IJE TRANSACTIONS A: Basics Vol. 31, No. 1 (January 2018) 110-119   

PDF URL: http://www.ije.ir/Vol31/No1/A/16-2670.pdf  
downloaded Downloaded: 44   viewed Viewed: 759

E. Poursaeidi and M. Kamalzadeh Yazdi
( Received: January 22, 2016 – Accepted in Revised Form: November 30, 2017 )

Abstract    Different problems may cause distortion of the rotor, and hence vibration, which is the most severe damage of the turbine rotors. Different techniques have been developed for the straightening of bent rotors. The method for straightening can be selected according to initial information from preliminary inspections and tests such as nondestructive tests, chemical analysis, run out tests and also a knowledge of the shaft material. HIP turbine rotors operate in a specific temperature range. Among many problems that occur during the service life of rotor few important issues are temper embrittlement, creep, thermal fatigue, corrosion, and local distortions. According to test results, hot spot straightening method was studied. Experimental studies were carried out at 16 stages. The experimental results showed that selecting a large hot spot area will not lead to the required straightness, but by reducing the heating area, the heating time decreased, and the straightening process achieved a satisfactory amount of reverse deflection. Heating the overlapped areas produces undesirable effects, such as local residual stress and/or hardness and cracks; moreover, it is not effective in straightening. Use of the finite element method before practical hot spotting is recommended to achieve satisfactory results.


Keywords    Hot Spotting; Rotor straightening; FEM; Experiments; Annealing; Distortion


چکیده    مسائل متعددی ممکن است موجب اعوجاج روتور و در نتیجه ارتعاش آن شود که بروز خسارات شدید در روتور توربینها را سبب میگردد. تاکنون روشهای مختلفی برای رفع خمش روتور، توسعه یافته است. روش خمش زدایی میتواند بر اساس اطلاعات اولیهای که از بازرسیهای مقدماتی و آزمایشات مختلف از قبیل تستهای غیر مخرب، آنالیز شیمیای، آزمایش سنجش ماکزیمم خمش و همچنین اطلاعاتی که از مواد شفت بدست میآید، انتخاب گردد. روتور توربینهای فشار بالا در محدوده دمایی خاصی کار میکند. در میان مشکلات متعددی که در حین عملکرد روتور اتفاق میافتد، موضوعات مهمتر عبارتند از تردشدگی بازپخت، خزش، خستگی حرارتی، خوردگی و اعوجاج موضعی. در پی نتایج آزمایشات انجام شده، رفع خمش به روش گرمایش موضعی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج تجربی حاصله نشان داد که گرم کردن یک ناحیه وسیع نتیجه مطلوبی را درپی نخواهد داشت، اما با کوچکتر کردن مساحت ناحبه گرمایش، زمان گرمایش کاهش یافته و در نتیجه پروسه خمش زدایی، میزان برگشت خمش رضایت بخشتری را نتیجه خواهد داد. همچنین دوباره گرم کردن موضع گرم شده نتایج نامطلوبی نظیر ایجاد تنشهای پسماند و/یا افزایش سختی و ترک را درپی خواهد داشت و علاوه بر این اثر مثبتی در کاهش خمش نخواهد داشت. جهت دستیابی به نتایج رضایتبخش، استفاده از روش المان محدود قبل از عملیاتی کردن این روش توصیه میگردد.


1.      Jones, G. and Gunning, J., "Causes for and methods of straightening bent turbine rotors", ERA Technology, UK, Private Communication,  (1988).

2.      Harrison, H.L., "Straightening structural members in place, University of Washington,  (1952).

3.      Morris, J., "Controlled distortion-an aid to metal working", Welding Journal, (1949), 1080-1082.

4.      Varma, A.H. and Kowalkowski, K., "Effects of multiple damage-heat straightening repairs on the structural properties of bridge steels, Michigan State University, Department of Civil and Environmental Engineering,  (2004).

5.      Pattee, H., Evans, R.M. and Monroe, R.E., Flame straightening and its effect on base metal properties. 1969, Battelle Memorial Inst Columbus Oh.

6.      Bloch, H.P. and Geitner, F., Machinery component maintenance and repair, 2004, Gulf Publishing Company, Houston, TX, ISBN 0-87201-781-8, also 0-7506-7726-0.

7.      Gatewood, B.E., "Thermal stresses, with applications to airplanes, missiles, turbines and nuclear reactors",  Vol., No., (1957).

8.      Rothman, R., Flame straightening quenched-and-tempered steels in ship construction. 1974, Battelle Columbus Div Oh.

9.      Avent, R.R., Mukai, D.J. and Robinson, P.F., "Effect of heat straightening on material properties of steel", Journal of Materials in Civil Engineering,  Vol. 12, No. 3, (2000), 188-195.

10.    Ministry of defense, shafting system and propulsors, requirements for repair of main propulsion shafting, (2002).

11.             Poursaeidi, E. and Razavi, A., "The causes of local hardness increasing in power plant rotors and its modification by tempering", International Journal of Engineering. Transactions B: Applications,  Vol. 21, No. 3, (2008), 267-274.

Download PDF 

International Journal of Engineering
E-mail: office@ije.ir
Web Site: http://www.ije.ir