В турбинах, работающих на паре от атомных парогенераторов, особым вопросом является эрозионный износ деталей, омываемых паром. Для атомных установок, у которых оборудование работает на активном паре, поступление в пароводяной тракт продуктов эрозии нежелательно. Радиоактивные отложения и частицы затрудняют осмотры и усложняют ремонт турбины. Поэтому в атомных паротурбинных установках, где исключается применение упрочняющих сплавов, содержащих кобальт из опасения выноса его в контур и активации, мероприятия по уменьшению эрозионного износа должны быть направлены по пути применения других материалов для уменьшения эрозии деталей.
Работа турбинных проточных частей на влажном паре высокого давления поставила новые вопросы по возникновению и развитию эрозии деталей в условиях, ранее не имевших места в обычных турбинах, работавших в ЧВД и ЧСД на перегретом паре. Многолетняя эксплуатация отечественных влажнопаровых турбин показала, что эрозионного износа направляющих и рабочих лопаток ЧВД, изготовленных из стали 1Х11МФ и 1X13, работающих на паре высокого давления, не происходит. При эксплуатации в турбине К-70-29 была отмечена эрозия рабочих лопаток девятой ступени ЧВД с степенью влажности за ступенью около 12% и давлением пара около 0,2 МПа [43]. ЦНД турбины К-70 двухпоточный с четырьмя ступенями в потоке, использован от турбины Т-100 ХТГЗ. В его проточной части отмечена эрозия двух последних ступеней. Особенно сильная эрозия наблюдалась на периферийных участках входных кромок лопаток РК последней ступени. Несмотря на выполненные мероприятия по влагоудалению на периферии между направляющим аппаратом и рабочим колесом, противоэрозионным упрочнением сплавом Т15К6, эрозия рабочих лопаток последней ступени была повышенной при давлении в конденсаторе 3,9 кПа и влажности за последней ступенью 12,5% [13].
Повышенная эрозия периферийных концов рабочих лопаток последней ступени ЧНД турбины Т-100-90 ХТГЗ была отмечена в начальный период эксплуатации первых выпущенных турбин до применения специальных мер по организации влагоулавливания и упрочнения периферийных концов рабочих лопаток [31].
Диаграммная степень влажности за последней ступенью ЧНД при давлении в конденсаторе около 3 кПа составляла 13,6%.
Кроме эрозионного износа рабочих лопаток в турбинах К-70 установки ВК-50 была отмечена эрозия хвостовиков лопаток, балансировочных грузов [13].
Рис. 1.25. Гидроабразивная эрозия стального корпуса над периферийным концом рабочих лопаток реактивной ступени ЧНД турбины АЭС
При эксплуатации первых турбин АЭС типа К-70-29 помимо эрозии рабочих лопаток была обнаружена гидроабразивная эрозия диафрагм в проточной части ЦВД (см. рис. 1.8). Было отмечено также вымывание в ЦВД стальных залитых в чугун направляющих лопаток, более интенсивное, чем в последних диафрагмах турбины К-50-90-2 ЛМЗ (см. рис. 1.6). Для устранения этого вида эрозионного износа все диафрагмы турбин, работающих на влажном паре в части высокого давления, теперь изготовляются из стали [43].
В эксплуатации турбин К-70 был выявлен еще один вид эрозионного износа в ЦВД, заключавшийся в размыве стыков и опорных поверхностей диафрагм и обойм [43]. Для его устранения завод применяет наплавку опорных поверхностей и стыков стальных диафрагм нержавеющей сталью, хорошо противостоящей эрозии.
При многолетней эксплуатации другой влажнопаровой турбины с периферийной окружной скоростью последней ступени около 240 м/с, диаграммной влажностью за последней ступенью 9,7% при давлении в конденсаторе 10 кПа весьма умеренная эрозия наблюдалась только на последних четырех ступенях. На четвертой от конца ступени точечная эрозия была отмечена на периферийном сечении рабочей лопатки. Эрозия рабочей лопатки последней ступени была умеренной. На входной кромке рабочих лопаток на 35—42 мм по ее высоте была изношена входная кромка рабочих лопаток.
Основной причиной износа явилась неудовлетворительная работа периферийной системы сепарации и наличие резкого излома периферийного обвода проточной части турбины в последней ступени. Рабочие лопатки последней ступени были выполнены с положительной перекрышей периферийного конца 18 мм. Эродированная зона имеет максимальный износ на периферийном обводе диафрагмы.
На выпуклой поверхности рабочей лопатки, стоящей против хода вращения в канале с разрывом проволочной бандажной связи, впереди бандажной проволоки наблюдается серпообразная зона эрозии лопатки.
Эрозия поверхностей литого стального корпуса над периферийным концом рабочих лопаток аналогична по виду эрозии в турбинах типа К-50 (рис. 1.25).
В выходном патрубке турбины имелись следы эрозии на распорных трубах, ребрах жесткости и выступающих деталях патрубка в местах, омываемых интенсивными влажнопаровыми потоками.
