Please use this identifier to cite or link to this item: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/28891

Title: Serviceability restoration of operating fastening elements of the high pressure cylinder body of hpp steam turbines
Other Titles: Відновлення роботоздатності експлуатованих елементів кріплення корпусу цвт парових турбін
Authors: Свірська, Леся Миколаївна
Svirska, Lesya
Affiliation: Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів, Україна
Karpenko Physico-Mechanical Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Lviv, Ukraine
Bibliographic description (Ukraine): Svirska L. Serviceability restoration of operating fastening elements of the high pressure cylinder body of hpp steam turbines / Lesya Svirska // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2019. — Vol 93. — No 1. — P. 32–40. — (Mechanics and materials science).
Bibliographic description (International): Svirska L. (2019) Serviceability restoration of operating fastening elements of the high pressure cylinder body of hpp steam turbines. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 93, no 1, pp. 32-40.
Is part of: Вісник Тернопільського національного технічного університету, 1 (93), 2019
Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 1 (93), 2019
Journal/Collection: Вісник Тернопільського національного технічного університету
Issue: 1
Volume: 93
Issue Date: 16-Apr-2019
Submitted date: 26-Feb-2019
Publisher: ТНТУ
TNTU
Place of the edition/event: Тернопіль
Ternopil
DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.01.032
UDC: 621.311
621.882.626
Keywords: кріпильні елементи
деградація металу
структура
характеристики міцності й пластичності
відновлення роботоздатності
fastening nuts
metal degradation
structure parameters
characteristics of strength and plasticity
impact toughness
restoration of serviceability
heat treatment
Number of pages: 9
Page range: 32-40
Start page: 32
End page: 40
Abstract: Кріпильні елементи відносять до достатньо дорогих та відповідальних елементів, адже їх пошкодження у процесі експлуатації загрожує персоналу та довкіллю, може спричинити масштабні руйнування станційного устаткування і завдати значних економічних втрат. Механічні характеристики (твердість, міцність, пластичність і ударна в’язкість) сталі кріпильної арматури циліндра високого тиску (ЦВТ) парової турбіни ТЕС, експлуатованої впродовж 21×104 год. за впливу жорстких температурно-силових умов, вийшли за межі регламентованих значень, що є ознакою експлуатаційної деградації металу. Зокрема, ударна в’язкість зразків з металу експлуатованої гайки знизилася на понад 80%, характеристики міцності (σB і σ0,2) зросли відповідно на ~ 32% і ~ 8%, а характеристики пластичності знизилися на ~ 60%. У зв’язку з цим виникла потреба обґрунтувати можливість продовження ресурсу експлуатованих елементів кріплення корпусних частин ЦВТ парової турбіни, в яких методами візуального обстеження та неруйнівного контролю не виявлено дефектів. Це дало б змогу відтермінувати їх заміну в часі експлуатації. Для відновлення роботоздатності експлуатованих гайок використали повторне термічне оброблення (ТО) зразків. Оскільки для гайок зі сталі 25Х2М1Ф використовують нормалізацію і високий відпуск, як базові для забезпечення необхідних механічних характеристик їй у вихідному стані, то і для повторного ТО використали нормалізацію. Апробували три варіанти нормалізації сталі (від 960оС, 1050оС і подвійну від 1050оС і 960оС) з подальшим відпуском за температури 690оС. Проте після комплексу досліджень виявили, що твердість, характеристики міцності і пластичності та опір крихкому руйнуванню металу з гайки вдалося відновити до регламентованих значень лише за використання подвійної нормалізації. Зокрема, ударна в’язкість сталі з гайки зросла у ~ 12 разів, характеристики міцності металу гайки знизилися, а пластичності – підвищилися до регламентованих рівнів. Отримані результати дали змогу обґрунтувати доцільність використання ТО для відновлення механічних характеристик сталі гайок ЦВТ парових турбін ТЕС, у яких неруйнівними методами досліджень не виявлено тріщиноподібних дефектів. Це дає підстави рекомендувати відновлювальну ТО для продовження ресурсу гайок після їх тривалої експлуатації зі втратою металу регламентованих характеристик
The mechanical characteristics of the fastening nuts steel of the high-pressure cylinder (HPC) of the steam turbine of the heat power plant (HPP), operating under the influence of hard temperature- power conditions for 21×104 hours, are outside the limits of the regulated values. It is the indicator of steel degradation. Using different types of heat treatment (HT), including recommended for 25Kh2M1F steel in the initial state, made it possible (in a certain extent of course) to restore the properties of the metal used for fastening fittings. The obtained results substantiate the efficiency of using of the HT for restoring the mechanical characteristics of steel for nuts of the HPC of the steam turbine in order to prolong their service lifetime.
URI: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/28891
ISSN: 2522-4433
Copyright owner: © Ternopil Ivan Puluj National Technical University, 2019
URL for reference material: https://doi.org/10.12720/ijmse.1.2.122-126
https://doi.org/10.1007/s11003-018-0095-1
https://doi.org/10.2753/RES1060-939344086
http://famos.scientech.us/Papers/1990/1990section3.pdf
https://doi.org/10.1007/s11003-010-9288-y
https://doi.org/10.1007/BF02360701
https://doi.org/10.1007/s11003-009-9189-0
https://doi.org/10.1007/s11003-010-9297-x
https://doi.org/10.1007/s11003-011-9309-5
https://doi.org/10.1007/s11003-012-9498-6
https://doi.org/10.1007/s11003-012-9432-y
https://doi.org/10.1007/s11003-010-9306-0
https://doi.org/10.1007/s11003-011-9408-3
References (Ukraine): 1. Laxminarayan K. M., Venkatarama Reddy, Kumar Optimization of Steam Turbine Casing for Static Loading Condition. Ijmsa. 2013. Vol. 1. No. 2. P. 122–126. https://doi.org/10.12720/ijmse.1.2.122-126
2. Бородов Ю. М., Родин В. Н. Ремонт паровых турбин: учебное пособ. / под общей ред. Ю. М. Бродова, В. Н. Родина. Екатеринбург: ГОУ УГТУ – УПИ, 2002. 203 с.
3. РД 153-34.1-39.603-99. Руководство по ремонту арматуры высоких параметров. М.: СПО ОРГРЭС, 2000. 68 с.
4. Молочек В. А. Ремонт паровых турбин. Москва: Энергия, 1968. 376 с
5. ГОСТ 20700–75 (СТ СЭВ 1066–78). Болты, шпильки, гайки и шайбы для фланцевих соединений с температурой среды от 0 до 650oС. М.: Издательство стандартов, 1981. 6 с.
6. Кречковська Г. В. Структурні зміни в експлуатованій на головному парогоні ТЕС сталі 15Х1М1Ф, пов’язані з зупинками технологічного процесу. Металлофизика и новейшие технологии. 2008. Т. 30. Спецвип. C. 701–711.
7. Застосування підходів механіки руйнування до оцінки водневої деградації сталей нафто- та паропроводів. Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій: зб. наук. праць / В. В. Панасюк, Г. М. Никифорчин, О. З. Студент та ін.; Львів: Каменяр, 2002. Вип. 5. С. 537–546.
8. О. Z. Student, H. V. Krechkovs’ka, T. E. Palashchuk et al. Influence of the long-term operation of 12Kh1МF steel of the bends of main steam pipelines of thermal power plants on its mechanical properties. Materials Science. 2018. Vol. 53. Iss. 4. Рp. 1–8. https://doi.org/10.1007/s11003-018-0095-1
9. Петреня Ю. К. и др. Обеспечение прочности и ресурса энергооборудования – важнейшее направление исследований и разработок ОАО «НПО ЦКТИ им. И. И. Ползунова». Надежность и безопасность энергетики. 2008. № 1. С. 14–19.
10. Резинских В. Ф., Гринь Е. А., Злепко В. Ф. Концепция продления ресурса металла оборудования ТЭС. Промышленная энергетика. 2002. № 4. С. 25–29.
11. Лебедев В. И., Орешкин Б. М., Судаков А. В. Продление ресурса оборудования энергоблоков АЭС. Тр. ЦКТИ. 2002. Вып. 282. С. 28–44. https://doi.org/10.2753/RES1060-939344086
12. Савостьянова Л. В., Литвак В. В. Анализ неисправностей элементов турбоустановки. Электрические станции. 2012. № 4. C. 18–21.
13. Caudill M. B., Griebenov R. D. Analysis of Leakage Between HP and IP Turbines Using PEPSE. URL: http://famos.scientech.us/Papers/1990/1990section3.pdf (Last accessed: 16.01.2019).
14. Hopson W. H. Practical Field Experience with Steam Turbine Performance Testing - EPRI Heat Rate Improvement Conference, 2003.
15. РД 10-262-98 (РД 153-34.1-17.421-98). Типовая инструкция по контролю металла и продлению срока службы основных элементов котлов, турбин и трубопроводов тепловых электростанций – М.: РАО «ЕЭС России», 1999. 93 с.
16. ГОСТ 1497−84 Металлы. Методы испытаний на растяжение. Москва: Стандартинформ, 2006. 22 с.
17. ГОСТ 9012–59 Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю. Москва: Стандартинформ, 2008. 40 c.
18. ГОСТ 9454–78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. Москва: Издательство стандартов, 2008. 12 с.
19. Свірська Л. М. Використання термічного оброблення для відновлення робото здатності кріпильної арматури циліндрів високого тиску парової турбіни ТЕС. Металлофизика и новейшие технологии. 2008. Т. 30. Cпецвип. C. 689–700.
20. H. M. Nykyforchyn, O. Z. Student, H. V. Krechkovs’ka et al. Evaluation of the influence of shutdowns of a technological process on changes in the in-service state of the metal of main steam pipelines of thermal power plants. Materials Science. 2010. Vol. 46, No. 2. Рp. 177–189. https://doi.org/10.1007/s11003-010-9288-y
21. O. Z. Student. Accelerated method for hydrogen degradation of structural steel. Ibid. 1998. Vol. 34, No. 4. Рp. 497–507. https://doi.org/10.1007/BF02360701
22. O. P. Ostash, A. I. Kondyr, O. V. Vol’demarov et al. Structural microdamageability of steels of the steam pipelines of thermal power plants. Ibid. 2009. Т. 45. № 3. Рp 340–349. https://doi.org/10.1007/s11003-009-9189-0
23. R. Dzioba. Properties of 13KhMF steel after operation and degradation under the laboratory conditions. Ibid. 2010. Vol. 46. No. 3. Рp. 357–364. https://doi.org/10.1007/s11003-010-9297-x
24. O. P. Ostash, O. V. Vol’demarov, P. V. Hladysh et al. Evaluation of the degradation of steels of steam pipelines according to their structural, mechanical, and electrochemical characteristics. Ibid. 2011. Vol. 46. No. 4. Рp. 431–439. https://doi.org/10.1007/s11003-011-9309-5
25. O. Z. Student, L. M. Svirs’ka, I. R. Dzioba. Influence of the long-term operation of 12Kh1M1F steel from different zones of a bend of steam pipeline of a thermal power plant on its mechanical characteristics. Ibid. 2012. Vol. 48. Iss. 2. Рp. 239–246. https://doi.org/10.1007/s11003-012-9498-6
26. Student O. Z., Krechkovs’ka H. V. Anisotropy of the mechanical properties of degraded 15Kh1M1F steel after its operation in steam pipelines of thermal power plants. Ibid. 2012. Vol. 47. Iss 5. Рp. 590–597.https://doi.org/10.1007/s11003-012-9432-y
27. M. Zhuravel’, L. M. Svirs’ka. Measurement of the mean grain size in a metal by using fractal dimensions. Ibid. 2010. Vol. 467. Iss. 3. Pp. 418–420. https://doi.org/10.1007/s11003-010-9306-0
28. R. A. Vorobel’, I. M. Zhuravel’, L. M. Svirs’ka et al. Automatic selection and quantitative analysis of carbides on grain boundaries of 12Kh1MF steel after operation at a steam pipeline of a thermal power plant. Ibid. 2011. Vol. 47. Iss. 3. Pp. 393–400. https://doi.org/10.1007/s11003-011-9408-3
References (International): 1. Laxminarayan K. M., Venkatarama Reddy, Kumar Optimization of Steam Turbine Casing for Static Loading Condition. Ijmsa. 2013. Vol. 1. No. 2. pp. 122–126. https://doi.org/10.12720/ijmse.1.2.122-126
2. Borodov Yu. M., Rodin V. N. Remont parovyih turbin: uchebnoe posob. / pod obschey red. Yu. M. Brodova, V. N. Rodina. Ekaterinburg: GOU UGTU – UPI, 2002. 203 р. [In Russian].
3. RD 153-34.1-39.603-99. Rukovodstvo po remontu armaturyi vyisokih parametrov. M.: SPO ORGRES, 2000. 68 р. [In Russian].
4. Molochek V. A. Remont parovyih turbin. Moskva: Energiya, 1968. 376 p. [In Russian].
5. GOST 20700–75 (ST SEV 1066–78). Boltyi, shpilki, gayki i shaybyi dlya flantsevih soedineniy s temperaturoy sredyi ot 0 do 650oC. M.: Izdatelstvo standartov, 1981. 6 p. [In Russian].
6. Krechkovs’ka H. V. Strukturni zminy v ekspluatovaniy na holovnomu parohoni TES stali 15Kh1M1F, povyazani z zupynkamy tekhnolohichnoho protsesu. Metallofyzyka y noveyshye tekhnolohyy. 2008. T. 30. Spetsvyp. P. 701–711. [In Ukrainian].
7. V. V. Panasyuk, H. M. Nykyforchyn, O. Z. Student, Z. V. Slobodyan Zastosuvannya pidkhodiv mekhaniky ruynuvannya do otsinky vodnevoyi dehradatsiyi staley nafto- ta paroprovodiv. Mekhanika i fizyka ruynuvannya budivel'nykh materialiv ta konstruktsiy: zb. nauk. prats'. L'viv: Kamenyar, 2002. Vyp. 5. Pp. 537–546. [In Ukrainian].
8. О. Z. Student, H. V. Krechkovs’ka, T. E. Palashchuk et al. Influence of the long-term operation of 12Kh1МF steel of the bends of main steam pipelines of thermal power plants on its mechanical properties. Materials Science. 2018. Vol. 53. Iss. 4. Pp. 1–8. https://doi.org/10.1007/s11003-018-0095-1
9. Yu. K. Petrenya i dr. Obespechenie prochnosti i resursa energooborudovaniya – vazhneyshee napravlenie issledovaniy i razrabotok OAO “NPO TsKTI im. I. I. Polzunova”. Nadezhnost i bezopasnost energetiki. 2008. No. 1. P. 14–19. [In Russian].
10. Rezinskih V. F., Grin E. A., Zlepko V. F. Kontseptsiya prodleniya resursa metalla oborudovaniya TES. Promyishlennaya energetika. 2002. No. 4. P. 25–29. [In Russian].
11. Lebedev V. I., Oreshkin B. M., Sudakov A. V. Prodlenie resursa oborudovaniya energoblokov AES. Tr. TsKTI. 2002. Vyp. 282. P. 28–44. [In Russian]. https://doi.org/10.2753/RES1060-939344086
12. Savostyanova L. V., Litvak V. V. Analiz neispravnostey elementov turboustanovki. Elektricheskie stantsii. 2012. No. 4. P. 18–21. [In Russian].
13. Caudill M. B., Griebenov R. D. Analysis of Leakage Between HP and IP Turbines Using PEPSE. URL: http://famos.scientech.us/Papers/1990/1990section3.pdf (Last accessed: 16.01.2019).
14. Hopson W. H. Practical Field Experience with Steam Turbine Performance Testing − EPRI Heat Rate Improvement Conference, 2003.
15.RD 10-262-98 (RD 153-34.1-17.421-98). Tipovaya instruktsiya po kontrolyu metalla i prodleniyu sroka sluzhbyi osnovnyih elementov kotlov, turbin i truboprovodov teplovyih elektrostantsiy. M.: RAO “EES Rossii”, 1999. 93 p. [In Russian].
16. GOST 1497−84 Metallyі. Metodyi ispyitaniy na rastyazhenie. M.: Standartinform, 2006. 22 p. [In Russian].
17. GOST 9012–59 Metallyі. Metod izmereniya tverdosti po Brinellyu. Moskva: Standartinform, 2008. 40 p. [In Russian].
18. GOST 9454–78 Metallyi. Metod ispyitaniya na udarnyiy izgib pri ponizhennyih, komnatnoy i povyishennyih temperaturah. M.: Izdatelstvo standartov, 2008. 12 p. [In Russian].
19. Svirska L. M. Vikoristannya termichnogo obroblennya dlya vidnovlennya robotozdatnostI krIpilnoYi armaturi tsilIndrIv visokogo tisku parovoYi turbIni TES. Metallofizika i noveyshie tehnologii. 2008. Vol. 30.Spetsvip. Pp. 689–700. [In Ukrainian].
20. H. M. Nykyforchyn, O. Z. Student, H. V. Krechkovs’ka et al. Evaluation of the influence of shutdowns of a technological process on changes in the in-service state of the metal of main steam pipelines of thermal power plants. Materials Science. 2010. Vol. 46. No. 2. Pp. 177–189. https://doi.org/10.1007/s11003-010-9288-y
21. O. Z. Student. Accelerated method for hydrogen degradation of structural steel. Ibid. 1998. Vol. 34. No. Pp. 497–507. https://doi.org/10.1007/BF02360701
22. O. P. Ostash, A. I. Kondyr, O. V. Vol’demarov et al. Structural microdamageability ofsteels of the steam pipelines of thermal power plants. Ibid. 2009. Т. 45. № 3. Pp 340–349. https://doi.org/10.1007/s11003-009-9189-0
23.I. R. Dzioba. Properties of 13KhMF steel after operation and degradation under the laboratory conditions. Ibid. 2010. Vol. 46. No. 3. Pp. 357–364. https://doi.org/10.1007/s11003-010-9297-x
24. O. P. Ostash, O. V. Vol’demarov, P. V. Hladysh et al. Evaluation of the degradation of steels of steam pipelines according to their structural, mechanical, and electrochemical characteristics. Ibid. 2011. Vol. 46 No. 4. Pp. 431–439. https://doi.org/10.1007/s11003-011-9309-5
25. O. Z. Student, L. M. Svirs’ka, I. R. Dzioba Influence of the long-term operation of 12Kh1M1F steel from different zones of a bend of steam pipeline of a thermal power plant on its mechanical characteristics. Ibid. 2012. Vol. 48. Iss. 2. Pp. 239–246. https://doi.org/10.1007/s11003-012-9498-6
26. Student O. Z., Krechkovs’ka H. V. Anisotropy of the mechanical properties of degraded 15Kh1M1F steel after its operation in steam pipelines of thermal power plants. Ibid. 2012. Vol. 47. Iss 5. Pp. 590–597. https://doi.org/10.1007/s11003-012-9432-y
27.I. M. Zhuravel’, L. M. Svirs’ka. Measurement of the mean grain size in a metal by using fractal dimensions. Ibid. 2010. Vol. 467. Iss. 3. Pp. 418–420. https://doi.org/10.1007/s11003-010-9306-0
28.R. A. Vorobel’, I. M. Zhuravel’, L. M. Svirs’ka et al. Automatic selection and quantitative analysis of carbides on grain boundaries of 12Kh1MF steel after operation at a steam pipeline of a thermal power plant. Ibid. 2011. Vol. 47. Iss. 3. Pp. 393–400. https://doi.org/10.1007/s11003-011-9408-3
Content type: Article
Appears in Collections:Вісник ТНТУ, 2019, № 1 (93)



Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.