Роторы.
В паровых турбинах применяются цельнокованые роторы, сварные роторы и роторы с насадными дисками. Роторы омываются паром. Поэтому их ресурс в частности определяется коррозионной стойкостью материала. Тем не менее, как правило, роторы изготавливают из конструкционных легированных перлитных сталей и лишь в отдельных случаях из коррозионно-эрозионностойких сталей. В случае использования паровых турбин для одноконтурных АЭС содержание кобальта в стали не должно превышать 0,05 %. Важным требованием, предъявляемым к материалу, является обеспечение переходной температуры хладноломкости по критерию 50 % волокна в изломе. При изготовлении заготовок роторов используются специальные технологические процессы, обеспечивающие достаточный уков и чистоту металла. Отливка слитков производится с применением вакуумирования. Термическая обработка производится в специальных печах, обеспечивающих постоянство температуры в разных участках заготовки ротора. При отработке технологического процесса после термической обработки производится разрезка и исследования опытных заготовок на заводе поставщике, предусматривающие испытания механических свойств и структуры на образцах, вырезанных в различном направлении из различных участков ротора.
Кроме обеспечения требований по механическим свойствам и переходной температуре хладноломкости металл роторов должен обладать малым разбросом прочностных характеристик по наружному диаметру. К материалу ротора предъявляются требования по микроструктуре, величине остаточных напряжений, результатам ультразвукового контроля, перископического контроля и тепловых испытаний, оговоренные специальными техническими условиями. Индивидуальный контроль металла ротора производится путем определения механических свойств с обоих концов бочки ротора, а также из кольца от бочки ротора. Образцы вырезаются из диаметрально противоположных мест кольца. Ультразвуковой контроль производится после термической обработки. Контроль за однородностью свойств штатных заготовок производится путем измерения твердости по Бриннелю в различных точках. Отсутствие ликвации химического состава металла и его чистотой производится методом снятия серных отпечатков. Для заготовок роторов, проходящих термическую обработку без центрального отверстия, производится трепанация ротора с извлечением осевого стержня и его испытаниями.
Причина требований к однородности структуры и механических свойств заключается в следующем. При длительной работе ротора исходная анизотропия механических свойств и структуры в разных точках окружности может приводить к погибу оси ротора в связи отличиями сопротивления ползучести и предела текучести металла с разными структурой. Поэтому требования минимального разброса свойств в заготовке ротора напрямую связаны с надежностью его длительной эксплуатации.
Для обеспечения надежной работы шеек валов в подшипниках используются насадные втулки и наплавки поверхностного слоя.
Лопатки.
Материал лопаток выбирается с учетом статических напряжений в перовой и рабочей части. Важными требованиями, предъявляемыми к материалу лопаток, являются его эрозионная и коррозионная стойкость. Металл лопаток должен не иметь волосовин, способных снижать усталостную прочность. Резкое уменьшение склонности к образованию волосовин обладает металл электрошлакового переплава. Для обеспечения работоспособности лопаток в зоне влажного пара (лопатки последних ступеней ЦНД) проводится противоэрозионное упрочнение их кромок и околокромочной зоны. Это упрочнение осуществляется путем электроискрового нанесения твердого сплава, напайкой пластин из твердого сплава и поверхностной закалкой околокромочной зоны лопаток с применением ТВЧ. Для лопаток турбин, применяемых в одноконтурных АЭС, наплавка твердым сплавом, содержащим кобальт, не допускается.
Бандажная лента для лопаток изготавливается из термически обработанного материала с тем же коэффициентом линейного расширения. На поверхности ленты не допускаются трещины, плены, расслоения.
Диафрагмы.
Детали направляющего аппарата изготавливаются из разных материалов. В их число входят хромистые нержавеющие стали, обладающие стойкостью против щелевой эрозии, низколегированные перлитные стали и литые диафрагмы из чугуна с использованием бандажей из нержавеющей стали.
