ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 130
Скачиваний: 0
Для крепления тяжелонагруженных лопаток применяют за клепки из хромомолибденованадиевой стали 25X1 МФ следующего химического состава (в %):
С |
Сг |
Mo |
V |
Si |
Mn |
0 ,2 2 -0 ,2 9 |
1,5— 1,8 |
0,25—0,35 |
0,15—0,30 |
0,17—0,37 |
0 ,4 —0,7 |
Эту сталь подвергают закалке в масле или нормализации и по следующему отпуску при 620—660° С с охлаждением на воздухе.
СВАРКА И ПАЙКА В ПРОИЗВОДСТВЕ
ЛОПАТОЧНОГО АППАРАТА
Рабочие лопатки регулирующих ступеней многих турбин сва ривают попарно для повышения их вибрационной прочности, имею щей важное значение для надежной службы лопаток в условиях парциального подвода пара. Лопатку вместе с участком плоского бандажа выполняют из одной заготовки. Перед сваркой профиль ную рабочую часть лопатки обрабатывают до чистовых размеров, а на поверхностях хвоста оставляют припуски. Две лопатки сва ривают в хвостовой части и по бандажам Ѵ-образными и U-образ- ными швами, калибр которых зависит от размеров и нагруженности лопаток. Бандаж проваривают на полную толщину. Сваренные лопатки подвергают термической обработке для обеспечения од нородности структуры, необходимой жаропрочности и пластично сти сварного соединения, а также устранения остаточных напря жений.
Технологию сварки и последующей термической обработки разрабатывают с учетом марки стали, из которой изготовлены лопатки, ее предшествующей обработки, рабочих напряжений в процессе эксплуатации и т. д. Сварку выполняют в приспособле ниях, обеспечивающих соблюдение заданных геометрических раз меров рабочих каналов. После термообработки выполняют окон чательную механическую обработку лопаток. В некоторых тур бинах лопатки регулирующей ступени сваривают между собой и приваривают к ротору стыковым швом с полным проплавлением. В отдельных конструкциях транспортных паровых и газовых тур бин небольшой мощности с короткими сроками службы также на ходит применение крепление рабочих лопаток к ободу диска или ротору сваркой. Недостатком такого приваривания лопаток яв ляются трудности, с которыми связана последующая замена лопаток.
Широко применяют в производстве лопаточного аппарата при пайку проволочных и трубчатых бандажей к лопаткам, связы вающую их в пакеты. Припайка бандажей к лопаткам — весьма серьезная и ответственная операция, которая требует высокой квалификации исполнителя и создания всех условий для доброка чественного выполнения соединения. Бандажи к лопаткам из хро-
11* |
163 |
мистых нержавеющих сталей припаивают 45%-ным серебряным припоем марки ПСр45, содержащим 45 ± 0,5% серебра, 30 ±
± 0,5% меди, 25±!;“% цинка и примесей не более 0,5% (в том числе свинца.не более 0,15%).
Температура плавления припоя ПСр45 равна 720° С; темпера тура плавления припоя для пайки хромистой нержавеющей стали имеет важное значение, так как эта сталь закаливается на воздухе. При нагреве в процессе пайки выше точки Ас3 сталь в зоне пайки может закалиться и в ней появятся трещины. Из всех серебряных припоев наиболее низкую температуру плавления имеет припой ПСр45. Другие припои как с меньшим, так и с большим содержа нием серебра имеют более высокую температуру плавления. Например, припой, содержащий 25% серебра, плавится при 765° С;
содержащий 65% серебра— при 740° С и т. д.
Подлежащие пайке поверхности лопаток и проволоки тщательно очищают, обез
Гжиривают и нагревают ацетилено-кисло родным пламенем газовой горелки. Для пайки применяют флюс, состоящий из смеси 43% безводного хлористого калия
Рис. 54.. Сечение |
лопатки |
И 57% б о рН О Й КИСЛОТЫ. ДЛЯ ЭТИХ целей |
|
в месте паики |
рекомендуется также флюс, СОСТОЯЩ ИЙ ИЗ |
||
бората калия |
и 35% |
42% фтористого калия, 23% |
тетрафтор- |
борного ангидрида. Назначение флюса — |
|||
растворение и |
удаление окислов и загрязнений с |
поверхности |
|
металла, защита ее от окисления, улучшение смачиваемости и растекания припоя. Припой должен полностью заполнить весь цилиндрический зазор между отверстием в лопатке и проволокой и прочно их соединить.
Обычно при пайке предпочитают установку лопатки по воз можности в горизонтальном положении, вогнутой поверхностью кверху. Пайку ведут, пока припой не начнет вытекать снизу со стороны спинки лопатки по всей окружности проволоки; это озна чает, что припой заполнил весь зазор. Кроме этого, припой должен образовать небольшие галтельные переходы от лопатки к прово локе (рис. 54). Часто практикуется пайка «в разбивку», например, по первой лопатке в каждом пакете всей ступени или части ее, за тем по второй и т. д. Такой порядок пайки позволяет избежать излишнего нагрева проволоки. После пайки необходимо паром тщательно удалить остатки флюса в местах пайки, чтобы флюс не разъедал проволоку и лопатки.
Если металл, из которого изготовлены лопатки, для получения необходимой прочности подвергали отпуску при температуре более низкой, чем температура плавления припоя ПСр45, то бан дажную проволоку паяют серебряно-кадмиевым припоем. При садка кадмия снижает температуру плавления припоя. При пайке лопаток из аустенитных сталей можно пользоваться припоями на 164
никелевой или медно-цинковой основе, имеющими более высокую температуру плавления.
В производстве судовых турбин накоплен опыт пайки проме жуточных тел из углеродистой стали к лопаткам из светлоката ного профиля (сталь 1X13).
НОВОЕ В ТЕХНОЛОГИИ И ОРГАНИЗАЦИИ
ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВОК ДЛЯ ЛОПАТОК
Высококачественную сталь для лопаток турбин выплавляют в электрических печах. Большое внимание уделяют чистоте, од нородности шихты и качеству огнеупорных материалов. Разра ботаны и успешно используются методы повышения качества слит ков из легированных сталей.
Для предотвращения окисления стали ее разливают под слоем синтетического шлака, выплавляемого в специальной электриче ской печи из плавикового шпата, извести, шамотного боя и песка. Шлак заливают в изложницу, затем в эту изложницу через слой шлака заливают сталь. Шлак задерживает неметаллические вклю чения, а также предохраняет залитую сталь от окисления. При сифонном способе заливки стали в изложницу снизу слой шлака изолирует поверхность стали от соприкосновения с воздухом. Слой шлака можно также получить, применяя специальные изо термические смеси, образующие шлак при заливке стали в излож ницу.
Чтобы уменьшить содержание в металле неметаллических вклю чений и газов, применяют вакуумную обработку жидкой стали в ковше, помещенном в герметически закрытую камеру, из которой откачан воздух. Растворимость газов в металле при понижении внешнего давления резко уменьшается, температуры кипения и испарения металла снижаются. Сталь выдерживают в течение короткого времени (10—20 мин) в вакуумной камере, где она бур лит, освобождаясь от газов. Выделяющиеся пузырьки газов уно сят частично и неметаллические включения.
Для получения особо чистых нержавеющих и жаропрочных сталей применяют плавку в вакуумных дуговых электрических печах с расходуемым электродом — поковкой из данной марки стали. Металл с оплавляемого электрической дугой в разреженном пространстве печи электрода стекает в кристаллизатор и образует слиток, свободный от газов и неметаллических включений.
Все шире распространяется электрошлаковый переплав сталей и сплавов по разработанному Институтом электросварки им. Е. О. Патона методу, обеспечивающему получение слитков осо бо высокого качества. Электроплавка с расходуемым литым, ко ваным или катаным электродом из стали требуемой марки про исходит в среде электропроводящего флюса, нагреваемого элек трическим током до 2000° С. Электрод, погружаемый в шлаковую ванну, оплавляется с периферии, Капли металла, отрываясь от
165
электрода, проходят через слой шлака и очищаются от вредных примесей, газов и неметаллических включений. Сталь, затверде вающая в кристаллизаторе (медном охлаждаемом водой кокиле), характеризуется высокой степенью чистоты, плотностью и од нородностью механических свойств. Одним из достоинств метода электрошлакового переплава является то, что плавление металла и формирование слитка происходят в одном плавильном простран стве. Операция разливки стали и связанные с ней возможности загрязнения ее газами, неметаллическими включениями и т. п. исключаются.
Описанные методы имеют целью повышение качества слитка. Работы в этом направлении ведутся систематически. Успехи науки и техники в области дальнейшего повышения качества слитка необходимо широко использовать в производстве нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов для лопаток турбин.
Большие работы ведутся по совершенствованию технологиче ских процессов обработки давлением, профильной прокатки, точ ной отливки заготовок для лопаток турбин. Эти работы имеют целью повышение качества металла заготовок и максимальное приближение их конфигурации к форме и размерам окончательно обработанных лопаток. Осуществляется централизация производ ства заготовок для лопаток паровых и газовых турбин на основе прогрессивной технологии с применением новейшего специального оборудования.
Глава tV
МЕТАЛЛЫ ПОКОВОК РОТОРОВ
Современные турбины конструируют, как многоступенчатые агрегаты. В турбинах большой мощности ступени размещают в не скольких корпусах. Роторы многоступенчатых турбин представ ляют собой важнейшие и ответственнейшие узлы, работающие в тяжелых условиях. Роторы бывают различных типов. Широко применяют дисковый ротор, представляющий собой вал, на кото рый насажены диски, несущие рабочие лопатки. Диск обычно несет один ряд рабочих лопаток — одну ступень. На диски ступеней скорости насаживают два ряда рабочих лопаток. В некоторых кон струкциях турбин применяют диски, несущие три ряда лопаток.
Особенно распространены в паровых турбинах большой мощ ности цельнокованые роторы. Здесь диски не насажены на вал, как в роторе дискового типа, а откованы заодно с валом. В некоторых конструкциях турбин применяют цельнокованые или сборные роторы так называемого барабанного типа, у которых пазы для установки лопаток вытачивают непосредственно на цилиндриче ской поверхности барабана.
Изготовление поковки крупного цельнокованого ротора в ряде случаев значительно сложнее, чем изготовление поковок отдельно вала и комплекта дисков, и требует мощного быстроходного и хорошо механизированного кузнечно-прессового оборудования, больших печей для нагрева перед ковкой и термической обработки. Цельнокованый ротор мощной турбины куют из большого слитка, для изготовления которого необходимы крупные сталеплавильные печи. Существенное достоинство цельнокованого ротора — моно литность и возможность уменьшения его габаритных размеров, в первую очередь длины, по сравнению с дисковым ротором оди накового назначения. Промежуточными между дисковыми и цель ноковаными роторами являются комбинированные роторы, у ко торых часть дисков откована заодно с валом, а остальные диски откованы отдельно и насажены на цельнокованый вал, как в ро торах дискового типа.
Такую конструкцию ротора применяют тогда, когда по тем или иным причинам не представляется возможным отковать все диски заодно с валом. В этом случае преимущества цельнокованой конструкции используют обычно в той части ротора, которая работает в условиях более высоких температур. В некоторых
167
конструкциях турбин применяют сборные роторы, соединяемые из отдельно откованных частей. Существуют различные виды соедине ния частей таких роторов: горячая посадка, болтовые соединения, сварка.
В многоцилиндровых паровых турбинах большой мощности отечественного производства роторы высокого давления обычно выполняют цельноковаными, среднего давления — комбинирован ными или цельноковаными, а роторы низкого давления — диско выми.
МЕТАЛЛЫ ДИСКОВ
В диске различают: обод — периферийную часть, на которую насаживают рабочие лопатки; втулку или ступицу с отверстием * для насадки диска на вал; полотно диска — переходную часть от втулки к ободу. Наиболее сложной по конфигурации частью обработанного диска обычно является обод, на котором устанав ливают рабочие лопатки. Самой массивной частью диска является втулка, так как напряжения от центробежных сил, возникающих при вращении диска, имеют максимальное значеьие именно на втулке. Полотно, или переходную часть от втулки к ободу, кон струируют различным образом.
Диски могут быть сконструированы как тела равней проч ности. При этом толщина полотна будет возрастать от обода к сту пице так, что напряжения станут примерно одинаковыми в раз личных точках сечения диска. Часто используют диски равной толщины, полотно которых имеет прямоугольное сечение. Приме няют диски с профилем полотна, очерченным по гиперболе, диски, форма полотна которых в сечении представляет собой трапецию, и др. Размеры различных дисков изменяются в весьма значитель ных пределах в зависимости от мощности турбины и ступени, частоты вращения ротора, массы рабочих лопаток, прочности металла, из которого изготовлена поковка диска, и т. д.
В несущих тяжелый лопаточный аппарат дисках, обладающих значительной массой и вращающихся с большой частотой, возни кают весьма значительные напряжения, тангенциальные и радиаль ные. Обычно тангенциальные напряжения значительно больше радиальных и достигают максимума у поверхности отверстия во втулке. Существенная особенность работы дисков — высокая тем пература окружающей среды. В одной и той же машине темпера тура дисков различных ступеней неодинакова. При наиболее высокой температуре работает диск первой ступени, с каждой следующей ступенью температура понижается.
В турбинах с промежуточным перегревом пара температура дисков ступеней, расположенных непосредственно после проме жуточного перегрева, выше, чем у предшествующих. Температура,
* В сварных роторах, где цельный вал отсутствует, ротор сваривают из поковок дисков, промежуточных и концевых частей различной конфигурации; диски выполняют обычно без отверстий.
168