытие, а меняют длительную прочность.Постоянная С устанавливается так,что в диапазоне наиболее вероятногоизменения свойств параметр 25 Р=а Р, 10 + Ь 64 е Симеет значения от 0 до Р цмарксСтроят график ( ) р от Р, затемнормируют па величийе подроста путем пропорционального переноса так,что при Р=О (ЛЬ)О, а при Р щподрост отвечает максимально наблюдаемому в эксплуатации при многолетных наблюдениях за корпусами паровых.турбин. Для основного металла деталей из низколегированных сталей вкачестве такой максимальной величиныследует брать подрост 0,85 мм за пуск(Фиг, 3),Отбор пробы целесообразно проводитьв районе Аланца, так как вырезка вэтом районе це ухудшает существенноконструкцианцай прочности детали,Целесообразен отбор двух проб в диаметральном расположении относительно45оси детали, Размер проб должен обеспечить изготовление минимум двух образцов - одного гладкого на длительную прочность с диаметром рабочей части 6 мм, резьбовыми головками М 12 и 50длиной 64 мм и другого также цилиндрического с тай же длиной, но с диаметром гладкой части 16 мм, резьбовыми головками М 18 и диаметром в надрезе 9,5+О, 1 мм,55Образцы испытывают длительной нагрузкой до разрушения. Температураиспытания гладкого образца должна 104быть ца 35-40 С выше температуры парана входе в корпус, напряжение 6080 ИПа,В результате испытания устанавливают консервативную оценку зцачециядлительной прочности металла, Для облегчения получения достоверного результата экспериментальную точку наносят ца полосу разброса для даннойстали, изображенную в координатах18 Ь -18 Р где Р - параметр жаропрочности по стадарту для определения жаропрочности,Образец с надрезом испытывают притемпературе пара на входе в корпус.В процессе испытания измеряют рас,крытие трещины по пинии нагружеция,Для этого на кромку надреза прикрепляют тяги с индикаторами, с помощьюкоторых периодически ведут регистрацию раскрытия. Уровень нагрузки выбирают по величине твердости металлас учетом предварительных испытанийдля обеспечения базы длительных испытаний в пределах 1000-1400 ч (1,52 мес), В качестве критического раскрытия трещины сберут максимальсофное значение раскрытия при долговечности в указанном интервале. Еслидолговечность оказывается меньше,испытания повторяют на втором образце с соответствующей корректировкойнапряжения. В случае превышения длительности 1000 ч допускается ступенчатое увеличение нагрузки порциямипо 5 Е через каждые 100 ч.С помощью формулы (4) и корреляционного соотношения (Аиг.З) по ве-личинамЬ, и Р определяют расчетную величййу подроста трещины запуск (А 1 )р. После этого устанавливают Ьактическй подрост трещинына детали, Для этого измеряют ееглубину. Измерение осуществляют помаксимальной глубине выборки, потребававшейся для полного удалениядефекта. Затеи выборка завариваетсяпо принятой технологии,По эксплуатационной документации устанавливают число пусков, проведенных после очередной проверки Ирк Фактический подрост тре.ь запуск оценивают из соотношения1393910 Опймгно фдятибнт наорйменци Ь= ад ЮЮг,ч . 4 Ьг, 1 Нсояйное аррвтцбиоц" стоастц рюсща трвщцны 2/(статически достоверная величина начального деФекта равна 0,13). Далее сравнивают величины Ь,),и (ВЬ) и для расчета ресурса берут большую из них.Затем определяют число пусков, не вызывающее появления сквозной тре- щйны Ест- Ьг (6) 10111ПЬ величине 11 с устанавливается допустимьп ресурсИ=08 И=08 -(7)ЬстЬтР ф с ф дЬ,Предлагаемый способ позволяет оп-,15ределить ресурс без длительного контроля за развитием трещины,Формула изобретенияСпособ определения ресурса корпуса паровой турбины путем периодичес кого измерения параметров трещины иотбора пробы металла корпуса, испытаний образцов, изготовленных из пробы,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью сокращения трудозатрат и времени определения ресурса, определяютсредний подрост трещины за межпусковой цикл работы с последующим испытанием двух групп образцов на длительную прочность и критическое раскрытиетрещины соответственнопричем навторой группе образцов предваритель-но выполняют надрез и по результатамиспытаний определяют расчетный подрост трещины за упомянутый цикл,сравнивают с Фактическим, а ос -таточный ресурс определяют побольшему из сравниваемых значений.ставитель хред И.В едактор И, Горная ипенко аказ 1945/3 Тираж 492 ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 3035, Москва, Ж, РаПодписноео комитета СССРи открытийушская наб д. 4/ Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Ю Р д- РУ 0,2