CS276725B6 - Alloy for protective plates of steam turbine blades made of titanium alloy - Google Patents

Description

(57) Anotace :

Slitina pro ochranné destičky lopatek z titanové slitiny u parních turbin, obsahuje v % hmotnosti 28 až 40 % karbidu titanu, 12 až 26 % chrómu, nebo chrómu v kombinaci s kobaltem, 1 až 6 % molybdenu, 3 až 8 % niklu a 0,3 až 1,5 % mědi, přičemž zbytek do 100 % je tvořen železem.

O CO ' lf\

CN rrcn cn ω

CS 276 725 B6

Vynález se týká slitiny pro ochranné destičky lopatek z titanové slitiny u parních turbin.

Lopatky z titanových slitin pro parní rychloběžné turbiny jsou obzvláště vhodné pro poslední nízkotlaké stupně, kde se používá velkých lopatek. V těchto posledních stupních však pára obsahuje také kapičky vody, které narážejí na pohybující se turbinové lopatky, mající vysokou obvodovou rychlost, a pozvolna tak destruují náběhové hrany těchto lopatek. Problém této destrukce náběhových hran lopatek nebyl dosud vyřešen, přičemž opotřebené.lopatky musely být periodicky vyměňovány za nové. Při ochraně hran lopatek destičkami z tvrdokovů, většinou litých, byl pájený spoj mezi lopatkou a destičkou zdrojem častých vad, někdy docházelo i k odprýsknutí tvrdokovové destičky před zatížením.

Uvedené nedostatky odstraňuje ochrana náběhových hran lopatek z titanové slitiny, kdy se na tyto náběhové hrany připevní pájením nebo svářením ochranné destičky ze slitiny podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje v % hmotnosti 28 až 40 % karbidu titanu, až 26 % ohromu, nebo chrómu v kombinaci s kobaltem, 1 až 6 % molybdenu, 3 až 8 % niklu a

0,3 až 1,5 % mědi, přičemž zbytek do 100 % je tvořen železem.

Ovrstvení náběhové hrany lopatky ze slitiny titanu destičkou ze slitiny podle vynálezu způsobí, že takto chráněná lopatka má dlouhou životnost a to i ve velmi exponovaných posledních nízkotlakých stupních parních turbin.

Karbid titanu má součinitel roztažnosti a modul pružnosti ve smyku stejný jako titan. Pojivo, je tvořeno chromém, nebo kobaltem s chromém, které mají výraznou odolnost vůči erozi. Nikl zlepšuje tažnost uvedené slitiny. Železo tvoří základní matrici, se kterou se karbid titanu spojuje bez obtíži. Destička má martensitickou strukturu, vykazující vysokou odolnost vůči opotřebení v důsledku přítomnosti chrómu, nebo ohromu s kobaltem a relativně zvýšenou houževnatost, v důsledku přítomnosti niklu.

Ochrannou destičku ze slitiny, podle vynálezu lze k náběhové hraně lopatkového těla připájet. Ochranná destička se uspořádá.v odpovídající poloze na lopatce turbiny, přičemž se mezi lopatku a ochrannou destičku vloží pásek na bázi mědi a lopatka s destičkou se zahřívají.

Pájený spoj mezi lopatkou, páskem na bázi mědi a ochrannou destičkou vzniká současně a má optimální kvalitu. Navíc dochází k převedení alespoň části karbidu titanu do roztoku, což uděluje ochranné destičce tvrdost vyšší než 50 HRC. Jestliže je žádoucí, aby ochranná destička měla tvrdost přesahující hodnotu 60 HRC, potom se po ochlazení pájeného spoje na teplotu okolí provede tepelné popouštění.

Vynález bude v následující části popisu detailněji popsán na příkladném provedení, které má však pouze ilustrativní a neomezující charakter a které je zobrazeno na připojeném výkresu, na kterém:

obr. 1 znázorňuje destičku ze slitiny podle vynálezu, uspořádanou na lopatce parní turbiny ze slitiny titanu; obr. 2 znázorňuje půdorys lopatky z obr. 1 a obr. 3 znázorňuje řez lopatkou z obr. 1 v rovině III-III.

Lopatka parní turbiny zobrazená na obr. 1 sestává z paty 2 ^a ze šroubovicovitě stočeného listu 2, majícího náběhovou hranu 2 ^a odtokovou hranu 4. V horní části lopatky je podél náběhové hrany 2 na vnější straně lopatky uspořádána ochranná destička 2· Tato destička se rozprostírá na asi jedné třetině šířky listu 2. Mezi listem 2 a destičkou 5 se nachází měděný pásek 6 (obr. 2 a obr. 3).

Lopatka je zhotovena z titanové Slitiny a ochranná destička 5 má v daném konkrétním případě složení zahrnující v % hmotnosti 32 % karbidu titanu, 20 % chrómu, 2 % molybdenu, % niklu, 1 % mědi a 42 % železa (kompozice 1), nebo 33 % karbidu titanu, 14 % chrómu, % kobaltu, 5 % molybdenu, 6 % niklu, 0,8 % mědi a 32,2 % železa (kompozice 2).

Uvedená ochranná destička se vyrobí z prášku spékáním, mechanickým zhutněním a následujícím obráběním. Tato destička bude mít délku odpovídajíc! délce části listu lopatky ,*

CS 276 725 86 2 určené k ochraně (až 500 mm) a adekvátní šířku, přičemž bude mít plochý nebo prohnutý tvar s oblou nebo ostrou hranou a to tak, aby byla svým tvarem přizpůsobena tvaru listu lopatky.

Obrábění destičky se musí provádět s dostatečnou přesností tak, aby vůle mezi listem 2 lopatky a ochrannou destičkou byla všude menší než 0,1 mm. Potom se připraví list 2 lopatky a na tento list 2 se připájí destička 2, přičemž se předtím mezi destičku 2 a.list 2 lopatky vloží měděný pásek £ tloušťky 0,10 mm. Za účelem provedení připájení destičky 2 se list 2 lopatky opatřený destičkou 2 umístí do pece, přičemž destička 2 se na listu 2_ fixuje dvěma nebo třemi molybdenovými svorkami. Potom se zvyšuje teplota v peci až na hodnotu 900 až 950 °C. Tato teplota se potom udržuje po dobu 30 až 75 minut a to v závislosti na tloušťce náběhové hrany lopatky, načež se pec nechá vychladnout až na teplotu okolí. Toto tepelné zpracování umožňuje kromě připájení ochranné destičky 2 na list 2_ lopatky také strukturální vytvrzení destičky 5 převedením podstatné části karbidu titanu do roztoku. Ochranná destička 2 takto zí.ská tvrdost 50 až 55 HRC. Za účelem dalšího zvýšení tvrdosti ochranné destičky 2 se lopatka podrobí následujícímu dodatečnému tepelnému zpracování. Teplota v peci se opět zvýší na hodnotu 450 až 500 °C a tato teplota se udržuje po dobu 4 až 6 hodin, což má za následek převedeni do roztoku téměř veškerého karbidu titanu. Navíc přitom současně dochází k popouštění. Ochranná destička takto získá tvrdost minimálně 60 HRC.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   Slitina pro ochranné destičky lopatek z titanové slitiny u parních turbin, vyznačená tím, že v % hmotnosti obsahuje 28 až 40 % karbidu titanu, 12 až 26 % chrómu, nebo chrómu v kombinaci s kobaltem, 1 až 6 % molybdenu, 3 až 8 % niklu a 0,3 až 1,5 % mědi, přičemž zbytek do 100 % je tvořen železem.