РОЗДІЛ 2
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Досліджували ключові конструкційні матеріали турбоагрегату: роторні сталі
(25Х1М1ФА, 20Х3МФА, 38ХН3МФА (табл. 2.1, 2.2), теплостійкі сталі для відливок
20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ (табл. 2.3, 2.4), бандажні аустенітні сталі 60Х3Г8Н8В та
12Х18АГ18Ш (табл. 2.5, 2.6) і роторну мідь марки М1 (табл. 2.7, 2.8).
Таблиця 2.1
Хімічний склад досліджуваних роторних сталей
Марка сталі
Si
Mn
Cr
Ni
Mo
Cu
25Х1М1ФА
0,21– 0,29
0,25–0,50
0,30– 0,60
1,50–1,80
Ј0,40
0,90–1,05
0,22–0,32
Ј0,20
20Х3МВФ
0,16– 0,24
0,17–0,40
0,25– 0,60
2,40–3,30
Ј0,50
0,35–0,55
0,30 0,50
0,60–0,85
Ј0,20
38ХН3МФА
0,34– 0,42
0,17–0,37
0,25– 0,55
1,20–1,50
3,00– 3,40
0,35– 0,45
0,10– 0,20
Ј0,25
Примітка. Вміст S і Р у наведених сталях не повинен перевищувати 0,025%.
Таблиця 2.2
Механічні властивості досліджуваних роторних сталей
Категорія міцності
Орієнтація взірця
у0,2,
МПа
уВ,
МПа
д,
Ш,
КСU,
МДж/м2
Кут загину, градус
Рекомендо-вані марки сталі
ІІІ
650–850
650–850
?820
?780
?14
?11
?40 ?32
?0,60
?0,45
150
120
34ХН1МА, 34ХН3МА,
38ХН3МФА
ІІІа
500–680
500–680
?630
?630
?16
?13
?40 ?35
?0,40
?0,40
180
150
25Х1М1ФА
ІV
600–750
600–750
?750
?730
?13 ?11
?40
?32
?0,50
?0,40
150
120
20Х3МВФ
Примітка. П – поздовжні взірці з кінця вала, Т – тангенціальні – з бочки
ротора.
Таблиця 2.3
Хімічний склад сталей для вилитих елементів турбоагрегату
Марка сталі
Si
Mn
Cr
Mo
Ni
20ХМФЛ
0,18– 0,25
0,20– 0,40
0,60– 0,90
0,90– 1,20
0,50– 0,70
0,20– 0,30
?0,45
?0,04
?0,03
15Х1М1ФЛ
0,14– 0,20
0,20–
0,40
0,60–0,90
1,20– 1,70
0,90–
1,20
0,25–0,40
?0,45
?0,03
?0,03
Таблиця 2.4
Механічні властивості сталей для вилитих елементів турбоагрегату
Сталь
Призначення
Переріз, мм
уТ, МПа
д, %
HB
20ХМФЛ
Циліндри
150 – 170
280 – 600
? 14
140–220
Корпуси клапанів
100 – 150
300 – 600
? 14
140–220
15Х1М1ФЛ
Циліндри
150 – 170
300 – 550
? 14
140–220
Корпуси клапанів
100 – 150
320 – 550
? 14
140–220
Примітка. Для сталей 15Х1М1ФЛ і 20ХМФЛ незалежно від перерізу та призначення
уВ?500 МПа, Ш?30 %, KCU?0,3 МДж/м2.
Таблиця 2.5
Хімічний склад досліджуваних бандажних сталей роторів ТГ
Марка сталі
Si
Mn
Cr
Ni
60Х3Г8Н8В
0,55– 0,68
0,29– 0,50
7,50– 7,90
3,00– 4,00
7,50– 9,50
0,07– 0,21
0,018– 0,030
0,01– 0,03
12Х18АГ18Ш
0,08
0,11
19,4
18,6
0,05
0,50
0,26
0,01
Таблиця 2.6
Механічні властивості досліджуваних бандажних сталей роторів ТГ
Марка сталі
уТ,
МРа
уВ,
МРа
д,
Ш,
KCU, MДж/м2
K1C,
MПa
60Х3Г8Н8В
805–925
1010–1150
24–30
55–60
1,96
200
12Х18АГ18Ш
980–1000
1055–1080
28–31
65–68
2,2
230
Примітка. Для сталі 60Х3Г8Н8В норма на твердість становить 170–190 НВ.
Таблиця 2.7
Хімічний склад (мас.%, Сu-решта) міді М1 роторних обмоток
Вi
Sb
As
Fe
Ni
Pb
Sn
O2
Zn
Ag
0,003
0,002
0,002
0,005
0,002
0,005
0,002
0,005
0,08
0,005
0,003
Таблиця 2.8
Основні фізико-механічні властивості міді М1 роторних обмоток
уВ ,
МПа
д,
%
Питомий електроопір,
R, мкОм•см
Теплопро-відність, л,
Кал/см•с•град
Коеф. лін.розш.,
б•10-6,1/град
250
45
1,65
0,978
16,5
Примітка. Для сплаву М1 модуль Юнга Е=130 ГПа, модуль зсуву G=49 ГПа,
мікротвердість Hм = 0,7…0,8 ГПа, коефіцієнт Пуассона н=0,34.
2.1. Електрохімічні дослідження та оцінка опору корозії
Визначали лінійні розміри зразків, розраховували їх площу перед корозійними
випробуваннями. Поверхню знежирювали розчинником та просушували. Швидкість
корозії визначали за втратами маси зразків (показник втрати корозії (г/см2·год)
та поляризаційним методом [50]. Електрохімічні дослідження конструкційних
матеріалів турбоагрегату проводили на потенціостаті Scanning Potentiostat mod.
362 EG&G PARC, оснащеному термостатом MLW U15S, обертовим дисковим електродом
площею 0,126 см2, допоміжним платиновим та хлоросрібним електродом порівняння
METROHM AG 9101 HERISAU, що дало змогу деаерувати робоче середовище та
підтримувати його температуру в межах 20...100°С з точністю ±0,5°С. Потенціали
перераховували на стандартний водневий електрод. Робочий електрод полірували на
шліфувальному папері, знежирювали ацетоном, промивали у дистильованій воді і
витримували у розчині 10…15 год для встановлення стаціонарного потенціалу перед
початком поляризації. Поляризаційний опір визначали з лінійних ділянок
поляризаційних кривих ±30 мВ від стаціонарного потенціалу корозії. Корозійні
струми обчислювали за методикою Штерна-Гірі.
Для побудови поляризаційних кривих (діаграм) за експериментальними даними
спочатку визначали потенціал корозії Екор за відсутності зовнішнього струму.
Далі анодно або катодно поляризували робочий електрод для побудови однієї з
кривих діаграми. Процесс поляризації повторювали та будували другу гілку
діаграми. Після залежності Е від логарифма зовнішньго струму в області
позитивніше та негативніше потенціалу корозії будували повну поляризаційну
криву.
Швидкість корозії міді досліджували на циліндричних зразках площею 10 см2 у
дистильованій воді, розчинах 1М NaCl та 1М KBr, деаерованих воднем і
термостатованих при 75°С на базі випробувань 120 год. Відпрацьовані розчини з
продуктами корозії міді досліджували на осцилополярографі ПО-5122 мод. 03 з
трьохелектродною електролітичною коміркою термостатованою до 75°С із ртутним
робочим електродом, насиченим каломелевим порівнювальним і платиновим
допоміжним електродами. Потенціал змінювали зі швидкістю 0,2…0,5 В/с у режимі
одноразової розгортки. За даними експерименту обчислювали масовий (К,
г/(м2·год) та глибинний (П, мм на рік) показники швидкості корозії міді [50].
Швидкість
- Київ+380960830922