Cтраница 1
Композитный диск имеет также меньшую величину тангенциальных напряжений на ободе, что, естественно, приводит к меньшему снижению их в результате ползучести. Поэтому в диске, выполненном из разнородных сталей, перераспределение напряжений в процессе ползучести ничтожно, в то время как у однородного диска оно значительно. [1]
Если композитный диск выполнен из материала, у которого коэффициент а в центре выше, чем на ободе, то он будет иметь прочностной проигрыш по сравнению с однородным. Поэтому, например, применение для обода хромистой, а для центральной части перлитной стали является нежелательным. [2]
Перспективность применения композитных дисков и роторов, как и других узлов турбин из разнородных сталей, обусловлена в первую очередь неравномерностью температуры в них. Сварные соединения разнородных сталей могут использоваться в некоторых из типов сварных роторов и дисков, показанных на фиг. В настоящее время известны примеры изготовления и успешной работы композитных дисков ( фиг. Ниже рассмотрены основные особенности этих конструкций. [3]
III, при расчете композитных дисков должны учитываться термические напряжения, обусловленные разностью коэффициентов линейного расширения обода и центральной части. Созданные методы расчета позволяют достаточно надежно оценить напряженное состояние композитного диска и его работоспособность. Проведенные эксперименты по испытанию дисков в разгонных установках подтверждают основные положения расчета. [4]
В отличие от рассмотренного варианта композитного диска с аустенит-ным ободом и перлитной центральной частью, условия работы аустенитного диска с приварными перлитными полувалами облегчены. Температура сварного соединения в данном случае относительно невелика и возможность возникновения дополнительных знакопеременных напряжений и пластических деформаций при циклических изменениях температуры практически исключены. Расчет сварного соединения производится обычными методами в соответствии с расчетами валов на передачу крутящего момента. Термические напряжения, вызванные разностью коэффициентов линейного расширения свариваемых материалов, при этом расчете обычно не учитываются. [5]
Разделки кромок под сварку, являющиеся типовыми для композитных дисков, показаны на фиг. Обычно для кольцевого шва между ободом и центральной частью используется - образная разделка. [6]
Вследствие благоприятного соотношения коэффициентов линейного расширения примененных в диске материалов первоначальные напряжения в центральной части композитного диска при заданном распределении рабочей температуры в нем почти на треть меньше, чем у однородного. [7]
В отечественной и зарубежной практике известны многочисленные примеры осуществления данных сварных соединений из сталей различных классов в виде сварных стыков паропроводных и пароперегревательных труб, диафрагм, композитных дисков с аустенитным ободом и перлитным центром, узлов сочленения цилиндров из перлитной стали с сопловыми коробками и паровпуском из хромистой или аустенитной стали и ряда других. Подобные сварные соединения, работающие при высоких температурах, успешно эксплуатируются в течение десятилетий также в нефтяной промышленности. [8]
В связи с тем, что расчет напряжений в наиболее нагруженной части диска - на его расточке - может, как правило, производиться по пределу текучести материала ( из-за низкой температуры), преимущества использования в данных участках перлитной или хромистой стали становятся очевидными. В конструкции композитного диска используется наиболее здоровая часть поковки из аустенитной стали - ее обод; центральная же часть, которая из-за плохой технологичности аустенитных поковок обычно поражена рыхлостью и имеет худшие свойства, заменена поковкой из технологичных перлитных или хромистых сталей. [9]
Сварные конструкции турбин и в первую очередь ротора, диски и рабочие лопатки эксплуатируются при воздействии значительных напряжений, созданных вращением. На рис. 95 приведена фотография композитного диска наружным диаметром 450 мм после испытания на разгонном стенде. Диск испытывался на разгон при температуре обода 700 С и центральной части 500 С. После достижения 15 000 оборотов, когда напряжения превысили расчетные в три раза, испытания были прекращены. [10]
Центральные части дисков обычно изготавливаются из высокопрочных сталей марки ЭИ415 в отечественной и SAE3430 в зарубежной практике. Перспективным для более напряженных условий работы композитного диска является изготовление обода из сплава на никелевой основе, а центральной части - из хромистой жаропрочной стали. [11]
III, при расчете композитных дисков должны учитываться термические напряжения, обусловленные разностью коэффициентов линейного расширения обода и центральной части. Созданные методы расчета позволяют достаточно надежно оценить напряженное состояние композитного диска и его работоспособность. Проведенные эксперименты по испытанию дисков в разгонных установках подтверждают основные положения расчета. [12]
Перспективность применения композитных дисков и роторов, как и других узлов турбин из разнородных сталей, обусловлена в первую очередь неравномерностью температуры в них. Сварные соединения разнородных сталей могут использоваться в некоторых из типов сварных роторов и дисков, показанных на фиг. В настоящее время известны примеры изготовления и успешной работы композитных дисков ( фиг. Ниже рассмотрены основные особенности этих конструкций. [13]
По условию эксплуатации этих деталей рабочая температура наружной части диска превышает 550, что-требует ее изготовления из аустенитной стали. В связи с относительно небольшими диаметрами изделия ( менее 250 - 300 мм) применение композитных дисков только по условию экономичности не является рациональным, так как детали требуемого развеса из аустенитной стали могут быть получены достаточно качественными. [14]