СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛОПАТОК ТУРБИН Советский патент 1973 года по МПК C21D1/78 C21D1/10 

1

Изобретение относится к энергомашиностроению, и может быть использовано на заводах, изготавливающих паровые турбины.

Известен способ термической обработки лопаток паровых турбин, изготовленных из стали с повышенной эрозионной стойкостью, в частности из 12%-ной хромистой стали, заключающийся в объемной закалке с 1050-1100°С и отпуске при 650-720°С.

Для получения эрозионностойкого слоя на входные кромки лопаток наносят электроискровым способом защитный слой из сплава TI5K6 толщиной 0,2 мм.

При получении антиэрозионного слоя электроискровым способом возникает сетка микротрещин, которая снижает прочность лопатки. Например, усталостная прочность стали с защитным слоем, полученным электроискровым способом, снижается в 2-3 раза по отношению к исходному ее состоянию.

Кроме того, в состав твердого сплава входит кобальт, который становится радиоактивным при работе турбины на атомном топливе. Длительный период его распада вызывает трудности при ремонте турбины. Следует также указать на высокую трудоемкость процесса: так, образование защитного слоя электроискровым способом на одной лопатке 5-й ступени паровой турбины К-300-240 длится 80- 90 мин.

Целью изобретения является получение монолитного эрозионностойкого слоя на лопатке без снижения ее конструктивной прочности. Это достигается тем, что входные кромки

лопаток подвергают поверхностному индукционному нагреву до 1050-1250°С со скоростью 4000-5000°/се/с на глубину, не превышающую 10% размера поперечного сечения, с последующим охлаждением со скоростью

1000-2500°/сек при дополнительном охлаждении стороны, противоположной закаливаемой кромке.

Лопатка паровой турбины, прощедшая объемную термическую обработку - закалку и

отпуск, устанавливается на станок. Зазор между активной частью индуктора и поверхностью лопатки определяется заранее для всей партии и составляет 1,0-0,2 мм. В момент включения лопатки для непрерывного последовательного нагрева на активной части плоского индуктора с ферритовым магнитопроводом создается удельная плотность тока, равная 25-40 квт/см2. В зависимости от удельной плотности тока устанавливается скорость

перемещения лопатки, равная 7-12 мм/сек. Охлаждение производится дущированием водой. Кроме этого, для лопаток с переменным сечением по ее длине с целью получения равномерной толщины закаленного эрозионностойкого слоя создается охлаждение стороны,

противоположной слою, для этого ставится дополнительный спрейер.

Режим скорости нагрева и охлаждения лопатки устанавливается прямыми замерами температуры слоя лопатки и ее осциллографирования.

Разработанный способ создания эрозионностойкой поверхности обеспечивает получение на всей упрочняемой длине лопатки из 12%ной хромистой стали однородного закаленного слоя глубиной до 10% размеров поперечного сечения лопатки без снижения ее конструктивной прочности.

Разброс значений твердости по всей закаленной поверхности не превышает 3-5 единиц HRC. Проверенные испытания эрозионной стойкости закаленного слоя в лабораторных и заводских условиях показали, что она в 5- 6 раз выше по отношению к стали, прошедшей объемную закалку и отпуск.

Процесс упрочнения поверхности осуществляется автоматически, благодаря чему производительность предлагаемого способа в 10- 15 раз выше по сравнению соспособом электроискрового упрочнения.

Предлагаемый способ антиэрозионного упрочнения применим как для лопаток паровых

турбин, работаюш,их на обычном топливе, так и для других деталей, работающих в условиях эрозионного износа и циклического нагружения.

Предмет изобретения

1.Способ термической обработки лопаток турбин из хромистых сталей, включающий объемную закалку и отпуск, отличающийся тем, что, с целью получения эрозионностойкого слоя, входные кромки лопаток подвергают поверхностному нагреву со скоростью 4000- 5000°/сек до температуры закалки на глубину, не превышающую 10% размера поперечного сечения, с последующим охлаждением со скоростью 1000-2500°/се«; при дополнительном охлаждении стороны, противоположной закаливаемой кромке.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что входные кромки лопаток подвергают индукционному поверхностному нагреву.

3.Способ по пп. I и 2, отличающийся тем, что поверхностный индукционный нагрев ведут до 1050-1250°С.