Лопатки осевых компрессоров.
На лопатки как осевых, так и центробежных компрессоров обычно действуют значительные вибрационные нагрузки. В связи с этим основными требованиями являются высокая усталостная прочность материала и его способность к демпфированию колебаний. Поскольку в компрессорах конструкционное демпфирование играет сравнительно меньшую роль по сравнению с аэродинамическим, а иногда и демпфированием в материале, то выбор материала лопаток и режима его термообработки проводят с учетом требования получения максимально возможного значения декремента затухания. Следует иметь в виду, что логарифмический декремент затухания колебаний у широко применяемых для лопаток хромистых сталей с повышением температуры, уровня вибрационных и растягивающих напряжений увеличивается. Тем не менее вибрационные напряжения в рабочих лопатках иногда достигают 200 МПа. Так, повреждения от ударов посторонним предметом или коррозийные повреждения (коррозионное растрескивание) являются концентраторами, резко снижающими усталостную прочность лопаток. Поэтому используются все меры, позволяющие повысить предел усталости, в частности соответствующая обработка поверхности. Требования коррозионной стойкости материала и его сопротивления коррозионной усталости являются особенно важными для компрессоров газовых турбин, работающих в морских условиях. Материал компрессорных лопаток, работающих на загрязненном воздухе, должен противостоять эрозии. В противном случае сопротивление эрозии должно обеспечиваться применением специальных покрытий. Под действием центробежных сил в лопатках возникают растягивающие напряжения, поэтому материал должен также обладать определенным уровнем прочностных свойств при рабочих температурах. Особенно существенным становится это требование для высокооборотных компрессоров. В компрессорах с большими степенями сжатия температура лопаток может достигать уровня, при котором необходимо учитывать изменение характеристик материала во времени, в частности сопротивление ползучести.
При работе турбин в условиях холодного наружного воздуха материал лопаток компрессора первых ступеней должен обеспечивать их работоспособность при температурах ниже 0 °C. Отсюда вытекает специфическое требование к материалу в отношении его сопротивления хрупким разрушениям, которое связано с возможным действием на лопатки во время эксплуатации ударных нагрузок разного происхождения (например, от попадания посторонних предметов средних размеров, не задержанных фильтрами). Поэтому материал лопаток первых ступеней компрессоров таких ГТУ должен иметь по возможности низкую переходную температуру хрупкости.
Корпусные детали компрессоров.
К корпусным деталям обычно предъявляются два требования: коррозионная стойкость и стабильность размеров в процессе эксплуатации, обеспечивающая постоянство зазоров между статором и ротором.
Рабочие колеса центробежных компрессоров.
Выбор материала рабочих колес центробежных компрессоров определяется действующими напряжениями, условиями их эксплуатации — температурой и составом среды. Если перекачиваемое газообразное тело имеет температуру окружающего воздуха, то материал рабочих колес компрессорных машин, работающих в северных районах, должен сопротивляться хрупким разрушениям при отрицательных температурах.
Для рабочих колес, изготавливаемых методом сварки лопаток с покрывающим и основным дисками, важными требованиями, предъявляемыми к материалу, является высокое сопротивление усталости металла сварных соединений, а также сопротивление локальным разрушениям в процессе изготовления.
Требования, предъявляемые к материалам деталей котлов
Металл котлов в энергетических агрегатах находится в разных условиях при эксплуатации. Каркас котла несет нагрузку лишь при незначительно повышенной температуре. Поверхности нагрева работают под высоким давлением, при высоких температурах и при высоких тепловых потоках со стороны греющих газов. Наиболее неблагоприятные температурные условия имеют место в области перегрева пара (среды закритических параметров). В тяжелых условиях находятся трубы, неохлаждаемые подвески и крепления, омываемые горячими дымовыми газами.
При выборе материалов деталей котлов необходимо учитывать не только статические нагрузки от внутреннего давления, но и переменные нагрузки, вызванные изменением давления при пуске, колебания давления в процессе работы, температурные перепады при пуске, пульсации пароводяной смеси и колебания температуры факела в процессе эксплуатации. Все эти нагрузки могут вызывать повреждения от ползучести и малоцикловой усталости. В зависимости от температуры перегрева пара перед турбиной (ниже 540 и выше 570 °C) для изготовления котлов применяются перлитные и аустенитные стали, соответственно. Кроме отличий в сопротивлении ползучести и длительной прочности они имеют существенно отличающиеся характеристики сопротивления высокотемпературной коррозии.
Материал труб должен позволять производить сварку, вальцовку, гибку. Он должен обладать характеристиками длительной прочности, сопротивления ползучести и термической усталости, обеспечивающими надежность длительной эксплуатации при соответствующих рабочих температурах.
Материал корпусов должен обладать определенным уровнем сопротивления хрупким разрушениям, коррозионной стойкостью, сопротивлением ползучести и длительной прочностью.
Большинство узлов котлов представляют собой сварные соединения. В связи с этим необходимо обеспечивать соблюдение соответствующих требований не только к материалам самих деталей, но и к металлу шва и околошовной зоне сварных соединений.
