Electrochemical and Chemical Mechanisms of the Erosion-Corrosion Process of Wet-Steam Turbine Rotor Blades Destruction Under the Influence of Electrified Moisture

This paper is devoted to the electrochemical and chemical aspects of the erosion-corrosion destruction of the surface layer of a wet-steam turbine rotor blade under the influence of an electrified working fluid. It considers a hypothesis about a complex mechanochemical-electrochemical mechanism of c...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2021
Автори:	Тарелин, А. А., Швецов, В. Л., Михайленко, В. Г., Нечаев, А. В., Хиневич, А. Е.
Формат:	Стаття
Мова:	English Russian
Опубліковано:	Journal of Mechanical Engineering 2021
Онлайн доступ:	https://journals.uran.ua/jme/article/view/227523
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Journal of Mechanical Engineering

Репозитарії

Journal of Mechanical Engineering

id	journalsuranuajme-article-227523
record_format	ojs
institution	Journal of Mechanical Engineering
collection	OJS
language	English Russian
format	Article
author	Тарелин, А. А. Швецов, В. Л. Михайленко, В. Г. Нечаев, А. В. Хиневич, А. Е.
spellingShingle	Тарелин, А. А. Швецов, В. Л. Михайленко, В. Г. Нечаев, А. В. Хиневич, А. Е. Electrochemical and Chemical Mechanisms of the Erosion-Corrosion Process of Wet-Steam Turbine Rotor Blades Destruction Under the Influence of Electrified Moisture
author_facet	Тарелин, А. А. Швецов, В. Л. Михайленко, В. Г. Нечаев, А. В. Хиневич, А. Е.
author_sort	Тарелин, А. А.
title	Electrochemical and Chemical Mechanisms of the Erosion-Corrosion Process of Wet-Steam Turbine Rotor Blades Destruction Under the Influence of Electrified Moisture
title_short	Electrochemical and Chemical Mechanisms of the Erosion-Corrosion Process of Wet-Steam Turbine Rotor Blades Destruction Under the Influence of Electrified Moisture
title_full	Electrochemical and Chemical Mechanisms of the Erosion-Corrosion Process of Wet-Steam Turbine Rotor Blades Destruction Under the Influence of Electrified Moisture
title_fullStr	Electrochemical and Chemical Mechanisms of the Erosion-Corrosion Process of Wet-Steam Turbine Rotor Blades Destruction Under the Influence of Electrified Moisture
title_full_unstemmed	Electrochemical and Chemical Mechanisms of the Erosion-Corrosion Process of Wet-Steam Turbine Rotor Blades Destruction Under the Influence of Electrified Moisture
title_sort	electrochemical and chemical mechanisms of the erosion-corrosion process of wet-steam turbine rotor blades destruction under the influence of electrified moisture
title_alt	Электрохимический и химический механизмы эрозионно-коррозионного процесса разрушения рабочих лопаток влажнопаровых турбин под воздействием электризованной влаги Електрохімічний і хімічний аспекти ерозійно-корозійного процесу руйнування робочих лопаток вологопарових турбін під дією електризованої вологи
description	This paper is devoted to the electrochemical and chemical aspects of the erosion-corrosion destruction of the surface layer of a wet-steam turbine rotor blade under the influence of an electrified working fluid. It considers a hypothesis about a complex mechanochemical-electrochemical mechanism of chromium and iron wash-out from the surface layer of the rotor blade metal during the destruction of the oxide film under the influence of a high-speed wet steam flow. Various versions of this process are analyzed for positive, negative, quasi-neutral, and neutral electrifications of wet steam. The possibility to hydrogenate the surfaces of rotor blades under the influence of negatively-charged droplets is shown theoretically. The damage to the blades in this case is similar to that from anodic etching. It is also shown that the process of blade surface hydrogenation takes place in any case both for electrically-charged droplets and for neutral ones. However, in the case of neutral droplets, the intensity of the process is insignificant. An experimental study was carried out for the erosion-damaged surface of a last-stage rotor blade from of the BK-50 LMP turbine that had exhausted its lifetime. The quantitative content of chromium was determined in the steel sample cut out from the blade. A decrease in chromium content in the erosion-damaged blade surface layer was found. To test the hypothesis about the similarity between the process of anodic electro-etching and the process of surface destruction under the influence of negatively-charged droplets, an electrochemical experiment was carried out on a model sample of 20X13 chromium steel. The reliefs of the damaged areas on the model sample after anodic etching and on the observable blade in the zone of exposure to negatively-charged droplets are shown to be similar. The experimental studies have confirmed the presence of a complex mechanochemical-electrochemical process of blade destruction. On the basis of the data obtained, recommendations for extending the useful life of turbine blades are formulated.
publisher	Journal of Mechanical Engineering
publishDate	2021
url	https://journals.uran.ua/jme/article/view/227523
work_keys_str_mv	AT tarelinaa electrochemicalandchemicalmechanismsoftheerosioncorrosionprocessofwetsteamturbinerotorbladesdestructionundertheinfluenceofelectrifiedmoisture AT švecovvl electrochemicalandchemicalmechanismsoftheerosioncorrosionprocessofwetsteamturbinerotorbladesdestructionundertheinfluenceofelectrifiedmoisture AT mihajlenkovg electrochemicalandchemicalmechanismsoftheerosioncorrosionprocessofwetsteamturbinerotorbladesdestructionundertheinfluenceofelectrifiedmoisture AT nečaevav electrochemicalandchemicalmechanismsoftheerosioncorrosionprocessofwetsteamturbinerotorbladesdestructionundertheinfluenceofelectrifiedmoisture AT hinevičae electrochemicalandchemicalmechanismsoftheerosioncorrosionprocessofwetsteamturbinerotorbladesdestructionundertheinfluenceofelectrifiedmoisture AT tarelinaa élektrohimičeskijihimičeskijmehanizmyérozionnokorrozionnogoprocessarazrušeniârabočihlopatokvlažnoparovyhturbinpodvozdejstviemélektrizovannojvlagi AT švecovvl élektrohimičeskijihimičeskijmehanizmyérozionnokorrozionnogoprocessarazrušeniârabočihlopatokvlažnoparovyhturbinpodvozdejstviemélektrizovannojvlagi AT mihajlenkovg élektrohimičeskijihimičeskijmehanizmyérozionnokorrozionnogoprocessarazrušeniârabočihlopatokvlažnoparovyhturbinpodvozdejstviemélektrizovannojvlagi AT nečaevav élektrohimičeskijihimičeskijmehanizmyérozionnokorrozionnogoprocessarazrušeniârabočihlopatokvlažnoparovyhturbinpodvozdejstviemélektrizovannojvlagi AT hinevičae élektrohimičeskijihimičeskijmehanizmyérozionnokorrozionnogoprocessarazrušeniârabočihlopatokvlažnoparovyhturbinpodvozdejstviemélektrizovannojvlagi AT tarelinaa elektrohímíčnijíhímíčnijaspektierozíjnokorozíjnogoprocesurujnuvannârobočihlopatokvologoparovihturbínpíddíêûelektrizovanoívologi AT švecovvl elektrohímíčnijíhímíčnijaspektierozíjnokorozíjnogoprocesurujnuvannârobočihlopatokvologoparovihturbínpíddíêûelektrizovanoívologi AT mihajlenkovg elektrohímíčnijíhímíčnijaspektierozíjnokorozíjnogoprocesurujnuvannârobočihlopatokvologoparovihturbínpíddíêûelektrizovanoívologi AT nečaevav elektrohímíčnijíhímíčnijaspektierozíjnokorozíjnogoprocesurujnuvannârobočihlopatokvologoparovihturbínpíddíêûelektrizovanoívologi AT hinevičae elektrohímíčnijíhímíčnijaspektierozíjnokorozíjnogoprocesurujnuvannârobočihlopatokvologoparovihturbínpíddíêûelektrizovanoívologi
first_indexed	2024-06-01T14:44:31Z
last_indexed	2024-06-01T14:44:31Z
_version_	1800670356877344768
spelling	journalsuranuajme-article-2275232021-03-30T10:28:16Z Electrochemical and Chemical Mechanisms of the Erosion-Corrosion Process of Wet-Steam Turbine Rotor Blades Destruction Under the Influence of Electrified Moisture Электрохимический и химический механизмы эрозионно-коррозионного процесса разрушения рабочих лопаток влажнопаровых турбин под воздействием электризованной влаги Електрохімічний і хімічний аспекти ерозійно-корозійного процесу руйнування робочих лопаток вологопарових турбін під дією електризованої вологи Тарелин, А. А. Швецов, В. Л. Михайленко, В. Г. Нечаев, А. В. Хиневич, А. Е. This paper is devoted to the electrochemical and chemical aspects of the erosion-corrosion destruction of the surface layer of a wet-steam turbine rotor blade under the influence of an electrified working fluid. It considers a hypothesis about a complex mechanochemical-electrochemical mechanism of chromium and iron wash-out from the surface layer of the rotor blade metal during the destruction of the oxide film under the influence of a high-speed wet steam flow. Various versions of this process are analyzed for positive, negative, quasi-neutral, and neutral electrifications of wet steam. The possibility to hydrogenate the surfaces of rotor blades under the influence of negatively-charged droplets is shown theoretically. The damage to the blades in this case is similar to that from anodic etching. It is also shown that the process of blade surface hydrogenation takes place in any case both for electrically-charged droplets and for neutral ones. However, in the case of neutral droplets, the intensity of the process is insignificant. An experimental study was carried out for the erosion-damaged surface of a last-stage rotor blade from of the BK-50 LMP turbine that had exhausted its lifetime. The quantitative content of chromium was determined in the steel sample cut out from the blade. A decrease in chromium content in the erosion-damaged blade surface layer was found. To test the hypothesis about the similarity between the process of anodic electro-etching and the process of surface destruction under the influence of negatively-charged droplets, an electrochemical experiment was carried out on a model sample of 20X13 chromium steel. The reliefs of the damaged areas on the model sample after anodic etching and on the observable blade in the zone of exposure to negatively-charged droplets are shown to be similar. The experimental studies have confirmed the presence of a complex mechanochemical-electrochemical process of blade destruction. On the basis of the data obtained, recommendations for extending the useful life of turbine blades are formulated. Статья посвящена электрохимическому и химическому аспектам эрозионно-коррозионного разрушения поверхностного слоя рабочей лопатки влажнопаровой турбины под воздействием электризованного рабочего тела. Рассмотрена гипотеза о комплексном механо-химико-электрохимическом механизме вымывания хрома и железа из поверхностного слоя металла рабочей лопатки при разрушении оксидной пленки под воздействием высокоскоростного потока влажного пара. Проанализированы различные варианты этого процесса для положительной, отрицательной, квазинейтральной и нейтральной электризации влажного пара. Теоретически показана возможность наводороживания поверхностей рабочих лопаток под воздействием отрицательно заряженных капель. Повреждение лопаток в этом случае подобно повреждению от анодного травления. Также показано, что процесс наводороживания поверхности лопатки имеет место в любом случае и для электрически заряженных капель, и для нейтральных. Однако в случае нейтральных капель интенсивность процесса незначительна. Проведено экспериментальное исследование поверхности рабочей лопатки с эрозионным повреждением из последней ступени турбины ВК-50 ЛМЗ, отработавшей свой ресурс. Определено количественное содержания хрома в вырезанном из лопатки образце стали. Обнаружено уменьшение содержания хрома в поврежденном эрозией поверхностном слое лопатки. Для проверки гипотезы о схожести процесса анодного электротравления с процессом разрушения поверхности под действием отрицательно заряженных капель проведен электрохимический эксперимент на модельном образце хромистой стали 20Х13. Показано, что рельефы поврежденных участков на модельном образце после анодного травления и на исследуемой лопатке в зоне воздействия отрицательно заряженных капель подобны. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили наличие комплексного механо-химико-электрохимического процесса разрушения лопатки. На основе полученных данных сформулированы рекомендации по продлению ресурса лопаток турбомашин. Стаття присвячена електрохімічному та хімічному аспектам ерозійно-корозійного руйнування поверхневого шару робочої лопатки вологопарової турбіни під дією електризованого робочого тіла. Розглянуто гіпотезу щодо комплексного механо-хіміко-електрохімічного механізму вимивання хрому та заліза з поверхневого шару металу робочої лопатки під час руйнування оксидної плівки під дією високошвидкісного потоку вологої пари. Теоретично показана можливість наводнювання поверхонь робочих лопаток під дією негативно заряджених крапель. Пошкодження лопаток в цьому випадку подібне пошкодженню від анодного травлення. Також показано, що процес наводнювання поверхні лопатки має місце в будь-якому випадку і для електрично заряджених крапель, і для нейтральних. Однак в разі нейтральних крапель інтенсивність процесу незначна. Проведено експериментальне дослідження поверхні робочої лопатки з ерозійним пошкодженням з останнього ступеня турбіни ВК-50 ЛМЗ, яка відпрацювала свій ресурс. Визначено кількісний вміст хрому у вирізаному з лопатки зразку сталі. Виявлено зменшення вмісту хрому в пошкодженому ерозією поверхневому шарі лопатки. Для перевірки гіпотези про схожість процесу анодного електротравлення з процесом руйнування поверхні під дією негативно заряджених крапель проведено електрохімічний експеримент на модельному зразку хромової сталі 20Х13. Показано, що рельєфи пошкоджених ділянок на модельному зразку після анодного травлення і на досліджуваній лопатці в зоні дії негативно заряджених крапель подібні. Проведені експериментальні дослідження підтвердили наявність комплексного механо-хіміко-електрохімічного процесу руйнування лопатки. На основі отриманих даних сформульовані рекомендації щодо продовження ресурсу лопаток турбомашин. Journal of Mechanical Engineering Проблемы машиностроения Проблеми машинобудування 2021-03-30 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/227523 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 24 No. 1 (2021); 53-58 Проблемы машиностроения; Том 24 № 1 (2021); 53-58 Проблеми машинобудування; Том 24 № 1 (2021); 53-58 2709-2992 2709-2984 en ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/227523/227263 https://journals.uran.ua/jme/article/view/227523/227264 Copyright (c) 2021 А. А. Тарелин, В. Л. Швецов, В. Г. Михайленко, А. В. Нечаев, А. Е. Хиневич http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0

Electrochemical and Chemical Mechanisms of the Erosion-Corrosion Process of Wet-Steam Turbine Rotor Blades Destruction Under the Influence of Electrified Moisture

Репозитарії

Схожі ресурси