بررسی علل شکست پره های مرحله آخر توربین بخار کم فشار
چکیده
در این تحقیق عوامل موثر بر شکست پره های توربین بخار کم فشار ردیف آخر شناسایی و مورد بررسی قرار گرفته است. در گام نخست به منظور بررسی ریز ساختار کلی پره های ساخته شده از فولاد زنگ نزن مارتنزیتی و ریز ساختار در منطقه مجاور ترک و همچنین مطالعه سطح شکست، نمونه هایی از پره جدا شد و پس از آماده سازی نمونه ها و نیز سطح شکست، توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعه سطح شکست و همچنین نتایج آماری حاصل از محل جوانه زنی ترک در پره ها نشان داد که جوشکاری پره ها به همدیگر در ناحیه لچینگ وایر بالایی منشأ جوانه زنی ترک بوده است. با توجه به عوامل مختلف و موثر برشکست پره ها و به منظور بررسی تاثیرات جوشکاری بر خواص پره ها، عملیات شبیه سازی فیزیکی جوشکاری پره ها بوسیله جوشکاری سه عدد پره به همدیگر در شرایط شبیه سازی شده و نزدیک به واقعیت انجام گرفت و تاثیرات جوشکاری در تغییرات سختی پره ها مطالعه گردید. با توجه به اینکه حین جوشکاری پره ها، قسمت های مختلف پره تحت دماهای مختلف قرار گرفته و سرد می شوند، به منظور بررسی تاثیرات این تغییرات دمایی بر ریز ساختار و خواص مکانیکی و خوردگی پره، نمونه های آزمون کشش، ضربه، خوردگی، xrd و... از پره تهیه گردید. با توجه به اینکه نمونه ها از قسمتهای مختلف پره و با ریزساختارهای مختلف بودند، ابتدا کلیه نمونه ها در دمای 1050 درجه سانتیگراد بمدت یک ساعت آستنیته و سپس در هوا سرد شدند و سپس نمونه ها به مدت یک ساعت تحت دمای 200 درجه سانتیگراد تمپر شدند. پس از یکسان سازی ساختار، به منظور بررسی اثرات ناشی از جوشکاری، نمونه های مختلف کشش، ضربه و ... در محدوده دمایی 200 تا 1100 درجه سانتیگراد برای مدت 2 دقیقه(مدت زمان جوشکاری) تحت عملیات بازگرمایش قرار گرفتند. پس از آن آزمون های ذکر شده همراه با آزمون سختی سنجی و بررسی ریز ساختار روی نمونه ها انجام شد. بررسی ها نشان داد که نمونه های عملیات حرارتی شده در دماهای 600-800 درجه سانتیگراد دارای کمترین استحکام کشش، کمترین سختی، کمترین چقرمگی (شکست مرز دانه ای) و کمترین مقاومت به خوردگی می باشند. بررسی شرایط کاری توربین های واحد 1و 2 نیروگاه بیستون نشان داد که ارتعاشات توربین واحد 2 بطور کلی بیشتر از واحد 1 است. علاوه براین مقدار ارتعاشات در سمت توربین hp-ip بیش از ناحیه مجاور ژنراتور است. این یافته می تواند توجیه کننده بالا بودن احتمال وقوع شکست در واحد 2 نسبت به واحد 1 باشد. مقدار اختلاف انبساط بین روتور و پوسته و خروج از مرکز نیز برای دو واحد در زمان های مشخصی تعیین گردید که دو واحد دارای اختلافاتی بودند. میزان اکسیژن و سیلیس نیز در دوره های کاری مشخصی تعیین گردید که در مواردی از حد مجاز بالاتر بودند که تاثیر آن بر خوردگی و سایش مشهود است. در بررسی ها مشاهده گردید که رسانندگی آب تغذیه نیز بیشتر از حد مجاز است که این رسانندگی بالا در حضور سدیم می تواند باعث خوردگی شود ولی اطلاعاتی از کنترل میزان سدیم در نیروگاه دریافت نگردید. با توجه به نتایج و یافته های این تحقیق، جوشکاری پره های توربین به همراه ارتعاشات و حضور عوامل خورنده در بخار، عامل شکست پره های توربین تشخیص داده شد و برخی راهکارهای اصلاحی برای جلوگیری از وقوع شکست ارائه گردید.