energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTUenergy-898Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕМОНТОВ, ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ И ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКИINCREASING EFFICIENCY OF REPAIRING, MANUFACTURING AND OPERATION OF THE TPP FACILITIES BY TECHNOLOGY OF GAS-THERMAL COATING AND LASER SURFACE MELTINGГрачевО. Е.GrachevO. E.neva333@yandex.ruНеуйминВ. М.NeuiminV. M.

Адрес для переписки:  Неуймин Валерий Михайлович ООО «Технологические системы защитных покрытий» ул. 16-я Парковая, 27, 105484, г. Москва, Российская Федерация Тел.: (926) 521-00-75 neva333@yandex.ru

Address for correspondence: Neuimin Valeriy. M. LLC ‘Technological Systems of Protective Coating’ 16th Parkovaya str., 27, 105484, Моscow, Russian Federation Tel.: (926) 521-00-75 neva333@yandex.ru

neva333@yandex.ruНастекаД. В.NastekaD. V.neva333@yandex.ruТехнологические системы защитных покрытий, ООО, МоскваРоссияTechnological Systems of Protective Coating LLC, МоscowRussian Federation201530122015065561Copyright © Грачев О.Е., Неуймин В.М., Настека Д.В., 20152015Грачев О.Е., Неуймин В.М., Настека Д.В.Grachev O.E., Neuimin V.M., Nasteka D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/898

Повышение эффективности ремонтов, изготовления и эксплуатации тепломеханического оборудования ТЭС рассматривается на примере газотермического метода упрочнения рабочих лопаток последних ступеней паровых турбин. Рабочие лопатки эксплуатируются в условиях высокого силового нагружения, эрозионно-коррозионного разрушения поверхности пера лопатки со стороны влажно-парового потока. Часть эрозионно изношенных рабочих лопаток может быть восстановлена ремонтными компаниями путем использования целого ряда технологий: аргонодуговой, плазменной и газопорошковой наплавки основного материала с последующей мехобработкой, восстановления стеллитовой защиты, электроискрового легирования поверхностного слоя входной кромки, нанесения ионно-плазменных покрытий на поверхность пера лопатки. В отечественном турбостроении рабочие лопатки последних ступеней паровых турбин изготавливаются из сталей мартенситного класса. Важным условием успешного восстановления лопатки является минимизация теплового воздействия на основной материал для исключения возможного формирования зон подкалки. Технология лазерной наплавки позволяет создать такие условия. На поверхность обрабатываемой детали наносится покрытие путем расплавления основы и присадочного материала. Поскольку основа подплавляется минимально, свойства покрытия зависят главным образом от свойств присадочного материала. Процесс лазерной наплавки протекает в несколько стадий, включающих создание физического контакта, химического взаимодействия (поглощения лазерного излучения), объемные процессы с образованием прочных связей в объеме провзаимодействовавших материалов. Для дополнительной защиты от эрозионного разрушения рабочих лопаток ступеней цилиндра низкого давления ООО «Технологические системы защитных покрытий» разработана технология нанесения защитного покрытия пера лопатки методом высокоскоростного газопламенного напыления. Данная технология реализована компанией в 2012 г. при ремонте турбины К-200-12,8 (Ленинградский металлургический завод) на Заинской ГРЭС ОАО «Татэнерго» (упрочнение поверхности пера рабочей лопатки проводится без выемки облопаченного ротора из цилиндра низкого давления). По данным ГРЭС, на начало 2015 г. следов эрозионного износа рабочих лопаток не обнаружено.

The article considers effectiveness increase of the TPP heat-mechanical equipment repair, manufacturing and maintenance as exemplified by gas-thermal technique for hardening laststages rotor blades of the steam turbines. The rotor blades work under conditions of intense power loading, their airfoil being erosion-corrosion destructed by the action of the moist-steam flow. Repairing companies employ quite a number of technologies to restore some of erosion-worn rotor blades. Inter alia, argon-arc, plasma and gas-powder weld deposition of the original material with subsequent machining, stellite protection recovery, electrical spark alloying the entry edge mat surface, spraying ion-plasma coating on the blade airfoil surface. In domestic turbine building, rotor blades of the steam turbines last stages are manufactured of martensitic class stainless steel. The key condition for successful blade restoration is thermal effect minimizing on the base material for excluding the slag areas possible forming. The laser surface coating technology provides these conditions. They coat the surface of an item being processed by way of melting the base and the adding material. In as much the base melts smallest, the coating characteristics depend mainly on the properties of adding material. The procedure of laser coating passes through several stages including physical contact creation, chemical interaction (laser radiation absorption), volumetrical processes resulting in formation of stable bonds in volume of the materials that have reacted. For the low-pressure cylinder rotor blades supplementary protection against erosion destruction, LLC ‘Technological Systems of Protective Coating’ developed technology of the blade airfoil protective finish by method of high-speed gas-flame sputter. The company realized this technology in 2012 during K-200-12,8 turbine (of the Leningrad Metallurgical Works – LMZ) repairing in Zainsk SDPP by JSC ‘Tatenergo’. The feature of the technology is performing the rotor blade airfoil surface hardening without extracting the rotor out of the low-pressure cylinder and with rotor blades remaining on the rotor. According the SDPP data, as for the beginning of 2015 there are no traces of the rotor blade erosive wear detected. 

газотермическое нанесение покрытиялазерная наплавкаоборудование ТЭСрабочие лопаткиgas-thermal coating processlaser surface meltingTTP facilitiesrotor bladesReferencesНеуймин, В. М. О мерах по снижению эрозионного износа рабочих лопаток современных паровых турбин ТЭС / В. М. Неуймин // Энергетик. 2011. № 3. С. 15–20.Neuimin V. M. (2011) On Reducing the Rotor Blade Erosive Wear of the TPP Modern Steam Turbines. Energetik [Power Engineer], 3, 15–20 (in Russian).Технология ремонта рабочих лопаток паровых турбин. Ч. 1: Ремонт методом нанесения высокохромистой наплавки / Ф. А. Хромченко [и др.] // Сварочное производство. 1998. № 11. С. 19–23.Khromchenko F. A., Lappa V. A., Fedina I. V., Karev A. N., & Dolzhanskii P. R. (1998) Repair Procedures for the Rotor Blades of Steam Turbines. Part 1. Repair by Method of HighChromium Weld Deposition. Svarochnoe Proizvodstvo [Welding Engineering], 11, 19–23 (in Russian).Технология ремонта рабочих лопаток паровых турбин. Ч. 2: Ремонт комбинированным способом сварки и наплавки / Ф. А. Хромченко [и др.] // Сварочное производство. 1999. № 2. С. 25–30.Khromchenko F. A., Lappa V. A., Fedina I. V., Karev A. N., & Dolzhanskii P. R. (1999) Repair Procedures for the Rotor Blades of Steam Turbines. Part 2. Combined Repair Technique – Welding and Weld Deposition. Svarochnoe Proizvodstvo [Welding Engineering], 2, 25–30 (in Russian).Технология ремонта рабочих лопаток паровых турбин. Ч. 3: Усталостная прочность отремонтированных рабочих лопаток / Ф. А. Хромченко [и др.] // Сварочное производство. 1999. № 4. С. 6–7.Khromchenko, F. A., Komarov, V. A. Karev, A. N., & Dolzhanskii, P. R. (1999) Repair Procedures for the Rotor Blades of Steam Turbines. Part 3. Fatigue Strength of Reconditioned Rotating Blades. Svarochnoe Proizvodstvo [Welding Engineering], 4, 6–7 (in Russian).Беляков, А. В. Практика формирования электроискровых покрытий для упрочнения и восстановления лопаточного аппарата проточной части паровых турбин тепловых и атомных электростанций / А. В. Беляков, В. И. Шапин, А. Н. Горбачев // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2008. Вып. 4. С. 1–9.Belyakov A. V., Shapin V. I., & Gorbachev A. N. (2008) Practice of Forming Electrospark Coating for Hardening and Restoring the Air-Gas Channel Blading of the Thermal and Nuclear Power Plant Steam Turbines. Vestnik Ivanovskogo Gosudarstvennogo Energeticheskogo Universiteta [Vestnik of Ivanovo State Power Engineering University], 4, 1–9 (in Russian).Рыженков, В. А. Повышение износостойкости оборудования паротурбинных установок электрических станций / В. А. Рыженков. М., 2002. 58 с.Ryzhenkov V. A. (2002) Povyshenie Iznosostoikosti Oborudovaniia Paroturbinnykh Ustanovok Elektricheskikh Stantsii. Dis. d-ra tekhn. nauk [Increasing Wearing Capacity of the Steam Turbine Plant Equipment of the Electric Power Stations. Dr. tech. sci. diss.]. Moscow. 58 p. (in Russian).Яблоков, Л. Д. Паровые и газовые установки / Л. Д. Яблоков, И. Г. Логинов. М.: Энергоатомиздат, 1988. 350 с.Yablokov L. D., & Loginov I. G. (1988) Steam Installations and Gas-Fired Plants. Moscow, Energoatomizdat. 350 p. (in Russian).Перельман, Р. Г. Эрозия элементов паровых турбин / Р. Г. Перельман, В. В. Пряхин. М.: Энергоатомиздат, 1986. 180 с.Perelman R. G., & Pryakhin V. V. (1986) Erosion of the Steam Turbine Elements. Moscow, Energoatomizdat. 180 p. (in Russian).Прохоров, Д. В. Внедрение высокоскоростного газопламенного метода напыления защитного покрытия на лопатки последних ступеней турбины К-200-130 Заинской ГРЭС / Д. В. Прохоров // Энергоэффективность и энергосбережение: тр. ХIII Междунар. симпоз. под общ. ред. Е. В. Мартынова. Казань, 2012. Казань: Изд-во ООО «Скрипта», 2012. 512 c.Prokhorov D. V. (2012) Implementing the Technique of High-Speed Gas-Flame Sputter Coating for the Last Stages Blades of the K-200-130 Turbine in Zainsk SDPP. Energy Efficiency and Energy Saving. Proceedings of ?III Intern. Symposium. Kazan, Skripta, 2012, 512. (in Russian).Газотермическое напыление / Л. Х. Болдаев [и др.]; под общ. ред. Л. Х. Балдаева. 2-е изд. М.: ООО «Старая Басманная», 2015. 540 с.Baldaev L. Kh., Borisov V. N., Vakhalin V. A., Gannochenko G. I., Zatoka A. E., Zakharov B. M., Ivanov A. V., Ivanov V. M., Kalita V. I., Kudinov V. V., Puzriakov A. F., Sborshchikov Iu. P., Khamitsev B. G., Shkolnikov E. Ia., & Iaroslavtsev V. M. (2015) Gas-Thermal Coating. 2nd ed. Moscow, Staraya Basmannaya. 540 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.