Por que as pás das turbinas a vapor sofrem erosão por gotículas de água nos estágios de vapor úmido?

A erosão por gotículas de água é comum em pás de turbinas a vapor que operam em estágios de vapor úmido, especialmente em áreas expostas da borda de ataque.

Durante a operação, gotículas de água condensada movem-se pelo caminho do vapor e atingem repetidamente as pás rotativas em alta velocidade relativa. Pequenas cavidades e áreas ásperas podem aparecer inicialmente. Com a exposição contínua, essas áreas se expandem e o perfil original da borda de ataque perde material gradualmente.

Em turbinas equipadas com proteções contra erosão, o mesmo tipo de desgaste pode eventualmente tornar-se visível na faixa de proteção.

Como se formam as gotículas de água nos estágios de vapor úmido

A pressão e a temperatura do vapor diminuem à medida que o vapor se expande através da turbina.

Em estágios posteriores de baixa pressão, parte do vapor entra na região úmida e se condensa em líquido. As gotículas resultantes percorrem o caminho do vapor com tamanhos e trajetórias diferentes.

A velocidade da lâmina cria uma alta velocidade relativa entre a lâmina rotativa e as gotículas incidentes. A exposição real à erosão varia de acordo com as condições do vapor, o tamanho das gotículas, a geometria da lâmina, a velocidade de rotação e as condições de operação.

É também por isso que os padrões de erosão podem diferir entre diferentes projetos de turbinas, mesmo quando ambas operam em ambientes de vapor úmido.

Como o impacto repetido de gotas danifica a lâmina

Uma única gota de água produz uma área de impacto muito pequena, mas o efeito muda quando a mesma região é atingida repetidamente durante um longo período de operação.

O impacto repetido cria deformações localizadas e pequenas cavidades na superfície. À medida que o número de cavidades aumenta e elas começam a se sobrepor, a superfície da lâmina torna-se mais áspera e pequenas quantidades de material são gradualmente removidas.

A superfície danificada apresenta então bordas mais expostas e áreas irregulares para gotas subsequentes, de modo que a erosão se torna cada vez mais visível.

A composição química do condensado também pode influenciar a aparência e a progressão da área danificada. O vapor úmido pode conter oxigênio dissolvido, cloretos, sulfatos e outros componentes que contribuem para danos superficiais causados ​​pela corrosão.

Em condições reais de operação de turbinas, o impacto mecânico de gotículas e o ambiente de vapor úmido podem, portanto, ocorrer simultaneamente na mesma área da pá.

Áreas típicas de erosão por gotículas de água em pás de turbinas a vapor

A erosão por gotículas de água é frequentemente observada nas bordas de ataque das pás de turbinas de baixa pressão, particularmente em regiões de estágio final com significativa exposição ao vapor úmido.

As características comuns da superfície incluem corrosão localizada, áreas ásperas, recessão das bordas e perda gradual do perfil original.

O padrão de danos varia de acordo com a geometria da pá e o fluxo de vapor. Algumas pás apresentam uma faixa estreita de erosão, enquanto outras desenvolvem uma área rugosa mais ampla que se estende ao longo de parte da borda de ataque.

As proteções contra erosão de liga de cobalto instaladas nessas regiões ficam expostas diretamente ao impacto das gotas. Após longo período de uso, podem surgir corrosão por pite, afinamento ou perda de perfil na superfície da proteção.

Por que as ligas de cobalto são usadas para as faixas de proteção das pás da turbina?

As ligas de cobalto têm uma longa história em aplicações resistentes ao desgaste e à erosão, pois combinam boa resistência à perda mecânica superficial com resistência à corrosão.

Nas pás de turbinas a vapor, a faixa de liga de cobalto forma a superfície de proteção exposta ao longo da área sujeita ao impacto concentrado de gotículas.

As ligas de cobalto 6 e 6B são ambas utilizadas em aplicações de proteção de pás de turbina.

A liga de cobalto 6 pertence à família de ligas de cobalto-cromo-tungstênio e está disponível em diferentes formas de fabricação.

A liga de cobalto 6B é uma liga de cobalto forjada, comumente fornecida em chapas, placas e barras. Sua forma forjada é particularmente relevante para escudos de erosão finos e curvos, fabricados a partir de chapas ou placas.

A designação da liga utilizada em um componente de substituição geralmente provém do desenho da turbina, da documentação histórica do material ou da especificação do componente existente.

O que acontece quando a fita de proteção se desgasta?

A faixa de proteção das pás da turbina constitui, em si, uma superfície de trabalho.

Após exposição prolongada à erosão por vapor úmido, a tira pode desenvolver cavidades, rugosidade superficial, afinamento ou recessão ao longo da borda de ataque. A quantidade e a localização da perda de material dependem das condições locais de impacto das gotas e da geometria da pá.

Durante a revisão da turbina, as faixas de proteção desgastadas são frequentemente inspecionadas juntamente com a área da pá circundante.

Para projetos de substituição, a geometria da tira existente fornece informações importantes para a fabricação. Curvatura, espessura, seção transversal, comprimento e formato da borda podem variar entre os estágios da turbina, mesmo quando a mesma liga de cobalto é especificada.

Isso faz com que as tiras de proteção das pás da turbina a vapor sejam componentes altamente específicos para cada processo de trefilação, em vez de tiras padrão de liga de cobalto retas.

Tiras de proteção personalizadas para pás de turbina a vapor em liga de cobalto

A SYTOP fornece tiras de proteção para pás de turbinas a vapor, acabadas em liga de cobalto 6 e liga de cobalto 6B, de acordo com os desenhos do cliente.

A fabricação personalizada pode abranger diferentes áreas:

• Curvaturas

• comprimentos das tiras

• Espessuras

• Perfis de seção transversal

• Geometrias de aresta

• Requisitos de superfície

• Especificações do material

Certificados de materiais e relatórios de inspeção dimensional também podem ser fornecidos juntamente com os componentes acabados. Testes adicionais podem ser incluídos quando especificados na documentação do projeto.

Para projetos de substituição, os clientes geralmente fornecem o desenho do componente existente, a designação da liga, a quantidade e os registros de inspeção ou de materiais disponíveis.

Envie suas especificações para as pás da turbina a vapor pelo WhatsApp/WeChat:+86 130 0924 9727ouvendas@cocralloy.comPara orçamento.