Методические указания по предотвращению коррозионных повреждений дисков и лопаточного аппарата паровых турбин в зоне фазового перехода

1.2. Проведение контроля выходных кромок лопаток со стороны наружной поверхности. Если поверхность покрыта тонким плотным слоем окалины, которая прочно сцеплена с металлом, то ее протирают ветошью и при необходимости обезжиривают. Если в слое окалины имеются отслоения или какие-либо шероховатости, то поверхность зачищают мелкой шкуркой. Для контроля зачищают полоску вдоль кромки шириной 25 мм.

Если шероховатость поверхности превышает R_z = 40 мкм, то ее грунтуют нитрокрасками или лаками, цвет которых контрастен черному порошку.

1.3 Устройство на участке, где производится контроль, кроме общего освещения, местного дополнительного освещения с экраном, предохраняющим глаза дефектоскописта от прямого воздействия яркого света. Величина освещенности контролируемой поверхности – не менее 500 люкс (измерителем служит люксметр 10 ÷ 16). В труднодоступных местах рекомендуется использовать волоконную оптику.

1.4. Выполнение при МПД следующих технологических операций:

-подготовка поверхности (см. пп. 1.1 и 1.3) с предшествующим обезжириванием,

-намагничивание,

-нанесение магнитной суспензии,

-оценка результатов,

-отметка дефектного места на поверхности контролируемого металла,

-размагничивание,

-составление технической документации о проведенном контроле.

2.2. Проведение МПД лопаток способом приложенного поля с использованием полюсного намагничивания кромки лопаток.

2.3. Расчет напряженности намагничивающего поля, для обеспечения надежного обнаружения дефектов, для каждой марки стали по формуле
Н_пр = (2,6+1,1Н_с) А/см, (2)
где: H_c – коэрцитивная сила, которая для этих сталей изменяется от 4,0 до 11,1 А/см.

2.4.Использование при полюсном намагничивании электромагнитов, намагничивающих лопатки до требуемых значений напряженности магнитного поля.

2.5. Использование намагничивания постоянным магнитом (особенно одним полюсом) при контроле в труднодоступных местах и при малом расстоянии между соседними лопатками. Однако в этом случае создается высокая остаточная намагниченность, характеризующаяся локальной неоднородностью. Размагничивание такой лопатки за один прием, как правило, затруднено.

Намагничивание электромагнитом переменного тока имеет ряд преимуществ: нет необходимости в преобразовании тока, практически не создается остаточной намагниченности и, что особенно важно, этот же электромагнит используются в качестве демагнитизатора.

2.6. Рекомендуется следующий состав водной магнитной суспензии:

Магнитный порошок черный	25 ± 5 г
Калий двухромово-кислый	5 ± 1 г
Сода кальцинированная техническая	10 ± 1 г
Вещество вспомогательное ОП-7 или ОП-10	5 г
Вода питьевая	до 1000 см3

2.7. Нанесение водной магнитной суспензии на поверхность контролируемого участка прекращается за 2 ÷ 3 с до окончания его намагничивания.

2.8.Установка при полюсном намагничивании электромагнита переменного тока или постоянного магнита на внешнюю поверхность выходной кромки лопатки со стороны корня лопаток, как показано на рисунке П.3, а. Выборка (уступ) на полюсе электромагнита делается для удобства его фиксирования на кромке и для стабилизации ширины зоны намагничивания. Поскольку поверхность лопатки в зоне кромки является практически плоской, то полюса прилегают к поверхности лопатки плотно и дополнительной притирки не требуется.

I – схема намагничивания лопатки электромагнитом в процессе проведения магнитопорошкового контроля металла лопатки:
1 – лопатка; 2 – магнитопровод; 3 – катушка электромагнита; 4 – направление перемещения электромагнита; 5 – условное изображение силовых линий магнитного поля электромагнитом; II – электромагнит переменного тока: а – форма полюсных наконечников; б – положение электромагнита на лопатке: 1 – лопатка; 2 – магнитопровод;
3 – катушка.
Рисунок П.3 – Магнитопорошковая дефектоскопия лопаток
В процессе контроля магнит постепенно перемещают вдоль всей длины кромки лопатки, одновременно нанося магнитную суспензию и осматривая зону контроля. При обнаружении валика из магнитного порошка намагничивающее устройство останавливают, стирают порошок и еще раз наносят суспензию. Если валик образуется вновь, то дефектное место отмечают и продолжают контроль.

Применимо намагничивание с помощью одного полюса, если напряженность намагничивающего поля соответствует заданным значениям.

2.9. Наличие дефекта определяют по обнаруженным при визуальном осмотре валикам магнитного порошка, который скапливается над дефектом (индикаторный след). Длина индикаторного следа примерно равна протяженности обнаруженного дефекта.

Для получения документального подтверждения о дефекте фотографируется контролируемый участок или снимается дефектограмма с помощью прозрачной липкой ленты. После высыхания магнитного порошка лента липкой стороной осторожно прижимается к валику магнитного порошка, затем снимается с поверхности и приклеивается на лист белой бумаги.

2.10. Размагничивание детали. Демонтированная лопатка размагничивается демагнитизатором MP-10H или МР-11Н в зависимости от ее размеров.

На смонтированной лопатке остаточная намагниченность существенно уменьшается электромагнитом переменного тока. Для этого включенный электромагнит устанавливают на кромку лопатки и плавно снижают амплитуду тока до 0, используя, например ЛАТР или специальное устройство. Эту операцию проводят по всей длине лопатки. Данные для изготовления магнитопровода электромагнита переменного тока приведены в п. 3.

2.11. Вместо МПД применяется вихретоковые приборы с накладными преобразователями, при обеспечении требований по чувствительности.
3. Данные для изготовления магнитопровода электромагнита

переменного тока
3.1. Магнитопровод набирают из листов электротехнического железа П-образной формы толщиной 0,35 ÷ 0,5 мм. Сечение магнитопровода 16×25 мм, высота 65 мм, расстояние между полюсами 50 мм. Часть пластин укорачивают на 20 мм для получения уступа до 3 мм на полюсах магнитопровода, как показано на рисунке П.3, б.

Намоточные данные катушки и электромагнита: провод ПЭВ-2, ПЭЛ-2 (диаметром 1,17 мм), количество витков катушки 300.

Приложение 4

к «Методическим указаниям по предотвращению коррозионных повреждений дисков и лопаточного аппарата паровых турбин в зоне фазового перехода»

1.2. Методика определяет технологию и порядок обнаружения эксплуатационных дефектов (трещин) в хвостовиках лопаток, распространяющихся в районе отверстий под заклепки, на участке с минимальной шириной хвостовиков лопатки (рисунке П.4, а).

1.3. Действительные размеры трещин и их форма не определяются.

1.4. Методика составлена с учетом конструкции крепления лопатки к ободу диска, характера, места развития и направления распространения трещин, на основе данных экспериментального контроля большого количества лопаток.

2.2. Соответствие параметров ультразвуковых приборов требованиям, указанным в паспортах завода-изготовителя изделия.

2.3.Использование при проведении контроля специальных наклонных пьезопреобразователей с рабочей частотой 5 МГц и углом наклона призмы 64° (рисунке П.4, б).


а – хвостовик лопатки (вид сверху): 1, 2 – отверстия для посадки заклепок; 3 – трещины от ближнего и дальнего отверстий для посадки заклепок; L – расстояние между отверстиями; s – призма искателя для УЗК хвостовиков рабочих лопаток паровых турбин; в – испытательный образец для настройки скорости развертки дефектоскопа; г – схема настройки скорости развертки при поиске трещин: 1 – испытательный образец; 2 – преобразователь; 3, 4 – отражатели типа «риска» у ближнего и дальнего отверстий; I – эхо-сигнал от конца хвостовика лопатки; II – эхо-сигнал от угла ближнего отверстия; III – эхо-сигнал от угла дальнего отверстия; IV – эхо-сигнал Т₁ от дефекта у ближнего отверстия; V – эхо-сигнал Т₂ от дефекта у дальнего отверстия
Рисунок П.4 – Ультразвуковая дефектоскопия вильчатого хвостовика лопаток.
2.4. Выполнение перед проведением контроля настройки скорости развертки (зоны контроля) и чувствительности дефектоскопа.

Настройка зоны контроля и чувствительности согласно инструкции по эксплуатации дефектоскопа с использованием испытательных образцов, изготовленных из хвостовой части демонтированных лопаток аналогичной ступени с нанесением на них искусственных отражателей типа рисок длиной 3 мм и глубиной 1 мм (рисунке П.4, в).

2.5. Величина шероховатости поверхности образца для настройки скорости развертки и чувствительности – не ниже R_z = 40 мкм.

Проведение оценки частоты рабочей поверхности испытательного образца визуальным способом.

2.6. Определение размеров образца и контрольных отражателей с помощью штангенциркуля и методом свинцового слепка с применением оптических средств (микроскопы УИМ-21, МПБ-2) или другими методами, обеспечивающими требуемую точность измерений.
3. Подготовка к контролю
3.1. Подготовка мест контроля заблаговременно. Обеспечение температуры проведения контроля металла на поверхности контролируемого изделия и окружающего воздуха в диапазоне +5 ¸ +40 °С.

3.2. Зачистка для проведения контроля свободной части хвостовика лопатки от окалины, ржавчины, забоин и неровностей до чистоты не менее чем R_z = 20 мкм.

3.3. Маркировка всех лопаток данной ступени для удобства регистрации обнаруженных дефектов.

3.4. Применение в качестве контактной смазки жидких технических масел или глицерина.

3.5. Колебания напряжения в электрической сети, к которой подключают дефектоскопы, не более ±5% от номинального значения.
4. Настройка аппаратуры
4.1. Настройка скорости развертки (зоны контроля).

4.1.1. Проведение настройки скорости развертки на испытательном образце по эхо-сигналам от края (конца) хвостовика лопатки, углов отверстий под заклепки и ближнего и дальнего искусственных дефектов (рисок).

4.1.2. Установка преобразователя на испытательном образце строго на середине свободной части хвостовика лопатки (положение I), нахождение эхо-сигнала от края (конца) лопатки и с помощью ручки «Развертка плавно» расположение его на экране дефектоскопа так, как показано на рисунке П.4, г, фиксируя это на шкале дефектоскопа.

Не меняя первоначального места расположения преобразователя на образце, поворотом его влево, а затем вправо (положение II, III рисунке П.4, г) и находят эхо-сигналы от ближнего и дальнего углов от отверстий под заклепки, так же фиксируя место их расположения на шкале экрана дефектоскопа (см. рисунке П.4, г).

После этого, плавно поворачивая пьезопреобразователь, находят эхо-сигналы от ближней и дальней риски (положение IV, V), также отмечая место их расположения на шкале дефектоскопа, обозначив их индексами Т₁, Т₂ (см. рисунке П.4, г).

4.2. Настройка чувствительности.

4.2.1. При выполнении контроля используются три уровня чувствительности: поисковый, браковочный и опорный.

Опорный уровень определяется при настройке чувствительности прибора по максимуму амплитуды эхо-сигнала от искусственных отражателей в испытательном образце и составляет не менее 15 дБ при настройке на дальний искусственный отражатель. При этом высота импульса от настроечного отражателя равняется 10 мм над линией развертки опорного уровня.

Поисковый уровень ниже опорного на 12 дБ и не превышает уровень помех не менее чем на 1 дБ.

Браковочный уровень ниже опорного на 6 дБ.

4.2.2. Настройку опорной чувствительности рекомендуется проводить следующим образом:

Установкой преобразователя так же, как и при настройке скорости развертки. Поворачивая преобразователь вправо и влево (в зависимости от расположения отверстий под заклепки), находят эхо-сигнал от дальнего искусственного отражателя, который ожидается на месте отметки Т₂ на шкале экрана дефектоскопа.

Кнопками «Ослабление» амплитуду эхо-сигнала ослабляют до высоты 10 мм над линией развертки и фиксируют цифровое значение этого ослабления в дБ (опорный уровень чувствительности при контроле дальней зоны хвостовика лопатки).

Дальнейшим поворотом пьезопреобразователя находят эхо-сигнал от ближнего искусственного отражателя, который ожидается на отметке Т₁ по шкале экрана дефектоскопа, и также нажатием кнопок «Ослабление» ослабляют амплитуду этого сигнала до 10 мм над линией развертки, фиксируя при этом значение этого ослабления в дБ (опорный уровень чувствительности при контроле ближней зоны хвостовика лопатки).

5.2. Установка преобразователя строго на середину свободной поверхности хвостовой части лопатки и путем поворота его влево и вправо слежение за появлением эхо-сигнала: от углов отверстий и конца хвостовика лопатки на экране дефектоскопа.

5.3. Признак наличия дефекта - появление эхо-сигнала на отметках Т₁ и Т₂ (см. рисунке П.4, г).
6. Оценка качества
Оценка качества хвостовика лопаток по результатам УЗК двумя оценками: «не годен» (брак) и «годен».

Лопатка бракуется, при обнаружении дефекта, амплитуда сигнала от которого при УЗД равна или больше браковочного уровня.

Пример. При настройке опорной чувствительности уровень ее оказался 22 дБ на дальней зоне контроля и 24 – на ближней.
Режим поиска 22 - 12 = 10 дБ.

При проведении контроля дальней зоны обнаружены дефекты с амплитудой эхо-сигнала 16 дБ (брак), так как браковочный уровень этой зоны составляет 22 – 6 = 16 дБ, при контроле ближней зоны – 18 дБ (брак), так как браковочный уровень этой зоны составляет 24 – 6 = 18 дБ.

Приложение 5

к «Методическим указаниям по предотвращению коррозионных повреждений дисков и лопаточного аппарата паровых турбин в зоне фазового перехода»
Общие указания

по критериям, нормам отбраковки и технологии ремонта

лопаточного аппарата и дисков, работающих в зоне фазового перехода
1. Демонтаж дисков при обнаружении на них коррозионного повреждения (коррозионного растрескивания или интенсивной язвенной коррозии с потерей профиля), для проведения последующей, более полной повторной дефектоскопии неразрушающими методами, указанными в приложении 2.

2. Проведение дефектоскопии неразрушающими методами внутренних поверхностей гребня диска и хвостовиков рабочих лопаток в случае, если с диска снимаются рабочие лопатки,.

3. Недопущение к ремонту и дальнейшей эксплуатации демонтированных дисков, имеющих коррозионные трещины на:

- посадочной поверхности;

- торцевых поверхностях ступицы на участке между расточкой и средним диаметром ступицы;

- поверхностях обода и гребней.

4. Недопущение к ремонту и дальнейшей эксплуатации рабочих лопаток при обнаружении на них коррозионных повреждений с трещинами на кромках или в прикорневом сечении. Все лопатки данной ступени подлежат замене. Не допускаются к эксплуатации также рабочие лопатки с коррозионными повреждениями, регламентированными заводами-изготовителями.

5. Допуск к ремонту дисков, имеющих коррозионные повреждения, при условии, что глубина трещин (в разгрузочных отверстиях и других поверхностях, кроме указанных в п. 3 настоящего приложения), не выше допустимых значений, регламентируемых заводами-изготовителями.

6. Проведение ремонта поврежденных дисков в соответствии с рекомендациями заводов-изготовителей.

7. Прохождение отремонтированными дисками повторной дефектоскопии после ремонта и при удовлетворительных результатах допуск их к дальнейшей эксплуатации по согласованию с заводом-изготовителем.

8. Проведение дефектоскопии отремонтированных дисков в сроки, регламентированные заводами-изготовителями турбины, но не реже чем через 2 ÷ 3 года эксплуатации. Запрещение дальнейшей работы дисков, если на отремонтированных дисках при эксплуатации вновь образовались трещины.

Приложение 6

к «Методическим указаниям по предотвращению коррозионных повреждений дисков и лопаточного аппарата паровых турбин в зоне фазового перехода»

Методические рекомендации

по визуальному осмотру лопаток, поврежденных коррозией
1. общие положения
1.1. Методические рекомендации (МР) определяют порядок проведения обследования рабочих лопаток, работающих в зоне фазового перехода турбин, вводят шкалы коррозионных повреждений лопаток.

1.2. МР не распространяются на лопатки, поврежденные эрозией, имеющие механические повреждения, изготовленные из некондиционного металла и не отвечающие другим требованиям действующих НТД.

1.3. МР распространяются на лопатки, прошедшие с положительными результатами контроль на наличие трещин в объеме, предусмотренном [9], [14].

1.4. МР распространяются на рабочие лопатки турбин, режимы эксплуатации которых находятся в соответствии с действующими НТД.

1.5. Контроль металла лопаточного аппарата проводится специалистами лаборатории металлов ТЭС, турбинного цеха или ремонтного предприятия.

1.6. В следующих разделах МР приведен перечень рекомендуемых операций для решения соответствующей производственной задачи.

2.2. Очистка лопаточного аппарата от отложений.

2.3. Зачистка не менее чем по две диаметрально противоположно расположенные лопатки каждой ступени, работающие в зоне фазового перехода, до металлического блеска с обеих сторон по всей длине пера. Проведение зачистки и шлифовки поверхности лопаток мелкой наждачной шкуркой М28.
3. Проведение контроля лопаточного аппарата
3.1. Проведение визуального контроля лопаточного аппарата с помощью локального источника освещения, зеркальца, лупы с увеличением до десяти крат. Возможность применения эндоскопов, перископов и других оптических систем для проведения осмотра поверхности в труднодоступных местах.

3.2. Проведение общего осмотра всех рабочих лопаток ротора и детального осмотра нескольких выбранных на данной ступени специально зачищенных лопаток.

3.3. Фиксация при проведении осмотра общего качественного коррозионного состояния лопаток (особенно входных и выходных кромок), отверстий под бандажную проволоку, состояние ленточных, проволочных и цельнофрезерованных бандажей; фиксация наличия эрозионного износа, следов механического повреждения и т.д.

3.4. Проведение при детальном осмотре количественного описания коррозионных повреждений специально зачищенных лопаток. Фиксация состояния поверхности (усредненное по зачищенным лопаткам данной ступени) с выпуклой и вогнутой сторон пера в прикорневом сечении, в середине и на периферии пера. Оценка диаметра максимальных язв и плотность язв. Выполнение качественного описания распределения коррозионных повреждений по перу лопатки. Отдельное описание состояния входных и выходных кромок.

3.5. Использование при описании коррозионных повреждений следующих шкал, указываемых в прилагаемых таблицах.

3.6. Использование для облегчения оценки состояния поверхности лопаток шаблона двух типов, приведенных на рисунке П.6. Шаблоны изготавливаются на миллиметровой бумаге и наклеиваются на картон.

• 
  ^{– окошки для измерения.}
  
• 
  
  

поверхности лопаток: для измерения диаметра (а) и плотности (б) язв.

Второй шаблон предназначен для оценки плотности язв. В шаблоне прорезаются четыре прямоугольных отверстия размером 10×10 мм; рядом с каждым отверстием наносятся тушью регулярные сетки точек, соответствующие плотности распределения 2, 10, 100 и 200 шт/см².

При осмотре лопаток, приложив к их поверхности шаблоны, оцениваются диаметр и плотность язв.
Таблица П.6.1 – Шкала по максимальным размерам коррозионных язв

Шкала по максимальным размерам коррозионных язв
Классификационная группа	Максимальный диаметр язв, мм
1 балл	0,1
2 балл	0,1 ÷ 0,5
3 балл	0,5 ÷ 1,0
4 балл	1,0 - –,0 И (или) травление поверхности
6 балл	Общая коррозия с потерей профиля

Таблица П.6.2 – Шкала по плотности распределения язв

3.7. Занесение результатов осмотра в формуляр.

3.8. Проведение оценочного расчета диаметра максимальной коррозионной язвы к моменту следующего осмотра лопаточного аппарата (d_c) по формуле
,. (3)
где:. d_п, d_н, d_c – диаметры максимальных язв в предыдущий , настоящий и следующий осмотры лопаток, мм;

t_п, t_н, t_с – длительность эксплуатации лопаток к моменту предыдущего, настоящего и следующего осмотров, ч.

Чем чаще планируются осмотры лопаток (чем меньше отрезок времени t_с - –_н), том точнее прогноз их коррозионного состояния к моменту следующего осмотра.