Отзыв оппонента 2 (Повышение абразивной стойкости лопаточного аппарата первых ступеней цилиндров высокого и среднего давления мощных паровых турбин)

официального оппонента Ушинина Сергея Владимировича на диссертацию Тхабисимова Александра Борисовича «Повышение абразив- ной стойкости лопаточного аппарата первых ступеней цилиндров высокого и среднего давления мощных паровых турбин», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.04.12.- «Турбомашины и комбинированные турбоустановки». 1. Актуальность темы диссертационной работы. В последние годы наблюдается увеличение интенсивности абразивного износа элементов конструкций первых ступеней паротурбинных установок большой мощности.

Введение на многих энергоблоках нейтрально- кислородного водного режима и переход на переменный режим способствует образованию оксидных пленок, крайне нестойких к разрушению, на внутренних поверхностях перегревательных труб парогенератора и паропроводов. Наметившаяся тенденция к увеличению начальных параметров пара интенсифицирует процесс образования твердых частиц. В этой связи, считаю тему диссертационной работы Тхабисимова А.Б. актуальной. 2. Содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов по работе и списка литературы.

Работа изложена на 179 страницах, содержит 110 рисунков и 16 таблиц, список использованных источников содержит 116 наименований. Во введении автор обосновал актуальность решаемой проблемы, сформулировал цель, научную новизну и практическую значимость. Первая глава диссертации посвящена обзору литературных данных.

Автором рассмотрено современное состояние проблемы и классифицированы существующие способы повышения абразивной стойкости элементов конструкций проточных частей паровых турбин. На базе проведенного анализа, диссертант делает обоснованный вывод о необходимости применения комплексного подхода для решения поставленных в работе задач. Вторая глава диссертационной работы посвящена разработке методики проведения исследований абразивного износа и созданию экспериментальной установки.

Стенд предназначен для моделирования процессов абразивного разрушения лопаточных сталей, а также изучения стойкости к абразивной эрозии различных конструкционных материалов и защитных покрытий. Экспериментальный стенд позволяет проводить исследования процессов абразивного износа в широком диапазоне изменения параметров, таких как угол атаки газоабразивного потока (Оч90 градусов); скорость взаимодействия газоабра- зивного потока с поверхностью образца (30-:-230 м/с); температура поверхности образца «20+550 вС).

В состав установки также входит высокоскоростная фотокамера, по- зволяющая регистрировать процессы непосредственно в области взаимодействия частиц с поверхностью мишени. В третьей главе автор приводит описание оригинальной методики проведения исследований динамики абразивного износа, схему проведения исследований и полученные результаты.

Проведен анализ поведения статистических характеристик процесса абразивного износа, в частности, поведений, прежде всего, оценок математического ожидания М (среднее значение) и среднеквадратического отклонения о в распределениях размеров твердых частиц эродента со временем в результате их взаимодействия с мишенью, а также коэффициента асимметрии % и эксцесса Ех. При оценке состава уловленных твердых частиц„статистический анализ их размеров проводился на-нескольких частных выборках„каждая из которых содержала от 200 до 500 уловленных частиц. После определения численных значений статистических характеристик отраженных абразивных частиц, вычислены значения их производных и построены графики изменения их по времени.

На основании полученных результатов установлено, что производные принимают околонулевые значения начиная с определенного момента времени, который при данных параметрах эксперимента составило 13 минут. Автор делает вывод о наступлении перио- да с установившейся скоростью износа и предшествующего этапа, который называет инкубационно-переходным. Четвертая глава диссертации отражает результаты большого числа исследований процесса абразивного износа сталей 15Х11МФ и 20Х13, проведенных на экспериментальном стенде согласно разработанной методике.

Результаты представлены в виде зависимостей Лт/Ло от времени экспонирования г. Автором изучено влияние таких параметров как; концентрация твердых частиц, температура поверхности образца, угол атаки потока. Установлено, что максимальный износ для двух рассмотренных сталей наблюдается при угле атаки потока, близком к 30 градусам и температуре поверхности 550 'С. Соискатель приводит свое физическое обоснование полученных результатов, которое можно считать вполне приемлемым. В пятой главе проведены результаты исследований абразивной стойкости различных вариантов ионно-плазменных покрытий. Формирование трех типов покрытий основе Т1А!„Сг, %Сг и их соединений с азотом и углеродом на образцах из сталей 2ОХ13 и 15Х11МФ производилось в установке «Гефест».

Автор приводит результаты определения характеристик покрытий, таких как: состав, структура„толщина, шероховатость и микротвердость. Проведенные в данной работе исследования стойкости к абразивному износу мишеней из сталей 20Х13 и 15Х11МФ с выбранными ионноплазменными покрытиями показали, что наилучшей стойкостью к абразивному износу обладает покрытие на основе Сг-СгС, которое увеличивает длительность инкубационно-переходного периода лопаточных сталей 2ОХ13 и 15Х11МФ в 3 раза. С использованием научно-технического оборудования проведен дополнительный комплекс исследований поверхности образцов из сталей 20Х13 и 15Х11МФ без покрытия и с покрытием. В результате показана динамика разрушения поверхности образцов в течение инкубационно- переходного периода, а также защитный эффект применения покрыгия СгСгС, у которого «абразивный след» образуется позже„чем у основного материала образца и меньше по площади.

3. Научная новизна работы. в Автором впервые получены зависимости удельной потери массы мишеней из сталей 20Х13 и 15Х11МФ при параметрах, максимально соответствующих рабочим условиям эксплуатации первых ступеней ЦВД и ЦСД мощных паровых турбин; ° Автором впервые получены статистические характеристики отражен- ных твердых частиц эродента, на основании которых показано, что в динамике развития процесса абразивного износа лопаточной стали есть определенный промежуток времени, который можно назвать инкубационно- переходным периодом и установившийся с постоянной скоростью износа; ° Автором впервые получены зависимости удельной потери массы образцов из лопаточных сталей 2ОХ13 и 15Х11МФ с защитным ионноплазменным покрытием на основе Сг-СгС при параметрах максимального абразивного износа.

4. Практическое значение диссертационной работы. - Автором установлено, что сталь 20Х13 на 30',4 превышает стойкость стали 15Х11МФ к абразивному износу при параметрах, соответствующих рабочим температурам эксплуатации первых ступеней ЦВД и ЦСД мощных паровых турбин. - Автором предложен алгоритм оценки эффективности применения пассивных способов повышения абразивной стойкости лопаточных сталей.

- Предложенный автором состав ионно-плазменного покрытия в сочетании с активными способами защиты может быть использован для повыше- ния абразивной стойкости лопаточных аппаратов первых ступеней ЦВД и ЦСД мощных паровых турбин и продления срока их эксплуатации. 5. Достоверность результатов исследований. Достоверность и обоснованность полученных в работе резучьтатов обусловлены: - корреляцией полученных результатов с результатами других исследователей; - применением современных аттестованных измерительных устройств и апробированных методик измерений, а также определением погрешностей измерений. б.

Апробация работы и публикации по ней. Основные положения работы, результаты экспериментальных исследований докладывались и обсуждались на международных и всероссийских на- учно-технических конференциях, заседаниях Кафедры паровых и газовых турбин ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ». 7. Замечания. !) В работе отсутствует попытка установить с какими скоростями и под какими углами частицы абразива взаимодействуют с поверхностью мишени. 2) Не исследован процесс абразивного износа мишеней с участием отраженных твердых частиц, моделирующий процессы в ступенях, последующих после первой. 3) Нет попытки оценить комплексное влияние активных и пассивных способов защиты на снижение абразивного износа лопаточных аппаратов.

8. Заключение по работе. Диссертационная работа Тхабисимова А. Б. посвящена актуальной проблеме, связанной с повышением абразивной стойкости лопаточного аппарата первых ступеней цилиндров высокого и среднего давления мощных паровых турбин. Она является законченной научно-технической работой, содержит достаточно обоснованные новые научные положения и практические рекомендации. Диссертация выполнена на высоком научно-техническом уровне. Сформулированные задачи решены, поставленная цель достигнута. Автореферат полностью отражает содержание диссертации.

Публикации автора соответствуют теме диссертационной работы и отражают ее суть. Имеются три публикации в рефернруемых ВАК журналах. Диссертационная работа Тхабисимова Александра Борисовича на тему «Повышение абразивной стойкости лопаточного аппарата первых ступеней цилиндров высокого и среднего давления мощных паровых турбин» является научно-квалификационной работой, полностью соответствует критериям, установленным Положением о порядке присуждения ученых степеней, утвер- жденным постановлением Правительства Российской федерации от 24 сентября 2014г. №842.

Ее автор заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.04.12. «Турбомашины и комбинированные турбоустановки» гтехнические науки). Офггг1иальны й оппонент кандтгдат технических наук, Техггическигг директор ООО «Научно-проггзводственггое предприятие «АРМС» 127238, г. Москва, ул. Дмитровское игоссе, д.87, стр. 1, тел.: 14951 287-08-84, е-таг1г аг.ть1а1аг тхгес1г.ги, и и и.акгпв~есй~ l +.

Уигинин Сергей Владимирович ,,"";,:Ск «12 имая 2016 г. Подпись Ушинина С.В. заверяю. Генеразгьныйдгзре1стор., -' ' '," '. ' ' Мартынов Ю.Г. «12» мая 201б г. .