Оценка возможности продления эксплуатации турбогенератора с наработкой 453 000 часов

Заказчик: Крупная теплоэлектростанция в Челябинской области. Паровая турбина ПТ-60-90/13 — ключевой агрегат основного производства тепловой и электрической энергии.

Задача

Паровая турбина ПТ-60-90/13 изготовлена на Ленинградском металлическом заводе в 1962 году. На момент проведения экспертизы суммарная наработка составила 453 233 часа при 269 пусках — агрегат отработал парковый ресурс (270 000 ч / 900 пусков). Рабочие параметры: давление 9,0 МПа, температура пара 535°C. Металл роторов и корпусов при столь длительной эксплуатации накапливает ползучесть, охрупчивание и усталостные повреждения. Вопрос: допустима ли дальнейшая эксплуатация и на каких условиях?

Что мы сделали

Проведено комплексное техническое диагностирование турбины с применением всего спектра современных методов неразрушающего и разрушающего контроля. Объём выполненных работ:

• Визуально-измерительный контроль (ВИК) корпусов ЦВД, ЦНД (совмещен с ЦСД), стопорных и регулирующих клапанов, фланцевых соединений, опорных частей и крепёжных элементов.

• Магнитопорошковый контроль (МПД) роторов, лопаточного аппарата, корпусных деталей, крепежных элементов (шпильки ЦВД, ЦНД, регулирующих и стопорного клапанов)

• Ультразвуковой контроль (УЗК) и ультразвуковая толщинометрия (УЗТ) сварных швов и основного металла корпусных элементов, крепежных элементов (шпильки ЦВД, ЦНД, регулирующих и стопорного клапанов)

• Капиллярный контроль (ПВК) и вихретоковый контроль (ВК) критически нагруженных зон.

• Измерение твёрдости металла и исследование микроструктуры: оценка степени охрупчивания и ползучести по изменению структурных параметров.

• Определение механических свойств на вырезках металла из лимитирующих деталей; расчёт накопленной деформации ползучести ротора ВД.

• Расчёт допустимого ресурса лимитирующих деталей по критериям прочности при ползучести и малоцикловой усталости.

Результат

✔ Выявленные трещины в корпусах ЦВД и стопорном клапане выбраны и заварены с контролем качества ремонтных швов. Накопленная деформация ползучести ротора ВД составила 0,37% при допустимом значении 1,0% — запас прочности подтверждён.

✔ Установлено охрупчивание металла корпусов при температуре 80°C — разработаны ограничения по режиму пуска и останова турбины для исключения термоудара.

✔ Лимитирующий ресурс деталей составил 17 000 ч. Турбина допущена к дальнейшей эксплуатации до суммарной наработки 470 233 ч (параметры: давление 9,0 МПа, температура 520°C) с соблюдением установленных ограничений.

✔ Предприятие получило обоснованное техническое заключение и избежало преждевременного вывода стратегически важного агрегата из работы, обеспечив надёжное теплоснабжение потребителей на ближайший период.