Výpočet creepového poškození svorníků tělesa parní turbíny

Abstract

Svorníky, které k sobě tisknou horní a spodní díl tělesa parní turbíny, jsou vystaveny značnému mechanickému a teplotnímu zatížení, což může vést k takovému prodloužení v důsledku vysokoteplotního tečení (creepu), které již ohrožuje těsnost turbíny. V tomto příspěvku jsou prezentovány výsledky výpočtů creepu svorníků 840 mm dlouhých, s dříkem o průměru 125 mm, vyrobených z martenzitické oceli 1.4913+QT nebo z niklové slitiny Inconel 718, vše s použitím 1D modelu sestavy svorník–turbína. Cílem práce bylo navrhnout bezpečný režim provozu svorníků s ohledem na těsnost turbíny a na celkové prodloužení svorníků při jejich vícenásobném použití. Svorníky byly při výpočtech (i) spojeny s tělesem turbíny z oceli P91, (ii) deformačně předepnuty až na 70 % meze kluzu, (iii) vystaveny teplotám dosahujícím 480 až 490 °C, a (iv) zatíženy vnější silou, např. od tlaku páry. Tato síla působí na svorník spolu se silou vyvolanou odporem turbíny proti sevření. Vzhledem k (i) nelineární závislosti rychlosti creepu na teplotním a mechanickém zatížení, (ii) nejistotám v modelu popisujícím creep a (iii) nejistotám v zatížení svorníků bylo nutné provést více výpočtů s různými variantami zatížení svorníku a nastavení modelů materiálů svorníku a turbíny. Výsledky výpočtů jsou následující: deformace svorníku z niklové slitiny je zanedbatelná, svorník z martenzitické oceli by měl udržet dělící rovinu těsnou po dobu provozu přinejmenším 40 tisíc provozních hodin a měl by být použitelný přinejmenším na 3 provozní kampaně.