Влияние электризации влажно-парового потока на поверхностную прочность материалов лопаток турбины
Явление ударно-капельной эрозии лопаток последних ступеней влажно-паровых турбин условно рассматривается в аспекте двух “противоборствующих” процессов – силового воздействия капель на металл и “сопротивляемости” металла этому воздействию. В статье основной акцент делается на “сопротивляемости” поверхностного слоя металла силовому воздействию в условиях влияния электризованного пара и сопутствующих электрофизических явлений на его механические свойства. Установлено, что электрофизические явления, сопутствующие электризации влажно-парового потока, способствуют насыщению металла водородом (в 6–10 раз больше по сравнению с нейтральным потоком) и оказывают значимое влияние на его микротвердость (изменения в сторону уменьшения могут составлять до 50%). При этом изменения проявляются в тонком поверхностном слое, а их степень и характер зависят от полярности потока, а также от частоты и полярности наведенного на лопатку турбины электрического поля. Наблюдаемое в тонком поверхностном слое уменьшение микротвердости можно объяснить явлением локальной микропластификации, которая возникает из-за облегчения процесса зарождения микросдвигов при взаимодействии катионов водорода с ядрами генерируемых при внедрении индентора дислокаций. При этом такая пластификация на микроуровне способствует развитию водородной хрупкости на макроуровне. Установлено, что с позиций максимального эрозионного разупрочнения материалов лопаток наиболее опасным является положительно заряженный влажно-паровой поток, который чаще всего формируется при водно-химическом режиме (ВХР) с рН > 9 (аммиачный ВХР). Показано, что, изменяя физико-механические свойства тонких поверхностных слоев металлов, можно изменять кинетику развития каплеударного эрозионного разрушения.