فورجینگ های هیدروتوربین چه ویژگی هایی دارند؟

آهنگری های هیدروتوربین با مجموعه ای خاص و سخت از ویژگی ها تعریف می شوند که آنها را از آهنگری های مورد استفاده در هر کاربرد صنعتی دیگر متمایز می کند. شش ویژگی مهم عبارتند از: استحکام مکانیکی برتر، مقاومت در برابر خستگی عالی، مقاومت در برابر حفره و فرسایش بالا، یکپارچگی ابعادی دقیق در اندازه‌های بزرگ، ویژگی‌های ضخامت ثابت و مقاومت درازمدت در برابر خوردگی در تماس مداوم با آب. هر یک از این ویژگی‌ها پاسخ مستقیمی به شرایط شدید هیدرولیکی، مکانیکی و محیطی موجود در توربین‌های آبی در حال کار است - شرایطی که هیچ فرآیند تولید یا رویکرد انتخاب مواد دیگری نمی‌تواند آن‌طور که به درستی مشخص شده و آهنگری تولید شده است، به آن رسیدگی کند.

بخش‌های زیر هر مشخصه را با جزئیات و با داده‌های پشتیبان و زمینه عملی بررسی می‌کنند تا توضیح دهند که چگونه این ویژگی‌ها به عملکرد و طول عمر توربین در دنیای واقعی تبدیل می‌شوند.

استحکام مکانیکی بالا در سطح مقطع بزرگ

اساسی ترین ویژگی آهنگری هر توربین آبی توانایی آن در حمل بارهای مکانیکی بسیار بالا بدون تسلیم شدن، ترک خوردن یا تغییر شکل دائمی است. شفت‌های اصلی توربین، توپی‌های دونده و حامل‌های پره راهنما باید همزمان در برابر پیچش، خمش، فشار هیدرولیک و نیروهای گریز از مرکز – اغلب در ترکیباتی که به محدودیت‌های طراحی مواد نزدیک می‌شوند، مقاومت کنند.

الزامات استحکام کششی و تسلیم

آهنگری شفت توربین فولادی آلیاژی معمولاً با مشخص می شود حداقل قدرت تسلیم 550 تا 750 مگاپاسکال و مقاومت کششی 700 تا 900 مگاپاسکال، بسته به درجه آلیاژ و شرایط سرویس. آهنگری دونده فولاد ضد زنگ مارتنزیتی (درجه CA6NM) در مشخص شده است حداقل استحکام تسلیم 550 مگاپاسکال و مقاومت کششی 755 مگاپاسکال در شرایط کاملاً عملیات حرارتی این سطوح استحکام باید نه تنها در سطح آهنگری بلکه به طور یکنواخت در کل مقطع - از جمله مرکز شفت توربین که ممکن است به دست آید و تأیید شود. قطر 1000 تا 2000 میلی متر .

دستیابی به خواص یکنواخت مقطع در چنین مقاطع بزرگ یکی از چالش برانگیزترین جنبه های فنی تولید آهنگری توربین است. سرعت خاموش شدن در مرکز یک شفت با قطر 1500 میلی‌متر به طور چشمگیری کندتر از سطح است، در صورتی که آلیاژ به درستی برای اندازه مقطع انتخاب نشود، ریزساختار درشت‌تر و استحکام بالقوه کمتری ایجاد می‌کند. به همین دلیل است که آهنگری شفت توربین تقریباً همیشه از فولادهای آلیاژی کروم-مولیبدن یا کروم-مولیبدن-وانادیوم با قابلیت سختی کافی برای دستیابی به ریزساختار مورد نیاز حتی در سرعت های خنک کننده آهسته در عمق بخش تولید می شود.

چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه

استحکام استاتیکی بالا به تنهایی کافی نیست - آهنگری توربین همچنین باید انرژی را بدون شکستگی در هنگام قرار گرفتن در معرض بارهای ناگهانی ناشی از حوادث چکش آب، گذراهای دفع بار یا شرایط خطای شبکه جذب کند. این نیاز به چقرمگی شکست بالایی دارد که با انرژی ضربه Charpy V-notch اندازه گیری می شود. مشخصات معمول برای فورجینگ شفت توربین به انرژی ضربه Charpy 40 تا 70 ژول در دمای 0 درجه سانتیگراد نیاز دارد. ، روی نمونه هایی که در نامطلوب ترین جهت نسبت به جریان دانه آهنگری جهت گیری شده اند آزمایش شده است. برای فورجینگ های سطلی دونده پلتون که در معرض ضربه های جت آب با سرعت بالا قرار دارند، مقادیر چقرمگی حتی بالاتر برای مقاومت در برابر انتشار ترک در اثر آسیب برخورد سطحی مشخص شده است.

مقاومت فوق العاده در برابر خستگی تحت بارگذاری چرخه ای

خستگی - توسعه و انتشار تدریجی ترک ها تحت تنش سیکلی - حالت شکست اولیه برای اجزای چرخان توربین است. یک توربین آبی که یک بار در روز شروع و متوقف می شود جمع می شود تقریباً 15000 چرخه بار در طول عمر کاری 40 ساله ، با هر چرخه ای که شفت ها، هاب های دونده و ساقه های پره هدایت کننده را در معرض معکوس های تنش قابل توجه قرار می دهد. بر این بارهای خستگی سیکل پایین، ارتعاشات با فرکانس بالا ناشی از ریزش گرداب هیدرولیکی، تعامل روتور-استاتور، و موج لوله کششی که می‌تواند به فرکانس‌های 5 تا 50 هرتز برسد - انباشته میلیون‌ها رویداد خستگی چرخه بالا در هر سال کارکرد، قرار دارد.

نقش ساختار دانه در زندگی خستگی

فرآیند آهنگری مستقیماً عمر خستگی را با پالایش و تراز کردن ساختار دانه فولاد افزایش می دهد. تغییر شکل کنترل شده در طول آهنگری داغ، ساختارهای انجماد دندریتی درشت را از شمش اصلی جدا می کند و آنها را با ساختار دانه ای ریز و هم محور جایگزین می کند. اجزای آهنگری به طور مداوم محدودیت های استقامت خستگی را 30 تا 60 درصد بیشتر از معادل های ریخته گری با همان ترکیب نشان می دهند. زیرا ساختار دانه های تصفیه شده مرزهای دانه بیشتری را برای انحراف و متوقف کردن ترک های خستگی در حال رشد فراهم می کند، و به این دلیل که آهنگری تخلخل داخلی و خوشه های گنجایش را که به عنوان محل شروع ترک خستگی در قطعات ریخته گری عمل می کنند، حذف می کند.

پایان سطح و کنترل تمرکز تنش

حتی در آهنگری عالی از نظر متالورژی، ترک‌های خستگی تقریباً همیشه در غلظت‌های تنش سطحی شروع می‌شوند - راه‌های کلید، شعاع‌های فیله، شیارهای مهر و موم، و قله‌های زبری سطح. بنابراین مشخصات آهنگری توربین شامل الزامات سختگیرانه برای پرداخت سطح (معمولا Ra ≤ 1.6 میکرومتر در مقاطع بحرانی) و حداقل شعاع فیله (اغلب). 30 تا 80 میلی متر در انتقال شانه شفت، در مقایسه با 5 تا 10 میلی متر در کاربردهای کمتر بحرانی). این الزامات هندسی فقط به این دلیل قابل دستیابی هستند که ماشینکاری برتر آهنگرهای با کیفیت بالا، امکان ماشینکاری دقیق را بدون ایجاد آسیب سطحی ناشی از ماشینکاری تا تلورانس‌های محکم می‌دهد.

مقاومت در برابر فرسایش حفره ای: محافظت از سطوح در برابر تخریب هیدرولیک

فرسایش حفره ای مسلماً متمایزترین و چالش برانگیزترین مکانیسم تخریب ویژه اجزای توربین آبی است. زمانی اتفاق می‌افتد که فشارهای موضعی کم آب باعث تبخیر آب و تشکیل حباب‌هایی می‌شود که پس از انتقال به مناطق پرفشار به شدت فرو می‌ریزند و پالس‌های فشار موضعی بیش از حد ایجاد می‌کنند. 1 گیگا پاسکال که به طور فیزیکی سطوح فلزی را با سرعتی فرسایش می دهد که در موارد شدید می تواند سالانه میلی متر مواد را حذف کند.

چرا فولاد ضد زنگ مارتنزیتی استاندارد اجزای هیدرولیک است؟

مقاومت یک ماده در برابر فرسایش کاویتاسیون به شدت با سختی، استحکام تسلیم و ظرفیت سخت شدن آن مرتبط است - خواصی که همگی با فرآیند آهنگری و با انتخاب گریدهای فولاد ضد زنگ مارتنزیتی افزایش می‌یابند. پرکاربردترین گرید، CA6NM (13% کروم، 4% نیکل، 0.5% مو)، ترکیبی از مقاومت در برابر فرسایش حفره ای تقریباً 3 تا 5 برابر بیشتر از فولاد کربنی است در تست‌های استاندارد کاویتاسیون ارتعاشی، در حالی که مقاومت خوردگی مورد نیاز برای عملیات مداوم در آب شیرین و ملایم را نیز فراهم می‌کند.

اجزای CA6NM آهنگری از ریزساختار مارتنزیتی یکنواخت و ریزدانه در سراسر سطح مقطع خود بهره می برند. اجزای ریخته‌گری شده از همان آلیاژ ممکن است اندازه دانه‌های درشت‌تر، تفکیک دندریتی و تغییرات ترکیبی محلی را نشان دهند که مقاومت حفره‌ای را در مناطق خاص کاهش می‌دهد - دقیقاً مناطقی که حمله کاویتاسیون شدیدتر است، مانند صفحه مکش تیغه‌های دونده در نزدیکی لبه‌های عقب.

مقاومت در برابر سایش در آب رسوبی

بسیاری از توربین‌های آبی، به‌ویژه آنهایی که در آسیا، آمریکای جنوبی و مناطق کوهستانی هستند، بر روی رودخانه‌هایی کار می‌کنند که بارهای رسوبی قابل‌توجهی دارند - ذرات کوارتز و فلدسپات با مقادیر سختی 7 تا 8 در مقیاس Mohs. این ذرات پره‌های راه‌انداز توربین را ساییده، سطوح پره‌ها را هدایت می‌کنند و سطوح را با نرخ‌هایی متناسب با غلظت ذرات، اندازه ذرات، سرعت جریان و سختی مواد توربین می‌بندند. قطعات فولادی زنگ نزن آهنگری با سختی سطح 250 تا 350 HB مقاومت در برابر سایش ساینده به طور قابل توجهی بهتر از جایگزین های فولاد کربنی نرم تر، با نرخ سایش در آزمایش های میدانی معمولاً 40 تا 60 درصد کمتر در غلظت رسوب و سرعت جریان معادل.

یکپارچگی ابعادی و دقت در میان اجزای عظیم

آهنگری های هیدروتوربین یکی از بزرگترین قطعات مکانیکی دقیق تولید شده در هر صنعتی است. ممکن است آهنگری شافت اصلی برای یک توربین بزرگ فرانسیس باشد 4 تا 8 متر طول، 1000 تا 2000 میلی متر قطر و وزن 50 تا 150 تن . یک توپی توربین کاپلان برای نصب رودخانه بسیار بزرگ می تواند بیش از 200 تن باشد. در این مقیاس ها، حفظ دقت ابعادی و تلورانس های هندسی مورد نیاز برای نصب و بهره برداری صحیح، یک چالش مهندسی و ساخت قابل توجه است.

الزامات صافی و گرد بودن

محورهای اصلی توربین باید مستقیماً به داخل باشند 0.1 تا 0.2 میلی متر در هر متر طول پس از ماشینکاری نهایی، برای جلوگیری از لرزش ناشی از کمان شفت. گرد بودن سطوح ژورنال - جایی که شفت در بلبرینگ های راهنما اجرا می شود - معمولاً در داخل مشخص می شود. 0.02 تا 0.05 میلی متر کاهش کل نشانگر دستیابی به این تلورانس ها در قطعه ای با وزن 50 تن مستلزم آن است که آهنگری خود عاری از اعوجاج ناشی از تنش باقیمانده باشد، عملیات حرارتی به شیوه ای کنترل شده انجام شود که تنش های حرارتی نامتقارن ایجاد نکند، و مقدار ذخیره آهنگری برای از بین بردن هر گونه کربن زدایی سطحی یا رسوب بدون رها شدن از سطح زیرین، کافی باشد.

مدیریت استرس پسماند

آهنگری‌های بزرگ تنش‌های پسماند قابل‌توجهی را در حین عملیات آهنگری و عملیات حرارتی متعاقب آن جمع‌آوری می‌کنند - به‌ویژه در هنگام خاموش کردن، جایی که خنک‌سازی سریع سطح یک لایه سطحی فشاری روی یک هسته کششی ایجاد می‌کند. اگر این تنش‌های پسماند قبل از ماشین‌کاری از بین نرود، حذف مواد در حین ماشین‌کاری خشن می‌تواند باعث اعوجاج آهنگری شود و دقت ابعادی را که بدون ماشین‌کاری مجدد قابل بازیابی نیست، از بین می‌برد. عملیات حرارتی کاهش تنش نهایی در دمای 550 درجه سانتیگراد تا 650 درجه سانتیگراد به مدت چند ساعت در هر 25 میلی متر ضخامت مقطع بنابراین یک مشخصه استاندارد آهنگری های توربین خوب تولید شده است و تکمیل آن باید در اسناد گواهی مواد تأیید شود.

یکنواختی ویژگی از طریق ضخامت

یکی از خصوصیات فنی سخت تر فورجینگ های توربین آبی این است که خواص مکانیکی اساساً از سطح تا مرکز جزء یکنواخت باشد - شرایطی که به عنوان یکنواختی ویژگی از طریق ضخامت یا کفایت سختی پذیری شناخته می شود.

این مشخصه با برش نمونه های آزمایشی از چندین مکان در داخل آهنگری، از جمله از مرکز بزرگترین مقطع، تأیید می شود. مشخصات معمولاً مستلزم آن است که خواص کششی مرکز مقطع بیشتر از آن افت نکند 10 تا 15 درصد زیر مقادیر سطحی و انرژی ضربه چارپی در مرکز همان حداقل مطلق نمونه های سطح را برآورده می کند. برای شفت با قطر 1500 میلی‌متر، مرکز تقریباً 750 میلی‌متر از هر سطحی فاصله دارد - عمقی که در آن سرعت خنک‌سازی در طول کوئنچ ممکن است کمتر از یک دهم سرعت خنک‌سازی سطح باشد، که سخت‌شدگی را به یک الزام طراحی آلیاژ سخت تبدیل می‌کند.

به همین دلیل است که آلیاژها مانند 34CrNiMo6 و 30CrNiMo8 - با محتوای نیکل به ترتیب 1.4٪ و 1.8-2.2٪ - برای بزرگترین آهنگری شفت توربین مشخص شده است. افزودن نیکل نمودار تبدیل خنک‌کننده مداوم (CCT) را به زمان‌های طولانی‌تری تغییر می‌دهد و به بخش‌های عمیق آهنگرهای بزرگ اجازه می‌دهد تا مارتنزیت یا بینیت کافی در طول خاموش کردن برای برآورده کردن نیازهای مقاومت ایجاد کنند.

مقاومت در برابر خوردگی در تماس مداوم با آب

اجزای هیدروتوربین در تماس مداوم با آب جاری کار می کنند - گاهی اوقات برای سال ها بین خاموش شدن تعمیر و نگهداری. این الزامات خاصی را برای مقاومت در برابر خوردگی مواد آهنگری ایجاد می کند که بسته به شیمی آب تاسیسات خاص به طور قابل توجهی متفاوت است.

آب شیرین و محیط های خورنده خفیف

برای اکثر ایستگاه‌های آبی داخلی که بر روی رودخانه‌ها یا مخازن با pH تقریباً خنثی آب شیرین کار می‌کنند، آهنگرهای فولادی ضد زنگ مارتنزیتی (CA6NM / 13Cr4Ni) مقاومت خوردگی کافی را برای اجزای هیدرولیکی بارگذاری شده مانند رانرها و پره‌های راهنما فراهم می‌کنند. آهنگری های فولاد کربنی که برای اجزای ساختاری (شفت، فلنج، پوشش) در این محیط ها استفاده می شوند، به جای مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ ذاتی، توسط پوشش های رنگ و سیستم های حفاظت کاتدی محافظت می شوند. فیلم اکسید کروم غیرفعال روی فولاد ضد زنگ CA6NM یکپارچگی خود را در آب با pH 6 تا 9 حفظ می کند. - پوشش محدوده ای که تقریباً در تمام تاسیسات آبی آب شیرین طبیعی وجود دارد.

کاربردهای شیمی آب تهاجمی

در طرح‌های ذخیره‌سازی پمپی که در مناطقی با آب‌های زیرزمینی اسیدی کار می‌کنند، در تاسیسات جزر و مدی یا رودخانه‌ای با آب شور، یا در کاربردهای آبی صنعتی که آب فرآیندی حاوی مواد شیمیایی محلول است، فولاد ضد زنگ استاندارد CA6NM ممکن است کافی نباشد. این کاربردها به آهنگری از گریدهای آلیاژی بالاتر مانند فولاد ضد زنگ دوبلکس (2205 / S31803، با 22٪ کروم و 5٪ Ni) یا گریدهای فوق دوبلکس (25٪ کروم) نیاز دارند که شاخص های مقاومت در برابر خوردگی حفره ای (PREN = Cr 3.3Mo 16N) را ارائه می دهند. 35 تا 43 ، در مقایسه با حدود 25 برای CA6NM. جعل پذیری گریدهای دوبلکس قابل قبول است اما نیاز به کنترل دقیق دمای آهنگری و نسبت کاهش دارد تا از شکنندگی ناشی از تشکیل فاز سیگما جلوگیری شود.

خوردگی شکاف و سازگاری گالوانیکی

مشخصه ای که اغلب در مشخصات آهنگری توربین نادیده گرفته می شود، خطر خوردگی شکاف در سطح مشترک بین فلزات غیر مشابه یا در اتصالات محکم بین اجزای آهنگری جفت شده است. رابط های تیغه به توپی در دونده های Kaplan، رابط های ساقه پره هدایت کننده به بوش، و سطوح سوراخ پیچ، همگی محل های خوردگی شکاف احتمالی هستند. استانداردهای طراحی معمولاً ایجاب می کنند که مواد جفت شونده دارای اختلاف پتانسیل گالوانیکی کمتر از 50 میلی ولت باشند در شیمی آب سرویس، و اینکه درمان های سطحی یا درزگیرها در سطوح مشترک برای جلوگیری از ورود آب به هندسه شکاف اعمال می شوند.

پاکیزگی داخلی و رهایی از نقص

یکی از ویژگی‌های تعیین کننده آهنگری توربین‌های آبی درجه یک، سطح فوق‌العاده تمیزی داخلی مورد نیاز است - نه صرفاً رهایی از نقص‌های فاحش قابل تشخیص با آزمایش اولتراسونیک، بلکه کنترل جمعیت‌های غیرفلزی میکروسکوپی که عملکرد خستگی را در رژیم‌های چرخه بالا تعیین می‌کنند.

تمیزی فولاد و اجزای غیر فلزی

اجزای غیرفلزی - اکسیدها، سولفیدها و سیلیکات‌های محبوس شده در فولاد در طول ذوب و انجماد - به عنوان متمرکزکننده‌های تنش عمل می‌کنند که باعث ایجاد ترک‌های خستگی تحت بارگذاری چرخه‌ای می‌شوند. سیستم رتبه بندی گنجاندن ASTM E45 گنجایش ها را در مقیاس 0 (تمیزترین) تا 3 (شدیدترین) برای سری های نازک و سنگین درجه بندی می کند. فورجینگ‌های شافت توربین درجه یک معمولاً به درجه‌بندی گنجاندن حداکثر 1.5 نازک و 1.0 سنگین برای همه انواع شامل نیاز دارند. - رتبه‌بندی‌هایی که فقط از طریق گاززدایی با خلاء یا پالایش ملاقه و به دنبال آن تصفیه کلسیم برای اصلاح مورفولوژی گنجاندن از رشته‌های دراز به کروی‌های گرد و کم آسیب‌تر به دست می‌آیند.

محتوای هیدروژن به طور جداگانه کنترل می شود، با الزامات معمولاً در زیر 1.5 پی پی ام پس از گاز زدایی در خلاء برای جلوگیری از ترک‌خوردگی ناشی از هیدروژن (که به آن لکه‌های پوسته پوسته یا سفید نیز می‌گویند) که می‌تواند در آهنگری‌های بزرگ و به آرامی سرد شده رخ دهد، اگر هیدروژن محلول به صورت گاز هیدروژن مولکولی در مرزهای دانه‌ها و فصل مشترک رسوب کند.

استانداردهای پذیرش اولتراسونیک

کیفیت داخلی آهنگری های توربین تمام شده توسط تست اولتراسونیک کامل حجمی (UT) مطابق با استانداردهای ذکر شده در کدهای بین المللی مانند EN 10228-3 (برای آهنگری شفت فولاد آلیاژی) یا ASTM A388 تأیید می شود. این استانداردها سطوح پذیرش را بر حسب حداکثر اندازه مجاز معادل نقص تعریف می کنند - که معمولاً به صورت قطر سوراخ ته صاف (FBH) بیان می شود. فورجینگ شفت توربین بحرانی معمولاً با کیفیت کلاس 3 یا بهتر از EN 10228-3 پذیرفته می شود. ، مربوط به هیچ نشانه ای بیش از 3 میلی متر قطر معادل FBH، با محدودیت های اضافی در نشانه های خوشه ای در هر منطقه مرجع تعریف شده. برای سخت‌ترین کاربردها، محدودیت‌های 2 میلی‌متری FBH مشخص شده‌اند - الزامی که عملاً ذوب مجدد با سرباره الکتریکی (ESR) یا ذوب مجدد قوس خلاء (VAR) را الزامی می‌کند.

جوش پذیری: امکان تعمیر و ساخت

یکی از ویژگی‌های مهم اما اغلب نادیده گرفته شده آهنگری‌های توربین آبی، جوش‌پذیری است - توانایی مواد آهنگری برای جوش‌کاری بدون ترک خوردن، شکنندگی، یا از دست دادن غیرقابل قبول خواص مکانیکی در منطقه متاثر از حرارت (HAZ).

جوش پذیری به دو دلیل اصلی اهمیت دارد. ابتدا، بسیاری از اجزای رانر توربین به صورت ترکیبی از عناصر آهنگری و جوش داده شده تولید می‌شوند - برای مثال، رانر توربین فرانسیس که در آن تاج و نوار به طور جداگانه آهنگری شده و سپس به تیغه‌های ریخته‌گری یا آهنگری جوش داده می‌شوند. دوم، آسیب فرسایش حفره‌ای به تیغه‌های دونده با رسوب فلز جوش در نواحی فرسایش‌یافته و آسیاب کردن به پروفایل اصلی ترمیم می‌شود - یک روش تعمیر و نگهداری که ممکن است چندین بار در طول عمر توربین تکرار شود.

فولاد ضد زنگ CA6NM به طور خاص در صنعت توربین به دلیل جوش پذیری خوب آن نسبت به سایر گریدهای ضد زنگ مارتنزیتی ارزشمند است. با کربن معادل به طور معمول کمتر از 0.06 درصد کربن می توان آن را با فلزات پرکننده منطبق یا بیش از حد آلیاژ بدون نیاز به عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) در بسیاری از کاربردها جوش داد - اگرچه PWHT در دمای 580 درجه سانتیگراد تا 620 درجه سانتیگراد برای اتصالات بسیار مهار شده و مقاطع ضخیم توصیه می شود تا از حداکثر چقرمگی در HAZ اطمینان حاصل شود.

خواص مشخصه مقایسه شده: آهنگری های هیدروتوربین در مقابل مسیرهای تولید جایگزین

جدول زیر مقایسه مستقیمی از ویژگی های کلیدی بین روش های آهنگری، ریخته گری، و ساخته شده (صفحه جوشی) برای اجزای توربین آبی معادل را ارائه می دهد:

قابلیت ردیابی و مستندسازی: مشخصه ای که تضمین کیفیت را تعریف می کند

مشخصه‌ای که فورجینگ‌های توربین آبی ممتاز را از جایگزین‌های درجه پایین‌تر متمایز می‌کند، مسیر مستندسازی جامعی است که هر جزء را از مواد خام تا شرایط نصب شده همراهی می‌کند. این قابلیت ردیابی صرفاً یک نیاز بوروکراتیک نیست - این یک ویژگی فنی ضروری است که امکان نظارت بر وضعیت، ارزیابی عمر باقیمانده و تصمیمات تعمیر و نگهداری مبتنی بر شواهد را در طول عمر مفید توربین فراهم می کند.

بسته اسنادی برای آهنگری محور توربین درجه یک معمولاً شامل موارد زیر است:

• گواهی حرارتی: تجزیه و تحلیل شیمیایی کامل حرارت فولاد، شامل تمام عناصر آلیاژی مشخص و عناصر باقیمانده، با مقادیر واقعی در مقایسه با محدودیت‌های مشخصات.
• سوابق فرآیند شمش و آهنگری: وزن شمش، دمای پر شدن شمش، نسبت کاهش شمش، دمای آهنگری در شروع و پایان هر حرارت آهنگری و نسبت کاهش کل به دست آمده است.
• سوابق عملیات حرارتی: نمودارهای زمان و دما برای تمام مراحل عملیات حرارتی (نرمال کردن، خاموش کردن، تمپر کردن، کاهش تنش)، از جمله سوابق کالیبراسیون کوره و موقعیت های ترموکوپل.
• گواهینامه های تست مکانیکی: کشش، تسلیم، ازدیاد طول، کاهش سطح، انرژی ضربه چارپی و سختی از نمونه‌هایی که در مکان‌های مشخصی در داخل آهنگری گرفته شده‌اند، با جهت‌گیری نمونه و نمودارهای مکان نمونه‌برداری حاصل می‌شوند.
• گزارش معاینه غیر مخرب: سوابق اسکن تست اولتراسونیک که نقشه های پوشش و هر مکان نشانه را نشان می دهد. گزارش های بازرسی ذرات مغناطیسی که تمام سطوح بحرانی را پوشش می دهد. گزارش های بازرسی ابعادی با اندازه گیری های واقعی در تمام نقاط بازرسی مشخص شده.
• گواهی های انتشار بازرسی شخص ثالث: تایید یک مرجع بازرسی مستقل مبنی بر اینکه همه آزمایشات شاهد بوده و همه نتایج الزامات مشخصات را برآورده می کنند.

این مستندات با بالا رفتن سن توربین ارزش فزاینده ای پیدا می کند. هنگامی که یک ترک یا ناهنجاری در طول یک بازرسی برنامه ریزی شده 20 یا 30 سال پس از نصب شناسایی می شود، گواهی های مواد اولیه به مهندسان اجازه می دهد تا محاسبات مکانیک شکست را بر اساس خواص واقعی مواد آهنگری خاص - به جای مقادیر حداقل مشخصات فرضی - به طور بالقوه انجام دهند. تمدید دوره عملیات ایمن سالها و به تعویق انداختن تعویض قطعات گران قیمت تا یک پنجره قطع برنامه ریزی شده.

ویژگی ها بر اساس نوع مؤلفه: یک مرجع عملی

مشخصه های خاصی که از همه مهمتر هستند بر اساس نوع جزء و طراحی توربین متفاوت است. جدول زیر ویژگی های اولویت را برای متداول ترین اجزای توربین آهنگری خلاصه می کند:

چگونه این ویژگی ها به عمر خدمات طولانی تبدیل می شوند

مجموعه ای از ویژگی های شرح داده شده در بالا - استحکام بالا، مقاومت در برابر خستگی، مقاومت در برابر حفره، یکپارچگی ابعادی، تمیزی داخلی، قابلیت جوشکاری و مستندات کامل - صرفاً یک جزء بهتر را به صورت مجزا تولید نمی کند. این ویژگی‌ها برای تولید توربین‌هایی که به طور قابل اعتمادی کار می‌کنند، با هم تعامل دارند و ترکیب می‌شوند 30 تا 50 سال ، با هزینه های تعمیر و نگهداری و زمان از کار افتادن بسیار کمتر از آنچه که با اجزای درجه پایین تر قابل دستیابی است.

به عنوان مثال: یک شفت اصلی با مقاومت در برابر خستگی برتر به بازرسی کمتری نیاز دارد و فرکانس قطع را کاهش می دهد. یک دونده با مقاومت کاویتاسیون بالا به تعمیر جوش کمتری نیاز دارد که هزینه های تعمیر و خرابی مربوطه را کاهش می دهد. مستندات کامل مواد امکان برنامه ریزی تعمیر و نگهداری مبتنی بر شرایط را فراهم می کند و از جایگزینی زودهنگام (بیهوده) و عملکرد فراتر از محدودیت های ایمن (خطرناک) جلوگیری می کند. هر یک از مشخصه ها به طور جداگانه نقش دارند، و با هم یک سیستم محرکه و تولید می کنند که هزینه کل طول عمر آن - با احتساب تمام هزینه های سرمایه، تعمیر و نگهداری، تعمیر و خرابی - به طور قابل توجهی کمتر از یک نصب معادل ساخته شده از قطعات با مشخصات پایین تر است، حتی اگر هزینه اولیه آهنگری با کیفیت بالا ممکن است باشد. 30 تا 80 درصد بالاتر نسبت به بودجه جایگزین