[go: up one dir, main page]

RU2343061C2 - Способ восстановления компрессорных лопаток турбинных газоперекачивающих агрегатов - Google Patents

Способ восстановления компрессорных лопаток турбинных газоперекачивающих агрегатов Download PDF

Info

Publication number
RU2343061C2
RU2343061C2 RU2005132684/02A RU2005132684A RU2343061C2 RU 2343061 C2 RU2343061 C2 RU 2343061C2 RU 2005132684/02 A RU2005132684/02 A RU 2005132684/02A RU 2005132684 A RU2005132684 A RU 2005132684A RU 2343061 C2 RU2343061 C2 RU 2343061C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blades
working surface
restoration
working
treatment
Prior art date
Application number
RU2005132684/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005132684A (ru
Inventor
Юрий Павлович Тарасенко (RU)
Юрий Павлович Тарасенко
Ирина Николаевна Царева (RU)
Ирина Николаевна Царева
Юрий Константинович Леванов (RU)
Юрий Константинович Леванов
В чеслав Александрович Сорокин (RU)
Вячеслав Александрович Сорокин
Игорь Львович Щеголев (RU)
Игорь Львович Щеголев
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Трибоника"(ЗАО НПЦ "Трибоника")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Трибоника"(ЗАО НПЦ "Трибоника") filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Трибоника"(ЗАО НПЦ "Трибоника")
Priority to RU2005132684/02A priority Critical patent/RU2343061C2/ru
Publication of RU2005132684A publication Critical patent/RU2005132684A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2343061C2 publication Critical patent/RU2343061C2/ru

Links

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Изобретение относится к ремонтному производству и может быть использовано для восстановления компрессорных лопаток турбинных газоперекачивающих агрегатов. Производят дефектацию лопаток в соответствии с допустимым уровнем снижения работоспособности с отбраковкой лопаток, не подлежащих восстановлению. Осуществляют удаление дефектов рабочей поверхности лопаток путем электрохимической и механической обработки. После чего лопатки подвергают термической обработке для снятия усталостных напряжений. Ведут очищение рабочей поверхности лопаток без повышения ее микротвердости. Осуществляют адгезионную подготовку очищенной рабочей поверхности лопаток путем вакуумной ионно-плазменной обработки. Наносят на поверхность при давлении азота в вакуумной камере износостойкое покрытие в виде нитрида титана. При этом определяют допустимый уровень снижения работоспособности лопаток путем оценки, на основе релаксационных испытаний, усталостного состояния материала контрольных лопаток, возникающий в ходе их эксплуатации и предшествующий ухудшению свойств их материала при продолжении эксплуатации. В результате обеспечивается повышение эффективности восстановления лопаток. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относится к технологии восстановления лопаток газотурбинных двигателей и может быть использовано в газовой промышленности для увеличения срока службы компрессорных лопаток газотурбинных двигателей газоперекачивающего оборудования.
В обеспечении надежной работы газотурбинных двигателей решающее влияние оказывает техническое состояние наиболее нагруженного лопаточного аппарата. Поэтому задача повышения надежности и продления ресурса работы компрессорных лопаток газоперекачивающих агрегатов имеет для системы транспортировки газа большое экономическое значение.
При этом актуальным продолжает оставаться повышение эффективности восстановления лопаток газотурбинных компрессоров в связи с недостаточностью для прогнозирования их остаточного ресурса (как невыработанного первоначального, так и повторного после восстановления), известных методов оценки эксплуатационного состояния материала компрессорных лопаток (см., например, книгу Гофмана Ю.М. Оценка работоспособности металла энергооборудования ТЭС. М., Энергоатомиздат, 1990, с.85-90) и несоответствием требованиям эксплуатационных условий воздействия циклических нагрузок и повышенных температур на компрессорные лопатки известных рекомендаций по поверхностному упрочнению лопаток газотурбинных двигателей на основе интенсифицированных производственных операций, например, путем допускающей возможность образования микронаклепных очагов поствосстановительного развития эксплутационных поверхностных усталостных микротрещин обработки струей из порошка никелевого сплава для повышения усталостной прочности с глубиной залегания остаточных напряжений более 180 мкм, оговариваемой авиационной конструкторской документацией (см. патент РФ № 2094200, В23Р 6/00, 1997).
В качестве прототипа заявляемого способа выбрана известная технология восстановления рабочих лопаток турбин высокого давления газоперекачивающих агрегатов, в том числе лопаток осевых компрессоров, основанная на традиционной дефектоскопии лопаточного аппарата турбин и нанесении износостойкого покрытия после шлифовально-полировального удаления эксплуатационных поверхностных дефектов (см., в частности, книгу Мовермана Т.С. и Радчика И.И. Ремонт импортных газоперекачивающих агрегатов. М., «Недра», 1986, с.159-163, табл.15).
Недостатком прототипа является низкая эффективность восстановления лопаток из-за сочетания слабых диагностических возможностей дефектации лопаток, сведенной к нормированию оценки их ремонтопригодности без определения допустимого уровня снижения их работоспособности, соответствующего оптимальной выработке первоначального ресурса лопаток, с точки зрения продуктивности их восстановления и сохранения самостоятельной роли в удалении эксплуатационных дефектов рабочей поверхности лопаток механической обработки - жесткой производственной операции.
Технический результат заявляемого изобретения - повышение эффективности восстановления лопаток в результате стабильного увеличения первоначального ресурса и повышения надежности восстановленного ресурса за счет сочетания предлагаемой оценки оптимального усталостного состояния лопаток в качестве количественного критерия допустимого уровня снижения их работоспособности и адекватной этому усталостному состоянию лопаток минимизации интенсифицированных или жестких восстановительных производственных операций.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе восстановления компрессорных лопаток турбинных газоперекачивающих агрегатов, включающем дефектацию лопаток с отбраковкой лопаток, не подлежащих восстановлению, и обработку восстанавливаемых лопаток путем удаления дефектов их рабочей поверхности, очищение рабочей поверхности и нанесение на нее износостойкого покрытия, при этом осуществляют определение допустимого уровня снижения работоспособности лопаток путем оценки, на основе релаксационных испытаний, усталостного состояния материала контрольных лопаток, возникающего в ходе их эксплуатации и предшествующего ухудшению свойств их материала при продолжении эксплуатации, дефектацию лопаток производят в соответствии с допустимым уровнем снижения работоспособности, удаление дефектов рабочей поверхности лопаток осуществляют путем электрохимической и механической обработки, после чего лопатки подвергают термической обработке для снятия усталостных напряжений, очищение рабочей поверхности лопаток ведут без повышения ее микротвердости, осуществляют адгезионную подготовку очищенной рабочей поверхности лопаток путем вакуумной ионно-плазменной обработки, а в качестве материала износостойкого покрытия используют нитрид титана, который наносят при давлении азота в вакуумной камере.
В частном случае восстановления компрессорных лопаток турбинных газоперекачивающих агрегатов в качестве допустимого уровня снижения работоспособности лопаток оценивают величину предела выносливости материала этих лопаток на основании результатов релаксационных испытаний, в частности, предела упругости указанного материала.
В частном случае восстановления рабочих компрессорных лопаток, выполненных из стали 12Х13 и отработавших ресурс на газоперекачивающем агрегате типа ГТК-25И, при снижении предела выносливости материала контрольных рабочих компрессорных лопаток, в результате наработки ими первоначального ресурса 58000 часов, с 34 кгс/мм2 до 28 кгс/мм2, последнюю величину оценивают в качестве допустимого уровня снижения работоспособности лопаток на основании изменения, в результате увеличения ресурса выработки рабочих лопаток с 58000 часов до 60000 часов, результатов релаксационных испытаний, в частности, предела упругости компрессорных лопаток с 274 МПа до 151 МПа - разупрочнения, неблагоприятного для эффективности восстановления лопаток, и после дефектации лопаток, выработавших ресурс 58000 часов в соответствии с допустимым уровнем снижения предела выносливости - 28 кгс/м2 с целью отбраковки невосстановимых лопаток, проводят обработку лопаток на основе повышающих их работоспособность в режиме минимизации образования дислокационных очагов поствосстановительного эксплуатационного развития микротрещин на рабочей поверхности лопаток производственных операций с преобладающим включением в них в качестве самостоятельной, вспомогательной и подготовительной операций поверхностной обработки - технологически мягкой электроимпульсной обработки в водном растворе, содержащем сернокислый аммоний, при подаче напряжения 200-250 В, и в случае ее недостаточности для удаления эксплуатационно-приобретенных лопатками поверхностных дефектов с включением в обработку для завершения указанного удаления умеренной шлифовально-полировальной поверхностной обработки, а также с осуществлением, в составе операций усталостно-восстановительной термообработки лопаток в вакууме при 690-700°С и финишной вакуумной ионно-плазменной обработки рабочей поверхности лопаток при опорном напряжении 180-200 В и токе дуги 120-160 А с адгезионной подготовкой поверхности ионами титана и при парциальном давлении реакционного азота, выбираемом из интервала 0,01-0,1 Па, нанесением эксплуатационного покрытия нитрида титана в соответствии со следующим порядком выполнения операций: электроимпульсная обработка лопаток для удаления эксплуатационных загрязнений, шлифовально-полировальная поверхностная обработка лопаток для удаления поверхностных дефектов, электроимпульсная обработка лопаток для сглаживания шероховатости поверхности, вакуумная восстановительная термообработка лопаток для снятия усталостных напряжений, электроимпульсная обработка лопаток для удаления окисной пленки и активации поверхности под покрытие нитрида титана, вакуумная ионно-плазменная обработка лопаток для адгезионной подготовки поверхности напылением титана и нанесение покрытия нитрида титана.
Предлагаемая технология восстановления компрессорных лопаток характеризуется, в частном случае, возможностью увеличения первоначального ресурса работы с 50000 часов (расчетного срока эксплуатации) до 58000 часов (продления выработки ресурса перед восстановлением лопаток) и увеличения после восстановления лопаток с указанным продленным первоначальным ресурсом дополнительного ресурса до 40000 часов - реализованного в системе ОАО «Газпром» производственного показателя, свидетельствующего об осуществлении дополнительного надежного восстановительного ресурса рабочих компрессорных лопаток.
Эти характеристики - результат повышения качества оценки технического состояния лопаток по их усталостному состоянию, позволивший выявить резерв выработки лопаток перед восстановлением, явившийся вместе с тем в сочетании с предлагаемыми подходящими производственными операциями основой повышения продуктивности восстановления, выразившегося в стабилизации базового показателя эксплуатации - первичного восстановленного ресурса.
На примере восстановления компрессорных лопаток (рабочая лопатка 15 ступени осевого компрессора ГТК-25И) результаты проведения усталостных и релаксационных испытаний материала (12Х13) в зависимости от времени наработки лопаток сведены в таблице 1. Граничные характеристики этапов старения стали - при ресурсе до 58000 часов - благоприятного и после 58000 часов - неблагоприятного (в связи с разупрочнением) для восстановления лопаток. При этом происходит перестройка субструктуры материала лопаток с образованием структуры с крупным субзерном и повышением напряженно-деформированного состояния, обратимая (восстановлением пределов упругости и текучести до 90%) после восстановления (см. таблицу 1).
Микротвердость рабочей поверхности лопаток (см. таблицу 2), измеренная после удаления поверхностных дефектов с проведением механической обработки и перед ионно-плазменной обработкой (после усталостно-восстановительной термообработки и электроимпульсной очистки рабочей поверхности лопаток), подтверждает результативность производственных операций (скачков микротвердости в сторону повышения микронаклепа до нанесения нитрида титана не зафиксировано).
Расчет годового экономического эффекта восстановления одного комплекта лопаток осевого компрессора агрегата ГТК-25ИР, эксплуатируемого в ООО «Волготрансгаз» составляет ~ 1,4 млн. рублей.
Таблица 1
Ресурсная наработка рабочих компрессорных лопаток, ч Предел выносливости (на базе 107 циклов при 50% вероятности), кгс/мм2 Предел упругости, МПа Физический предел текучести, МПа Размер субзеренных блоков, Å Величина микродеформаций в зернах материала
0 34 269 490 1560 0,00057
58000 28 274 546 5000 0,0012
60000 26 151 537 5000 0,0014
После восстановления лопаток с наработкой 58000 часов 36 271 509 2260 0,00004
Таблица 2
Этап обработки рабочих компрессорных лопаток Микротвердость рабочей поверхности рабочих компрессорных лопаток, кгс/м2 (измеренные на микротвердомере ПМТ-3)
Исходное состояние (новая лопатка) 310
После эксплуатации (с выработкой первого ресурса 58000 часов) 320
После механической обработки на полировальных станках с применением шлифовальных вулканитовых кругов 340
После термической обработки (в вакуумной печи при 700°С в течение 2-х часов) и электроимпульсной обработки (на установке «ЭИП-1» при напряжении 250 В в 6%-ном растворе (NH4)SO4 в течение 2-х минут 315
После ионно-плазменного нанесения покрытия нитрида титана (на установке ВУ-2МБС при опорном напряжении 180 В и токе дуги 160 А в интервале парциальных давлений реакционного азота в вакуумной камере 0,04-0,1 Па) 2200

Claims (2)

1. Способ восстановления компрессорных лопаток турбинных газоперекачивающих агрегатов, включающий дефектацию лопаток с отбраковкой лопаток, не подлежащих восстановлению, и обработку восстанавливаемых лопаток путем удаления дефектов их рабочей поверхности, очищения рабочей поверхности и нанесения на нее износостойкого покрытия, отличающийся тем, что при этом осуществляют определение допустимого уровня снижения работоспособности лопаток путем оценки на основе релаксационных испытаний усталостного состояния материала контрольных лопаток, возникающего в ходе их эксплуатации и предшествующего ухудшению свойств их материала при продолжении эксплуатации, дефектацию лопаток производят в соответствии с допустимым уровнем снижения работоспособности, удаление дефектов рабочей поверхности лопаток осуществляют путем электрохимической и механической обработки, после чего лопатки подвергают термической обработке для снятия усталостных напряжений, очищение рабочей поверхности лопаток ведут без повышения ее микротвердости, осуществляют адгезионную подготовку очищенной рабочей поверхности лопаток путем вакуумной ионно-плазменной обработки, а в качестве материала износостойкого покрытия используют нитрид титана, который наносят при давлении азота в вакуумной камере.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве допустимого уровня снижения работоспособности лопаток оценивают величину предела выносливости материала этих лопаток на основании результатов релаксационных испытаний, в частности предела упругости указанного материала.
RU2005132684/02A 2005-10-24 2005-10-24 Способ восстановления компрессорных лопаток турбинных газоперекачивающих агрегатов RU2343061C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005132684/02A RU2343061C2 (ru) 2005-10-24 2005-10-24 Способ восстановления компрессорных лопаток турбинных газоперекачивающих агрегатов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005132684/02A RU2343061C2 (ru) 2005-10-24 2005-10-24 Способ восстановления компрессорных лопаток турбинных газоперекачивающих агрегатов

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005132684A RU2005132684A (ru) 2007-04-27
RU2343061C2 true RU2343061C2 (ru) 2009-01-10

Family

ID=38106719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005132684/02A RU2343061C2 (ru) 2005-10-24 2005-10-24 Способ восстановления компрессорных лопаток турбинных газоперекачивающих агрегатов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2343061C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2760895C1 (ru) * 2021-03-10 2021-12-01 Акционерное общество "ОДК-Климов" Способ восстановления циклической долговечности дисков авиационных газотурбинных двигателей

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119772180A (zh) * 2025-01-14 2025-04-08 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种改善增材修复界面的高温合金叶片增材制造修复工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2111889A (en) * 1981-11-20 1983-07-13 Mtu Muenchen Gmbh A method of increasing the reliability of creep loaded components in particular turbine blades
SU1734977A1 (ru) * 1990-03-11 1992-05-23 Пермское производственное объединение "Моторостроитель" им.Я.М.Свердлова Способ восстановлени длины пера лопаток компрессора ГТД
EP0276404B1 (de) * 1986-12-12 1992-06-03 BBC Brown Boveri AG Verfahren zur Verlängerung des Schaufelblattes von Strömungsmaschinenschaufeln
RU2177862C1 (ru) * 2001-02-26 2002-01-10 Сизов Виктор Иванович Способ ремонта лопатки соплового аппарата турбины газотурбинного двигателя
RU2177863C1 (ru) * 2001-02-26 2002-01-10 Сизов Виктор Иванович Способ ремонта охлаждаемой рабочей лопатки турбины газотурбинного двигателя
RU2240213C1 (ru) * 2003-02-07 2004-11-20 Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" Способ ремонта лопаток газотурбинного двигателя

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2111889A (en) * 1981-11-20 1983-07-13 Mtu Muenchen Gmbh A method of increasing the reliability of creep loaded components in particular turbine blades
EP0276404B1 (de) * 1986-12-12 1992-06-03 BBC Brown Boveri AG Verfahren zur Verlängerung des Schaufelblattes von Strömungsmaschinenschaufeln
SU1734977A1 (ru) * 1990-03-11 1992-05-23 Пермское производственное объединение "Моторостроитель" им.Я.М.Свердлова Способ восстановлени длины пера лопаток компрессора ГТД
RU2177862C1 (ru) * 2001-02-26 2002-01-10 Сизов Виктор Иванович Способ ремонта лопатки соплового аппарата турбины газотурбинного двигателя
RU2177863C1 (ru) * 2001-02-26 2002-01-10 Сизов Виктор Иванович Способ ремонта охлаждаемой рабочей лопатки турбины газотурбинного двигателя
RU2240213C1 (ru) * 2003-02-07 2004-11-20 Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" Способ ремонта лопаток газотурбинного двигателя

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МОВЕРМАН Г.С. Ремонт импортных газоперекачивающих агрегатов. - М.: Недра, 1986, с.159-163, табл.15. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2760895C1 (ru) * 2021-03-10 2021-12-01 Акционерное общество "ОДК-Климов" Способ восстановления циклической долговечности дисков авиационных газотурбинных двигателей

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005132684A (ru) 2007-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100402223C (zh) 燃气轮机高压涡轮叶片叶尖裂纹修复工艺方法
US4287740A (en) Method of increasing the fatigue life of titanium alloy parts
RU2343061C2 (ru) Способ восстановления компрессорных лопаток турбинных газоперекачивающих агрегатов
CN111254377A (zh) F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法
CN112453824B (zh) 一种钛合金压气机叶片焊接修复方法
CN113088978A (zh) 一种不锈钢表面处理的方法
US8354146B2 (en) Methods for repairing gas turbine engine components
US20090302004A1 (en) Method for removing the coating from a gas turbine component
EP3054095A1 (en) Steam turbine and surface treatment method therefor
TW201636557A (zh) 貫流鍋爐的火爐壁管之洗淨方法
KR101258729B1 (ko) 표면품질이 우수한 티타늄 판재의 산세방법
JP2003202391A (ja) 原子炉部材の表面処理方法及び該表面処理方法を用いた原子炉部材の製造方法
RU2420385C2 (ru) Способ восстановления эксплуатационных свойств лопаток из титановых сплавов
JP3909810B2 (ja) 原動機部品の材料劣化・損傷回復処理方法
RU2760895C1 (ru) Способ восстановления циклической долговечности дисков авиационных газотурбинных двигателей
Kim et al. The microstructural analysis of the effect of FIC on gas turbine blades
Scheel et al. Safe life conversion of aircraft aluminum structures via low plasticity burnishing for mitigation of corrosion related failures
SU1195209A1 (ru) Способ определени остаточного ресурса крупногабаритной детали
RU2424887C2 (ru) Способ восстановления эксплуатационных свойств лопаток из титановых сплавов
JP2016223310A (ja) タービンおよびタービン運用方法
JP2013160619A (ja) 電解エッチング方法及び構造部材の保全方法
Yan et al. Corrosion Fatigue Evaluation on Low-pressure Steam Turbine
Sperry et al. Some adverse effects of stress corrosion in steam turbines
CN120060861A (zh) 一种燃气轮机用钛合金叶片的酸洗方法
RU2420384C2 (ru) Способ восстановления эксплуатационных свойств лопаток турбомашин из легированных сталей

Legal Events

Date Code Title Description
FA94 Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees)

Effective date: 20080526

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20080607

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091025