Турбинные стали

Крепежные стали.

К крепёжным материалам предъявляются ряд требований:

- сталь должна обладать высоким пределом текучести;

- высокой релаксационной стойкостью при высоких температурах;

- удовлетворительной механической обрабатываемостью.

Шпильки и гайки могут изготовляться из углеродистых сталей
обыкновенного качества МСт3,МСт4 и МСт5, если давление среды не превышает 2,5 МПа., а температура до 350 ⁰С.

Фланцы для этих параметров делаются так же из углеродистых сталей.

При более высоких температурах используются качественные углеродистые и низколегированные стали с соответствующей термической обработкой. Для паропроводов высокого давления с температурой перегретого пара 510 ⁰C в качестве крепежного материала используется сталь 25Х2МФА. Буква А означает металлургически вы­сококачественную сталь с пониженным содержанием серы и фосфора (менее 0,03 %), которая имеет высокие характеристики прочности и низкую склонность к тепловой хрупкости. Для паропроводов ПГ сверхвысоких параметров пара фланцы выполняются из сталей 12ХIМФ и 15ХIМФ, а шпильки и гайки из термообработанных сталей 25Х2МIФ и 20ХМIТФI.

Конечно, возможно применение и других сталей.

Рабочие и сопловые лопатки газотурбинных установок (ГТУ) работают в наиболее сложнейших условиях:

- температура до 1150 – 1180 ⁰С;

- суммарное напряжение до 200 – 320 МПа;

- динамическое напряжение до 50 – 80 МПа.

На лопатках возможен температурный перепад:

- радиальный до 130 – 140 ⁰С;

- по обводу профиля лопатки до 180 ⁰С.

Таким образом, материал лопаток ГТУ должен обладать высокими пределами длительной прочности и ползучести.

Для рабочих и сопловых лопаток с рабочей температурой металла до 580 ⁰С применяются коррозионностойкие стали с содержанием хрома 12 – 14 %. Например, 20Х13-Ш, 15Х11МФ-Ш, 20Х12ВНМФ-Ш. Здесь и далее Ш – указывает на методвыплавки лопаток: Ш (или ЭШТ) – электрошлаковый; ВД – вакуумно-дуговой; ЭЛП – электронно-лучевой.

Для более высоких температур используются жаропрочные стали на никелевой и никель-кобальтовой основе: ХН80ТБЮА, ХН80ТБЮ, ХН65М4ЮТР, ХН65КМВЮБ, ХН70МТФКЮ, ХН55ВМТФКЮ. Эти стали плохо деформируются и обрабатываются. Поэтому лопатки изготавливаются точным литьем.

Повышение механических свойств стали в последнее время добиваются также направленной кристаллизацией затвердевающего в формах металла. При этом пластичность, относительное удлинение и прочность лопаток возрастает.

Для повышения коррозионной стойкости рабочих и сопловых лопаток применяются защитные покрытия на алюминиевой или хромисто-никелевой основе.

Для рабочих и сопловых лопаток паровых турбин хромистые коррозионностойкие стали. Особенно тщательно выбираются стали для последних ступеней турбины, где суммарные напряжения максимальные. Для них в энергоблоках примерно 200 МВт используются стали: 20Х13, 12Х13. При больших мощностях турбин (более 200 МВт) применяются стали 15Х11МФ, 15Х12ВНМФ. Для самых длинных рабочих лопаток 900 – 1200 мм используются специальные стали.

Диски роторов турбин. Диски газовых турбин, работающих при температурах 300 – 500 ⁰С, выполняются из сталей: 20Х12ВНМФ-Ш, 20Х12ВНМФ-ВД. Низкотемпературные ступени турбин изготавливаются из сталей: 20ХН3М2Ф-А, 27ХН3М2Ф-А.

При более высоких температурах применяются стали: 37Х12Н8Г8МФБ, ХН77ТЮР.

Цельнокованные роторы паровых турбин, работающих в зоне повышенных температур, изготавливаются из 25Х1МФ (для температур до 540 ⁰С), 20Х3МВФ (до 560 ⁰С), 15Х12ВМФ (до 570 ⁰С).

Корпуса турбин. Для корпуса, работающего в зоне температур до 700 ⁰С, используются жаростойкая сталь: 20Х23Н13. Детали внутреннего корпуса (сегменты. Обоймы) выполняются из аустенитных сталей: 12Х18Н10Т, ХН65В9М4ЮТ.

Низкотемпературные элементы паровых турбин выполняются из серого чугуна: СЧ15, СЧ30. Чугунное литье применяется при температурах не выше 250 ⁰С. При температурах до 300 ⁰С применяется модифицированный чугун МСЧ32.

Для корпусов высокого и среднего давления с рабочей температурой до 450 ⁰С можно применять углеродистые стали (например, сталь 25Л). При температурах 500 ⁰С используется перлитная сталь: 20ХМЛ, а при температурах до 580 ⁰С – 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ. При температурах выше 550 – 580 применяются аустенитные стали: Х15Н15М2К3ВТ, Х14Н14М2В2ФБТ.

Дата добавления: 2013-12-13