DE2211830A1 - Verfahren zum schutz der laufschaufel einer axial durchstroemten turbomaschine gegen spannungsrisskorrosion - Google Patents
Verfahren zum schutz der laufschaufel einer axial durchstroemten turbomaschine gegen spannungsrisskorrosionInfo
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Description
19/72
Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)
Verfahren zum Schutz der Laufschaufel einer axial durchström-,
ten Turbomaschine gegen Spannungsrisskorrosion. '■'"'*'■'-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz der gehärteten Eintrittskante der Laufschaufel einer axial durchströmten Turbomaschine
gegen Spannungsrisskorrosion. --..-.■>.
Zum Schutz gegen Erosion werden die Eintrittskanten der Schaufeln von axial durchströmten Turbomasehinen gehärtet. Dies kann
beispielsweise durch Flammhärtung oder mit Hilfe von Induktionswärme durch Hochfrequenz erfolgen.
Gehärteter Stahl ist aber anfälliger gegen Spannungsrisskorrosion als ungehärteter Stahl. Dies trifft besonders bei legierten
Stählen zu, z.B. beim rostfreien 12#-igen Chromstahl» Diese An-
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fälligkeit hängt unter anderem von der Zusammensetzung und dem. Wärmebehandlungszustand des Stahls, von den im strömenden Arr..
beitsmittel enthaltenen Verunreinigungen (z.B. Chloriden) und,
von den auf den gefährdeten Teil einwirkenden Zugspannungen abr
Da eine Laufschaufel im Betrieb durch dJLe Zentrifugalkräfte,
gegebenenfalls auch durch vom Arbeitsmittel hervorgerufene Kräfte, Zugspannungen unterworfen ist, wird auch eine, gehärtete
Kante durch Spannugsrisskorros ion angegriffen. .,.,_,..,,
Eine Verminderung der mechanischen Spannungen ist durch konstruktive
Massnahmen erreichbar, doch ist dies mit Nachteilen wie z.B. schlechterer Aerodynamik verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gehärtete Kante
einer Laufschaufel durch technologische Mittel zumindest weitgehend vor Spannungsrisskorrosion zu bewahren.
Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass dem zu härtenden Schaufelteil bei der Härtung eine bleibende
Druckvorspannung in Richtung der Schaufellängsächse erteilt
wird.
Wird eine nach diesem Verfahren hergestellte Schaufel während
des Betriebes durch Zentrifugal- oder andeje Kräfte auf Zug
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beansprucht, so wird der unter Druckvorspannung stehende Schaufelteil
gänzlich oder weitgehend druckentlastet und gegebenenfalls in diesem Schaufelteil noch auftretende Zugkräfte sind
so gering, dass sie keine merkliche Erhöhung der Spanhungsrisskorrosion
verursachen.
Das beschriebene Verfahren kann in einfacher Weise verwirklicht werden. Beim Härten, d.h. bei der Erwärmung auf über 85O C
und nachheriger Abkühlung tritt durch die Martensitbildung im
Stahl eine Volumenvergrösserung auf. Wird nur ein Teil eines Werkstückes gehärtet, wie es bei der Härtung der Eintrittskante
einer Laufschaufel der Fall ist, so entsteht im gehärteten Teil eine Druckvorspannung, wenn der übrige Teil des Werkstückes,
der bei der Härtung kalt bleibt, einen genügend grossen Querschnitt aufweist, um die resultierenden Zugspannungen aufzunehmen,
ohne plastisch d.h. über die Streckgrenze hinaus verformt zu werden.
Bei einer Laufschaufel mit langgestrecktem Profil und der Härtung nir an einem Ende liegen die Verhältnisse besonders ungünstig.
Es hat sich gezeigt, dass im gehärteten Schaufelteil nur dann mit Sicherheit eine bleibende,, also auch im kalten Zustand vorhandene Druckvorspannung in Richtung der Schaufellängs-
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achse auftreten kann, wenn entlang dem Schaufelblatt die Querschnittsfläche
dieses Schaufelteils maximal 20$ des Gesamt-Schaufelquerschnitts
beträgt. Die restlichen QO% Querschnitts^
fläche des nicht-gehärteten Schaufelteils können dann ohne
Verformung die entsprechenden Zugspannungen aufnehmen.
In der beiliegenden Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaufel einer axial durchströmten Turbomaschine
im Schnitt dargestellt. Der Querschnitt 1 der gehärteten Zone erstreckt sich über die Eintrittskante und einen Teil der Saugseite,
der Querschnitt 2 der ungehärteten Zone umfasst den übrigen Teil der Schaufel. Um im Querschnitt 1 bei der Härtung
die gewünschte bleibende Druckvorspannung zu erzeugen, beträgt dieser Querschnitt weniger als 20$ des Gesamt-Schaufelquerschnitts,
der aus der Summe der Querschnitte 1 und 2 bes,teht.
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Claims (2)
- - 5 - 19/72 . D' " PatentansprücheVerfahren zum Schutz der gehärteten Eintrittskante der Laufschaufel einer axial durchströmten Turbomaschine gegen Spannungsrisskorrosion, dadurch gekennzeichnet, dass dem zu härtenden Schaufelteil bei der Härtung eine bleibende Druckvorspannung in Richtung der Schaufellängsachse erteilt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche (l) im zu härtenden Schaufelteil auf maximal 20$ des betreffenden Gesamt-Schaufelquerschnitts (1+2) begrenzt wird»Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.309834/03ULeerseite
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