Способ определения ресурса корпуса паровой турбины

Способ определения ресурса корпуса паровой турбины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4135382/24 — 06 (22) 17. 10.86 (46) 07.05.88. Бюл. Р 17 (71) Всесоюзный теплотехнический научно исследовательский институт им. Ф.Э. Дзержинского (72) В.И. Гладштейн, Г.Д. Авруцний, Н.Д. Соболев и В,И. Егоров (53) 621.165(088.8) (56) Либовиц Г. Разрушение.— М,:

Машиностроение, 1977, с.427. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСА

КОРПУСА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ (57) Изобретение позволяет сократить трудозатраты и время определения ресурса корпуса, Определяют средний подрост трещины за межпусковой цикл работы с последующим испытанием двух. Я0 l 393910 А 1 (5ц4 F 01 D25/00/G 01 д 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 остаточный ресурс определяют по большему из сравниваемых значений. Пробы целесообразно проводить в районе фланца, в диаметральном расположении относительно оси детали. Размер проб должен обеспечить изготовление минимум двух образцов — одного гладкого, другого цилиндрического с той же длиной.

Предлагаемый способ позволяет определить ресурс без длительного контроля за развитием трещины. 3 ил.

1393910

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к определению ресурса корпусов паровых турбин,. работающих в условиях ползучести и периодических теплосмен.

Цель изобретения — сокращение трудозатрат и времени определения ресурса.

На фиг. 1 изображена .зависимость 10 напряжений от времени испЬ|таний1 на !

, фиг.2 — зависимость скорости роста трещины от напряжения, на фиг.3— корреляционная зависимость.

Способ осуществляется следующим 15 образом.

Предварительно для данной марки стали строят корреляционную кривую, позволяющую по уровню длительной прочности металла и критическому 20 раскрытию трещины при длительном нагружении установить подрост трещины за пуск. Для этого из металла шестивосьми деталей с разным уровнем свойств стали, примерно половина которых в состоянии поставки, .а остальные после длительной эхсплуатации,. изготавливают и испьггывают на длительную прочность при рабочей температуре две серии образцов: гладкие для определейия предела длительной

5 прочности на расчетный срок 10 ч и надрезанные для построения зависимости скорости трещины от напряжений, I-интеграла или коэффициента интенсивности напряжений и определения крикритического раскрытия трещины на базе 10 ч. Гладкие образцы должны отвеВ чять принятым. стандартам. Форма образцов с надрезом может бьггь любая 40 из числя тех, которые обычно применяются для анализа трещиностойкости при растяжении. На образцах выполняют трециноподобные надрезы,с радиусом притупления не более 0,05 мм, их относительная глубина должна отвечать статически достоверным начальным дефектам: О, 13-0, 15 толщины образца.

Для каждого образца задают свой уровень нагрузки так, что данные по скорости роста трещины охватывают диапазон примерно 10 -10 мм/ч.

Относительная глубина образовавшихся трещин не должна превышать 0,010,03 размера гпадкой части образца, т,p создавать относительный прирост трещины в дне надреза того же порядка, что и подрост трещины в натурной детали эа один пуск. Скорость роста где v — скорость роста трещины, В и n — 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 v>y. Этот уровень напряжений оценивают по результатам релаксационных 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 б оценивают по соотношеЭ нию

<ооо / ст —,статочное напряжение после испытаний длительностью

1000 ч; предел прочности при рабочей температуре, напряжение от внутреннего давления. где Ь,ооо 1

В сr

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 рекомендуемого диаметра образца ° трещины определяют путем непрерывного слежения за ее развитием, допускаются и другие способы, например пу- тем нанесения ня образец нескольких надрезов разной глубины, испытания и последующего исследования длин трецин в каждом из надрезанных 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 типа

v= Вб" (1)

13939 (3) hT Ьо (411 )

»» мрк (5) Для каждого состояния металла рассчитывают величину подроста трещины за наиболее вероятный период между теплосменами где м„- период между пусками, По результатам испытаний, измерений и расчетов строят корреляционную 10 зависимость (фиг,3) вида (h )p = a d 10 +Ь „„+C, (4) где а <О, ЬсО, При этом осуществляют путем мно- 15 гофакторнога анализа подбор коэффициентов. Для этого, в частности анализируют изменение подроста при различном критическом раскрытии по постоянной-длительной прочности, затем, 20 наоборот, фиксируют раскрытие, а меняют длительную прочность.

Постоянная С устанавливается так, что в диапазоне наиболее вероятного изменения свойств параметр 25

Р=а»p, 10 + Ь64»».„s+ С имеет значения от 0 до Р ц макс

Строят график (hh ) р от Р, затем нормируют па величийе подроста путем пропорционального переноса так, что при Р=О (Л1» ) » О, а при Р „щ подрост отвечает максимально наблюдаемому в эксплуатации при многолетных наблюдениях за корпусами паровых. турбин. Для основного металла деталей из низколегированных сталей в качестве такой максимальной величины следует брать подрост 0,85 мм за пуск (фиг,3) .

Отбор пробы целесообразно проводить в районе фланца, так как вырезка в этом районе не ухудшает существенно конструкцианнай прочности детали.

Целесообразен отбор двух проб в диаметральном расположении относительно

45 оси 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 длиной 64 мм и другого также цилиндрического с тай же длиной, но с диаметром гладкой части 16 мм, резьбовыми головками И 18 и диаметром в надрезе 9,5+0,1 мм.

Образцы испытывают длительной нагрузкой до разрушения. Температура испытания гладкого образца должна

4 быть на 35-40сС выше температуры пара на входе в корпус, напряжение 6080 ИПа.

В результате испытания устанавливают консервативную оценку значения длительной прочности металла. Для облегчения получения достоверного результата экспериментальную точку наносят на полосу разброса для данной стали, изображенную в координатах

18 6 -18 Р,, где P „- параметр жаропрочности по ста»»ларту для определения жаропрочности.

Образе»» с надрезом испытывают при температуре пара на входе в корпус.

В процессе испытания измеряют рас, крытие трещины по пинии нагружения.

Для этого на кромку надреза прикрепляют тяги с индикаторами, с помощью которых периодически ведут регистрацию раскрытия. Уровень нагрузки выбирают по величине твердости металла с учетом предварительных испытаний для обеспечения базы длительных испытаний в пределах 1000-1400 ч (1,52 мес). В качестве критического раскрытия трещины с» берут максимальс»o ное значение раскрытия при долговечности в указанном интервале. Если долговечность оказывается меньше, испытания повторяют на втором образце с соответствующей корректировкой напряжения. В случае превышения длительности 1000 ч допускается ступенчатое увеличение нагрузки порциями по 5Х через каждые 100 ч.

С помощью формулы (4) и корреляционного соотношения (фиг. 3) по величинам 6»»„», »» сРс „ определяют расчетную в еличййу падр оста тр ещи ны з а пуск (h ) р. После этого устанавливают фактический подрост трещины на детали, Для этого измеряют ее глубину. Измерение осуществляют по максимальной глубине выборки, потребававшейся для полного удаления дефекта. Затем выборка заваривается по принятой технологии, По эксплуатационной документации устанавливают число пусков, проведенных после очередной проверки Имрк.

Фактический подрост трещины за пуск оценивают из соотношения

1393910 (статически достоверная величина начального дефекта равна О, 13) . Далее сравнивают величины (ь Ь,),и (4>+)p и для расчета ресурса берут большую из них.

Затем определяют число пусков, не вызывающее появления сквозной трещнны

N = "" " (6) 10

4Т1 т

ПЬ величине 11 z устанавливается допустимьп ресурс

J=08N=08 — --- (7)

Ьс 4y

Р dh

Предлагаемый способ позволяет on-,15 ределить ресурс без длительного контроля за развитием трещины, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ определения ресурса корпуса паровой турбины путем периодического измерения параметров трещины и отбора пробы металла корпуса, испытаний образцов, изготовленных из пробы, отличающийся тем, что, с целью сокращения трудозатрат и времени определения ресурса, определяют средний подрост трещины за межпусковой цикл работы с последующим испытанием двух групп образцов на длительную прочность и критическое раскрытие трещины соответственно,.причем на второй группе образцов предваритель- но выполняют надрез и по результатам испытаний определяют расчетный подрост трещины за упомянутый цикл, сравнивают с фактическим, а ос— таточный ресурс определяют по большему из сравниваемых значений.

1393910

0f

0 д1 Ю2 PS ОУ 03 Рб Ю7 Иа Оу 1Р

Рие. Э

Редактор И. Горная

Тираж 492 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1945/30

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 а

1 ае

ОУ

Составитель В. Замулаев

Техред И. Верес КорректоР Л. Пилипенко