The choice of material for strengthening of leading edges of working blades of steam turbines

Research on the state of strengthened layer of working blades of steam turbines made by electrospark doping with T15K6 alloy and 15X11МФ-Ш steel is commissioned. Microstructure, microhardness and thickness of weld pad are studied. The possibility of 15X11МФ-Ш steel using for hardening of leading edges of working blades of steam turbines is substantiated.Досліджено вплив матеріалу електроду на стан зміцненого шару робочих лопаток парових турбін. Зміцнений шар формувався електроіскровим легуванням сплавом Т15К6 і сталлю 15X11МФ-Ш. Досліджувались мікроструктура, мікротвердість і товщина наплавленого шару. Обґрунтовано можливість застосування сталі 15X11МФ-Ш для зміцнення вхідних кромок робочих лопаток парових турбін.Исследовано состояние упрочненного слоя рабочих лопаток паровых турбин, выполненного электроискровым легированием сплавом Т15К6 и сталью 15X11МФ-Ш. Исследовались микроструктура, микротвердость и толщина наплавленного слоя. Обоснована возможность применения стали 15X11МФ-Ш для упрочнения входных кромок рабочих лопаток паровых турбин

Corrosion resistance of reinforced layers of 15Х11MF steel steam turbine blades

The reliability of the vane apparatus of steam turbines largely determines the operation of the turbine as a whole. The results of scientific research indicate that the surface operation of the blades in the wet-steam flow is caused by a combination of corrosion and drip erosion. The presence of chemical elements and compounds in the working fluid intensifies the process of blade wear. The pH value of the working environment, which can fluctuate significantly during operation, has a significant effect on the wear characteristics. The influence of methods of strengthening the leading edges of steam turbine blades made of steel is analyzed 15H11MF on corrosion resistance. Corrosion tests of blade samples were carried out, the inlet edges of which were strengthened in three ways: high current amplification, electrospark alloying with T15K6 alloy, electrospark alloying with steel 15H11MF. According to the results of the tests, the layer strengthened by hardening by high-frequency currents has the lowest corrosion rate, the layer strengthened by electrospark alloying with T15K6 hard alloy has the highest. The corrosion rate of the layer reinforced by electrospark alloying of steel 15H11MF is 2.1 less than that of the layer reinforced with T15K6 alloy.Надійність роботи лопаткового апарата парових турбін у значній мірі визначає роботу турбіни в цілому. Результати наукових досліджень свідчать про те, що поверхневе спрацювання робочих лопаток у вологопаровому потоці викликається поєднанням корозії і каплеударної ерозії. Наявність у робочому тілі хімічних елементів і сполук інтенсифікують процес зносу лопаток. Відчутний вплив на характеристики зносу надає значення рН робочого середовища, яке може значно коливатися в процесі експлуатації. Проаналізовано вплив способів зміцнення вхідних крайок лопаток парових турбін зі сталі 15Х11МФ на корозійну стійкість. Проведено корозійні випробування зразків лопаток, вхідні крайки яких зміцнені трьома способами: струмами високої частоти, електроіскровим легуванням сплавом Т15К6, електроіскровим легуванням сталлю 15Х11МФ. За результатами проведених випробувань найменшу швидкість корозії має шар, зміцнений загартуванням струмами високої частоти, найбільшу - шар, зміцнений електроіскровим легуванням твердим сплавом Т15К6. Швидкість корозії шару, зміцненого електроіскровим легуванням сталлю 15Х11МФ, у 2,1 рази менше, ніж у шару, зміцненого сплавом Т15К6.Надежность работы лопаточного аппарата паровых турбин в значительной степени определяет работу турбины в целом. Результаты научных исследований свидетельствуют о том, что поверхностный износ рабочих лопаток во влажно-паровом потоке вызывается сочетанием коррозии и каплеударной эрозии. Наличие в рабочем теле химических элементов и соединений интенсифицируют процесс износа лопаток. Ощутимое влияние на характеристики износа имеет значение рН рабочей среды, которое может значительно колебаться в процессе эксплуатации. Проанализировано влияние способов упрочнения входных кромок лопаток паровых турбин из стали 15Х11МФ на коррозионную стойкость. Проведены коррозионные испытания образцов лопаток, входные кромки которых упрочнены тремя способами: токами высокой частоты, электроискровым легированием сплавом Т15К6, электроискровым легированием сталью 15Х11МФ-Ш. По результатам проведенных испытаний наименьшую скорость коррозии имеет слой, упрочненный закалкой токами высокой частоты, наибольшую - слой, упрочненный электроискровым легированием твердым сплавом Т15К6. Скорость коррозии слоя, упрочненного электроискровым легированием сталью 15Х11МФ, в 2,1 раза меньше, чем у слоя, укрепленного сплавом Т15К6

Hardening of leading edges of turbine blades by electrospark alloying

With a purpose of creating anti-erosion protection on turbine rotor blades the experiments in electrospark alloying using electrodes made of different materials: Т15К6 hard alloy and 15Х11МФШ steel were conducted. Reduction of the roughness of a surface layer having a uniform thickness was achieved upon its hardening with a steel electrode. The electrospark alloying process was perfected. Tests of mechanical properties of blade samples hardened with steel revealed overmatch of GOST requirements for strength and ductility. Increasing of surface layer microhardness was also achieved. For anti-erosion protection of leading edges of the turbine rotor blades it is recommended to replace the applied electrode made of Т15 К6 alloy with the one made of 15Х11МФШ steel.Для формування протиерозійного захисту робочих лопаток турбіни проведені експерименти з електроіскрового легування електродами з різних матеріалів: твердого сплаву Т15К6 і сталі 15Х11МФШ. Досягнуто зменшення шорсткості поверхневого шару, отриманого легуванням сталевим электродом, при однаковій товщині поверхневого шару. Відпрацьовано режим електроіскрового легування. Випробування механічних властивостей зразків лопаток, зміцнених сталлю, показали перевищення вимог ДСТУ з характеристик міцності та пластичності. Досягнуто також підвищення мікротвердості поверхневого шару. Рекомендована заміна електрода із сплаву Т15К6, що використовується, на електрод із сталі 15Х11МФШ, для захисту від ерозії вхідних кромок робочих лопаток турбін.Для формирования противно эрозионной защиты рабочих лопаток турбины проведены эксперименты по электроискровому легированию электродами из различных материалов: твердого сплава Т15К6 и стали 15Х11МФШ. Достигнуто уменьшение шероховатости поверхностного слоя при одинаковой его толщине после упрочнения стальным электродом. Отработан режим электроискрового легирования. Испытания механических свойств образцов лопаток, упрочненных сталью, показали превышение требований ГОСТ по прочности и пластичности. Достигнуто также повышение микротвердости поверхностного слоя. Рекомендована замена применяемого электрода из сплава Т15 К6 на электрод из стали 15Х11МФШ для защиты от эрозии входных кромок рабочих лопаток турбин