Способ восстановления газотурбинной установки, содержащей сопловые лопатки из никелевых или кобальтовых сплавов в виде многоблочной конструкции


 


Владельцы патента RU 2550055:

Общество с ограниченной ответственностью "Производственное предприятие Турбинаспецсервис" (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте деталей горячего тракта газовой турбины авиационных, корабельных и энергетических газотурбинных двигателей, например сопловых лопаток, изготовленных из никелевых и кобальтовых сплавов в виде многоблочной конструкции. Перед восстановительным ремонтом многоблочную конструкцию сопловых лопаток разделяют на отдельные элементы, число которых совпадает с числом лопаток в восстанавливаемой многоблочной конструкции сопловых лопаток, далее осуществляют дефектацию лопаток, выбор на лопатках линии ремонтного сечения, отрезку дефектной части входной и выходной кромок лопаток, изготовление вставок, сборку и сварку вставок и лопаток по линиям ремонтного сечения, термическую и механическую обработку лопаток, после чего осуществляют монтаж на корпус статора турбины восстановленных сопловых лопаток с зазором 2-5 мм между упомянутыми лопатками. Изобретение позволяет восстановить не только структуру материала и геометрические параметры лопаток, но и увеличить их работоспособность в условиях сложнонапряженного состояния. 3 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте деталей горячего тракта газовой турбины авиационных, корабельных и энергетических газотурбинных двигателей: сопловых лопаток, в том числе сегментов соплового аппарата, изготовленных из никелевых и кобальтовых сплавов в виде единой многоблочной конструкции.

В процессе длительной эксплуатации под воздействием значительных динамических и статических нагрузок, высоких и переменных температур происходит повреждение сопловых лопаток турбины, проявляющееся в виде появления трещин термической усталости различной протяженности. Одной из основных причин появления трещин термической усталости является напряженное состояние блока сопловых лопаток, вызванное несовершенством их конструкции. Лопатки, собранные в двух-, трех- или многоблочную неразборную конструкцию, после установки на изделии оказываются жестко зафиксированными в корпусе статора, что существенно ограничивает их свободное перемещение в обойме статора. В условиях эксплуатации после камеры сгорания возникает неравномерное температурное поле и неравномерное поле статического давления, действующие на лопатки. В результате этого в многоблочной конструкции, представляющей собой единое целое, в разных сечениях детали возникают высокие добавочные знакопеременные нагрузки, приводящие к растрескиванию материала с последующим развитием трещины. Наличие трещин на сопловых лопатках не допустимо по условиям эксплуатации, что обусловливает снятие лопаток с агрегата для их восстановительного ремонта.

Известен способ ремонта лопаток газовых турбин [патент РФ №2143011, C22F 1/10, 1999 г.], включающий досварочную термообработку, сварку, размерную обработку дефектных участков и окончательную термообработку с целью придания сплаву комплекса заданных свойств.

Известен также способ ремонта лопаток газовых турбин [патент РФ №2179915, B23P 6/00, 2002 г.], включающий наплавку с последующим выполнением полного цикла термообработки.

Известен также способ ремонта пера лопатки [патент РФ №2240215, B23P 6/00, B23P 6/02, 2004 г.], включающий выбор на пере лопатки линии ремонтного сечения, отрезание дефектной части пера лопатки, изготовление вставки из материала лопатки, осуществление сборки вставки и пера лопатки в замок по длине ремонтного сечения, ведение электронно-лучевой сварки со сквозным проплавлением при постоянной фокусировке и скорости сварки и осуществление термической обработки сварного соединения. При этом линию ремонтного сечения выбирают в зоне несовпадения максимальных вибрационных нагрузок, входную кромку пера устанавливают на полке вставки, на спинке пера с перекрытием входной кромки пера размещают пластину, причем суммарную толщину пластины и пера лопатки по всему ремонтному сечению берут равной толщине профиля пера в ремонтном сечении, сварку со сквозным проплавлением ведут за два прохода, первый проход ведут от торца пера к выходной кромке пера, второй проход осуществляют со смещением электронного луча на вставку, а термическую обработку производят сканирующим электронным лучом.

Наиболее близким по технической сущности является способ восстановления блока сопловых лопаток турбомашин из никелевых или кобальтовых сплавов [патент РФ №2426632, B23P 6/00, C23C 14/02, C23C 14/22, 2011 г.], включающий дефектацию лопатки, выбор на лопатке линии ремонтного сечения, отрезку дефектной части входной и выходной кромок лопатки, изготовление вставки, сборку и сварку вставки и лопатки по линиям ремонтного сечения, термическую и механическую обработку лопатки. При этом дефектацию лопаток проводят по условиям эксплуатации раздельно для входной и выходной кромок, далее для каждой из них определяют размер, расположение и геометрию дефектной зоны, в зависимости от размера, расположения и геометрии дефектной зоны разделяют лопатки на группы, в каждой из которых выбирают одинаковую линию ремонтного сечения и для каждой группы изготавливают одинаковые вставки, причем число групп берут от 1 до 20, а вставки изготавливают из материала, близкого по составу и/или свойствам материалу лопатки, размерами и формой соответствующими исходным размерам и форме восстанавливаемой этой вставкой части лопатки с учетом припуска на сварку в зоне стыка с лопаткой, причем для группы входных или выходных кромок высоты вставок, измеренные в направлении оси пера лопатки, берут равными от 5 до 100% от высоты пера лопатки с шагом 5%, а ширины вставок, измеренные в направлении, перпендикулярном продольной оси пера лопатки, берут равными от 15 до 100% от высоты вставки.

Основными недостатками известных способов являются значительная трудоемкость ремонта и возможность восстановления только структуры материала и геометрических размеров сопловых лопаток в блоке. Указанные способы могут устранить те трещины, которые были выявлены перед ремонтом. Однако данные способы не позволяют устранить высокие добавочные знакопеременные нагрузки, возникающие при эксплуатации многоблочной конструкции лопаток, что суммарно приводит к их досрочному снятию на повторный ремонт.

Задачей, решаемой изобретением, является увеличение ресурса сопловых лопаток турбомашин за счет изменения конструкции сопловых лопаток на этапе восстановительного ремонта без существенной модернизации газотурбинной установки в целом.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе восстановления сопловых лопаток турбомашин из никелевых и кобальтовых сплавов, включающем дефектацию лопатки, выбор на лопатке линии ремонтного сечения, отрезку дефектной части входной и выходной кромок лопатки, изготовление вставки, сборку и сварку вставки и лопатки по линиям ремонтного сечения, термическую и механическую обработку лопатки, в отличие от прототипа перед выполнением полного цикла восстановительного ремонта многоблочная конструкция лопаток разделяется на отдельные секции по числу лопаток в восстанавливаемом блоке.

Поставленная задача решается также таким образом, что в способе восстановления сопловых лопаток турбомашин из никелевых и кобальтовых сплавов разделение блока лопаток на отдельные секции выполняют электроэрозионным способом проволочным электродом или механическим способом лезвийным или абразивным инструментом.

Поставленная задача решается также таким образом, что в способе восстановления сопловых лопаток турбомашин из никелевых и кобальтовых сплавов после разделения блока лопаток на отдельные секции и выполнения всего объема восстановительного ремонта лопатки не соединяются в многоблочную конструкцию, а используются в изделии как самостоятельные элементы.

Предлагаемый способ позволяет при сопоставимой с прототипом трудоемкости ремонтно-восстановительных работ повысить ресурс сопловых лопаток до трех раз.

Пример конкретной реализации способа.

Комплект блоков сопловых лопаток из кобальтового сплава FSX-414, представляющих собой трехсекционную неразборную конструкцию, был подвергнут разрезке на отдельные секции по числу сопловых лопаток в блоке: каждый блок лопаток разрезался соответственно на три части. Разрезка выполнялась разными способами: в первом - электроэрозионным способом проволочным электродом, во втором - механическим способом лезвийным инструментом, в третьем - механическим способом абразивным инструментом. Во всех трех случаях при разрезке блока сопловых лопаток на отдельные секции обеспечивалось состояние поверхности раздела, соответствующее заданным требованиям. Далее сопловые лопатки в виде отдельных секций подвергали дефектации с использованием визуально-измерительного контроля и контроля проникающими веществами. На сопловых лопатках на входной и выходной кромках были выявлены ремонтные сечения, по которым далее были удалены дефектные места. По форме удаленных дефектных мест были изготовлены вставки, проведена их сборка и последующая сварка с лопатками. После была проведена термическая обработка в защитной среде и размерная механическая обработка, обеспечившие восстановление структуры материала и геометрических параметров сопловых лопаток. Далее разделенные на отдельные секции и восстановленные сопловые лопатки устанавливались на изделие. При их монтаже между лопатками выдерживался зазор от 2 до 5 мм, что гарантировало устранение их жесткой фиксации в корпусе статора и обеспечивало их свободное перемещение в обойме. После сборки изделие подвергалось эксплуатации в соответствии со штатными условиями. После определенного количества часов наработки изделие останавливалось и подвергалось осмотру, в ходе которого выявляли количество трещин в характерных зонах лопатки и определяли их длину. Результаты осмотра представлены в таблице. Для сравнения в таблице представлены результаты осмотра сопловых лопаток в виде трехблочной конструкции, восстановленных в соответствии с прототипом и эксплуатировавшихся на аналогичном агрегате.

Таблица
Количество и максимальная длина (мм) трещин термической усталости, обнаруживаемых на сопловых лопатках в зоне выходной кромки после различной наработки
Вариант конструкции сопловых лопаток после ремонта Наработка лопаток, часов
4000 8000 12000 16000
Предлагаемый способ 0/0 0/0 2/6 5/12
Способ по прототипу 6/8 14/20 18/26 28/42
Примечание: в числителе указано количество трещин, в знаменателе - их максимальная длина

Анализ табличных данных показывает, что восстановление сопловых лопаток по предлагаемому способу в сравнении с прототипом снижает повреждаемость лопаток и позволяет увеличить их ресурс до трех раз.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет на этапе ремонта обеспечивать восстановление не только структуры материала, размеров и формы сопловых лопаток, но и обеспечивать большую работоспособность деталей в условиях сложнонапряженного состояния.

1. Способ восстановления газотурбинной установки, содержащей сопловые лопатки из никелевых или кобальтовых сплавов в виде многоблочной конструкции, характеризующийся тем, что перед восстановительным ремонтом многоблочную конструкцию сопловых лопаток разделяют на отдельные элементы, число которых совпадает с числом лопаток в восстанавливаемой многоблочной конструкции сопловых лопаток, далее осуществляют дефектацию лопаток, выбор на лопатках линии ремонтного сечения, отрезку дефектной части входной и выходной кромок лопаток, изготовление вставок, сборку и сварку вставок и лопаток по линиям ремонтного сечения, термическую и механическую обработку лопаток, после чего осуществляют монтаж на корпус статора турбины восстановленных сопловых лопаток с зазором 2-5 мм между упомянутыми лопатками.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разделение многоблочной конструкции сопловых лопаток на отдельные элементы выполняют электроэрозионным способом проволочным электродом.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разделение многоблочной конструкции сопловых лопаток на отдельные элементы выполняют механическим способом лезвийным инструментом.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разделение многоблочной конструкции сопловых лопаток на отдельные элементы выполняют механическим способом абразивным инструментом.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для восстановления с упрочнением лемехов плугов сельскохозяйственной техники. На поверхности лезвия лемеха и в его носовой части выполняют пазы и заполняют их припоем.
Изобретение может быть использовано при восстановлении рабочих органов почвообрабатывающих машин, преимущественно лемехов плугов. Способ включает удаление изношенной режущей части лемеха, изготовление новой режущей части из листовой рессорной стали, упрочнение режущей части путем наплавки износостойкого материала с тыльной стороны по всей длине и приваривание упрочненной режущей части к восстанавливаемому лемеху.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для устранения износа поверхностей пар трения, например подшипников скольжения типа вал-вкладыш или вал-втулка, либо направляющих, по которым перемещают заднюю бабку токарного станка.
Изобретение относится к способу ремонта лопаток энергетических установок. Способ включает подготовку поверхности лопатки.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к изготовлению, восстановлению и упрочнению частей плуга, работающих в условиях абразивного износа.

Изобретение относится к способу упрочняющего восстановления плужного лемеха и может быть использовано при изготовлении этих деталей. Восстановление лемеха осуществляется за счет приваривания термоупрочненной до 50HRC компенсирующей пластины взамен изношенной режуще-лезвийной части лемеха.

Способ уменьшения диаметра отверстия (2) в стенке детали включает сплющивание стенки детали на входе отверстия (2) по периметру (3) при помощи инструмента, контактный конец которого имеет сферическую форму или форму усеченного конуса.

Изобретение может быть использовано при нанесении наплавкой износостойких покрытий на детали почвообрабатывающих машин. На рабочую поверхность детали наплавляют износостойкий присадочной материал в виде полос с толщиной слоя 2-4 мм под углом к направлению перемещения рабочей поверхности детали.

Изобретение относится к области восстановления металлических деталей при их повреждении. Технический результат - определение возможной глубины восстановительного удаления металла.

Изобретение может быть использовано при восстановлении и упрочнении сваркой рабочих органов почвообрабатывающих машин, преимущественно лап культиваторов. Удаляют изношенную рабочую часть восстанавливаемой лапы.

Изобретение относится к спорту, в частности к мастерским клюшкам для игры в хоккей с шайбой, и может быть использовано при ремонте полых клюшек. Способ включает подготовку ремонтируемых частей черенка в области ремонта вставки, выполненной с использованием ткани на основе углеродных волокон, совмещение торцов ремонтируемых частей упомянутого черенка и размещение подготовленного черенка в зажимном устройстве. При этом используют полую вставку, состоящую из герметично закрепленного на нагнетателе воздуха эластичного материала с размещенным на его поверхности препрегом в качестве ткани на основе углеродных волокон, осуществляют подачу воздуха под давлением внутрь полой вставки, накладывают снаружи размещенного в зажимном устройстве черенка в области ремонта внешние слои препрега, нагревают ремонтируемый участок и выдерживают до полной полимеризации препрега, а после окончания процесса полимеризации откачивают воздух из полой вставки и извлекают ее из черенка. Изобретение позволяет сохранить массу клюшки, ее жесткость и баланс за счет использования полой вставки, размещаемой внутри полости черенка только на время ремонта. 2 ил.

Изобретения относятся к области машиностроения и могут быть использованы на предприятиях при ремонте и восстановлении поршневой группы ДВС автомобилей, сельскохозяйственных, строительных и дорожных машин. В способе осуществляют дефектовку поршня и обработку его изношенного отверстия на станке с помощью закрепленной в патроне станка развертки. Перед обработкой поршень устанавливают в жестко закрепленной на суппорте станка оправке и обеспечивают осевое центрирование отверстия поршня под поршневой палец по оси развертки, удерживаемой от вращения, за счет плавающего продольного перемещения поршня вдоль стенок оправки и вращения поршня вокруг собственной продольной оси. Устройство содержит установленную на токарном станке развертку, состоящую из заходной, режущей и выходной частей, закрепленную одним концом в патроне станка, а другим установленную с поджатием задним центром станка. На суппорте станка жестко закреплена оправка для поршня, состоящая из полого цилиндра, на боковой поверхности оправки расположены напротив друг друга два сквозных отверстия под развертку, причем вертикальные оси цилиндра и развертки расположены перпендикулярно друг другу. Изобретение позволяет достичь точности обработки поверхности отверстий под поршневой палец, снизить расход запасных частей и материалов на ремонт двигателей, а также увеличить ресурс поршней не менее 80% ресурса новых деталей. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение касается способа изготовления металлической детали усиления (30) передней или задней кромки лопатки (10) турбомашины. Способ включает последовательно выполняемые этап изготовления нескольких элементов (30a, 30b, 30c, 30d) с сечением V-образной формы, образующих различные секторы детали усиления (30), распределенные между ее ножкой (32) и вершиной (34), этап позиционирования упомянутых секторов на приспособлении (40), воспроизводящем форму передней или задней кромки лопатки турбомашины, этап соединения секторов для образования полного профиля металлической детали усиления (30) с рекомбинацией различных секторов. Для изготовления детали усиления (30) используется приспособление (40), выполненное в виде соединенных между собой нескольких съемных секторов, образующих поверхность, воспроизводящую форму передней или задней кромки лопатки турбомашины. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Устройство для восстановления центровых отверстий осей предназначено для колесных пар подвижного состава. На корпусе устройства смонтированы приводы вращения, подачи и кулачковый патрон, в котором подвижно установлен шпиндель с закрепленным на нем режущим инструментом. Кулачковый патрон выполнен самоцентрирующим, с возможностью фиксации на шейке восстанавливаемой оси или на посадочной для крепительной крышки поверхности в корпусе буксы. Тенхнический результат: расширение функциональных возможностей и повышение технологичности устройства. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области ремонта деталей машин и может быть использовано на ремонтно-технических предприятиях, машинно-технологических станциях, в мастерских хозяйства для восстановления постелей коренных опор блоков двигателей внутреннего сгорания. В способе осуществляют нанесение на поверхность изношенных коренных опор покрытия электроискровой наплавкой и расточку, а на изношенных коренных опорах формируют комбинированное покрытие из двух слоев. Первый электроискровой слой наносят невращающимся нихромовым электродом сечением 12-20 мм2 в ручном режиме с энергией импульса 4,3-10 Дж, длительностью импульса 1000-2000 мкс, амплитудным значением тока импульса 240-280 А и количеством рабочих импульсов в секунду 50-100. Второй слой образуют холодным газодинамическим напылением алюминийсодержащего порошка с последующей расточкой полученного комбинированного покрытия и хонингованием всех коренных опор до получения требуемых геометрической точности размеров. Изобретение позволяет повысить производительность процесса путем изменения режимов электроискровой наплавки и сокращения времени технологического процесса. 1 табл.
Способ заключается в снятии с буксового проема рамы тележки из низкоуглеродистой стали изношенного буксового наличника и в закреплении приваркой в буксовом проеме рамы тележки нового замещающего буксового наличника с рабочей поверхностью из высокоуглеродистой стали. Предварительно изготавливают новый замещающий буксовый наличник, выполняя его двухслойным путем нанесения высокоуглеродистого слоя стали на пластину из низкоуглеродистой стали электродуговой наплавкой под слоем флюса, затем его приваривают к буксовому проему низкоуглеродистой поверхностью. Повышается прочность соединения замещающего буксового наличника с рабочей поверхностью буксового проема рамы тележки. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при восстановлении трущихся сопряжений двигателя внутреннего сгорания дизель-генераторной установки (ДВС ДГУ) локомотива. В способе осуществляют восстановление без разбора изношенных узлов ДВС путем нанесения антифрикционного слоя на восстанавливаемые поверхности в цепи анод-катод при использовании в качестве катода ДВС, в качестве источника тока - собственного генератора локомотива с преобразователем тока, обеспечивающим постоянный ток в цепи анод-катод в пределах 10…2000 мА. В качестве анода - растворяющийся составной анод, выполненный составным из последовательно расположенных, начиная с поверхности, слоев цинка, меди, меднографита, графита, который размещают на входе в ДВС в проточной части системы смазки, в качестве которой используют электропроводящую ионообразующую жидкость с присадками, температуру которой в ходе процесса восстановления поддерживают в пределах 80о - 90оС до половины времени от начала процесса восстановления, а затем - в пределах 50о-60о С до его окончания. Изобретение позволяет повысить ресурс и долговечность трибосистемы ДВС ДГУ. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение может быть использовано для нанесения износостойких покрытий на рабочую поверхность деталей почвообрабатывающих машин, имеющую форму косого клина с использованием сварки плавлением. Износостойкий присадочный материал наносят на упомянутую поверхность в виде параллельных друг другу полос с толщиной наплавленного слоя 2-4 мм под прямым углом к направлению перемещения рабочей поверхности детали на расстоянии друг от друга не более 15-кратной толщины слоя. Полосы наносят на верхнюю и нижнюю наклонные грани в области сжимающих напряжений рабочей поверхности детали со сдвигом друг от друга на одинаковое расстояние в направлении перемещения детали. Ширину наплавленных полос на рабочей поверхности деталей устанавливают не более двойной толщины наплавленного слоя. Изобретение позволяет уменьшить скорость изнашивания рабочей поверхности деталей путем деформирования и снижения плотности приповерхностного активного слоя почвы в зоне наибольшей интенсивности трения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение может быть использовано при восстановительном ремонте лопаток газотурбинных двигателей, а также других подобных деталей из высоколегированных жаропрочных сплавов. Осуществляют подготовку поверхности лопаток путем механической обработки дефектных мест, пескоструйной обработки, очистки и обезжиривания пера. На всю поверхность пера лопатки микроплазменным напылением наносят подслой самофлюсующегося сплава на никелевой основе, например ПР-Н80Х13С2Р, толщиной до 0,2 мм, выполняющего роль жаропрочного припоя. Выравнивают при этом поверхность дефектных мест с остальной поверхностью. Поверхность упомянутого подслоя подвергают пескоструйной обработке. Напыляют на него плазменным методом слой жаростойкого материала, например ВКНА, толщиной до 0,6 мм с получением заданного профиля пера. Лопатки с нанесенными покрытиями подвергают термообработке в вакууме путем их нагрева до температуры ликвидуса самофлюсующегося сплава и выдержке при этой температуре в течение 3-5 мин. Способ обеспечивает повышение эксплуатационных свойств лопаток за счет улучшения адгезионной прочности напыленного слоя жаростойкого материала. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к восстановительной термической обработке узлов водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР) и направлено на повышение ресурса и обеспечение безопасной эксплуатации реакторов ВВЭР-1000. Указанный результат достигается тем, что способ восстановления физико-механических свойств материала внутрикорпусных устройств водо-водяного энергетического реактора после воздействия эксплуатационных факторов включает извлечение внутрикорпусных устройств из корпуса реактора и их последующую термообработку, предусматривающую нагрев, выдержку и охлаждение, при этом нагрев ведут до температуры 975-1025°C, выдержку осуществляют при этой температуре в течение 120-130 ч, а охлаждение ведут на воздухе. 1 табл., 1 ил.
Наверх