Микроструктура стали
Модели изготовлялись из стали ЭИ-415 в обычном ее состоянии. Микроструктура стали представляла собой бейнит. Количество структурно-свободного феррита находилось в пределах 10%. Испытания моделей проводились при температуре 550°С, близкой к рабочей для первых ступеней цельнокованых роторов. Опыты были поставлены на новой разгонной установке института типа ВРД-500р.
Полученные первичные кривые ползучести моделей показали возможность больших деформаций ползучести цельнокованых роторов. Наибольшая деформация имеет место в середине расточки моделей. На отдельных моделях она достигала 6% уже за 50 ч испытания.
В то же время деформация по наружному диаметру бочки ротора на этих же моделях составляла 1,5%, а на ободе дисков равнялась лишь 0,5%. Важно заметить, что на всех моделях было обнаружено большое утонение дисков в зоне сопряжения их с бочкой ротора. Так, на одной из моделей уже через 18 часов испытания утонение диска достигло 6% и здесь была обнаружена кольцевая трещина, идущая по всей окружности.
В другой модели в зоне сопряжения диска с бочкой ротора после 50 ч испытания также была обнаружена трещина, распространившаяся на этот раз в радиальном направлении на всю толщину диска. Проведенные исследования показали, что и в условиях ползучести в цельнокованых роторах современных турбоагрегатов, изготовляемых из стали ЭИ-415 в обычном ее состоянии, наиболее напряженной зоной остается зона сопряжения дисков с бочкой ротора и ею определяется прочность и долговечность работы ротора.
На дисках-моделях из стали ЭИ-415 проводилось изучение процесса термоусталостного разрушения применительно к. дискам и роторам турбин. Модели представляли собою плоские диски диаметром 300-400 мм со скругленными пазами либо с острыми надрезами на ободе; в первом случае имитировались концентраторы, реально существующие на дисках и роторах, во втором случае имитировался дефект материала.
Испытания дисков-моделей проводились в разгонной установке ЦНИИТМАШ ВРД-500, оснащенной нагревателем индукционного типа и печью сопротивления.
