РАБОЧАЯ ЛОПАТКА С ЗАЩИТНЫМ ПОКРЫТИЕМ ДЛЯ ВЛАЖНО-ПАРОВОЙ СТУПЕНИ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Полезная модель относится к паротурбостроению и может быть использована во влажнопаровых ступенях паровых турбин при изготовлении и ремонте рабочих лопаток, входные и выходные кромки которых подвергаются эрозии или иным видам эксплуатационных разрушительных воздействий.
Известна рабочая лопатка влажно-паровой ступени паровой турбины, содержащая расположенную на лобовой части пера по меньшей мере одну защитную накладку [1]. Данное техническое решение, хотя и позволяет повысить эрозионную стойкость входных кромок лопатки, но в недостаточной степени.
Достигаемым результатом полезной модели является повышение ресурса, эксплуатационной надежности и аэродинамической эффективности рабочей лопатки влажно-паровой ступени паровой турбины.
Указанный результат обеспечивается тем, что рабочая лопатка, содержащая расположенную на лобовой части ее пера по меньшей мере одну защитную накладку, поверхность лопатки, включая зону защитных накладок, согласно полезной модели имеет нанесенное методом электроискрового легирования защитное покрытие из эрозионно-стойкого материала шириной на спинке не менее 0,3 ширины лопатки и длиной 0,20÷0,75 длины рабочей части пера лопатки, а на поверхности корыта - (0,05÷0,10) ширины лопатки. В прикорневой зоне задней части пера лопатка согласно полезной модели может иметь на поверхности спинки дополнительное нанесенное методом электроискрового легирования защитное покрытие шириной не менее 0,20 ширины лопатки и длиной 0,20÷0,75 длины рабочей части пера лопатки. Кроме дополнительной защиты от эрозионного воздействия влажного пара покрытие улучшает аэродинамические свойства профильной части лопатки (пера) за счет сглаживания выступов на границах защитных накладок. Кроме того, существенно упрощается ремонт лопатки методом электроискрового легирования, так как снятия накладок при ремонте не требуется.
На фиг.1 изображена рабочая лопатка в поперечном разрезе согласно полезной модели с защитным покрытием в лобовой части; на фиг.2 - общий вид и частичный разрез рабочей лопатки согласно полезной модели с защитным покрытием в прикорневой зоне задней части пера.
Рабочая лопатка согласно полезной модели содержит перо 1 с лобовой частью 1.1, спинкой 1.2 и корытом 1.3 (фиг.1, 2) и корневую часть 2 (фиг.2). На лобовой части пера 1 расположена защитная накладка 3, прикрепленная к поверхности лопатки с помощью припоя 3.1. При этом лопатка, включая зону защитной накладки 3, имеет нанесенное методом электроискрового легирования защитное покрытие 4 из эрозионно-стойкого материала, например, вольфрама. Ширина b покрытия 4 на спинке 1.2 составляет не менее 0,3 ширины с лопатки, а ширина d того же покрытия на поверхности корыта - (0,05÷0,10) ширины с лопатки (фиг.1). В прикорневой зоне задней части пера 1 лопатка имеет на поверхности спинки 1.2 дополнительное, нанесенное методом электроискрового легирования защитное покрытие 5 шириной e не менее 0,20 ширины с лопатки. Длина покрытия 4 (фиг.2) в обоих случаях составляет 0,20÷0,75 длины рабочей части пера лопатки. Покрытие 4 формируется методом электроискрового легирования в виде однослойного или многослойного покрытия локально на входной и выходной кромках лопатки (фиг.1 и 2).
Эффект повышения эрозионной стойкости, а в этой связи и повышения ресурса и надежности рабочей лопатки, обусловлен формированием покрытия, микроструктура которого не имеет зеренного строения и способно длительно выдерживать воздействие капель потока влажного пара, а также свойствами материала покрытия, который имеет высокие параметры по эрозионной стойкости.
Для оценки технологических параметров и эрозионной стойкости рабочих лопаток согласно полезной модели покрытия наносили на эксплуатирующиеся стальные лопатки турбин К-300-240 ЛМЗ (Рязанская ГРЭС) и К-300-240-ХТГЗ (Ставропольская ГРЭС) с помощью тиристорной установки ЭИЛ-01 для нанесения электроискровых покрытий. При проведении эксперимента на турбинной ступени устанавливали равное количество контрольных лопаток из коррозионно-стойкой
стали 15Х11МФ-Ш. Оценка эрозионного состояния входных и выходных кромок лопаток осуществлялась видеовизуальным методом при помощи цифрового фотоаппарата "Olimpus-3030С". Толщина и дефектность покрытия определялись с помощью металлографического микроскопа фирмы Карл Цейс NU-2 при исследовании микроструктур. Микротвердость покрытий определяли на микротвердомере ПМТ-3 при нагрузке 50Н.
Результаты эксперимента показали, что на защитном покрытии рабочих лопаток согласно полезной модели во всем заявленном диапазоне геометрических характеристик наблюдалось полное отсутствие микротрещин и пропусков покрытия, микротвердость покрытия составляла 8000÷10000 Мпа, толщина зоны термического влияния была в пределах 5÷10 мкм. Эти данные свидетельствуют о прочности защитного покрытия, обеспечивающего высокие показатели ресурса и эксплуатационной надежности рабочих лопаток. Что касается аэродинамической эффективности лопаток согласно полезной модели, то ее повышение обусловлено ликвидацией очагов вихреобразования в результате сглаживания границ между поверхностью рабочей лопатки и краями защитной накладки.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №1278469,4 F 01 D 25/28, 1985.