Serviceability restoration of operating fastening elements of the high pressure cylinder body of hpp steam turbines

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.