Повышение износостойкости оборудования паротурбинных установок электрических станций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.12, доктор технических наук Рыженков, Вячеслав Алексеевич

• Рыженков, Вячеслав Алексеевич
• доктор технических наук
• 2002

Оглавление диссертации доктор технических наук Рыженков, Вячеслав Алексеевич

Актуальность работы. Весьма существенное влияние на надежность и ресурс работы оборудования электрических станций оказывает износ поверхностей конструкционных материалов, являющийся следствием протекания эрозионных, коррозионных, эрозионно-коррозионных и кавитационных процессов. В наиболее неблагоприятном положении оказались паротурбинные установки. Повреждаемость поверхностей элементов проточных частей турбин (рабочие и сопловые лопатки, диски и роторы, корпуса, обоймы, диафрагмы и др.), стопорных и регулирующих клапанов, насосов, теплообменных поверхностей регенеративных и сетевых подогревателей паротурбинных установок усугубляется наличием высокого уровня тепловых и механических напряжений. Актуальность этой проблемы в современных условиях определяется следующими обстоятельствами:

- невысокой эффективностью и не универсальностью штатных способов повышения износостойкости элементов оборудования;

- недостаточным уровнем знаний о влиянии эксплуатационных факторов на интенсивность эрозионных и коррозионных процессов, их взаимосвязанного влияния на износ рабочих поверхностей;

- снижением «качества» рабочего тела за счет попаданий в тракты оборудования органических и неорганических примесей, систематическое определение концентраций которых не предусмотрено штатными инструкциями;

- ухудшением механических характеристик и изменением структуры конструкционных материалов оборудования, исчерпавшего свой расчетный ресурс и по-прежнему находящегося в эксплуатации;

- предполагающейся заменой устаревших блоков мощностью 150-200 МВт на более экономичные энергоблоки мощностью 300 МВт на суперсверхкритические параметры пара, что обуславливает необходимость разработки новых конструкционных материалов, обладающих повышенной износостойкостью.

Цель работы. Разработка научных и методологических основ, технических и технологических решений, их практического внедрения с целью значительного повышения износостойкости оборудования паротурбинных установок тепловых и атомных электрических станций.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- реализован комплексный подход к изучению проблемы повышения износостойкости оборудования паротурбинных установок, учитывающий многообразие повреждающих и взаимовлияющих факторов;

- на основе выявленных закономерностей в кинетике эрозионного разрушения металлических поверхностей разработана универсальная методика проведения исследований и обработки результатов испытаний при определении эрозионной стойкости материалов и защитных покрытий;

- определено влияние на величину инкубационного периода, максимальную и установившуюся скорости эрозии конструкционных материалов размеров и количества капель влаги, их скорости и угла соударения с поверхностью;

- разработана методика оценки скорости эрозионного износа рабочих лопаток влажнопаровых ступеней;

- разработан универсальный оптический зонд, с помощью которого определено распределение по высоте проточной части размеров крупнодисперсной (эрозионно-опасной) влаги за предпоследней и последней ступенями турбин К-160-130 и К-300-240;

- показано влияние значения рН, концентрации №С1 и поверхностно-активных веществ в рабочем теле электрических станций на процесс эрозии конструкционных материалов;

- разработана методология одновременного повышения эрозионной и коррозионной стойкости конструкционных материалов посредством формирования универсальных многослойных покрытий на основе использования переходных металлов и их соединений \\/-У\ групп периодической системы Менделеева;

- на основе комплексного использования современных методов исследований (хромато-спектроскопии, фотоэлектронной спектроскопии, газовой хроматографии, энергодисперсного анализа), а также коррозионных испытаний определены температурные границы эффективной применимости адсорбирующегося ингибитора коррозии - октадециламина;

- осуществлены анализ и обобщение результатов обширных натурных исследований по определению влияния пленкообразующего амина октадециламина на процесс удаления отложений с защищаемых от коррозии поверхностей, показана перспективность его применения для повышения коррозионной стойкости конструкционных материалов за счет удаления из поверхностных пор и трещин коррозионно-активных соединений - хлоридов.

Практическая ценность работы. На основании результатов, выполненного комплекса исследований, осуществленных автором самостоятельно и в соавторстве, под его руководством и при его непосредственным участием:

- определена относительная эрозионная стойкость основных лопаточных материалов (20X13, 15Х11МФ, ВТЗ-1, ВТ-5, ТС-5) и широко используемого для их защиты стеллита ВЗК, а также разного рода защитных покрытий, сформированных с помощью различных модификаций газотермического напыления, кластерного хромирования, электроискрового упрочнения, микродугового оксидирования и ионно-вакуумного осаждения;

- разработана и внедрена технология многократного повышения износостойкости лопаток и других элементов паровых турбин за счет формирования многослойного универсального покрытия на основе титана и его соединений без изменения структуры и механических свойств конструкционных материалов;

- с учетом результатов исследований по определению температурных границ эффективной применимости октадециламина разработаны и широко внедрены различные варианты реализации технологии консервации турбин, сетевых и регенеративных подогревателей и другого оборудования на период ремонтов и длительных простоев, технология микродозирования октадециламина в проточную часть турбин;

- разработаны и внедрены технология и мобильная установка для формирования антикоррозионного покрытия на наружных и внутренних поверхностях элементов турбоустановок и другого оборудования в период транспортировки, хранения, выполнения монтажных и ремонтных работ;

- разработаны и внедрены технология и оборудование для удаления отложений с теплообменных поверхностей без повреждения поверхностных оксидных пленок на основе комплексного применения эффективных моющих композиций и пленкообразующих аминов в едином технологическом цикле.

Достоверность и обоснованность результатов работы определяются:

- использованием апробированных методик проведения исследований, современного оборудования и средств измерений;

- соблюдение условий моделирования исследуемых процессов;

- удовлетворительной сходимостью результатов исследований при многократных повторениях;

- согласованностью научных результатов с данными других исследований, а также результатами металлографических и натурных исследований.

Автор защищает:

- методику проведения исследований эрозии металлов при каплеударном воздействии;

- методику проведения испытаний по определению эрозионной стойкости конструкционных материалов и защитных покрытий;

- результаты исследований по определению влияния на характеристики эрозионного износа лопаточных материалов, параметров жидкой среды влажнопарового потока и свойств рабочего тела электрических станций;

- методику оценки скорости эрозионного износа лопаток турбин при их проектировании и эксплуатации;

- результаты натурных исследований по определению распределения размеров крупнодисперсной влаги по высоте проточной части за предпоследней и последней ступенями турбин К-300-240 и К-160-130;

- результаты исследований по определению степени термолиза адсорбирующегося ингибитора коррозии-октадециламина;

- результаты анализа и обобщений обширных натурных исследований при консервации энергетического оборудования с использованием октадециламина;

- методологические и технологические решения, связанные с повышением коррозионной и эрозионной стойкостью паровых турбин, конденсаторов, сетевых и регенеративных подогревателей.

Личный вклад автора заключается:

- в разработке методологии и проведении комплексных исследований, создании экспериментально-испытательного комплекса по формированию и определению эффективности износостойких покрытий;

- в разработке методик исследований эрозии металлов при каплеударном воздействии, проведения испытаний по определению эрозионной стойкости конструкционных материалов и защитных покрытий, оценки скорости эрозионного износа лопаток турбин при их проектировании и эксплуатации;

- в постановке и непосредственном участии в проведении, обработке и анализе результатов исследований по определению основных закономерностей эрозии металлов и определении влияния на характеристики эрозионного износа лопаточных материалов параметров жидкой фазы влажнопарового потока и свойств рабочего тела электрических станций, определении относительной эрозионной стойкости основных лопаточных материалов и защитных покрытий, разработке оптического зонда и определении распределения размеров крупнодисперсной влаги за последней и предпоследней ступенями турбин К-300-240 и К-160-130;

- в руководстве и постановке исследований по определению оптимальных технологических условий формирования и эффективности ионно-плазменных защитных покрытий для повышения эрозионной и коррозионной стойкости, их влияния на структуру и механические свойства конструкционных материалов;

- в руководстве и постановке исследований по определению температурных границ эффективной применимости адсорбирующегося ингибитора коррозии -октадециламина;

- в руководстве, постановке и непосредственном участии в проведении натурных исследований, разработке технологических регламентов, устройств и оборудования, связанных с защитой пароводяных трактов оборудования от коррозии, удалении отложений и коррозионно-активных соединений с защищаемых поверхностей с использованием моющих композиций и пленкообразующих аминов.

Апробация работы Основные результаты настоящей работы были представлены на международных и российских конференциях, симпозиумах и конгрессах, на отраслевых научно-технических семинарах и селекторных сообщениях в РАО «ЕЭС России», ОАО «Мосэнерго», ОАО «Ленэнерго», ОАО «Пермьэнерго» и других энергосистемах РФ.

Публикации по работе Основные результаты научных исследований, методологические положения, технологические и технические решения, выполненные в соавторстве, непосредственно автором или под его руководством, изложены в 61 публикации, в т.ч. в 21 публикации в отечественных и зарубежных журналах, в 4 патентах Российской Федерации и в 36 докладах и тезисах докладов на международных и российских конференциях, симпозиумах и конгрессах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Анализ состояния проблемы повреждаемости элементов паровых турбоустановок электрических станций

В современных условиях чрезвычайную актуальность приобретает надежность работы тепломеханического оборудования ТЭС, которая в значительной степени обусловлена, наряду с другими факторами, повреждаемостью рабочих поверхностей конструкционных материалов. В наиболее неблагоприятном положении с этой точки зрения оказались турбоустановки. Повреждаемость поверхностей элементов проточных частей турбин (рабочие и сопловые лопатки, диски и роторы, корпуса, обоймы, диафрагмы и др.), стопорных и регулирующих клапанов, насосов, регенеративных и сетевых подогревателей турбоустановок в той или иной степени обусловлена наличием целого ряда факторов. В первую очередь -это различные виды износа поверхностей, присутствие органических и неорганических примесей в рабочем теле, высокий уровень тепловых и механических напряжений, наличие отложений и продуктов коррозии на теплообменных поверхностях, переменные режимы работы, конструктивные особенности, а также нарушения инструкций по эксплуатации оборудования [1, 2]. Износ элементов оборудования по современным представлениям понимается как разрушение поверхностных слоев конструкционных материалов, являющееся следствием протекания коррозионных и эрозионных процессов, обусловленных наличием целого ряда усугубляющих факторов.

Различным видам износа подвержены элементы всего теплотехнического оборудования электрических станций (см. рис. 1.1.). Практически все виды износа

Ф Эрозия при каплеударном воздействии Л Эрозия при воздействии аоразивных частиц ЩКоррозия в процессе эксплуатации (разнообразие ВИДОВ)Ш Коррозия в период ремонтЖй простоев

§ Коррозионное растрескива-конструкционных материалов; вЭроз ия-кщрозия Цр Кавитация

Рис. 1.1. Основные причины поверхностных повреждений элементов энергетического оборудования имеют место в турбинах, элементы проточной части которых подвергаются

Турбины

Запорная и сгужрунниам арматура рубонроводы различного назначения

Тенлообменные устройства различного назначения эрозионному, эрозионно-коррозионному и различным видам коррозионного зоздействиям. Анализ публикаций и опыта эксплуатации теплотехнического эборудования ТЭС и АЭС показывает, что с определенной степенью условности применительно к турбинам можно выделить следующие наиболее существенные зиды износа конструкционных материалов: коррозия (различные формы), <аплеударная эрозия, абразивная эрозия, эрозия-коррозия, коррозионное эастрескивание металла под напряжением.

Элементы проточных частей турбин подвержены не только эрозионному, абразивному и эрозионно-коррозионному износу, но и также различным видам юррозии, вопреки до недавнего времени существовавшему мнению, что проблема соррозии турбин не может быть актуальной, поскольку в соответствии с жесткими нормами ПТЭ в турбину поступает достаточно чистый пар. Коррозионному воздействию подвергаются поверхности роторов, дисков, лопаток, корпусов и других элементов турбин. Значительным коррозионным повреждениям подвергается юпаточный аппарат и диски в зоне фазового перехода. На турбинах разных ■ипоразмеров, изготовленных различными заводами, в процессе эксплуатации, (афиксирована язвенная коррозия с размерами язв от 0,5 до 4 мм, трещины, шляющиеся следствием коррозионной усталости, и коррозионное растрескивание юд напряжением.

В последние годы обострилась проблема еще одной разновидности »лектрохимической коррозии - атмосферной («стояночной»), воздействию которой юдвержены поверхности конструкционных материалов всего состава >борудования турбоустановок в период транспортировки, хранения, монтажа, вхождения в ремонте или резерве.

Для турбин большой мощности чрезвычайно актуальна проблема аплеударной эрозии. Известно, например, что в результате многолетних »бследований 25 теплофикационных турбин Т-100-130 и 15 турбин Т-250/300-240 ¡ыло выявлено, что по причине повреждений ресурс рабочих лопаток последних тупеней составляет в среднем 50 тыс. часов. Повреждения проявляются в виде сталостных трещин на входных и выходных кромках рабочих лопаток, юрвопричиной которых является концентрация напряжений, вызванная радиционной каплеударной эрозией. Анализ 82 отказов и аварий семи турбин Т-00-130, шести турбин Т-110-130, тринадцати турбин Т-250-240 и пятнадцати турбин :-300-240 показал, что наряду с коррозионными, коррозионно-усталостными и [ругими повреждениями эрозионный износ рабочих лопаток занимает лидирующее оложение [3] (см. рис. 1.2.), в т.ч. и по причине экономических потерь, связанных с заменой эродированных лопаток, недовыработкой электрической энергии и пиквидацией последствий аварий.

Повреждения, %

100ч

Мощность турбоагрегатов, МВт

В - обрывы РЛ и бандажей; И - эрозионный износ РЛ;

И - коррозионные, коррозионно-усталостные повреждения РЛ; О -другие повреждения

Рис. 1.2. Статистика повреждений лопаточного аппарата паровых турбин

Не в лучшем положении с точки зрения износа конструкционных материалов оказалось теплообменное оборудование турбоустановок электрических станций. Это касается подогревателей низкого и высокого давления, а также сетевых подогревателей. В частности, уже через 45-50 тыс. часов эксплуатации обнаруживаются повреждения трубок ПВД, трубок конденсатора и сетевых подогревателей. Повреждения в первую очередь обусловлены ЭКИ, коррозией и обесцинкованием. Износу подвергаются стальные и латунные поверхности теплообмена как со стороны пара или его конденсата, так и со стороны охлаждающей и сетевой воды, хотя, безусловно, причины и механизмы его протекания различны.

Анализ актуальности перечисленных выше видов износа, а также эрозионно-коррозионного и абразивного износов конструкционных материалов паротурбинных установок показывает, что с учетом усугубляющих факторов наиболее весомы эрозионный и коррозионный износы, которые в значительной степени снижают ресурс и надежность работы оборудования и, как следствие, являются причиной весьма существенных экономических затрат [1].

2. Эффективность способов борьбы с эрозионными и коррозионными видами износа элементов теплотехнического оборудования паротурбинных установок

Виды износа конструкционных материалов элементов теплотехнического эборудования электрических станций предопределили способы борьбы с ними. К настоящему времени на основании результатов большого объема исследований эазработано достаточно много разноплановых способов повышения износостойкости, основная часть которых направлена на борьбу с каплеударной эрозией и различными видами коррозии.

Способы повышения эрозионной стойкости в большинстве своем направлены на защиту поверхностей рабочих лопаток влажнопаровых ступеней турбин от высокоскоростного каплеударного воздействия. С некоторой долей условности эти способы можно разделить на две большие группы. К первой группе относятся активные способы борьбы с эрозией, ко второй - пассивные. Активные способы включают в себе мероприятия, направленные в конечном итоге на уменьшение степени влажности и уменьшение размеров жидких частиц двухфазного потока в последних ступенях турбин, тем самым устраняя в той или иной степени собственно причину эрозионного износа - высокоскоростное взаимодействие частиц влаги с поверхностью рабочих лопаток. Пассивные способы борьбы в первую очередь направлены на изменение поверхностных свойств конструкционных материалов или на обеспечение их внешней защиты от каплеударного воздействия. К этой же группе следует отнести конструкторско-технологические мероприятия, которые за счет эптимального выбора эрозионно-стойких материалов, изменения структуры (размер зерна и др.) традиционных конструкционных материалов, а также изменения проектных конструкторских и технологических решений обеспечивают повышение сопротивляемости элементов проточных частей турбин высокоскоростному воздействию двухфазного потока.

Всесторонний анализ показывает, что несмотря на достаточно широкое применение заводами-изготовителями вышеперечисленных способов повышения эрозионной стойкости, ни один из них не соответствует современным требованиям [1, 4-йЗ]. Самый распространенный способ - припайка или приварка стеллитовых пластин характеризуется весьма серьезными прямыми и косвенными недостатками. Наряду с «ухудшением» газодинамических характеристик профилей лопаток, цороговизной и технологическими трудностями, достаточно часто происходит отрыв пластин, которые приводят к повреждениям трубок конденсатора со всеми вытекающими из этого последствиями. При приварке стеллитовых пластин нередки случаи образования концентраторов напряжений, которые являются причиной образования трещин и отрывов рабочих лопаток в процессе эксплуатации турбин. Способы, связанные с упрочнением поверхности, характеризуются невысокими показателями эрозионной стойкости, образованием концентраторов напряжений в зоне перехода от упрочненного слоя металла к неупрочненному. Общий недостаток цля всех этих способов - невозможность их применения для защиты выходных <ромок рабочих лопаток последних ступеней паровых турбин.

Эффективность применения способов повышения коррозионной стойкости гурбоустановок рассматривалась в двух аспектах - защита поверхностей оборудования в период эксплуатации и защита поверхностей оборудования в период ремонтов и длительных простоев.

Анализ эффективности применения способов защиты поверхностей оборудования турбоустановок от коррозии показывает, что их набор для предотвращения или значительного снижения скорости протекания коррозионных процессов в период эксплуатации не вполне достаточен. Главная проблема состоит в соблюдении правил ведения водно-химических режимов и строгом выполнении регламентированных мероприятий, направленных на борьбу с коррозией, а также в предупреждении попадания в рабочее тело неорганических и органических примесей, концентрация которых в последние годы имеет тенденцию к повышению. Если учесть, что штатным объемом химконтроля на ТЭС не предусмотрен периодический контроль за концентрацией в рабочем теле органических и некоторых соединений неорганического происхождения, в частности, хлоридов, то становится очевидным, насколько актуальны эти обстоятельства с точки зрения /сугубления проблемы поверхностного разрушения конструкционных материалов оборудования энергетических блоков, в т.ч. и оборудования турбоустановок.

Применительно к проблеме коррозии конструкционных материалов оборудования турбоустановок в период ремонтов и длительных простоев анализ разработанных способов защиты с учетом жестких требований ПТЭ (в частности, при выходе турбин в ремонт или резерв на срок более 7 суток они должны быть законсервированы) показывает, что далеко не все могут быть эффективны. Существенно ограничены возможности применения способа, связанного с использованием летучих ингибиторов, по причине сложности реализации, токсичности используемых реагентов и отсутствия возможности производить ремонт законсервированного оборудования. Последнее обстоятельство характерно и для способов, базирующихся на использовании осушенного воздуха или инертного газа - азота. Использование термина «горячий воздух» вряд ли оправдано, т.к. подогрев воздуха, применяемый, в частности, для консервации турбин без уменьшения его относительной влажности до уровня ниже 60 % может не только не улучшить ситуацию, а значительно ее ухудшить. Эта проблема еще более усугубляется, если оборудование имеет поперечные связи, при которых появляется возможность попадания влажного пара в полости консервируемого оборудования через неплотности арматуры. Технологии реализации этих способов разработаны применительно к защите от коррозии проточных частей турбин. Другое оборудование турбоустановок (конденсаторы, регенеративные и сетевые подогреватели, другие теплообменные устройства, а также насосы, арматура и трубопроводы) на период ремонтов и простоев практически не защищается от воздействия атмосферной коррозии.

3. Исследования и разработка универсального способа повышения эрозионной стойкости элементов паровых турбин.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение износостойкости оборудования паротурбинных установок электрических станций»

этапе определяется целым рядом факторов, основными из которых являются:

• не в полной мере изучен процесс эрозии конструкционных материалов в широком диапазоне влияющих факторов;

• отсутствуют достоверные данные о характеристиках двухфазного потока в областях взаимодействия с поверхностями элементов турбин;

• малоэффективны способы повышения эрозионной стойкости конструкционных материалов для турбин большой мощности;

• отсутствует универсальная методика оценки эрозионного износа, необходимая при эксплуатации и проектировании турбин;

• значительное повышение концентрации органических и неорганических примесей в рабочем теле;

• нарушение штатных инструкций при эксплуатации оборудования.

Все эти факторы, даже если учесть, что последние два из них могут быть устранены, стали причиной необходимости проведения комплексных исследований и разработки на основе их результатов мероприятий для значительного повышения эрозионной стойкости конструкционных материалов элементов оборудования, в первую очередь рабочих лопаток влажнопаровых ступеней турбин большой мощности.

3.1. Основные закономерности процесса эрозии лопаточных материалов паровых турбин. Анализ результатов большого объема исследований эрозии различных материалов показывает, что скорость этого процесса в течение времени его протекания не является величиной постоянной. В самом общем случае кинетика эрозионного процесса характеризуется тремя периодами (стадиями): инкубационный период, в котором скорость эрозии равна нулю, период с максимальной скоростью и период с установившейся скоростью эрозии[7ч-9]. Вместе с тем, в зависимости от свойств материалов, подвергающихся каплеударному воздействию, и от величины скорости взаимодействия кинетика эрозионного процесса может характеризоваться различным количеством периодов - от двух, когда имеет место переходный и /становившийся периоды, до шести, когда наряду с инкубационным периодом исследователи предлагают установить четыре переходных периода и два периода с /становившимися скоростями эрозионного процесса. Следует отметить, что в кинетике эрозионного процесса не всегда присутствует инкубационный период. Отсутствие инкубационного периода характерно для таких материалов и скоростей взаимодействия с жидкими частицами, при которых отдельные удары сопровождаются потерей массы материала.

На сегодняшний день пока не создана универсальная методика расчета эрозии различных материалов, натурные же исследования весьма дороги и продолжительны по времени. В этой связи очень важное значение имеет определение эрозионных характеристик различных конструкционных материалов, осуществляемое с использованием стендов и установок, в которых обеспечиваются /словия взаимодействия образцов конструкционных материалов с эрозионноопасной стредой.

Проблема эрозии в турбинах наиболее актуальна для рабочих лопаток влажнопаровых ступеней. Интенсивному высокоскоростному воздействию полидисперсного влажнопарового потока подвержены входные и выходные кромки рабочих лопаток и поверхности других элементов проточных частей. Процесс эрозии в турбинах обусловлен с одной стороны наличием двухфазного потока, жидкая фаза которого в виде различного размера частиц (капель) движется с разными скоростями и под различными углами, и с другой стороны - противостоящей этому совокупности вращающихся рабочих лопаток, характеризующихся различной длиной и конфигурацией, определенными свойствами конструкционных материалов, наличием вибрации и динамических напряжений высокого уровня. Для полноты картины следует добавить, что это весьма сложное взаимодействие усугубляется неравномерностью концентрации жидкой фазы по высоте проточной части турбины и постоянно меняющимся рельефом разрушающихся поверхностей конструкционных материалов.

С учетом вышеизложенного на основании обобщения большого объема данных об эрозии различных материалов и использовании уникального эрозионного стенда МЭИ (ТУ) [9, 10] была разработана универсальная методика проведения эрозионных исследований, которая позволила определить кинетику и закономерности развития эрозионного износа лопаточных материалов (различных сталей и титановых сплавов).

На рис. 3.1.1. представлена типичная «кривая» эрозионного износа лопаточных материалов, которая характеризуется следующими последовательными периодами: инкубационным, первым переходным периодом, периодом с максимальной скоростью эрозии, вторым переходным периодом и периодом с установившейся скоростью износа.

Рис. 3.1.1. Типичная «кривая» эрозионного износа лопаточных конструкционных материалов: Е - средняя глубина эрозионного износа, м; т - масса соударившейся с поверхностью жидкости, приходящейся на единицу площади, кг/м2; ДСМ - потеря массы материала, кг; рм - плотность материала, кг/м3

Эти периоды очевидны при использовании универсальных координат, получаемых при переходе к удельным параметрам, учитывающим площадь эродированного участка 8эр, с которой удален объем материала Д\/м и массы жидкости Ов в виде капель С^ размера, взаимодействующих с поверхностью образца со скоростью Суд и приходящейся на единицу площади поверхности. Переход к удельным параметрам эрозии позволил выявить характерную особенность в кинетике эрозионного процесса, которая заключается в следующем: касательные, проведенные к кривым эрозии на участках с максимальной и установившейся скоростями при различных условиях соударения (с!к = \/аг, Суд = уаг) пересекаются в одних и тех же точках на оси ординат (см. точки Е0 и Еуст на рис. З.1.1.). Это обстоятельство подтвердилось при анализе результатов исследований эрозионных процессов многих исследователей в широком диапазоне скоростей соударения и размеров жидких частиц для хромистых сталей, титановых и алюминиевых сплавов. Наличие точек Ео и Еуст характерно для эрозионного процесса как для моно, так и для полидисперсных потоков жидкости, взаимодействующих с поверхностью металла в широком диапазоне скоростей [11, 12].

Анализ результатов длительных натурных исследований, при которых фиксировалась длина и ширина зон эрозионного износа, уменьшение хорды на периферийном участке лопаток, показывает качественное совпадение с типичной «кривой» эрозии, полученной на эрозионном стенде (см. рис. 3.1.2.).

Рис. 3.1.2. Зависимость максимальной глубины эрозионного износа (У) для турбины мощностью 308,5 МВт и уменьшения хорды на периферии рабочих лопаток последней ступени турбины мощностью 664 МВт и 7 турбин мощностью 210 МВт в зависимости от времени их эксплуатации

С целью уточнения механизма и характера эрозионного разрушения поверхностей лопаточных материалов был проведен большой объем металлографических исследований с использованием растрового электронного микроскопа. Эти результаты исследований, а также результаты исследований других авторов, касающиеся изучения механизма эрозии, позволили определить, что эрозионное разрушение металлических поверхностей представляет собой весьма сложный процесс, который с некоторой долей условности можно представить состоящим из трех последовательных стадий: повреждение поверхности под действием циклической импульсной нагрузки при ударе капли, являющееся следствием протекания сложного динамического процесса, состоящего из ряда взаимосвязанных событий, развитие которых во времени определяется структурой и свойствами конструкционных материалов; повреждение поверхности за счет растекающейся с большой скоростью жидкости (в 3-^4 раза большей, чем скорость соударения) после удара капли, которая взаимодействует с выступающими поверхностными дефектами (края трещин, каверн, раковин) и способствует их разрастанию; повреждение поверхности за счет проникновения растекающейся после соударения жидкости внутрь металла с образованием туннелей, начинающихся в эрозионных кавернах. Проникающие внутрь металла в различных плоскостях высокоскоростные потоки жидкости от нескольких соударившихся капель приводят к отрыву значительных фрагментов поверхности.

3.2. Влияние параметров двухфазного потока на интенсивность эрозионного износа рабочих лопаток влажнопаровых ступеней турбин.

Очевидно, что интенсивность эрозионного износа рабочих лопаток влажнопаровых ступеней турбин определяется характеристиками жидкой фазы двухфазного потока на входе в рабочую решетку, к которым относятся: степень влажности парового потока (у), доля крупнодисперсной влаги (Л), функция распределения и модальный размер жидких частиц (с1м ), скорость (СК[) и угол (ук!) движения жидких частиц. Параметры движения и структура жидкой фазы в зазоре между сопловой и рабочими решетками ступеней турбин является следствием протекания сложных процессов, включающих образование первичной влаги при конденсации пара, образование жидких пленок на поверхностях лопаток и других элементах проточной части турбин, срыв пленок в виде крупнодисперсной влаги, ее взаимодействие с поверхностями лопаток, в т.ч. с поверхностями, по которым движутся жидкие пленки, конструктивными особенностями ступеней и режимными параметрами турбины.

Несмотря на большой объем выполненных теоретических и экспериментальных исследований по определению параметров и структуры двухфазных потоков во влажнопаровых ступенях турбин, достоверно рассчитать эти характеристики на входе в рабочую решетку влажнопаровой ступени турбины пока не представляется возможным, поскольку ни один из предлагаемых методов расчета не учитывает всей сложности и многообразия протекающих процессов. Применительно к рассматриваемой проблеме двухфазный поток, выходящий из зопловой решетки, с достаточной степенью условности можно разделить на три группы (рис. 3.2.1.): пар и монодисперсная влага, скорости (С"-|) и направления (а"-!) которых практически одинаковы; поток крупных капель, образующихся при дроблении сходящих с кромок сопловых лопаток пленок и движущихся с небольшими скоростями С'^л (V = С'-|Пл / С'1 = 0,05-Ю, 15) и углами выхода, элизкими к углу наклона выходной кромки (а'1 = щэ + Да, где Да = 2-Ю0); поток крупных капель, движущихся со скоростью С'-|Ср = (0,3-Ю,7)С"1 и очень большими углами а'ср = 40-5-70°, образуемых за счет срыва потоком пара части влаги из пленки, а также за счет образования отраженной влаги при взаимодействии капель с периферийного сечения ступени

Представленные на рис. 3.2.1. входные треугольники скоростей пара и жидкой фазы типичны для периферийной зоны последних ступеней, где срывной поток капель, а в большей степени пленочный взаимодействует с лопатками со скоростью \Л/'1, близкой по своему значению к окружной скорости и, под углами (З1! » (3М1.

С целью определения влияния основных параметров соударения на процесс эрозии - размера и скорости взаимодействия жидких частиц были выполнены исследования на эрозионном стенде МЭИ(ТУ), результаты которых, а также результаты других авторов, пересчитанных с использованием универсальных координат зависимости Е=^т) и представленных в виде логарифмических зависимостей параметров эрозионного износа конструкционных материалов: величины инкубационного периода (т0), максимальной (Ем) и установившейся (Ёуст) скорости от диаметра капель жидкости (с1к) и скорости соударения с образцами (Суд) приведены на рис.3.2.2+3.2.5. Необходимая дополнительная информация для рис. 3.2.2. и рис. 3.2.3. приведена в таблице 3.2, для рис. 3.2.4. - в таблице 3.3, для рис. 3.2.5. - в таблице 3.4. С учетом того, что на кривой Е=^(т) имеют место два линейных участка с некоторым приближением принято, что Ё^Сог^ и Ёуст=Соп81 Учитывая последнее и приведенные обозначения на рис. 3.1.2. максимальную скорость эрозии ь V \ х

-\т\\

МЬ\ .

Л - СЕ6В - МЭИ ♦} - цкти ■ - Шкода * -МАИ I \ с--

Л

1

100 200 400 600 800 Суд,м/с

Рис. 3.2.2. Зависимость величины инкубационного периода от скорости соударения капель жидкости с поверхностью лопаточных материалов.

Ем> Еус!

1.0Е-08

1 .ОЕ-09

1,0Е-10

Л1 Л -СЕвВ - ^ - МЭИ - цкти - □)" - Шкода -ж -МАИ т /

-А * рф- г

-V/ рь -1— ти ■■

-Ш V/ 4 'А тфз

1—

1 м

100

200

400 600 800 Суд,М/С

Рис. 3.2.3. Зависимость максимальной (Ём) и установившейся (Ёуст) скоростей эрозионного износа лопаточных материалов от скорости соударения капель жидкости с их поверхностью ( - - Ём=^СУд);---- Ёуст= ^Суд))

Таблица 3.2.

Материал Обозначения Диаметр капель хЮ"'3, м Способ подачи капель

Т1А18пгг ст02=900МПа ■ 0,270 генератор капель

12СгМ1Мо\ЛЛ/ аО2=700МПа □ 0,270 генератор капель

20X13 (НВ=181) • 1,1 генератор капель

20X13 (НВ=181) о 0,69 генератор капель

10X13 (закалка, высокотемпературный отпуск, НВ=229) 0 Данные о размере капель отсутствуют форсунка

12X13 ♦ 0,125 (осред величина) форсунка

Сталь (12% хрома) ▲ 0,350 форсунка

Сталь (12% хрома) А 1,05 форсунка

20X13 (НВ=160) * 1,0 генератор капель

100 200 400 600 8001000 2000 МКМ

Рис. 3.2.4. Зависимость величины инкубационного периода от размера соударяющихся капель жидкости с поверхностью лопаточных материалов

Еуст

1,00Е-08

1.00Е-09

1,00Е-10 т 100 200 400 6008001000 2000 4<,МКМ

Рис. 3.2.5. Зависимость максимальной (Ём) и установившейся (Ёуст) скоростей эрозионного износа лопаточных материалов от диаметра соударяющихся капель жидкости с их поверхностью ( -- Ём=^с!к);----Ёуст=^к))

Таблица 3.3

Материал Обозначения Скорость соударения, м/с Способ подачи капель

20X13 (НВ=170) + 300 генератор капель

20X13 (НВ=170) о 325 генератор капель

20X13 (НВ=181) @ 300 генератор капель

20X13 (НВ=181) • 250 генератор капель

48ТЧ X 300 генератор капель

48ТЧ * 320 генератор капель

Таблица 3.4.

Материал Обозначения Скорость соударения, м/с Способ подачи капель

Сталь (12% хрома) А 309 форсунка

Сталь (12% хрома) □ 242 форсунка

Сталь (12% хрома) 0 186 форсунка

20X13(НВ=181) о 325 генератор капель

20X13(НВ=181) в 300 генератор капель

20X13(НВ=181) • 250 генератор капель м) и установившуюся скорость эрозии (Ёуст) можно представить в следующем виде: - —

-уст — при > тх эр

Ем —

АС м

ПЛ1 Рм^эрТ / рв'2эрТ при т0 < т, < т*

Эчевидно, что характер зависимостей то=^СУд), то=^с1к), ЁМ=^СУД), ЁУст=^СУд), Ём=^с1к), Ёуст=^с1к) качественно одинаков. Имеющиеся различия в численных значениях величин инкубационных периодов и скоростей эрозионного износа конструкционных материалов близких по своему химическому составу объясняются эазличными режимами их термообработки и различными методиками проведения исследований.

Представленные зависимости позволяют сделать заключение, что для широко применяемых в турбостроении конструкционных материалов (хромистые стали с различным содержанием углерода, а также титановые сплавы) эрозионные гарактеристики в широком диапазоне скоростей соударения и размеров жидких настиц достаточно хорошо аппроксимируются следующими соотношениями: т0 = р0сГ1ок (3.4), п0 = ЬоС уД (3.1), УД (3.2), м = Ь1Ск1 м = р-|С1 к (3.5),

УСТ = Ь'^уд (3.3), Ёуст = (3.6), де Ьо, Ь1, Ь'-|, -к0 , К-), к*-I - есть функции размеров соударившихся с образцом кидких частиц, структуры и свойств конструкционных материалов, ро, р-|, р'-|, -10, 11, 11 - есть функция скорости соударения, структуры и свойств конструкционных материалов. Исследования по определению влияния угла соударения жидких частиц на параметры эрозионного процесса материалов показали, что величина инкубационного периода (то) и максимальная скорость (Ём) определяются нормальной составляющей скорости соударения, а установившаяся скорость эрозии (Ёуст) - полной скоростью соударения.

3.3. Методика оценки скорости эрозии рабочих лопаток паровых турбин.

Как уже отмечалось, на сегодняшний день отсутствует универсальное соотношение, позволяющее рассчитать параметры процесса эрозии металлов во всех периодах его развития. Было предпринято достаточно много попыток создания универсальных моделей эрозии. Использовались различные подходы для решения этой проблемы. Ряд моделей основываются на энергетических, статистических и феноменологических подходах, в основе других лежит механизм усталостного разрушения металлов. Многие из них носят оценочный характер. Практически все модели обладают теми или иными недостатками, которые значительно уменьшают границы их применимости. Такая ситуация обусловлена прежде всего сложностью и многообразием взаимосвязанных явлений, происходящих при высокоскоростном взаимодействии частиц жидкости с поверхностью металла. Дальнейшее изучение этой проблемы будет связано с проведением более глубоких физических и теоретических исследований.

Однако, наряду с вышеизложенным обнаруженные закономерности в кинетике эрозионного разрушения поверхности металлов (рис. 3.1.1.), а также полученные зависимости параметров эрозионного процесса от размеров и скорости соударения жидких частиц (рис. 3.2.2 - 3.2.5.) позволяют разработать достаточно простую методику расчета эрозионного износа металлов, которая может использоваться для оценки эрозии лопаток паровых турбин при проектировании и выполнения инженерных расчетов при эксплуатации оборудования. Используя параметры: то , Ём , Ёуст, а также характерные точки Ео , Еуст, т* на графике зависимости E=f(m) с некоторым приближением можно принять, что Ё\ = 0 для ГП< ППо; Ё] = Ём для

ГТ1о<ПЛ< ГП*; Ё\ = Ёуст ДЛЯ т*<т<ПЛПред , где тПреД - количество воды соударившейся с поверхностью образца, отнесенное к площади эродированной поверхности, необходимое для разрушения поверхности образца на среднюю глубину, равную предельной Епред, задаваемой изготовителем оборудования или определяемой из условий эксплуатации. Очевидно, что для периода с максимальной скоростью износа справедливо соотношение:

Е| = Ём- т, - Ег

3.7), т0<гп1< т*, в свою очередь для периода с установившейся скоростью эрозии будет справедливо:

Е1 = Ёуст • П^ + Еуст (3.8), ПЛ*<1Т^<тпред • Цля определения характерных точек Ео и Еуст, расположенных на оси ординат зависимости Е = ^ш), на эрозионном стенде получают «кривые» эрозии образцов исследуемого металла при не менее трех различных скоростях соударения и трех размерах жидких частиц. На основании этих результатов с достаточной степенью точности для конструкционных материалов можно построить номограммы для определения скоростей эрозионного износа Ём и Ёуст в широком диапазоне размеров и скоростей соударения жидких частиц. На рис. 3.3.1 приведены кинетические кривые эрозии образцов из стали 20X13.

0,06

N вкривой 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Суд, м/с 325 ЗОС 325 250 300 ЗОО 250 300 250 с1кх10"6,м 1100 690 690 В20 350 ЗОО 690 1100 1100 тхЮ4, кг/м2

Рис. 3.3.1. «Кривые» эрозионного износа стали 20X13 при различных условиях соударения (Суд^аг, с1к=^аг)

Лспользуя эти зависимости и задавая с некоторым шагом значения Суд или с!к иожно построить упомянутую номограмму для определения ЁМ] и Ёус-п (см. рис. 3.3.2.). Для определения Е\ в задаваемом сечении по высоте рабочей лопатки измеряют (вычисляют) размеры и скорости взаимодействия частиц жидкости с поверхностью, а также количество влаги, приходящейся на единицу площади зассматриваемого сечения. Затем с помощью соотношений (3.7) и (3.8) определяют искомую величину. Таким образом можно получить зависимость средней глубины эрозионного разрушения поверхности по высоте рабочих лопаток влажнопаровых ступеней в течение всего периода эксплуатации. ис. 3.3.2. Пример построения зависимости Ём=Т(с1к) для стали 20X13 при Суд=275 м/с и

3УД=350 м/с и зависимость ЁМ=Т(СУД) при с!к=1500 мкм (- зависимости, полученные экспериментальным путем; . - зависимости, полученные перестроением)

3.4. Взаимное влияние эрозионного и коррозионного процессов на интенсивность износа конструкционных материалов.

Основываясь на результатах отечественных и зарубежных исследований, оторые определили наличие в рабочем теле электростанций большого количества рганических и неорганических примесей, неконтролируемых в штатном режиме, онцентрирование коррозионно-активных соединений в турбинах (в зоне перехода ерегретого пара к влажному), а также, учитывая зависимость интенсивности азвития эрозионных процессов от исходного состояния поверхности, одвергающейся каплеударному воздействию, была поставлена задача пределения влияния «качества» рабочего тела на интенсивность протекания эозионного износа поверхностей конструкционных материалов. Известно, что в эльшинстве своем разрушение поверхности металлов, обусловленное эздействием коррозионного фактора, с течением времени замедляется вследствие эразования защитной оксидной пленки. Однако если эта пленка непрерывно цаляется или повреждается, что происходит в результате каплеударного )здействия, коррозионный процесс будет интенсивно развиваться. Это Зстоятельство подтверждается результатами натурных исследований (см. рис. 4.1.), в которых были зафиксированы участки поверхности без защитной оксидной юнки при интенсивно протекающем коррозионном процессе.

Рис. 3.4.1. Фрагменты поверхности рабочей лопатки, подверженной одновременному коррозионному и эрозионному воздействиям (турбина К-300-240)

В рамках настоящей работы была разработана методика и проведены исследования по определению влияния на интенсивность эрозионного износа металлов параметров, характеризующих в самом первом приближении «качество» эабочего тела, таких как значение рН, солесодержание и наличие поверхностно-активных веществ. В качестве рабочего тела использовался конденсат ТЭЦ. Исследования были выполнены при скоростях взаимодействия жидких частиц с збразцами металлов Суд=300 м/с и их размерах с!к=820 мкм. Представленные на зис. 3.4.2. результаты исследований, показывают влияние значения рН турбинного сонденсата на величину инкубационного периода (то), максимальную (Ём) и остановившуюся (Ёуст) скорости эрозионного износа исследуемых образцов.

Рис. 3.4.2. Влияние значения рН турбинного конденсата на величины инкубационного периода (то), максимальной (Ёмакс) и установившейся (Ёуст) скоростей эрозионного износа стали

1ричем, при уменьшении значения рН конденсата процесс эрозии металла начительно интенсифицируется: уменьшается величина инкубационного периода, юзрастают максимальная и установившаяся скорости процесса[13]. Эти результаты юдтверждают в том числе оправданность подщелачивания рабочего тела, при этом юобходимо учитывать, что при значении рН пара перед турбиной 9,0+9,2, значение •Н конденсата в конденсаторе по результатам натурных исследований может юнижаться до 7,5+8,5, а в турбине в зоне перегретого пара к влажному, этот юказатель может достигать значение менее 5,0.

Влияние солесодержания рабочего тела на процесс эрозионного износа стали !0Х13 определялось при различных концентрациях №С1 в турбинном конденсате, ¡аметное влияние концентрации №С1 в конденсате было зафиксировано только на 1нкубационный период (см. рис. 3.4.3). Скорости эрозионного износа (Ём, Ёуст) стали эрозионного износа стали 20X13 от концентрации №С1 в турбинном конденсате

0X13 оказались неизменными при различных концентрациях соединения №С1, ричем при концентрациях последнего значительно превосходящих реальные при ксплуатации турбин [1, 14]. В последние годы наметилась тенденция увеличения в абочем теле электростанций концентраций различного рода поверхностно-ктивных соединений, попадающих тем или иным путем в тракты оборудования, [остаточно хорошо известно, например, влияние поверхностно-активного вещества ПАВ) - октадециламина на процесс эрозионного износа конструкционных 1атериалов. Наличие определенной концентрации ПАВ в рабочем теле приводит в энечном итоге к уменьшению доли крупных эрозионно-опасных капель и при рочих равных условиях скорость эрозии лопаток будет меньше. В этом случае южно говорить о косвенном влиянии ПАВ на эрозионный износ. Непосредственное тияние концентрации ПАВ можно определить на основании результатов юследований, представленных на рис. 3.4.4. ис. 3.4.4. Влияние концентрации ПАВ (октадециламина) в турбинном жденсате на кинетику эрозионного износа стали 12Х13Ш фрактограмма типичного участка эрозионной поверхности при концентрации <тадециламина в конденсате СОДа=0 мг/л; б) фрактограмма типичного участка эозионной поверхности при концентрации октадециламина СОда=100 мг/л

I качестве ПАВ использовался октадециламин (С^НзгМНг). Можно видеть, что рисутствие октадециламина в каплях жидкости, соударяющейся с образцами стали 2X1ЗШ, не изменяя кинетики эрозионного процесса, уменьшает скорости розионного износа и практически не оказывает никакого влияния на инкубационный ериод. Причем, влияние октадециламина на Ём, Ёуст не зависит от его онцентрации в конденсате.

3.5. Эрозионная стойкость лопаточных материалов и защитных покрытий.

В соответствии с вышеизложенным эрозионная стойкость элементов паровых урбин в значительной степени определяется используемыми конструкционными отериалами, выбор которых обусловлен целым рядом параметров, в перечне оторых характеристики эрозионной стойкости не являются первостепенными. 1меются данные о конструкционных материалах, обладающих высокой эрозионной тойкостью, но не отвечающих другим весьма высоким требованиям, определяемым х функциональным назначением.

Решая проблему оптимального выбора конструкционных материалов, в т.ч. и о условиям обеспечения требуемой эрозионной стойкости, необходимо уже на тапе проектирования турбин иметь данные о их эрозионных характеристиках, которыми могут в полной мере являться инкубационный период (то), максимальная ;ЁМ) и установившаяся (Ёуст) скорости эрозии. К настоящему времени накоплено достаточно много результатов эрозионных испытаний различных материалов, что позволяет их выстроить в ряд по эрозионной стойкости. Говорить об универсальности этих результатов не приходится, т.к. получены они в основном при использовании различных установок и методик эрозионных испытаний. В эольшинстве своем такие испытания ориентированы на получение сравнительной эценки уноса массы образцов конструкционных материалов при каплеударном воздействии в течение некоторого заданного времени. Полученные таким образом эезультаты не могут являться универсальными и адекватными результатам, которые получены для одних и тех же материалов в условиях различных установок. Принято результаты эрозионных испытаний конструкционных материалов представлять в виде диаграммы относительной эрозионной стойкости, в которых полученные эрозионные характеристики относят к подобным характеристикам эталонного материала, у которого относительная эрозионная стойкость принимается эавной единице. Некоторые исследователи полагают, что если на всех испытуемых образцах в течение определенного времени имеет место эрозионный износ, то справедливо расположение конструкционных материалов в ряд относительной эрозионной стойкости. Однако детальный анализ показывает, что такой подход далеко не всегда справедлив и может давать ложные представления об эрозионной стойкости тех или иных материалов, особенно в тех случаях, когда сопоставляются конструкционные материалы, значительно отличающиеся друг от друга по эрозионной стойкости. Возможна ситуация, когда за один и тот же промежуток зремени, в течение которого образцы подвергаются каплеударному воздействию, (инетика процесса эрозии испытуемых материалов будет различна: у одних этот процесс уже развивается в периоде с установившейся скоростью (Ёуст), у других юлько закончился инкубационный период (то). Построенный ряд эрозионной стойкости в этом случае на основании зависимости ДОмг 1^), где Лвш - потеря массы образцов испытуемых материалов в течение времени т^ не может быть в полной мере корректным и дает весьма приблизительное представление об эрозионной стойкости сопоставляемых материалов. Тем не менее некоторые представления об эрозионной стойкости того или иного материала можно получить. На рис. 3.5.1. в качестве примера приведена диаграмма сравнительной эрозионной стойкости стали 12X13 и различного рода защитных покрытий, полученная юдобным способом [15]. s6 ш

Is s s

1 4

X X i 3 s

Q. О

2 -| S X Л и о 1 tj 20X13

OTH T-I

Er кластерное хромирование

-\

1-сталь 20 X13; 2-стеллит; 3-толщина покрытия 25 мкм;4- толщина покрытия 75 мкм; 5- толщина покрытия 150 мкм; 6-Ti; 7-AI; 8-Ni+45%Ti; 9-50 мкм; 10-100 мкм; 11-150 мкм; 12-50 мкм; 13-100 мкм; 14150 мкм; 15- электроискровое упрочнение; 16-Сг02; 17-гг02;18-технология №1; 19-технология №2. микродуговое оксидирование кристаллическое фное покрытие н. пок^|тие основе Ni-B наоРснове покрытие на основе оксидные ПАВ покрытия г

Ni-B

Л Г

19

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ис. 3.5.1. Диаграмма сравнительной эрозионной стойкости стали 20X13 и различных защитных покрытий

Анализ результатов эрозионных исследований разнородных конструкционных материалов, полученных или пересчитанных с использованием универсальных юординат показывает, что корректное сопоставление результатов эрозионных испытаний возможно только при использовании и сопоставлении эрозионных параметров: то, Ём и Ёуст.

Анализ и обобщение эрозионных исследований, выполненных в МЭИ(ТУ) и МАИ позволили выстроить в ряд эрозионной стойкости широко применяемые юпаточные стали и титановые покрытия, а также используемый для защиты лопаток ггеллит ВЗК (см. рис. З.5.2.). эис. 3.5.2. Характеристики процесса эрозии лопаточных материалов и иироко применяемого для их защиты стеллита ВКЗ (относительно стали 15X11МФ)

В данном случае сталь 20X13, титановые сплавы ВТЗ-1, ВТ-5, ТС-5 и стеллит ВЗК сопоставлены относительно стали 15Х11МФ по трем эрозионным характеристикам [то, Ём и Ёуст). Очевидно, что эрозионные характеристики лопаточных сталей и гитановых сплавов соизмеримы и значительно уступают стеллиту ВЗК по длительности инкубационного периода и скоростям развития эрозионного процесса. Широкое использование стеллита для повышения эрозионной стойкости рабочих попаток паровых турбин в значительной степени оправдано, однако при этом эчевидны весьма серьезные проблемы, связанные с его применением (см. главу 2). В этой связи по-прежнему продолжаются поиски более эффективных способов повышения эрозионной стойкости в первую очередь рабочих лопаток (РЛ) влажно-паровых (ВП) ступеней. Анализ современных результатов отечественных и зарубежных исследований показывает, что в этой части наиболее перспективным направлением является разработка технологий формирования износостойких универсальных покрытий, отвечающих весьма жестким современным требованиям: зысокая эрозионная (по меньшей мере соизмеримая со стойкостью стеллитов) и (оррозионная стойкость; защита всей поверхности, в т.ч. и выходных кромок РЛ; сохранение эффективности покрытий при эксплуатационном уровне напряжений и соррозионной активности рабочей среды; неизменность профиля и шероховатости поверхности РЛ; отсутствие влияния процесса формирования покрытия на структуру 1 механические свойства защищаемого материала.

В настоящее время в машиностроении все более широкое распространение юлучают металлические и неметаллические порошковые покрытия, имеющие по ;равнению с другими определенные преимущества.

С целью определения возможности применения подобного рода покрытий для ювышения эрозионной стойкости РЛ турбин были выполнены исследования с ^пользованием эрозионного стенда МЭИ(ТУ), результаты которых представлены на )ис. 3.5.3. Информация о характеристиках исследовавшихся покрытий приведена в абл. 3.5.

Таблица 3.5. кр. Покрытие Тол щина, мкм Способ формирования Примечание

1. ПГ-ХН80СРЗА 100 плазматрон

2. сталь 20X13 - - без покрытия

3. ПГ-ХН80СРЗА 100 плазматрон с оплавлением

4. ПГ-12Н-02 100 плазматрон с оплавлением

5. нитрид титана 5 ионно-плазменное

6. нитрид титана 10 ионно-плазменное

7. ПГ-ХН80СРЗА 300 плазматрон с оплавлением

8. стеллит ВЗК 300 детонационное

9. титан+никель 100+100 детонационное сверхзвуковое

10. титан 200 детонационное сверзвуковое

11. сермител 10 -

ЕхЮ^, м 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0

О 2 4 6 8 10 12 14 16 тхЮ4, КГ/М2

Рис. 3.5.3. «Кривые» эрозионного износа стали 20X13 с различными защитными покоытиями (см. табл. 3.51

Анализ полученных результатов показывает, что практически Зесперспективны газотермические покрытия (плазматронные и детонационные) без 1Х оплавления на поверхности защищаемых материалов (кривые 1,8-И 1 на рис. З.5.З.). Такие покрытия не обладают инкубационным периодом и начинают разрушаться после соударения с жидкостью, отделяясь от защищаемой поверхности делыми фрагментами (см. фото). Вместе с тем, перспектива применения с их юследующим после формирования покрытия оплавлением, несмотря на более зысокие эрозионностойкие показатели, в полной мере не очевидна. Это связано с гем, что процесс оплавления покрытий зачастую сопровождается образованием заковин и трещин, являющихся причиной образования концентраторов напряжений, 1то не допускается по условиям эксплуатации лопаток. Более перспективны тонкие юкрытия из нитрида титана, получаемые ионно-плазменным способом в условиях $акуума.

3.6. Универсальный способ повышения износостойкости лопаток и других элементов паровых турбин.

Как было показано в 3.5. с учетом современных весьма жестких требований к ¡ащитным покрытиям рабочих лопаток наиболее перспективными оказались яносительно тонкие ионно-плазменные покрытия из нитрида титана, получаемые в условиях глубокого вакуума. Способ получения ионно-плазменных покрытий из штридов и карбидов переходных металлов 1\/-\/1 групп Периодической системы Менделеева на фоне большого числа других способов является весьма юрспективным и приобретает все большее распространение для повышения 13носостойкости, в первую очередь, инструментов и оснастки.

Анализ опубликованных результатов исследований в этом направлении показывает, что развитие способа получения ионно-плазменных покрытий шло по пути формирования покрытий из соединений с высокой твердостью. К последним можно отнести тугоплавкие химические соединения, которые условно можно эазделить на следующие группы: металлоподобные соединения, не содержащие <ислорода, (нитриды, карбиды, бориды, силициды переходных металлов 1\/-\/1 ■рупп); металлоподобные соединения, содержащие кислород (оксиды алюминия, <рома и других металлов); неметаллические соединения (карбиды и нитриды бора, алюминия и кремния).

Механизм формирования вакуумных ионно-плазменных покрытий заключается во взаимодействии высокоэнергетических потоков частиц (ионы, атомы, (ластеры) и квантов с поверхностными слоями изделий. Физика процесса достаточно хорошо изучена, разработаны различные способы его реализации. 1роцесс формирования покрытий в вакууме в самом общем случае включает в себя следующие основные этапы: генерацию потока частиц вещества, ионизацию и ускорение потока, конденсацию частиц на поверхности изделий.

Анализ влияния различных факторов взаимодействия ионизированных частиц : поверхностью показывает, что качество образуемого при этом покрытия )пределяется химической природой, энергетическим состоянием частиц, их илотностью, скоростью и углом падения, а также химическим составом и структурой юновы, ее шероховатостью поверхности, температурой, электрическим ютенциалом.

Несомненным достоинством вакуумных методов формирования покрытий шляется возможность: кристаллизации веществ в широком диапазоне югулируемых скоростей осаждения из парового состояния; возможность ;мешивания в широком диапазоне различных материалов в паровой фазе; введение $ металлическую матрицу высокодисперсных частиц упрочняющей фазы с >авномерным их распределением по объему матрицы, что нельзя достичь, 1апример, при использовании порошковой металлургии. При наличии юнизированного потока частиц металла и одновременным напуске реактивного газа ! зависимости от его парциального давления можно получать покрытия различного :техиометрического состава в результате протекания плазмохимических реакций нитриды, карбиды, оксиды и т.д.). Например, при адсорбции на поверхности :онденсации молекулы азота произойдет образование нитрида за счет процесса [иссоциативной хемосорбции посредством возникновения двух ковалентных связей /юталл-азот по схеме:

N2(ra3) -» N(aflc) + N(aflC)

I I

Me Me

С учетом реального состояния проблемы способов повышения износостойкости элементов паровых турбин (см. гл. 1, 2), всестороннего анализа современных достижений в области получения тонких металлических покрытий, эбладающих уникальными свойствами, а также тестовых испытаний ионно-плазменных покрытий была разработана методология определения возможности применения такого рода покрытий для значительного увеличения ресурса работы РЛ влажнопаровых ступеней посредством повышения их эрозионной и коррозионной стойкости, в рамках которой были выполнены исследования с использованием уникального экспериментального комплекса МЭИ(ТУ), включающего в себя: установку по формированию ионно-плазменных покрытий в вакууме "TINA" с эбъемом вакуумной камеры 1 м3, ультразвуковую установку для очистки поверхностей перед формированием покрытий; уникальный эрозионный стенд; электрохимический комплекс для определения коррозионной стойкости покрытий, стенды для определения усталостных и коррозионно-усталостных характеристик, зборудование для определения эффективности покрытий при воздействии механических напряжений эксплуатационного уровня в условиях рабочей среды с повышенной коррозионной активностью.

Известно, что процесс формирования покрытий в вакууме в значительной степени определяется температурой подложки. Учитывая, что минимальная ■емпература подложки при формировании покрытий с использованием той или иной модификации ионно-плазменных способов формирования в зависимости от назначения получаемых покрытий колеблется в диапазоне от 50°С до 600°С, а также необходимость поддержания уровня температуры процесса формирования 13носостойких покрытий на PJ1, при которых не происходит изменения структуры и механических свойств конструкционных материалов были определены режимные 1араметры процесса и оптимальное месторасположение исследуемых образцов в 5акуумной камере установки "TINA" . В конечном итоге было получено требуемое >аспределение температур по объему камеры в зависимости от времени протекания фоцесса (см. рис.3.6.1.). Причем, температура начала конденсации покрытия, юответствующая в данном случае сороковой минуте, может быть в некотором *иапазоне увеличиваться или уменьшаться (за счет изменения времени »лектронного нагрева, ионной очистки и расстояния между подложками (изделием) и юпарителем металла, используемого при формировании покрытия).

I, °с

400 350 300 250 200 150 100 50 0

0 20 40 60 80 100 т5 МИН

Рис. 3.6.1. Изменение температуры образцов конструкционных материалов в процессе формирования покрытий в зависимости от их местоположения в вакуумной камере

Основываясь на представленном на рис. 3.6.1. распределении температур по эбъему вакуумной камеры, были проведены исследования по определению интервала температур процесса формирования покрытий, в котором можно было юлучить их высокую эрозионную стойкость [5]. Было установлено, что сформированные покрытия при начальных температурах поверхности ниже 100°С (арактеризуются низкой степенью адгезии на защищаемой поверхности и не могут шеть практического значения. На рис. 3.6.2. приведена зависимость относительной эрозионной стойкости стали 20X13 с покрытием из нитрида титана от начальной гемпературы процесса формирования покрытия. 4

Еотн 3 2 1

100 150 200 250 300 350 Т,°С эис. 3.6.2. Влияние начальной температуры процесса формирования покрытия на этносительную эрозионную стойкость стали 20X13 с покрытием из нитрида титана о о о о

-А о о д

-е - верхний образец А- средний образец ♦-нижний образец о-образец на Ртах Д- образец на (Згтй О- образец на Рт1п Д 9 о

-йг О о д

1? О ь о

Исследование проводилось в диапазоне температур от 180 °С до 330 °С с ^пользованием вращающихся в вакуумной камере в двух плоскостях образцов, с размещенными на них датчиками температуры, которые позволяли фиксировать зеальную температуру образцов. Очевидно значительное влияние начальной температуры формирования покрытия на эрозионную стойкость лопаточной стали, 1то, безусловно, нельзя не учитывать при формировании покрытия на PJ1 злажнопаровых ступеней, имеющих, как правило, большую относительную длину.

Отличительной особенностью ионно-плазменных способов формирования покрытий является возможность проведения на предварительном этапе или эдновременно с процессом модификации поверхностных слоев защищаемого материала, которая достигается за счет воздействия на поверхность зысокоэнергетических частиц (ионов или атомов). При изменении времени зоздействия (бомбардировки) или увеличении энергии ионов можно не только щалить загрязнения и различные окислы с поверхности, что весьма важно с точки ¡рения повышения степени адгезии, но и также изменить поверхностные и эбъемные свойства подложки. При бомбардировке поверхности образцов юпаточной стали ионами аргона с энергией 300 ЭВ и длительности воздействия до Ю минут очевидно значительное влияние на процесс эрозии стали (см. рис. 3.6.3.): существенно увеличивается инкубационный период то, еще в большей степени жорость эрозионного износа Ём[18, 19].

Ех10"2, м

1С. 3.6.3. Кинетика эрозии лопаточной стали при предварительной обработке ее »верхности ионами аргона (♦ - без обработки поверхности; ■- с обработкой »верхности ионами аргона)

Применительно к проблеме разработки универсального износостойкого юкрытия важное значение имеет его коррозионная стойкость. На рис. 3.6.4. федставлены результаты исследований по определению коррозионной стойкости яали 20X13 с комбинированными покрытиями, которая определялась

Рис. 3.6.4. Поляризационные характеристики образцов стали 20X13 с комбинированными покрытиями тектрохимическим способом на основании получения и анализа анодных юляризационных кривых и измерений значений электрохимического потенциала и ютенциала пробоя [4, 20, 21]. В качестве критерия коррозионной стойкости для :тальных и титановых образцов с покрытием и без него использовалось значение ютенциала пробоя, при котором на поляризационной кривой имеет место штенсивный рост значений тока. Различные комбинации двухслойных покрытий (Ti i TiN) формировались с учетом ранее изложенных результатов в разделе 3.6. с юпользованием установки "TINA". Анализ результатов показывает, что значения ютенциала пробоя образцов с покрытием из TiN практически не отличается от этого ке показателя стали 20X13 независимо от толщины покрытия. Вместе с этим »чевидно, что определяющее значение для обеспечения коррозионной стойкости жазывает толщина титанового слоя. При толщине слоя титана более 0,6 мкм :оррозионная стойкость лопаточной стали с двухслойным покрытием (5мкм Ti + 6 /1км TiN) приближается к коррозионной стойкости массивного титана. В отличие от оррозионной эрозионная стойкость в основном определяется нитридом титана. В ачестве примера на рис. 3.6.5. приведена диаграмма относительной эрозионной :тойкости стали 20X13 с одно- и двухслойным покрытием, состоящим из слоев итана и нитрида титана различной толщины, с предварительной ионной юмбардировкой поверхностного слоя стали.

С учетом перспективности исследуемого способа формирования покрытий, ¡азирующегося на высокой эрозионной и коррозионной стойкости были проведены сталостные и коррозионно-усталостные сравнительные испытания образцов лопа

I, мА

О 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Е, мВ X

9 8 7

О 5 г а о

5 ^ "I X л о о

3 2

1 н о

-Б

20X13 Енп»ф

Т^ягвО °с

СуД=250 М/С (1К=800 МКМ

09 Т|+2 5 мкм та

9 МКМ

1 мплт; +9 ■ПН

Рис. 3.6.5. Относительная эрозионная стойкость лопаточной стали с одно и двухслойным покрытием точных сталей без и с универсальным износостойким покрытием (см. рис. 3.6.6.) [4]. а, МПа

500

400

300

200

100 ч о Уч \ у

А

104

105

106

107 . 10е Циклы эис. 3.6.6. Результаты усталостных и коррозионно-усталостных испытаний эбразцов лопаточной стали 20X13 с универсальным износостойким покрытием:

- испытания на воздухе; А; А - испытания в коррозионно-активной среде; »; А - образцы с покрытием

Анализ результатов показывает, что такого рода износостойкие покрытия не олько не ухудшают (как, например, гальванические покрытия), а в значительной :тепени их повышают, что наиболее очевидно применительно к результатам юррозионно-усталостных испытаний.

Совокупность полученных результатов исследований позволила разработать 'ниверсальный способ многократного повышения эрозионной и коррозионной :тойкости различных элементов турбоустановок (лопаток, элементов стопорных и югулирующих клапанов, насосов, рабочих колес и других элементов) без изменения иеханических свойств и структуры конструкционных материалов [22+26]. С целью апробации этого способа были проведены специальные исследования на реальных эабочих лопатках последних ступеней турбин ПТ-60-130 и Т-100-130 с использованием модифицированной ионно-плазменной установки TINA [3, 22]. В замках этих исследований было осуществлено препарирование рабочих лопаток с делью установки по всей длине контрольных образцов для проведения эрозионных 1 коррозионных испытаний, а также датчиков контроля температуры при реализации процесса формирования ионно-плазменных покрытий в вакууме (см. рис. 3.6.7.).

Т, °С

300 250 200 150 100 50 0

0 10 20 30 40 50 60 70 т, МИН

Рис. 3.6.7. Распределение температуры по профилю лопаток турбин ПТ-60-130 и Т-100-130 в процессе формирования универсального износостойкого покрытия (а), препарированная лопатка турбины мощностью 100 МВт (б)

С целью обеспечения формирования покрытий равномерной толщины по профилю юпатки был разработан специальный планетарный механизм для организации ¡ращения лопаток в двух плоскостях (см. рис. 3.6.8.).

С учетом длинномерности и сложной конфигурации лопаток важно обеспечить IX равномерный прогрев с целью исключения необратимых деформаций и юзникновения концентраторов напряжений. В этом плане были выполнены юследования по оптимизации пространственного расположения лопаток, мощности еплового потока, режима охлаждения стенок вакуумной камеры и т.п. На рис. 3.6.7. |редставлен один из вариантов распределения температур по трем сечениям |рофилей двух лопаток, удовлетворяющих вышеизложенным условиям.

Не менее важным обстоятельством является определение эрозионной ;тойкости по длине профиля лопатки. И что особенно важно - определение юальной эрозионной стойкости у корневого сечения выходной кромки, которая в а) 4

111

-Я—II л о <> А д Д

А А А Д эт ып п Г'

6) - центр -л ■ - периферия I 200А А-замок J □ -периферия^ О-замок г 250А А- центр

ЕхЮ-3, м

25 30 mx104, кг/м2 эис. 3.6.8. Изменение величины инкубационного периода эрозионного износа по 1рофилю лопатки турбины мощностью 100 МВт (а); лопатка турбины Т-100-130 препарированная съемными образцами (б); расположение лопаток в вакуумной самере ионно-плазменной установки (в): 1-корневое сечение; 2-центральная часть iepa; 3-периферия (зона стеллитовых пластин); 4-сталь 20X13 без покрытия; г-многослойное универсальное покрытие на поверхности лопаточной стали современных условиях совсем не защищается и является при определенных эежимах работы турбины определяющим с точки зрения ресурса эксплуатации юпатки. На рис. 3.6.8. приведены результаты эрозионных испытаний образцовсвидетелей, закрепленных на выпуклой и вогнутой сторонах лопатки турбины Т

100-130. Испытания проводились с целью определения величины инкубационного юриода (гп0) процесса эрозии в трех сечениях (периферия, центральная часть, юрневое сечение). Значительное увеличение продолжительности инкубационного юриода явилось основанием для практического применения этого способа, в рамках юторого было осуществлено формирование одного из вариантов универсального лногослойного покрытия на поверхностях четырех опытных партий натурных юпаток паровых турбин: рабочие лопатки двух решеток последних ступеней урбины Т-175-130 (Вильнюсская ТЭЦ); рабочие лопатки последних ступеней турбин

Г-100-130 и ПТ-60-130 (ОАО "Мосэнерго"); рабочие лопатки зоны перехода от юрегретого к влажному пару турбины Т-100-30 (Липецкая ТЭЦ).

1. Разработка и внедрение универсальной технологии удаления отложений, санации и защиты поверхностей оборудования гурбоустановок от коррозии.

Проблема коррозии поверхностей пароводяных трактов и элементов урбоустановок не менее актуальна при сравнении , в частности, с аналогичной фоблемой для котлоагрегатов электрических станций. Коррозионные процессы, фотекающие в период эксплуатации турбин, в первую очередь обусловлены сачеством рабочего тела (свежего пара), которое в последние годы имеет -енденцию к ухудшению, что обусловлено нарушением технологии подготовки штательной воды и попаданием в нее органических и неорганических примесей при нештатных ситуациях. На фоне этого коррозионные процессы, интенсивно фоистекающие в зоне перехода от перегретого к влажному пару при нормативных сонцентрациях примесей в паре, еще более интенсифицируются, что в конечном 1тоге значительно обостряет проблему коррозионного растрескивания металлов под напряжением. Актуальность проблемы коррозии в период ремонтов и длительных фостоев определяется не только невысокой эффективностью разработанных способов консервации, но и тенденцией увеличения в окружающей среде фомышленных зон концентраций соединений (например, двуокиси серы), ¡начительно интенсифицирующих коррозионные процессы.

На сегодняшний день очевидно, что стремление к дальнейшему ужесточению ■ребований к качеству рабочего тела и применение более коррозионностойких сонструкционных материалов наталкивается на весьма значительные технические и жономические трудности. Более перспективным в современных условиях является юдход, базирующийся на поисках более эффективных способов борьбы с гаррозионными процессами, естественно, при условии выполнения действующих нормативных требований по обеспечению должного качества рабочего тела.

Анализ результатов лабораторных и натурных исследований показывает, что наибольшей перспективой в рамках решения проблемы повышения коррозионной стойкости турбоустановок обладают способы, базирующиеся на использовании в :ачестве ингибитора коррозии адсорбирующихся поверхностно-активных веществ -шенкообразующих аминов, в частности, октадециламина.

1. Основные аспекты и границы применимости пленкообразующих эминов в теплоэнергетике

Структура пленкообразующих аминов соответствует формуле СпНгп+^Нг, где

1 = 8-н22. При этих значениях числа п - это первичные алифатические амины алкиламины или жирные амины) с прямой цепью атомов углерода в молекуле. Наиболее эффективным из группы пленкообразующих аминов является жтадециламин (флотамин) СН3 - (СН2)17 - МН2 -> С18Нз7МН2, основные химические 1 физические свойства которого приведены в [27,28,29,30,31]. Зарубежным аналогом жтатециламина является рофамин. Анализ многочисленных результатов табораторных и натурных исследований позволяет определить многообразие спектов применения октадециламина в энергетике. Наряду со своими высокими шгибирующими свойствами, используемыми для защиты поверхностей юнструкционных материалов от коррозии, определены его свойства, позволяющие к ому же значительно снижать скорость эрозионных, эрозионно-коррозионных и :авитационных процессов, способствовать удалению отложений, штенсифицировать теплообменные процессы, а также повысить экономичность шажнопаровых ступеней турбин.

Несмотря на достаточно глубокую изученность свойств октадециламина и юзможностей использования в энергетике по-прежнему нет полной ясности о емпературных границах его применимости. Известно, что октадециламин, как )рганическое вещество, разлагается при повышенных температурах, в результате 1еструкции которого образуются вторичные и третичные амины (С18Нз7)21ЧН и С18Н37)зМ, а также 1МНз, Нг, СО, СН4. Различие данных о температурах разложения жтадециламина, его интенсивности и составе продуктов разложения )пределяется количеством и составом примесей в исходном продукте и условиями доведения исследований. Важное значение имеет определение состава продуктов ;еструкции этого вещества, остающихся на поверхностях конструкционных латериалов и их влияния на структуру и механические свойства последних. С 'четом этого была разработана методология проведения комплексных юследований по определению термической стойкости октадециламина. состава фодуктов его разложения и их влияния на коррозионные свойства конструкционных латериалов. На первом этапе были определены состав исходного октадециламина, ггепень разложения и состав продуктов его деструкции (см. рис. 4.1.1.). 1сследования проводились в герметичных тиглях из нержавеющей стали, в которые юмещался исследуемый продукт, в режиме нагрева со скоростью 2 °С в минуту в доапазоне температур от 100 до 550 °С с использованием термоаналитического юмплекса Тв-ОБС-Ш 5е1агат (ГНЦ «Прикладная химия» г. Санкт-Петербург). Состав продуктов разложения определялся на хромато-масс-спектре фирмы Ни\л/еей-Раскагс1, совмещенным с газовым хроматографом НР-5890. Наряду с этим )ыли проведены коррозионные испытания образцов из хромистой стали с защитным :лоем октадециламина, предварительно выдержанных в атмосфере гелия при емпературе 500 °С в течение б часов.

На основании результатов исследований было выявлено, что: термическое разложение октадециламина начинается при температуре примерно >авной 400 °С и значительно интенсифицируется при температурах 480-^500 °С, >сновной реакцией при термическом разложении является расщепление амина по глерод - углеродным связям, в результате которой при дальнейшем расщеплении ервичных продуктов образуются газообразные и жидкие смеси насыщенных и юнасыщенных углеводородов. С повышением температуры при прочих равных словиях деструкция дополняется реакциями дегидрирования и циклизации, при том продукты разложения обогащаются ароматическими соединениями, а газ

300000 а)

280000'

260000 1- гексадециламин; 2- пентадека-

240000" нитрил; 3- октадециламин; 4- геп-

220000" тадеконитрил; 5- не идентифици-

200000" рован; 6- амид- С)в; 7, 8- не

180000 идентифицирован

160000"

140000"

120000"

100000 -

80000 1

60000

40000■ к2

20000 о- . 4

V. 5

-О. ю и

12

1- тетрадецен; 2- тетрадекан; 3- пентадецен; 4- пе-нтадекан; 5- гексадецен; 6- гексадекан; 7- гептаде-цен; 8- гегттодекан; 9- октадецен; 10- окгадекан;

12- гексадециламин; 13- пентадека-нитрил; 14- гептадециламин; 15- окта-дециламин; 16- гептадеканитрил; 22-стеариламид; 25- диокгилфталат (фон); 11,17-21,23,24,26- 29- не идентифицированы (пик 21- фон)

4500000 4000000 3500000 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000 500000 0 А»т

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 эис. 4.1.2. Хроматограмма исходного (а) и подвернутого высокотемпературному зоздействию в калориметрической ампуле (б) октадециламина одородом и низшими углеводородами. Степень термолиза октадециламина в этих словиях составила около 50%; защитные свойства октадециламина, сформированного на образцах из хромистых сталей сохранились только на образцах, выдержанных при температурах меньших 450 °С, на поверхностях остальных образцов, подвергнутым коррозионным испытаниям в атмосфере повышенной влажности и концентраций №С1, появились следы коррозии.

12. Защита пароводяных трактов турбоустановок от коррозии в юриод ремонтов и длительных простоев.

Проблема защиты проточных частей паровых турбин от коррозии в период емонтов и простоев приобретает в настоящее время особую значимость. На фоне невысокой эффективности штатных способов консервации (см. главу 2), разработанных на относительно небольшие сроки ремонтов и простоев, в последние •оды по различным причинам выводятся в длительный резерв (на год и более) достаточно большое число турбин. В длительном простое находятся противодавленческие турбины типа Р-50 и Р-100 общей мощностью 1900 кВт. Простаивают турбины мощностью 200 и 300 МВт.

Детальный анализ эффективности и границ применимости разработанных способов консервации турбин показывает, что с учетом решения всех аспектов рассматриваемой проблемы наиболее перспективны способы, заключающиеся в формировании на защищаемых поверхностях пленок ингибиторов коррозии. А среди гакого рода способов наиболее эффективен и универсален способ, базирующийся на использовании в качестве ингибитора коррозии пленкообразующих аминов, среди соторых наиболее изучен и наиболее широко внедрен октадециламин [32-^45]. В рамках настоящей работы разработаны, апробированы и обобщены гехнологические схемы и пооперационные технологии реализации консервации и расконсервации паровых турбин и конденсаторов мощностью от 4 до 800 МВт, а гакже регенеративных и сетевых подогревателей (по паровой и водным сторонам) 46,47], которые до последнего времени практически не защищались от атмосферной коррозии. В таблице 4.1. с достаточной степенью условности юотнесены варианты консервации (расконсервации) с тем или иным оборудованием

Сода, МГ*КГ

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Т,Ч ис. 4.2.1. Изменение концентрации консерванта в свежем паре и в конденсате при онсервации турбин мощностью 100 и 250 МВт (а); адсорбированный на защищаемой оверхности слой октадециламина в процессе консервации (б); эффект идрофобности поверхности материалов при наличии защитного слоя ктадециламина (в) гурбоустановки в отдельности и в совокупности. Процесс консервации поверхностей эборудования турбоустановки заключается в формировании защитного слоя (см. эис. 4.2.1.(6)), образующийся за счет адсорбции молекул октадециламина из водной 1ли паровой среды. В самом общем случае технология реализации процесса сонсервации состоит из образования тем или иным способом зысококонцентрированной эмульсии консерванта, ее дозирования в тракты )борудования в соответствии с разработанной технологической схемой, создания )асчетной концентрации консерванта в консервирующей смеси (Н2О + C18H37NH2), юследующей выдержке при необходимой температуре для обеспечения условий юрбирования молекул консерванта на защищаемые поверхности и сброса >тработанной консервирующей среды на шламоотвал или очистные сооружения. На >ис. 4.2.1.(а) в качестве примера приведены характерные изменения концентрации жтадециламина в процессе консервации турбин мощностью 100 и 250 мВт в остром iape и в конденсате при различных исходных концентрациях консерванта в рабочем еле. Характер представленных зависимостей является типичным и еидетельствует об адсорбции консерванта на защищаемые поверхности |роточных частей турбин. С целью защиты от атмосферной коррозии наружных и ¡нутренних поверхностей не находящегося в эксплуатации оборудования урбоустановок, а также запасных частей разработана универсальная автономная становка (см. рис.4.2.2.), с помощью которой формируется слой ингибитора оррозии за счет осаждения на защищаемые поверхности мелкодисперсной жидкой зракции, содержащей определенное количество молекул консерванта [48-Г-54].

1с. 4.2.2. Универсальная автономная установка для формирования тикоррозионных покрытий (а); процесс формирования антикоррозионного крытия на поверхности ротора турбины Т-100-130 (б)

Таблица 4.1.

Зарианты реализации технологии консервации (расконсервации различного состава эборудования паротурбинных установок с использованием октадециламина Оборудование |риант -гсервации эсконсервации) Турбо-установка Турбина и конденсатор (по паровой стороне) Регенеративные подогреватели Сетевые подогреватели Конденсатор по водной стороне по водной стороне по паровой стороне по водной стороне по паровой стороне

Создание циркуляций жсервирующей смеси (вода+консервант) с эддержанием необходимой температуры • • • • • •

Заполнение паровых пространств консер-рующей смесью с пос-дующей выдержкой и эддержанием необходимой температуры барбатажем пара • • • юдувка оборудования 1ром при дозировании в него эмульсии консерванта • (***) • •

Комбинированное использование вариантов • • •

- - при включенном валоповороте турбины - с предварительной очисткой поверхностей - при работе турбины на частичных оборотах с учетом критических частот

3. Удаление отложений и продуктов коррозии, санация поверхностей онструкционных материалов

Известно, что отложения и продукты коррозии являются одной из причин нижения надежности и экономичности работы паровых турбин и турбоустановок в елом. Отложения в цилиндре высокого давления (соединения меди и др.) приводят уменьшению проходных сечений, к росту перепада давления на регулирующей гупени и как следствие к снижению мощности и осевому сдвигу роторов турбин. В зою очередь концентрирование и выпадение примесей на поверхности дисков и опаток в зоне перехода от перегретого пара к влажному является причиной энцентрации агрессивных соединений (хлориды, сульфаты) и протеканию эррозионных процессов (коррозионное растрескивание металла под напряжением, эррозионная усталость и питтинговая коррозия). В аналогичной ситуации находятся эверхности ПСГ, на которых как с водной стороны, так и с паровой также эоисходит накапливание коррозионно-активных соединений. Естественно, что с элью повышения коррозионной стойкости конструкционных материалов, эобходимо обеспечивать периодическое удаление накапливающихся и предотвращать образование (по меньшей мере значительно снижать скорость эбразования) новых отложений.

Проведенные исследования [44, 55н-58] показали, что в рамках решения этой проблемы целесообразно использовать одно из свойств упомянутого выше )ктадециламина. Наряду с весьма высокими ингибирующими свойствами жтадециламин эффективно способствует удалению отложений с защищаемых юверхностей. В процессе адсорбции его молекул на поверхности конструкционных латериалов происходит разрыхление и отслаивание отложений и продуктов ;оррозии. При воздействии спутного потока рабочего тела (пар или вода) происходит >астворение в нем некоторой части составляющих отложения элементов. )ставшаяся часть отложений и продуктов коррозии в виде мелкодисперсной взвеси -носится с поверхности потоком рабочего тела. Эффект удаления отложений ¡аблюдается в процессе консервации оборудования, при этом в первую очередь даляются рыхлые отложения. При расконсервации оборудования, находившегося в [лительном ремонте или резерве, попутно происходит более интенсивное удаление 1е только рыхлых, но и твердых отложений. Эффект очистки поверхностей при юздействии молекул октадециламина проявляется по отношению практически по сем входящим в состав отложений составляющим: оксидам металлов (железа, юди, цинка и др.), солям кремнекислоты, силикатам, другим элементам и оединениям неорганической и органической природы, однако зависит как от лотности, количества и структуры отложений, так и от длительности такого оздействия. В качестве примера на рис. 4.3.1. приведены характерные зависимости онцентрации железа от времени, определяемые штатным способом в процессе энсервации и расконсервации турбин. Такие зависимости характерны также и для ругих примесей (Си, БЮг, СГи др.).

Находящийся в воде октадециламин приводит к значительному снижению поверхностного натяжения (примерно в 3 раза),а это в свою очередь существенно увеличивает тягучесть и, как следствие, способствует проникновению воды в юверхностные трещины и каверны, что невозможно было бы без его присутствия. В таких трещинах и кавернах, как известно, концентрируются различные элементы, обладающие высокой поверхностной активностью, часть из которых являются коррозионно-активными (хлориды, сульфаты). Известно также, что октадециламин бладает способностью связывать ионы хлора с образованием электронейтрального комплекса, не оказывающего в дальнейшем влияния на коррозионные процессы:

С18Н371МН2 + Н+ + СГ <-» С 18Нз7МНЗ+С1

10000 8000 6000

4000

2000

1000 800 600

400

200

100

1с. 4.3.1. Изменение концентрации железа в конденсате при консервации и асконсервации оборудования ТЭС:1-консервация турбины мощностью 210 МВт в составе юка с барабанным котлом; 2-расконсервация турбины мощностью 210 МВт в составе блока с •ямоточным котлом; 3-расконсервация турбины мощностью 348,5 МВт;4-расконсервация рбины мощностью 800 МВт;5-расконсервация турбины мощностью 339 МВт;6- расконсервация рбины мощностью 100МВт

Связанные таким образом хлориды достаточно легко могут быть выведены из ароводяных трактов оборудования при осуществлении процесса консервации и асконсервации. Об этом свидетельствуют, приведенные на рис. 4.3.2. зависимости,

Сс1-, мл/кг 10000

1000

100

10

О 2 4 6 8 10 12 14 т,ч с. 4.3.2. Изменение концентрации хлоридов в конденсате пара при консервации и сконсервации оборудования ТЭС: 1-расконсервация турбины мощностью 100 МВт;2-нсервация ПСГ в составе турбоустановки мощностью 250 МВт,3-расконсервация турбины щностью 339 МВт;4-консервация турбины мощностью 200 МВт;5-расконсервация турбины щностью 210 МВт;6-расконсервация турбины мощностью 348,5 МВт

1-1- к ♦ -1 Ф -2 x -3 □ -4

Г ж.

Г

1 S4- а § Vs.

II/ /f 3 к Ш -5 Д -6

§ ИР Я йг ж ж жИЁбмс 1 ьч. if Г 4г № •jy' VIA ta

1J / / 8 ? jf V* \

II/ / j г ж Чк нй

Н 1 1 w - \ \

Ш1 й" 1 j f \ 4

If/ / / к \ \

1//' / %\ \

Wo

0 5 10 15 х, ч сарактеризующие интенсивность удаления хлоридов с поверхностей юнструкционных материалов турбин и сетевых подогревателей различной ющности, сроков эксплуатации, а также количества и состава отложений. Все юречисленное в совокупности обеспечивает санацию поверхности конструкционных латериалов, что безусловно крайне важно для снижения актуальности проблемы ;оррозии, в турбинах и другом оборудовании турбоустановок.

Л. Повышение коррозионной и эрозионной стойкости юнструкционных материалов в процессе эксплуатации паровых лурбин.

Как уже отмечалось, реализуемые на практике водно-химические режимы и |рименяемые конструкционные материалы в полной мере не решают проблему оррозии и эрозии турбин и другого оборудования, входящего в состав урбоустановок. Применительно к паровым турбинам на основании результатов сследований, изложенных в главе 3, эта проблема может быть эффективно решена осредством формирования ионно-плазменных универсальных покрытий, по юньшей мере для рабочих лопаток. В период ремонтов и длительных простоев воевременное и качественное проведение консерваций с использованием ктадециламина гарантирует защиту оборудования от атмосферной коррозии, в вою очередь в процессе консервации и расконсервации осуществляется опутствующее удаление с поверхностей коррозионно-активных соединений (см. аздел 4.3.). Все это в совокупности позволяет значительно уменьшить скорость ротекания коррозионных процессов. Вместе с тем, по аналогии с положительным пытом применения октадециламина на АЭС были проведены соответствующие атурные исследования по определению влияния молекул октадециламина, аходящихся в потоке рабочего тела, на коррозионные и эрозионные процессы, роистекающие в период эксплуатации паровых турбин [59, 60]. Исследования роводились при дозировании эмульсии октадециламина в перепускной патрубок [НД работающих при номинальных нагрузках турбин К-160-130 и К-300-240 через эльцеообразный коллектор с установленными на нем специальными форсунками. В роцессе проведения исследований было выявлено значительное изменение эотношений концентраций примесей в паре и первичном конденсате при озировании октадециламина. Наиболее характерно это для концентраций железа и юридов. Однако, если для железа характерно увеличение его концентрации в эрвичном конденсате, то для хлоридов очевидна обратная картина - значительно зеличиваются их концентрация в паре (примерно в 10 раз), что безусловно пособствует снижению интенсивности протекания коррозионных процессов в зоне юрехода от перегретого к влажному пару.

С помощью специально разработанного уникального по своей конструкции штического зонда (см. рис. 4.4.1.), подробное описание которого представлено в 31], были проведены исследования по определению параметров структурных арактеристик влажнопарового потока за предпоследней и последней ступенями в |НД вышеупомянутых турбин без дозирования и при дозировании октадециламина. ис. 4.4.1. Универсальный оптический зонд многоцелевого назначения (а); змерительная головка оптического зонда (б):1- цилиндрический участок корпуса; 2- лазер ГН-208 А; 3- обтекатель; 4- диафрагма; 5- приемник; 6- входной участок приемника; 7-змерительная линейка; 8- втулка; 9- соединительная трубка; 10,11- трубки со световодами; 2,13,14- трубки полного давления; 15- перемычка нал из результатов исследований, частично приведенных на рис. 4.4.2., показывает, го присутствие молекул октадециламина во влажнопаровом потоке наряду с 4.4.2. Распределение значений среднемодального размера эрозионноопасных гиц жидкой фазы влажнопарового потока по высоте проточной части до и после педней ступени турбины К-300-240 (а) и турбины К-160-130 (б,в) ( ---- с ированием октадециламина) чисткой поверхностей от отложений и коррозионно-активных соединений ^посредственно и в весьма существенной степени влияет на структуру тажнопарового потока, о чем свидетельствуют представленные эпюры >аспределения значений модальных диаметров частиц крупнодисперсной влаги по ¡ысоте двух последних ступеней турбин мощностью 160 и 300 МВт. Представленные юзультаты исследований показывают значительное влияние октадециламина на |роцесс дробления эрозионноопасной влаги, что на основании степенных ависимостей то=^с!к), Ём=^с!к), Ёуст=^с1к), представленных в гл.З, позволяет редположить соответствующее и значительное снижение скорости эрозионного 13носа входных кромок влажнопаровых ступеней и увеличения длительности нкубационного периода.

1ЫВОДЫ Выполнен комплекс работ, содержащих совокупность научных и методологических положений, технических и технологических решений, позволяющий решить крупную научную проблему повышения износостойкости деталей и материалов паровых турбин, а также другого оборудования турбоустановок ТЭС, ТЭЦ и АЭС. Полученные в работе научные и практические результаты обеспечивают создание паровых турбин нового поколения с повышенной надежностью и дают возможность продлить ресурс работающих турбоагрегатов и оборудования электростанций, отслуживших расчетный срок службы. На основе анализа проблем износа элементов энергетического оборудования, использовании достижений в области поверхностного упрочнения и защитных покрытий, а также в других областях техники осуществлена разработка и обеспечено функционирование экспериментально-испытательного комплекса по формированию и определению эффективности износостойких покрытий лопаток и других элементов паротурбинных установок.

Разработана универсальная методика проведения исследований и обработки результатов испытаний при определении эрозионной стойкости материалов паровых турбин, определены основные закономерности развития процесса эрозии и влияние факторов, определяющих его интенсивность: скорость, размер и количество взаимодействующих с поверхностью материала капель влаги. Впервые показано влияние угла соударения жидких частиц на интенсивность эрозии сталей: инкубационный период и максимальная скорость износа определяются нормальной составляющей, а установившаяся скорость износа полной скоростью соударения. На основании этих результатов разработана методика оценки скорости эрозионного износа материалов рабочих лопаток влажнопаровых ступеней турбин в процессе проектирования и эксплуатации последних. к Для исследования характеристик влажнопарового потока в натурных турбинах разработан универсальный зонд с использованием оптоволоконной техники, разработана технология его применения и методика обработки результатов измерений. С его помощью впервые определено распределение размеров частиц крупнодисперсной влаги по высоте рабочих лопаток за предпоследней и последней ступенями паровых турбин К-160-130 и К-300-240. Впервые показано влияние значения рН, солесодержания и концентраций поверхностно-активных веществ в рабочем теле электрических станций на процесс эрозии лопаточных материалов, показана необходимость учета взаимного влияния коррозионного и эрозионного факторов при разработке методологии повышения износостойкости элементов турбоустановок. На основании выполненных исследований и обработки по разработанной методике данных других исследований, определены характеристики эрозионной стойкости основных лопаточных материалов (20X13, 15Х11МФ, ВТЗ-1, ВТ-5, ТС-5) и широко используемого для их защиты стеллита ВЗК, а также различных защитных покрытий, сформированных с помощью различных модификаций газотермического напыления, кластерного хромирования, электроискрового упрочнения, микродугового оксидирования и ионно-вакуумного осаждения. Результаты комплекса исследований позволили доказать перспективность применения ионно-плазменных покрытий для повышения износостойкости лопаточных материалов турбин на основе использования переходных металлов и их соединений 1\/-\/1 групп периодической системы Менделеева. Разработана технология формирования эрозионно и коррозионностойкого многослойного покрытия, состоящего из чередующихся слоев титана, нитрида и оксида титана, обеспечивающая повышение эрозионной стойкости не менее, чем в 4 раза (по величине инкубационного периода) и коррозионной стойкости до значений стойкости массивного титана без изменения структуры и механических свойств конструкционных материалов лопаток и других элементов паровых турбин при наличии растягивающих напряжений эксплуатационного уровня. Разработаны методические, технологические и конструктивные решения реализации способа защиты от коррозии паровых турбин и турбоустановок в период эксплуатации, ремонтов, монтажа и простоев с использованием адсорбирующихся ингибиторов - пленкообразующих аминов. Впервые на основе комплексного использования современных методов исследований (хромато-спектроскопии, газовой хроматографии, фотоэлектронной спектроскопии, энергодисперсионного анализа), а также всесторонних коррозионных испытаний определены температурные границы эффективной применимости пленкообразующего амина - октадециламина при его использовании для защиты оборудования от коррозии. С учетом этих исследований на основе использования октадециламина разработаны:

- различные варианты реализации технологии консервации турбин, сетевых и регенеративных подогревателей и другого оборудования на период ремонтов и длительных простоев;

-технология микродозирования октадециламина в проточную часть турбин для удаления коррозионно-акгивных соединений и снижения скоростей коррозии и эрозии конструкционных материалов;

- впервые разработана технология и мобильная установка для формирования антикоррозионного покрытия на наружных и внутренних поверхностях различных элементов турбоустановок и другого оборудования в период транспортировки, хранения, выполнения монтажных и ремонтных работ. На основе анализа результатов обширных натурных исследований наряду с высокими ингибирующими свойствами показана перспективность использования пленкообразующих аминов для удаления продуктов коррозии и отложений с поверхностей конструкционных материалов паровых турбин и другого оборудования турбоустановок, в т.ч. коррозионно-активных соединений (хлоридов), значительно влияющих на интенсивность протекания коррозионных процессов. Разработаны новая технология и оборудование для удаления отложений с теплообменных поверхностей без повреждений поверхностных оксидных пленок на основе комплексного применения эффективных моющих композиций и пленкообразующих аминов в едином технологическом цикле.

3. Методологические, технологические и конструктивные решения, выполненные в рамках настоящей работы, апробированы на отечественном и зарубежном оборудовании, нашли практическое отражение в отраслевых Руководящих документах, внедрены в качестве штатных операций на ряде электрических станций.

Перечень публикаций

I. Рыженков В.А. Состояние проблемы и пути повышения износостойкости энергетического оборудования ТЭС // Теплоэнергетика.- 2000. №7,- С.21-24. Рыженков В.А. Исследования и перспективы применения износостойких покрытий для оборудования тепловых и атомных станций // Достижения в исследовании поверхности технического оборудования: Сб.докл. Международной науч. конф. 21-23февраля (INSURE-2001).- Индия, 2001. - С.48. (англ.) Перспективы применения многослойных ионно-вакуумных покрытий для защиты элементов энергетического оборудования от эрозионного и коррозионного воздействия / В.К.Крайнов, В.А.Рыженков, С.И.Погорелов // Российский национальный симпозиум по энергетике Сб.докл. 10-14 сентября 2001г. - Казань. 2001. -С. 146-149. Исследование эффективности применяемых ионно-вакуумных покрытий для защиты от коррозионного и эрозионного повреждения рабочих лопаток паровых турбин / В.И.Ногин, В.А.Рыженков, А.И.Лебедева, С.И.Погорелов//Энергосбережение и водоподготовка,-1999,-№ 1. С,-30-36. Рыженков В, Погорелов С. Основные закономерности эрозионного износа металла при каплеударном воздействии и универсальный способ повышения износостойкости элементов энергетического оборудования // Международный семинар МАГАТЭ по эрозии/коррозии: Сб. докл. - сентябрь 1999г. - Владимир.1999.-С. 122. (англ.) Исследование износостойкости защитных покрытий на основе нитрида титана /

B.А.Рыженков, С.Б.Нестеров, С.И. Погорелов и др. // Тр. 6-ой научно-техн. конф. с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника»,- Гурзуф.- 1999,- С. 47-50. Пряхин В.А., Поваров O.A., Рыженков В.А. Проблемы эрозии рабочих лопаток паровых турбин //Теплоэнергетика. -1984,- №10,- С. 29-31. Станиша В. , Поваров O.A. , Рыженков В.А. Основные закономерности эрозии лопаточных материалов паровых турбин при соударении с каплями воды // Strojarstvo. - 1985.-№6,

C.313-318. (серб.) Станиша В. , Поваров O.A. , Рыженков В.А. Влияние угла соударения капель жидкости на процесс эрозии материала лопаток паровых турбин // Brennstoffwarmekraft. -1992.-N3.- С.93-96. (нем.)

D. Поваров O.A., Станиша Б., Рыженков В.А. Исследование эрозионного износа рабочих лопаток паровых турбин // Теплоэнергетика,-1988,- № 4.- С.66-69.

1. Рыженков В.А., Бодров A.A., Филипенко В.А. Эрозионный износ металла при сверхзвуковых скоростях влажного пара // Сб.науч.тр. МЭИ. -1989,- Вып. 203,- С.76-80.

I. Эрозия металла при сверхзвуковых скоростях влажного пара. / В.А. Филипенко, O.A.Поваров, А.В.Куршаков, В.А.Рыженков //Теплоэнергетика.- 1989.- № 12. -С.12-15.

3. Соударение капель с твердой поверхностью при различных физических свойствах жидкости / Поваров O.A., Рыженков В.А., Расторгуев В.Ф., Бодров A.A. // YII Всесоюз. конф. «Двухфазный поток в энергетических машинах и аппаратах»: Тез. докл. - октябрь-1985.-Т.З.

-С. 364-365.

14. Повышение надежности и экономичности работы энергетического оборудования за счет использования износостойких покрытий / В.А.Рыженков, Г.В.Качалин, С.И.Погорелов, Ю.И.Бубликов, А.А.Бодров // Юбилейная науч.-техн. конф. «Водоподготовка, водный режим, химконтроль на ТЭС и АЭС и топливоипользование»: Тез. докл.- М.,~ 2000.-С. 24-25.

5. Исследование перспективных защитных покрытий для лопаток последних ступеней паровых турбин / В.Ф.Резинских, А.Ф.Богачев, А.И.Лебедева, В.А.Рыженков, А.А.Бодров // Теплоэнергетика.- 1996,- №12,- С.28-31.

6. Эрозионный износ металлов при соударении с каплями жидкости / Поваров O.A., Пряхин В.В., Рыженков В.А., Бодров A.A. // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт.-1985.-№ 4.-С. 155-158.

7. Поваров O.A., Рыженков В.А., Бодров A.A. Эрозионная стойкость лопаточных материалов и защитных покрытий // Проблемы надежности, экономичности, контроля и диагностики энергетического оборудования и электростанций: Тез. науч.-тех. конф. - М.- МЭИ,- 1988.

8.0 влиянии обработки ионами аргона поверхности лопаточной стали на процесс эрозионного износа при каплеударном воздействии / В.А.Рыженков, С.И.Погорелов, Г.В.Качалин и др. // Сварка и смежные технологии: Сб. докл. Всерос. науч.-техн. конф.-2000. -С.129-133.

9. Влияние обработки поверхности ионами аргона на эрозионную стойкость лопаточных сталей / В.А.Рыженков, В.К.Крайнов, С.И.Погорелов, Г.В.Качалин, Ю.И.Бубликов // Прикладная физика,- 2001.- №2.-С.71-74.

0. Исследование коррозионной стойкости титановых ионно-плазменных покрытий /

B.А.Рыженков, В.К.Крайнов, С.И.Нефедкин и др. // IV Международный симпозиум «Вакуумные технологии и оборудование»:Сб.докл. 23-27 апреля 2001 г.- Харьков. -2001.- С. 292-294.

1. Исследование антикоррозионных свойств износостойких покрытий для защиты рабочих лопаток паровых турбин мощных энергоблоков / В.А.Рыженков, С.И.Погорелов,

C.И.Нефедкин и др. // Вестник МЭИ. -2001,- №5.- С.38-41.

2. Формирование в вакууме износостойких покрытий / С.Б.Нестеров, В.А.Рыженков и др. // 3 науч.-техн. конф. «Вакуумная наука и техника»: Тез. докл.- Гурзуф.-1996,- С. 74-75.

3. Формирование защитных покрытий с целью повышения износостойкости энергетического оборудования / С.Б.Нестеров, В.А.Рыженков, А.А.Бодров, В.А.Степанов // Научно-технический семинар «Вакуумная металлизация»: Тез. докл.- Харьков,-1996,- С. 44. Патент РФ № 2106429. Способ нанесения многослойного износостойкого покрытия на изделия из железных и титановых сплавов. // 1998/ Рыженков В.А , Нестерове.Б., Бодров A.A., Миронов К.Н.-2с.

5. Технология формирования универсального износостойкого покрытия для защиты элементов энергетического и другого оборудования, эксплуатируемого в условиях эрозионного и коррозионного воздействия рабочей среды / В.А.Рыженков, Г.В.Качалин,

Ю.И.Бубликов, A.A. Бодров // Юбилейная научно-практическая конференция АНТОК СНГ 21-23 июня 2001: Сб. докл.- М., 2001,- С.236-238.

6. Рыженков В.А. Вакуумные ионно-плазменные покрытия для защиты лопаток турбин от каплеударной эрозии // 9 Межд.конф. по тонким пленкам: Сб. докл.- Австрия.- 1993.

7. Физико-химические основы защиты турбоустановок от коррозии с помощью октадециламина / O.A. Поваров, А.В.Куршаков, В. А. Рыженков и др. // Вопросы совершенствования эксплуатации и повышения коррозионной надежности паротурбинных установок: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совещания- М., 1989,- С. 46-48.

8. Образование агрессивных сред в проточной части турбин и опыты защиты турбоустановок К-300-240 от коррозии / О.А.Поваров, А.В.Куршаков, И.Я.Дубровский, В.А.Рыженков и др. // Вопросы совершенствования эксплуатации и повышения коррозионной надежности паротурбинных установок: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совещания- М., 1989,- С. 39-42.

9. Патент СССР № 1681736. Способ межоперационной защиты от коррозии пароводяных трактов турбоустановки // Б.И. № 8,1994./ Поваров O.A., Куршаков A.B., Петрова Т.И., Рыженков В.А.- 2с.

0. Поведение котельных сталей при контакте с водным теплоносителем высоких параметров, содержащим пленкообразующий амин I Т.И.Петрова, И.И.Реформаторская, В.А.Рыженков, О.С.Ермаков // II Международный конгресс «Защита», секция №3 «Защита от коррозии объектов повышенной опасности»: Тез. докл.-М., 1995,- С.125.

1. Влияние поверхностно-активных веществ на повышение надежности теплоэнергетического оборудования / О.А.Поваров, И.Я.Дубровский, В.А.Рыженков и др. // Проблемы надежности, экономичности, контроля и диагностики энергетического оборудования и электростанций: Тез. науч.-техн. конф. - МЭИ,- 1988.

2. Поваров O.A., Петрова Т.И., Рыженков В.А. Способы борьбы со стояночной коррозией металла энергетического оборудования // Повышение надежности оборудования энергетических блоков большой мощности: Тез. докл. науч.-техн. семинара - Красноярск, 1992,-С.5.

3. Рыженков В.А. Способы борьбы со стояночной коррозией металла энергетического оборудования // Проблемы коррозии теплового оборудования отопительных систем и способы его защиты с применением октадециламина: Тез. док. научн.-техн. семинара-Ташкен, -1991. -С. 3-4.

Повышение надежности работы энергетических блоков / О.Поваров, Т.Петрова, В.Рыженков и др. // Енергетика (Македония).-1995,- №7,- С. 31-33 (сербск.). Мартынова О.И., Рыженков В.А., Полевой E.H. Об использовании пленкообразующих аминов для консервации энергетического оборудования // Технология воды и топлива на тепловых электрических станциях: Тез. докл. науч.-техн. и метод, конф,- М., Моск. энерг. инт. -1997. -С. 17. Использование пленкообразующих аминов для снижения скорости коррозии конструкционных материалов / Т.И.Петрова, В.А.Рыженков, А.Ю.Петров, О.С.Ермаков //

Очистка от отложений и консервация теплоэнергетического оборудования: Тез. науч.-техн. семинара- Тула.- 1997.

57. Универсальный способ защиты от коррозии и износа элементов оборудования электрических станций / В.А.Рыженков, Т.И.Петрова, С.И.Погорелов и др. // III Международный конгресс «Защита», секция №3 «Защита оборудования и конструкций, эксплуатируемых в экологически и коррозионно-опасных средах, от коррозии и износа»: Тез. докл. - М., 1998,- С.91-92.

8. Рыженков В.А. Энерго- и ресурсосберегающие технологии защиты оборудования от различных видов износа // Энерго- и ресурсосберегающие технологии в городском хозяйстве: Тез. докл. городской науч.-практич. конф.-М., 1999.- С. 7-8.

19. Рыженков В., Куршаков А., Погорелов С. Современные технологии защиты от атмосферной коррозии поверхностей оборудования и турбопроводов на период транспортировки, монтажа и -длительного простоя // Международный семинар МАГАТЭ по эрозии/коррозии: Сб. докл. - сентябрь 1999г. - Владимир.1999.-С. 112. (англ.)

0. Повышение эффективности и надежности работы теплоэнергетического оборудования электрических станций через улучшение свойств пара и воды / Т.И.Петрова, В.А.Рыженков, В.А.Левин и др. // Электрические станции. -2000,- № 11. -С. 56-57.

1. Защита турбоустановок Т-100-130, К-300-240, К-160-130, К-100-90 от стояночной коррозии с помощью ОДА / O.A. Поваров, А.В.Куршаков, В.А.Рыженков и др. // Вопросы совершенствования эксплуатации и повышения коррозионной надежности паротурбинных установок: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совещания - М., 1989,- С. 51-52.

2. Защита энергетического блока мощностью 800 МВт от коррозии / O.A. Поваров, В.А.Харламов, Т.И.Петрова, В.А.Рыженков // Научно-технический семинар "Повышение надежности оборудования энергетических блоков большой мощности": Тез. докл. -Красноярск, 1992. С. 5.

3. Десятилетний опыт использования пленкообразующих аминов для консервации энергетического оборудования / В.А.Рыженков, Т.И.Петрова, А.Н.Кукушкин и др. // Очистка от отложений и консервация теплоэнергетического оборудования: Тез. науч.-техн. семинара.-Тула,- 1997.

4. К вопросу о консервации оборудования ТЭС и АЭС с использованием пленкообразующих аминов / Г.А.Филиппов, О.И.Мартынова, А.Н.Кукушкин, Г.А.Салтанов, И.Я.Дубровский,

A.В.Куршаков, Т.И.Петрова, В.А.Рыженков.//Теплоэнергетика,- 1999,- №4. -С.48-52.

5. Рыженков В.А., Куршаков A.B., Кулов В.Е. Опыт консервации блоков 200 МВт Шатурской ГРЭС-5 с применением пленкообразующих аминов // Юбилейная научно-техническая конференция «Водоподготовка, водный режим, химконтроль на ТЭС и АЭС и топливоипользование»: Тез. докл.- М., 2000.- С. 23-24.

3. Исследование коррозии подогревателей сетевой воды ТЭЦ и пути ее снижения / Т.И.Петрова, В.А.Рыженков, О.С.Ермаков, А.Е.Верховский, А.А.Бодров, Е.В.Чернышев,

B.Н.Бочаров //Теплоэнергетика.- 1999,- №12,- С.20-23.

1. Способ защиты от коррозии подогревателей сетевой воды и удаления отложений / Т.И.Петрова, В.А.Рыженков, А.Е. Верховский и др. // Совершенствование водно-химического режима, средств его автоматизации и мониторинга электростанций: Тез.докл. Всерос. совещания - М., 1999.

Патент РФ № 2059738. Устройство для формирования антикоррозионного покрытия из аминосодержащих соединений II БИ № 13, 1996 / Кротов Ю.Н., Макальский Л.М., Рыженков В.А. и др.- 2 е.: ил.

19. Патент РФ. № 2148680. Устройство для формирования антикоррозионного покрытия (варианты)// БИ № 13. 2000. / Макальский Л.М., Рыженков В.А., Погорелов С.И. - 2с.: ил.

Ю. Исследование способов нанесения и свойств антикоррозионных покрытий / Л.М.Макальский, С. И. Погорелов, В.А.Рыженков, A.A. Македонский // Практика противокоррозионной защиты,- 1997,- № 4(6). -С. 12-15.

1.0пыт применения поверхностно-активных веществ для защиты от коррозии поверхности ротора новой турбины Т-100-130, находящейся в длительном резерве. / В.А.Рыженков, Е.Н.Полевой, С.И.Погорелов и др. // Совершенствование водно-химического режима, средств его автоматизации и мониторинга электростанций: Сб.докл. Всерос. совещания-М., 1999.

2. Состояние и пути решения проблемы защиты от атмосферной коррозии наружных и внутренних поверхностей оборудования электрических станций / В.А.Рыженков, А.В.Куршаков, С.И.Погорелов, А.А.Бодров // Коррозия - 2000: Тез. докл. конф.-М., 2000.

3. Универсальная технология защиты внутренних и наружных поверхностей энергетического и другого оборудования от коррозии / Рыженков В.А., Погорелов С.И., Бодров A.A., Куршаков A.B. // Юбилейная научно-практическая конференция АНТОК СНГ. 21-23 июня 2001 : Сб. докл.- М., 2001,- С.240-241.

4. Рыженков В.А. Анализ и опыт применения перспективных износо- и коррозионностойких покрытий для обеспечения надежной работы энергетического оборудования. // Всероссийское совещание по проблемам надежности металла энергетического оборудования при техническом перевооружении и новом строительстве тепловых электростанций: Сб. докл.- Белгород. -1999.

5. Рыженков В.А. Энергосбережение через применение универсальной технологии удаления и предотвращения образования отложений на теплообменных поверхностях// 4-ый Всерос. конф. и семинар РФФИ «Региональные проблемы энергосбережения и пути их решения»: Тез. докл. - Нижний Новгород,- 2000,- С. 103-104.

3. Повышение эффективности использования систем теплоснабжения промышленного и бытового назначения посредством удаления и предотвращения образования отложений и продуктов коррозии / В.И.Доброхотов, В.А.Рыженков, А.В.Куршаков, С.И.Погорелов // ^Международная науч.-техн. конференция «Энергопотребление и энергосбережение: Проблемы и решения»: Тез.докл.- Пермь.- 2001,- С.80-87.

7. К вопросу об эффективности удаления отложений, санации и защиты от коррозии поверхностей пароводяных трактов оборудования ТЭС / В.И.Доброхотов, В.А.Рыженков, А.В.Куршаков // Теплоэнергетика,- 2002,- №1.-С.44-49.

58. Энерго- и ресурсосбережение через применение высокоэффективных технологий удаления отложений и предотвращения коррозии теплообменных поверхностей энергетического оборудования / В.А.Рыженков, С.И.Погорелов, А.В.Куршаков, А.А.Бодров // 3-я международная научно-практическая конференция «Энергопотребление и энергосбережение: проблемы, решения: Тез. докл. -Пермь,- 2000.

59. Влияние дозирования поверхностно-активного вещества октадециламина на содержание примесей в первичном конденсате / Т.И.Петрова, O.A.Поваров, В.А.Рыженков и др. // Вестник МЭИ. -1995,- № 3,- С. 61-64.

50. Влияние дозирования ОДА на эффективность работы блока ТЭС мощностью 160 МВТ / А.В.Куршаков, В.А.Рыженков, Л.Е.Тепикин, Ш.А.Абдулаев // Сб.науч.тр. Моск.энерг.ин-та. 1993. -Вып.21 -С.37-40.

51.Рыженков В.А., Куршаков В.А., Бодров A.A. Универсальный оптический зонд для диагностики влажнопарового потока в турбинах// Сб.науч.тр. Моск.энерг.ин-та. 1993. -Вып. 21- С.58-61.