3.2. Технологии контроля состояния роторов
3.2.1. При определении меры живучести роторов контролируются следующие повреждаемые элементы (зоны):
- ЦПР (осевой канал);
- диски первых наиболее высокотемпературных ступеней РВД и РСД, включая пазы для крепления лопаток, обода, полотна, придисковые галтели, поверхности в районе разгрузочных отверстий;
- тепловые канавки концевых, диафрагменных и промежуточных уплотнений, расположенных в зоне ротора с температурой металла выше 400 °С;
- полумуфты, включая отверстия под соединительные болты;
- упорные гребни;
- шейки;
- поверхность масляных уплотнений;
- остальная поверхность ротора.
3.2.2. Для контроля повреждаемых зон используются следующие технологии:
- ВК;
- ВДК;
- УЗК;
- МПД;
- ВТК;
- ДАО-контроль;
- ММ;
- измерение твердости (НВ);
- контроль биения полумуфт, шеек, гребней ротора;
- контроль дефектов упорных гребней;
- контроль дефектов шеек;
- контроль износа поверхности в зоне масляных уплотнений.
Объем и сроки проведения эксплуатационного контроля элементов (зон) роторов определяются в зависимости от их КО (см. раздел 5).
В качестве браковочного уровня при проведении дефектоскопического контроля принимается глубина поверхностных дефектов для любой зоны ротора 1 мм, а для дефектов, не выходящих на поверхность и выявляемых методами УЗК, - значение эквивалентного диаметра 2 мм. Расчетные оценки для большинства типов роторов показали, что в дефектах таких размеров при всех плановых режимах эксплуатации турбин реализуется КИН, не превышающий пороговые значения (К1п, К1ц) для роторных сталей.
Возможность дальнейшей эксплуатации ротора с выявленными дефектами и ее продолжительность должны определяться расчетом времени до разрушения. Расчетами, выполненными для многих типов роторов с использованием характеристик трещиностойкости, установлено, что время живучести, определенное как время развития трещины от браковочного уровня до допустимого размера, составляет не менее 30000 ч работы турбины в базовом режиме (не менее межремонтного периода). Такой подход может быть также применен при выработке ротором своего расчетного ресурса, но при отсутствии трещин.
Технологии контроля состояния роторов, цели и задачи контроля следующие.
3.2.3. Визуальный контроль
3.2.3.1. Визуальный контроль зон ротора проводится в целях выявления на поверхности легко обнаруживаемых дефектов. Технология ВК регламентируется действующими НД.
3.2.3.2. Визуальный контроль поверхности проводится без применения увеличительных приборов до зачистки поверхности.
3.2.4. Видеоконтроль
3.2.4.1. Технология ВДК и документирования состояния поверхности ЦПР используется как самостоятельный вид контроля, а также для уточнения природы дефектов, выходящих на поверхность и выявленных при ДАО, ВТК и УЗК. Изображение контролируемого участка поверхности ЦПР может быть задокументировано путем ввода видеоизображения в компьютер.
3.2.4.2. Видеоконтроль выполняется до и после зачистки ЦПР с помощью телевизионного смотрового прибора СПТ-2.
3.2.5. Магнитопорошковая дефектоскопия
3.2.5.1. Магнитопорошковая дефектоскопия зон ротора проводится перед УЗК в целях выявления поверхностных дефектов типа трещин, рыхлости и др.
3.2.5.2. Технология МПД реализуется в соответствии с ГОСТ 21105-87 [1].
3.2.5.3. Магнитопорошковая дефектоскопия выполняется после зачистки поверхности контролируемого элемента.
3.2.5.4. Магнитопорошковая дефектоскопия проводится в соответствии со способом циркулярного намагничивания путем пропускания тока по контролируемой части изделия или продольного (полюсного) намагничивания электромагнитом.
3.2.5.5. Дефектные места могут быть выбраны шлифовальной машинкой и повторно проконтролированы МПД или травлением.
3.2.6. Вихретоковый контроль
3.2.6.1. Технология ВТК предназначена для выявления и измерения глубины трещин, выходящих на контролируемую (наружную или внутреннюю) поверхность, регламентирована действующими НД и может использоваться в зависимости от ситуации наряду с МПД, УЗД и ЦД.
3.2.6.2. Технология ВТК обеспечивает получение результата с установленной погрешностью измерения при доверительной вероятности 0,9.
3.2.6.3. Основной особенностью технологии ВТК является возможность ее реализации без зачистки контролируемой поверхности (от окалины, ржавчины и др.) или с грубой ее зачисткой. Почти не реагируя на такой фон, ИГТ создает отклик на трещины определенных размеров.
3.2.6.4. При ВТК ЦПР вихретоковый датчик устанавливается на штангу, которая может перемещаться по длине полости и по окружности ее внутренней поверхности.
3.2.7. Контроль по аммиачному отклику детали
3.2.7.1. Контроль поверхности элементов ротора по ДАО-технологии предназначен наряду с МПД и ЦД для обнаружения поверхностных дефектов (трещин, отдельных пор, цепочек пор, эрозионно-коррозионных повреждений и т.п.).
3.2.7.2. При шероховатости контролируемой поверхности R = 40
z
мкм уровень чувствительности контроля обеспечивает выявление
трещиноподобных дефектов с раскрытием более 1 мкм, глубиной более
0,3 мм, протяженностью более 0,3 мм, а также отдельных пор,
цепочек пор, поверхностных эрозионно-коррозионных повреждений
диаметром более 10 мкм, глубиной более 0,3 мм.
3.2.7.3. Основными дефектоскопическими материалами при использовании данной технологии являются водный раствор аммиака концентрацией 25% и индикаторная бумага.
3.2.7.4. Для документирования результатов контроля может быть использована следующая аппаратура: фотоаппарат, цифровой фотоаппарат, видеокамера, копировальный аппарат, сканер.
3.2.7.5. Контроль по ДАО-технологии следует проводить до УЗК.
3.2.7.6. Для проведения контроля по ДАО-технологии необходимо очистить поверхность от окалины абразивным камнем.
3.2.7.7. Насыщение поверхности аммиаком производится путем наложения аппликации из ткани, смоченной водным раствором аммиака, и выдержки ее под газонепроницаемой пленкой в течение 15 - 20 мин.
3.2.7.8. Регистрация дефектов проводится через 1 - 1,5 мин. после снятия аппликации путем наложения на контролируемый участок индикаторной бумаги и ее выдержки в течение 1 мин.
3.2.7.9. При ДАО-контроле ЦПР используется специальное приспособление, позволяющее подать аммиак на контролируемый участок, затем наложить на него бумагу и снять отпечаток.
3.2.7.10. Тип дефекта устанавливается по конфигурации ДАО-портретов на лицевой поверхности индикаторной бумаги.
3.2.7.11. Местоположение соответствующих дефектов на поверхности ротора определяется по местоположению ДАО-портретов на индикаторной бумаге в соответствии с разметкой контролируемого участка.
3.2.7.12. Полученные ДАО-портреты документируются одним из доступных способов.
3.2.8. Ультразвуковой контроль
3.2.8.1. Ультразвуковой контроль элементов (зон) ротора проводится для выявления дефектов, как выходящих на внутреннюю и наружную поверхности, так и не выходящих на эти поверхности без установления типа дефекта.
3.2.8.2. Наиболее часто встречающимися дефектами в элементах ротора могут быть: риски, коррозионно-усталостные трещины, коррозионные язвины, трещины ползучести и усталости.
3.2.8.3. Ультразвуковой контроль рекомендуется проводить после ВК, МПД, ВТК, ДАО-контроля.
3.2.8.4. Оценка качества элементов ротора производится на основании сопоставления параметров эхо-сигналов от дефекта и отражателя на испытательном образце соответствующего типоразмера.
3.2.8.5. Испытательные образцы для контроля элементов изготавливаются из специальных заготовок. Материал образцов должен соответствовать материалу контролируемого элемента. При контроле элементов ротора, находящегося в эксплуатации более 50 тыс. ч, образцы рекомендуется изготавливать из заготовок, проработавших такой же срок.
3.2.8.6. Для УЗК применяются ультразвуковые дефектоскопы с датчиками, имеющими углы входа луча 60 и 90°.
3.2.9. Измерение твердости
3.2.9.1. Измерение твердости применяется для оценки прочностных свойств металла элементов ротора.
3.2.9.2. Измерение твердости выполняется с помощью переносных твердомеров по технологии, регламентированной ГОСТ 18661-73 [2]. На каждом элементе должно быть выполнено не менее трех измерений в разных местах по периметру.
3.2.9.3. Твердость металла определяется как среднеарифметическое значение результатов отдельных измерений, которые не должны отклоняться от нормативных значений более чем на 7%.
3.2.10. Измерение биения ротора
3.2.10.1. Проверка биения (прогиба) ротора осуществляется при каждом капитальном ремонте в местах, указанных в заводском формуляре.
3.2.10.2. Измерение выполняется в радиальном направлении индикатором ИЧ-10Б, укрепленным на штативе с магнитным основанием, при повороте ротора в собственных подшипниках.
3.2.10.3. Показания индикатора фиксируются и заносятся в формуляр. Обычно места измерений соответствуют отверстиям под собственные болты в полумуфте.
3.2.10.4. Данное измерение можно проводить на балансировочном станке, используя жесткую подставку для установки штатива с индикатором.
3.2.11. Измерение шероховатости
3.2.11.1. В станционных условиях измерение шероховатости поверхностей элементов (зон) ротора производится в соответствии с ГОСТ 2789-73 [3] методом сравнения с образцами-эталонами шероховатости с использованием лупы.