Повышение усталостной прочности и износостойкости
|
Скачать 39.81 Kb.
|
|
УДК 621.892 Повышение усталостной прочности и износостойкости лопаток ГТД термопластическим упрочнением Н.Б. Кротинов, В.Г. Круцило Самарский государственный технический университет Приведена технология восстановления работоспособности лопаток газотурбинных двигателей. Показаны сравнительные экспериментальные данные об усталостной прочности и износе лопаток газотурбинных двигателей. Выполнен анализ причин, влияющих на усталостную прочность и износостойкость лопаток. Ключевые слова: предел выносливости, износ верхних кромок лопаток газотурбинных двигателей, технология восстановления, ультразвуковое упрочнение стальными шариками, термопластическое упрочнение. В современных газоперекачивающих станциях широко используются газотурбинные двигатели, приводящие в действие компрессор. Наиболее сложными с точки зрения геометрии и технологии изготовления в этих двигателях являются лопатки, что определяет их высокую стоимость. К тому же они имеют весьма ограниченный ресурс. Связано это с широким спектром приходящихся на них нагрузок: воздействие повышенных температур, знакопеременных напряжений, центробежных сил, абразивного износа. Поэтому чрезвычайно актуальной является технология восстановления работоспособности лопаток, которая не только обеспечит длительный межремонтный цикл, но и сохранение высоких показателей качества. В газоперекачивающем комплексе ГТК10-4 через шесть тыс. часов работы двигатель останавливается на плановый ремонт и техническое обслуживание. Лопатки снимаются с ротора и производится их полная дефектация. Так как газоперекачивающая станция работает в полевых условиях, частички песка и мелких камней попадают в двигатель вместе с воздухом, не смотря на его фильтрацию. В результате на лопатках появляются забоины, происходит абразивный износ. Забоины концентрируют циклические напряжения, перерастая в трещины. Использование пластичных материалов и штамповки заготовок лишь частично решают эту проблему. Абразивный износ верхней кромки лопатки (рис.) снижает компрессию и, как следствие, КПД двигателя. При обнаружении трещин лопатки выбраковывают. А вот при вмятинах и небольших сколах их восстанавливают путём наплавки, при износе верхней кромки, её восстанавливают путём приварки ленты. Затем лопатки термообрабатывают с целью снятия термических напряжений и полируют. После этого производится упрочняющая обработка поверхности. В ПТП «Самарагазэнергоремонт» с этой целью ранее использовалось ультразвуковое упрочнение металлическими шариками (УЗУ). Этот способ позволяет сформировать в поверхностном слое остаточные напряжения сжатия, способствующие увеличению усталостной прочности. Однако из-за значительных остаточных деформаций (8…15%), сопутствующих процессу, в металл закладывается энергия искажений, приводящая к термодинамической нестабильности. Наблюдается коагуляция упрочняющих фаз, усиливающая рекристаллизационные процессы. Увеличивается плотность активных дислокаций, которые под воздействием высоких температур способствуют увеличению скорости ползучести и разупрочнению металла [1]. Материал таким образом стремится к восстановлению. Благоприятные остаточные напряжения сжатия релаксируют.  Рис. Фрагмент лопатки. В силу вышеперечисленных причин лопатки, упрочнённые УЗУ, не обеспечивали релаксационную устойчивость усталостной прочности на необходимом уровне и выходили из строя преждевременно, приводя к большим экономическим потерям. Кроме того, износ верхней кромки лопатки был практически стопроцентным, что также не добавляло рентабельности газоперекачке. Всё это заставило руководство ПТП «Самарагазэнергоремонт» искать новые технологии, и исследователи СамГТУ во главе с профессором Б.А. Кравченко, предложили использовать на финишной операции восстановления лопаток новый способ – термопластическое упрочнение (ТПУ). В отличие от УЗУ, термопластическое упрочнение не вносит в металл дополнительный разрушающий фактор в виде высоких деформаций. Они составляют не более 0,5% [2]. Тем не менее, этого достаточно, чтобы сформировать остаточные напряжения сжатия равной с УЗУ величины – около 600 МПа (сплав ЭИ893). В результате скорость ползучести и релаксация усталостной прочности в процессе эксплуатации лопаток не велика. Использование ТПУ позволило резко повысить надёжность лопаток. Выход из строя ГТД до планового останова по причине усталостного разрушения лопаток прекратился. После повторного восстановления лопатки снова устанавливаются на ротор и работают ещё не менее трёх плановых останова. Кроме того, выяснилось, что износ верхней кромки пера лопатки настолько незначителен, что в ряде случаев позволяет исключить достаточно трудоёмкую операцию наплавки и термообработки. Причиной пониженной износостойкости лопаток, упрочнённых УЗУ по сравнению с ТПУ, по всей видимости, являются всё те же пластические деформации, разрушительно воздействующие на металл. Таким образом, термопластическое упрочнение показало высокую эффективность при упрочнении лопаток, как с точки зрения усталостной прочности, так и с точки зрения износостойкости. Список литературы 1. Борздыка А.М., Гецов Л.Б. Релаксация напряжений в металлах и сплавах. - М.: Металлургия, 1978. - 256 с. 2. Термопластическое упрочнение – резерв повышения прочности и надежности деталей машин: Монография / Б.А. Кравченко, В.Г. Круцило, Г.Н. Гутман. – Самара: Самарский ГТУ, 2000. – 216 с. increase in fatigue strength and wear resistance of GTE blades thermoplastic hardening N.B. Krotinov, V.G. Crutsilo Samara State Technical University The technology of the recovery efficiency of the blades of gas turbine engines. Illustrates the comparative experimental data of fatigue resistance and wear of the blades of turbine engines. The analysis of the factors that influence the fatigue strength and wear resistance of the blades. Keyword: endurance limit, wear the upper edges of the blades of gas turbine engines, recovery technology, ultrasonic hardening steel balls, thermoplastic hardening. |
Похожие:
 |
Исследование износостойкости материалов (оснащение и методика) Повышение эффективности восстановления контактного пункта жевательной группы зубов тема диссертации и автореферата по вак 14. 00.... |
 |
Производство работ Расчет требуемой прочности бетона и раствора должен выполняться проектной организацией, осуществляющей разработку или привязку проекта.... |
|
План ответа: Основные конструктивные элементы корпуса судна. Понятие... Чертёж растяжки наружной обшивки судна, его назначение и применение; разбивка наружной обшивки на поясья и палубного настила на листы.... |
|
Инструкция по монтажу клеевой плитки art tile 3мм Плитка пвх art... Плитка пвх art tile соответствует 43 классу износостойкости и может применяться в помещениях с самым широким спектром использования... |
|
Лекция №23. Тема: «Условия прочности и надёжности грузозахватных... |
|
Отчет о проделанной работе за 2009 – 2010 учебный год педагога дополнительного... Повышение квалификации: Посещение занятий курсов повышения квалификации при Московском педагогическом университете |
|
Гумат калия Систематическое и правильное применение стимулятора обеспечивает повышение всхожести, активизацию кущения и плодообразования, оздоровление... |
|
Последняя редакция коллективный договор бюджетного учреждения Чувашской Республики Бу «рссмп» Минздравсоцразвития Чувашии, направлен на повышение социальной защищенности работников, на обеспечение стабильности и... |
|
Дополнительная профессиональная программа (повышение квалификации)... Кроме того, социальное партнерство становится одним из основных факторов, влияющих на повышение уровня защиты социально-трудовых... |
|
Использование и применение манипуляторов в сельском хозяйстве Кормопроизводство играет ведущую роль в сельском хозяйстве России, позволяет решать многие проблемы его развития. Животноводству... |
|
Анализ работы методической деятельности моу удимсквая №2 сош за 2015-2016 учебный год Методическая работа в современной школе- это целостная система взаимосвязанных мер, действий и мероприятий, направленных на всестороннее... |
|
1Площадка узла подключения а-нпс-4а механотехнологическое оборудование ... |
|
Рекомендации по контролю прочности цементобетона покрытий и оснований... Разработан обществом с ограниченной ответственностью «биотех» (к т н. С. В. Эккель, к т н. П. А. Зайцев) |
|
Кислородный коктейль специфический вид продуктов для детей и взрослых,... Медицинские показания – это профилактические цели (повышение сопротивляемости организма к инфекциям, повышение умственной и физической... |
|
Инструкция по применению композиций «Вектор Мультилак» Выдержка новых бетонных конструкций не менее 28 дней для набора прочности и удаления влаги из конструкции. Остаточная влажность бетона... |
|
Громадным достижением в науке и технике направленных на повышение... Ны внедрена автоматизация различных производственных процессов и операций, целью которых является облегчение труда человека и повышение... |