Прочность и трещиностойкость колес центробежных компрессоров

Центробежные компрессоры являются основным видом технологического оборудования компрессорных станций, поэтому анализ их прочности и трещиностойкости в эксплуатации, влияющих на ресурсные показатели данного оборудования, относится к актуальным задачам газовой отрасли. В статье исследуются причины повреждения и разрушения колес центробежных компрессоров, изготовленных из стали 07Х16Н6. Авторами проведен анализ технологической и конструкторской документации, не выявивший отступлений от практики проектирования и изготовления рабочих колес центробежных компрессоров. Проведено металлургическое исследование структуры, механических свойств, технологического процесса изготовления колес. Установлено, что причинами повреждений являются коррозионное растрескивание и гидравлические удары, связанные с попаданием в проточную часть конденсата. Проведены фрактографические исследования, определены характеристики трещиностойкости, осуществлены конечно-элементные расчеты напряженно-деформированного состояния колес. Определены расчетные значения прочности колес. Выявлена картина повреждений для разных элементов колес, определена скорость роста макротрещин. Расчеты напряженно-деформированного состояния, трещиностойкости и модельный анализ выполнены методом конечных элементов для случаев возможных отклонений от эксплуатационных режимов (нарушение посадки диска на вал, попадание жидкости в проточную часть, вибрации и т. п.) с использованием коммерческого программного комплекса ANSYS v. 17.2. По результатам расчетов сформулированы причины повреждений колес центробежных компрессоров на дожимной компрессорной станции. На основании полученных в данном исследовании результатов была предложена карта мест потенциального зарождения трещин в колесах компрессоров в зависимости от различных причин их возникновения.