Файл: Пылаев, Н. И. Кавитация в гидротурбинах.pdf

толщиной 0,1 мм. Сопоставление показывает, что по зонам эрозии и по их изменению с нагрузкой имеется качественное соответствие. Однако интенсивность кавитационного воздействия в условиях Братской ГЭС в сотни раз выше, чем на модели. Так, например, если на модели слой свинца 0,1 мм разрушался за 4—6 ч, то в на­ турных условиях на более твердом материале — алюминии — углубления до 0,5 мм появились за 10 мин. Единичные вмятины на модельном рабочем колесе имеют диаметр до 0,1 мм и глубину несколько микрон. В натурных условиях максимальный диаметр вмятин достигает 2,5 мм, а глубина — 0,5 мм. Интересно отме­ тить, что частота возникновения вмятин на рабочем колесе Брат­

ных условиях интенсивность кавитационного воздействия дости­ гается за счет больших энергий единичных ударов при относи­ тельно небольшой их частоте.

Повышенная по сравнению с моделью интенсивность эрозии турбин Братской ГЭС объясняется разницей в линейных размерах (D1h/D 1m = 22), а также в скорости обтекания {vjvM— 1,34).

22.ИСПЫТАНИЯ КАВИТАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ

ВУСЛОВИЯХ ДЕЙСТВУЮЩИХ ГЭС

Испытания материалов в условиях действующих гидроэлек­ тростанций, кроме непосредственного определения стойкости того или иного материала в конкретных условиях эксплуатации, дают необходимые критерии для разработки методов лабораторных испытаний. Поэтому несмотря на большую длительность и трудо­ емкость, испытания материалов в натурных условиях проводятся на многих гидроэлектростанциях.

На Ленинградском металлическом заводе им. XXII съезда КПСС материалы испытывались в виде: образцов, электродных наплавок, штатных деталей.

Испытания образцов проводились на поворотнолопастных турбинах Нарвской и Волжской ГЭС им. XXII съезда КПСС (основные параметры ГЭС приведены в табл. II.3).

Образцы в виде цилиндров диаметром 30 мм устанавливались на специальной планке (рис. V. 11). Материал планки — сталь 1Х18НЗГЗД2Л. Планка вваривалась в камеру рабочего колеса в месте наибольшей кавитационной эрозии. Образцы были изго­ товлены из нержавеющих сталей 20Х13НЛ, 1Х14НДЛ, 1Х18Н9Т, 1Х18НЗГЗД2Л, 38Х10Г10, а также из углеродистой стали Ст.З, упрочненной за счет цементации и термической обработки на различную твердость (НВ 200—500). Всего на планке было уста­ новлено 10 образцов. Турбины с установленными образцами на­ ходились в эксплуатации на Нарвской ГЭС три года, а на Волжской

170

Т а б л и ц а V. &

Химический состав и твердость наплавленного слоя

П р и м е ч а н и е : н/о — не определялось.

дйлась в один слой, толщина наплавленного слоя 2—3 мм. Ра­ бочее колесо находилось в эксплуатации один год (-—6000 ч).

Состояние наплавок было следующее.

1.Наиболее сохранились наплавки аустенитными электро­ дами ЦЛ-11 и ЦЛ-9. Наплавки блестящие без следов кавитации.

2.Наплавки электродами ЭФ-13 и УПИ-2 имеют отдельные кавитационные разъедания в виде борозд, возникших в местах между сварными валиками.

3.Твердый сплав Т-590 под действием кавитации выкраши­

вается, причем разрушение идет по сетке трещин, возникающих при наплавке.

4. Наплавки электродами ЦМ-7 и 12АН/ЛИИВТ сильно раз­ рушены кавитацией с образованием характерной губчатой струк­ туры. Глубина разрушений до 5 мм.

Во время ремонта лопасти, разрушенные кавитацией (на­ плавки Т-590, ЦМ-7, 12АН/ЛИИВТ), были восстановлены путем заварки электродами ЦЛ-9, а лопасти с наплавками ЭФ-13 и УПИ-2 дополнительно подварены в местах разрушений теми же электродами.

После второго года эксплуатации наплавки ЦЛ-11 и ЦЛ-9 по прежнему не имели разрушений. В хорошем состоянии оказа­ лись также наплавки ЭФ-13 и УПИ-2, дополнительно подварен­ ные во время первого ремонта.

В дальнейшем на Баксанской ГЭС испытано рабочее колесо с защитными наплавками только аустенитными электродами ЦЛ-11 и ЦЛ-9. Трехлетняя эксплуатация такого колеса не вы­ явила каких-либо кавитационных разрушений на наплавках.

На Варзобской ГЭС лопасти были наплавлены электродами

На Братской ГЭС испытывались наплавки электродами ЭА-925, УПИ-2, ЦЛ-9 и ЦЛ-11. Наплавка была выполнена в два слоя. Испытания показали, что более высокой кавитационной стой­ костью обладают наплавки электродами ЭА-925, УПИ-2.

Таким образом, проведенные эксперименты показывают, что если в наплавленном слое содержится больше 10—-12% Сг, т. е. если слой нержавеющий, то его кавитационная стойкость неизме­ римо выше, чем у наплавок, не обладающих антикоррозионными свойствами. В последнем случае твердость наплавленного слоя не играет существенной роли. Так, например, наплавка электро­ дом 12АН/ЛИИВТ, имеющая высокую твердость, примерно НВ 500, разрушается так же, как и обычная углеродистая, выполненная электродом ЦМ-7 и имеющая твердость НВ 180.

В то же время наплавки электродами ЦЛ-9 и ЦМ-7, имеющие близкие механические свойства и отличающиеся лишь корро­ зионной стойкостью (ЦЛ-9—-нержавеющая, ЦМ-7 — обычная), разрушаются по-разному: одна в условиях Баксанской ГЭС не

174