Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 84 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП УДК 621.791.05:620.179 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА РАЗРУШЕННОГО РОТОРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ* А.Н. СМИРНОВ, доктор техн. наук, профессор, Н.В. АБАБКОВ, канд. техн. наук ( КузГТУ, г. Кемерово ), Э.В. КОЗЛОВ, доктор физ.-мат. наук, профессор Н.А. КОНЕВА, доктор физ.-мат. наук, профессор Н.А. ПОПОВА, канд. техн. наук, доцент ( ТГАСУ, г. Томск ), А.А.ЧЕГОШЕВ, аспирант ( КузГТУ, г. Кемерово ) Статья поступила 3 сентября 2012 года Абабков Н.В. – 650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28 , ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева», e-mail: n.ababkov@rambler.ru Исследовано структурное состояние металла разрушенного ротора паровой турбины с применением методов элек- тронной микроскопии. Установлена взаимосвязь акустических и магнитных характеристик с параметрами микрострук- туры металла разрушенного ротора паровой турбины. Ключевые слова: ротор паровой турбины, микроструктура, микротрещины, диагностика. _______________ * Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009– 2013 годы, соглашение № 14.В37.21.0253 В практике эксплуатации паровых турбин извест- ны серьезные аварии в результате повреждения рото- ров. Большое внимание привлекли следующие случаи: авария на тепловой электростанции в США (штат Тен- несси, 1974 г.); авария в России на Каширской ГРЭС- 4 [1] (октябрь 2002 г.); авария в Украине на одном из энергоблоков Приднепровской ТЭС (2007 г.). Большой интерес представляет исследование ме- талла разрушенных роторов паровых турбин высоко- го давления для выявления причин его разрушения и для предотвращения в будущем подобных случаев. В настоящей публикации приведены результаты ис- следований металла фрагмента разрушенного ротора паровой турбины высокого давления (рис. 1, а ), после наработки в 293 061 ч на ОАО «Западно-Сибирский Металлургический Комбинат (г. Новокузнецк). Для экспериментальных исследований был вы- резан образец из разрушенного ротора паровой турби- ны высокого давления в виде диска шириной 50 мм, включающий с одной стороны поверхность излома (рис. 1, б ). На этих изломах можно различить поверх- ность непосредственного разрушения ротора за счет роста трещин, а также следы ударов выступающих частей поверхностей после окончательного разрушения сечения ротора и вращения одной из его образовавшихся ча- стей относительно другой. а б Рис. 1. Общий вид разрушенного ротора паровой турбины высокого давления: а – общий вид; б – поверхность излома Вид поверхностей излома говорит об усталост- ном характере разрушения ротора, а именно о мно- гоцикловой усталости. На изломе отчетливо раз- личаются зоны, соответствующие трем ее стадиям: зарождения разрушения, устойчивого (стабильного) роста усталостной трещины и нестабильного (уско- ренного) распространения. Химический состав исследованного металла был определен на оптическом эмиссионном спектроме- тре «ARL 3460 Quantris» и представлен в таблице. Химический состав исследованного металла, % C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S 0,339 0,263 0,378 1,536 0,304 1,607 0,117 0.0086 <0,150