Технология защиты оборудования ТЭК от каплеударной эрозии
Сущность проблемы. Каплеударная эрозия и коррозия деталей проточной части паровых турбин, в первую очередь, лопаток последних ступеней ЦНД приводят:
- к снижению эффективности и надежности эксплуатации оборудования тепловых и атомных электростанций,
- к недовыработке электроэнергии из-за снижения КПД;
- к повышению риска повреждений и аварий,
- к снижению ресурса и, как следствие,
- к необходимости регулярной замены или дорогостоящего ремонта лопаток турбины.
Износостойкость большинства типов защитных покрытий неудовлетворительна, а технологии, применяемые для их формирования, существенно загрязняют окружающую среду.
Решение. Разработана и апробирована инновационная экологически чистая ионно-плазменная PVD-технология (PVD – от англ. physical vapour deposition – физическая конденсация пара на поверхности) повышения эрозионной, коррозионной и термостойкости оборудования ТЭК путем формирования уникальных многослойных нанокомпозитных покрытий. Защитные покрытия формируются на функциональных поверхностях лопаток турбин и компрессоров, рабочих колесах насосов, элементах пластинчатых теплообменников при использовании 3-х технологических комплексов. Для изучения процесса каплеударной эрозии и совершенствования характеристик покрытий созданы:
- уникальный экспериментальный комплекс «ЭРОЗИЯ-3М» с эрозионным стендом, позволяющим полностью смоделировать процессы, происходящие в реальных турбинах;
- измерительно–диагностический комплекс для обеспечения контроля характеристик поверхностных слоев, модифицированных слоев и защитных покрытий.
Эффективность: |
|
Назначение ионно-плазменной модификации поверхностей:
- снижение эрозионного износа при ударном воздействии жидких и твердых частиц;
- повышение ресурса, износостойкости и предела выносливости.
Физические основы и основные преимущества ионно-плазменной PVD-технологии:
- высокие энергии осаждающихся частиц: 1¸1100 eV;
- практически неограниченный выбор материалов и их соединений для получения покрытий с широким спектром уникальных свойств на основе использования металлов (Ti, Cr, Al, Nb, W и др.) и сплавов (Ni-Cr, Al-Si и др.), а также их соединений с азотом, углеродом, кислородом;
- возможность модификации поверхностей изделий длиной до 3 м, весом до 5 т и сложной конфигурации при толщине покрытий до 30 мкм;
- высокая производительность и относительно низкая себестоимость модификации функциональных поверхностей изделий;
- экологическая безопасность процессов и высокая эффективность обработки материалов.
Область применения наномодифицированных поверхностей:
- защитные эрозионностойкие покрытия важнейших элементов оборудования ТЭК (лопатки турбин и компрессоров, рабочие колеса насосов, элементы пластинчатых теплообменников и т.п.), эксплуатирующихся в т.ч. в высокоагрессивных средах при наличии сероводорода, хлоридов, кислот, щелочей и др.
Формы сотрудничества: |
|