The properties of babbitt bushes in steam turbine sliding bearings

The analysis of the properties of babbitt bushes is presented in this article. Materials intended for examinations were charged from the TK-120 steam turbine of TG-8 turbosystem from the Power Station Stalowa Wola. The specimens were subsequently tested for Brinell hardness, microhardness, bending strength and wear resistance. The wear tests were carried out using the block-on-ring tester. The samples were also investigated by means of both light microscopy (LM) and scanning electron microscopy (SEM).

Do najpowszechniej stosowanych stopów łożyskowych należą stopy cyny i ołowiu. Stopy te posiadają plastyczną osnowę z cząstkami nośnymi twardych faz zapewniających dużą odporność na ścieranie. Najkorzystniejsze własności wykazują stopy na osnowie cyny zawierające: 7 ÷ 13% Sb, 3 ÷7% Cu i do 1,2% Cd, zwane babbitami cynowymi. Łożyska nośne wykonane z babbitów cynowych pracują w turbinie w warunkach tarcia płynnego. W wyniku tarcia w łożysku powstaje ciepło, co powoduje pracę łożyska w temperaturze zazwyczaj mieszczącej się w zakresie od 45 do 60°C. Zjawisko ścierania najintensywniej pojawia się podczas zatrzymywania lub rozruchu, kiedy łożysko pracuje w warunkach tarcia półpłynnego. W tych dwóch etapach pracy łożysk uwidacznia się wpływ materiałów, z jakich wykonano zarówno panew jak i czop. W pracy stosowano stop łożyskowego Ł83 pobrany z gąski oraz turbozespołu TG-8 turbiny parowej TK-120 z Elektrowni Stalowa Wola. Badanie twardości prowadzono metodą Brinella, natomiast mikrotwardość mierzono metodą Vickersa. Badanie wytrzymałości na zginanie przeprowadzono na próbkach o wymiarach 5×5×40 mm pobranych zarówno ze stopu, którym wylano panew, jak i z gąski; wartość siły zginającej była rejestrowana w trakcie badania metodą trójpunktowego zginania. Badanie odporności na zużycie cierne oraz wyznaczenie współczynnika tarcia przeprowadzono na próbkach o wymiarach 20×5×5 mm przy zastosowaniu testera T-05. Badania prowadzono w warunkach tarcia suchego i z użyciem oleju TU-32. Mikrostruktura próbek obserwowana była przy użyciu mikroskopu świetlnego Olympus GX51 wyposażonego w cyfrową rejestrację obrazu. Zdjęcia wykonano w różnych miejscach próbek zarówno w jasnym jak i ciemnym polu widzenia oraz w świetle spolaryzowanym. Dodatkowo przy użyciu mikroskopu skaningowego Tesla BS301 dokonano obserwacji przełomów próbek po zginaniu oraz miejsca pęknięcia stopu, którym wylano panew.