51

На Кольской АЭС придумали, как защитить лопатки турбины от износа

При вращении ротора турбины диски и укрепленные на них лопатки испытывают значительные нагрузки от центробежной  силы. Чтобы не разрушиться под воздействием этих сил, детали ротора должны быть достаточно прочными. При этом значительная часть ротора сильно нагрета, и прочность стали уменьшается в 1,5–2 раза. Также отдельные элементы подвержены эрозионному износу от ударно-капельной влаги. Это чревато изменением геометрии лопатки, размывается ее входная кромка и уменьшается хорда. Все это отрицательным образом сказывается на безопасной и надежной работе оборудования, поэтому при достижении критических параметров, определенных требованиями заводской документации, лопатку необходимо менять.

– Цена новых лопаток достаточно высока, – говорит ведущий инженер ЦЦР Кольской АЭС Максим Липец. – В свое время только одна стоила около 3000 долларов, а их на одной ступени ротора 104 штуки, соответственно, на двух  208. Если умножить на количество роторов в каждом из восьми турбоагрегатов, где таких лопаток пятых ступеней по 416 штук, получается, что их замена – очень дорогое удовольствие. 

Конечно, поначалу приходилось приобретать новые лопатки взамен изношенных, но в 2002 году мы освоили новую технологию: нанесение защитного упрочняющего покрытия по технологии «ЭИЛ-кольчуга» (электроискровое легирование). И слово «кольчуга» здесь не случайно, ведь визуально покрытие похоже на этот надежный воинский доспех. В основе наносимого материала – вольфрам и кобальт. Данная технология позволяет восстановить геометрию лопатки – сделать хорду допустимых параметров, а также защитить входную кромку. В итоге получаем значительное упрочнение основного металла лопатки.

В чем преимущество облачения лопаток ротора в кольчугу? Не происходит локального перегрева лопатки в зоне нанесения покрытия, не меняется структура основного металла лопатки 15Х11МФШ. Также нам удалось избежать дорогостоящей замены лопаток. 

– Такие операции проводятся раз в шесть лет, в период капитального ремонта цилиндров низкого давления, – продолжает Максим Владимирович. – После демонтажа роторов и установки их на ремонтной площадке в машзале к работе приступают специалисты нашего генерального подрядчика, первого помощника Кольской АЭС в ремонтном процессе – Кол­атомэнергоремонта. Они прошли специальное обучение по нанесению защитного покрытия и выполняют операции мастерски. 

В настоящее время восстановительная процедура проходит на роторах низкого давления ТА-1. Небольшой недостаток всего этого процесса состоит в том, что сама операция по нанесению защитного слоя занимает много времени. На два ротора (416 лопаток) уходит приблизительно около двух недель непрерывной работы. Причем люди трудятся круглосуточно, в три смены. Но усилия того стоят, ведь в конечном результате мы получаем надежное оборудование, способное эффективно отдавать свой ресурс на протяжении еще многих лет.