Рассмотрены вопросы, связанные с разработкой методологии управления ресурсом лопаток стационарных ГТУ, эксплуатирующихся на КС магистральных газопроводах России. Исследованы изменения механических свойств и структуры металла лопаток в процессе длительной эксплуатации.

Рассмотрены результаты исследований причин повреждения турбинных и компрессорных лопаток стационарных ГТУ, эксплуатирующихся на КС магистральных газопроводах России.

Проведен анализ наиболее характерных повреждений деталей стационарных ГТУ, рассмотрено влияние на металл температуры, времени и повреждений при длительной эксплуатации.

Исследованы особенности термоусталостного разрушения монокристаллического сплава, используемого для изготовления рабочих лопаток газотурбинных установок. Определены зависимости циклической долговечности от кристаллографической ориентации материала, максимальной температуры цикла, размаха температур и концентрации напряжений. Исследовано влияние пор и процессов рекристаллизации на степень термоусталостных повреждений.

Рассмотрены результаты исследований причин повреждения турбинных направляющих лопаток стационарных ГТУ, эксплуатирующихся на КС магистральных газопроводах России. Такой причиной является образование трещин термической усталости. Установлено, что во время эксплуатации в средней части пера направляющих лопаток турбины ГТН-6 имеют место участки нагрева до температур, недопустимых для применяемого материала. Покрытия на лопатках обеспечивают резкое увеличение их ресурса. Рекомендовано проведение замены материала на сплав с более высоким сопротивлением термической усталости.

Разработана методика расчетной оценки живучести элементов энергооборудования, работающих в условиях малоцикловой усталости и ползучести материала. Для вычисления коэффициента интенсивности напряжений используется метод конечных элементов. Учтено сложное напряженное состояние в вершине трещины и перераспределение напряжения при ее распространении. Выполнена оценка живучести замкового соединения лопатки с диском ротора цилиндра низкого давления газотурбинной установки ГТК-10-4.

Рассмотрены методы и результаты контроля технического состояния газопроводов в условиях крайнего Севера. Проведены расчеты напряженно-деформированного состояния газопроводов при эксплуатации, а также металлографические и прочностные исследования металла после эксплуатации.

Індекс рубрикатора НБУВ: З363.3-03 + З363.3-044

Рубрики:

Газові турбіни

Шифр НБУВ: Ж24432 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрены вопросы проектирования и технологии изготовления крупногабаритных сварных рабочих колес из высокопрочных сталей с пределом текучести 900 - 1 000 МПа.1). Проведены расчеты напряженно-деформированного состояния различных вариантов колес с помощью метода конечных элементов с использованием пакетов АNSYS и COSMOS и создана методика сопоставления результатов расчета с требованиями норм прочности, разработанных Невским машиностроительным заводом в 1977 г. Рассмотрены вопросы статической и усталостной прочности рабочих колес с использованием методики ЦНИИ "Прометей". Ресурс сварных рабочих колес в соответствии с действующими в РФ и за рубежом нормативными требованиями должен подтверждаться с учетом возможного роста трещин малоцикловой усталости от дефектов, не выявляемых применяемыми методами неразрушающего контроля. Проанализирована возможность образования дефектов в процессе отпуска колес для снятия напряжений. Рассмотрены критерии разрушения, которые можно положить в основу создания современных норм прочности колес из высокопрочных сталей. Проанализированы результаты расчетов с помощью пакетов АNSYS и COSMOS.

В целях повышения точности прогнозов ползучести на больших временных базах (300 000 ч и более) предложены определяющие уравнения, позволяющие на основе единой зависимости корректно описать как длительную, так и кратковременную ползучесть с учетом нелинейностей, присущих каждой из рассматриваемых стадий. Разработан алгоритм эффективной двухуровневой идентификации шести параметров модели на основе метода Левенберга - Марквардта. Показана возможность идентификации при использовании как кривых ползучести, так и кривых релаксации. Получены значения параметров модели для разных марок сталей, применяемых при изготовлении паропроводов.

Представлен критерий деформационного разрушения и выполнена его проверка на образцах монокристаллического сплава ЖС36 с различными кристаллографическими ориентациями, испытанных на термоусталость при разных температурах и длительностях цикла.

Исследована кинетика роста трещин различной природы (усталости, ползучести и термоусталости) в лопатках газотурбинных установок на основе прямого конечноэлементного пошагового моделирования процесса распространения трещин в трехмерной постановке. Для прогнозирования скорости роста трещин усталости используются критерии, основанные на применении коэффициентов интенсивности напряжений (или J-интегралов), для трещин ползучести - С*-интегралов, для трещин термоусталости - коэффициентов интенсивности напряжений (или J-интегралов) и С*-интегралов. Рассмотрены методы определения долговечности поликристаллических лопаток, а также обсуждена специфика расчетов кинетики роста трещин в монокристаллических лопатках. Представлены примеры результатов конечноэлементных расчетов процессов роста трещин усталости, ползучести и термоусталости в рабочих лопатках газотурбинных установок.

Рассмотрено определение запасов прочности при статическом и термоциклическом погружении охлаждаемых турбинных лопаток из малопластичных и пластичных жаропрочных поликристаллических сплавов. Установлено, что в зависимости от траекторий нагружения различных элементов лопаток и предельной деформации материала целесообразно использовать разные подходы к оценке их термоциклической прочности. Предложена процедура определения размаха деформаций за цикл при пропорциональном и непропорциональном нагружении. Проведена верификация разработанной методики на лопатках энергетической газотурбинной установки.

Представлены результаты экспериментального исследования термоусталостного разрушения корсетных образцов из монокристаллического сплава ЖС32 в широком диапазоне изменения максимальных и минимальных температур цикла при различных кристаллографических ориентациях. На основе данных кристаллографического, фрактографического и конечноэлементного анализа проведена идентификация кристаллографической и некристаллографической мод разрушения монокристаллического сплава. Некристаллографическая мода реализуется при высоких максимальных температурах цикла и в сравнительно узком диапазоне температур. Для нее характерен рост трещин моды I. Кристаллографическая мода реализуется при меньших значениях максимальных температур и широком диапазоне изменения температуры цикла. Для нее характерен рост трещин смешанной моды I - II раскрытия берегов в кристаллографической плоскости {111}. Предложена карта механизмов разрушения в координатах максимальная температура-изменение температуры. Граница между областями допускает аппроксимацию, соответствующую уравнению Аррениуса.