Daugelyje šiluminių elektrinių garų turbinos eksploatuojamos viršijant normatyvinius terminus, todėl jų rotorių mentelės patiria kritinį erozinį nusidėvėjimą bei mechaninius pažeidimus. Dažniausiai mentelės briaunos pažeidžiamos dėl kietųjų dalelių smūgių, korozijos bei ilgo darbo ciklo. Tradicinis mentelių keitimas (perlobačiavimas) yra itin brangus ir laiko reikalaujantis procesas, todėl inžinerinėje praktikoje vis dažniau taikomas „protezavimo“ metodas. Ši technologija ypač aktuali turbinoms, tokioms kaip PT-60-90/13, kur defektai viršutinėje mentelės dalyje gali siekti pusę jos ilgio.
Vienas svarbiausių technologinių iššūkių restauruojant menteles iš 20X13 klasės plieno yra nekokybiškos dalies pašalinimas. Praktinė patirtis rodo, kad mechaninis ar terminis pjovimas yra netikslingas: dėl terminio poveikio mentelės briaunos kietumas padidėja daugiau nei 10%, o tai neigiamai veikia metalo suvirinamumą. Problemai spręsti naudojama hidroabrazyvinio pjovimo įranga (pvz., APW 1525BA), veikianti šiuo režimu:
Po tokio apdorojimo mentelės briaunos kietumas išlieka 240-250 HB ribose, kas yra tapru bazinio metalo kietumui ir užtikrina optimalią metalo struktūrą tolimesniam suvirinimui.
„Protezavimo“ metu pagamintas naujas mentelės elementas (plunksna) yra pritaikomas prie išlikusios uodegos dalies. Sujungimui naudojamas argoninis lankinis suvirinimas (TIG), naudojant austenitinio klasės užpildo vielą. Siekiant padidinti mentelės atsparumą būsimai erozijai, ant darbinės briaunos užnešama kietoji danga naudojant plazminį užlydymą. Galutinis technologinis ciklas apima šiuos etapus:
Atlikti vibraciniai bandymai patvirtino, kad restauruotos mentelės atitinka visus saugos normatyvus. Praktinis pritaikymas parodė, kad mentelės sėkmingai dirba virš 10 000 valandų be jokių struktūrinio vientisumo praradimo požymių.
Norint pasiekti 20X13 martensitinio nerūdijančiojo plieno konstrukcinį vientisumą, būtina griežtai kontroliuoti TIG suvirinimo šiluminį ciklą, ypač atsižvelgiant į $\delta$-ferito susidarymą karščiu paveiktoje zonoje (HAZ). Siekiant sumažinti vandenilio sukeltų šaltų įtrūkimų (HICC), būdingų martensitinėms mikrostruktūroms, riziką, tarpkerčių temperatūros turi būti griežtai palaikomos tarp 250°C ir 300°C. Naudojant tokias priedų lydmetalius kaip ER NiCr-3 (Inconel 82) arba specializuotas didelio chromo austenitines medžiagas, suformuojamas padengimo sluoksnis, kuris suteikia pakankamą plastiškumą, kad kompensuotų šiluminio plėtimosi koeficientų neatitikimą tarp remonto segmento ir siūlės šaknies. Ši dvifazė perėjimo strategija yra kritinė atliekant PT-60-90/13 turbinų rotorių remonto darbus, nes ji veiksmingai izoliuoja trapią martensitinę matricą nuo didelio tempimo įtempių koncentracijų aušinimo metu, taip užkertant kelią lūžio plitimui perėjimo zonoje.
Suvirinimo po terminio apdorojimo (PWHT) protokolai šiems ašmenims reikalauja izoterminio grūdinimo ciklo, specialiai sureguliuoto pagal 20X13 plieno transformacijos kinetiką, paprastai palaikant 680°C–720°C temperatūroje mažiausiai 4 valandas, o po to – kontroliuojamą krosninį aušinimą. Šis etapas yra privalomas siekiant atkurti atsparumo smūgiams savybes ir sumažinti likutinius įtempius, kurie kitu atveju sukeltų katastrofinį gedimą veikiant ciklinėms apkrovoms eksploatacijos metu. Ašmenims, veikiamoms didelio greičio vandens lašelių paskutiniuose pakopose, pirmenybė teikiama kobalto pagrindo Stellite 6 arba 21 dangos dengimui plazminiu perkėlimo lanku (PTA) metodu, o ne standartiniams TIG metodams. Šis PTA procesas sukuria metalurginį ryšį su žymiai mažesniu praskiedimo laipsniu, paprastai palaikomu žemiau 5 %, o tai užtikrina, kad chromo karbidų nuosėdų tankis išlieka optimalus, siekiant gauti reikiamas 45–52 HRC kietumo vertes priekinio krašto profilyje.
Galutinis protezinės jungties patikrinimas priklauso nuo griežto neardomojo bandymo (NDE), naudojant fazuotų matricų ultragarsinę (PAUT) analizę tūrio vientisumui ir sūkurinių srovių (ECT) testavimą paviršiaus defektams, esantiems arti suvirinimo siūlės. Originalios įrangos gamintojo (OEM) specifikacijos PT-60-90/13 numato ±0,05 mm toleranciją oro profiliui po dengimo, todėl po terminio apdorojimo ciklo būtina atlikti didelio tikslumo 5 ašių CNC šlifavimo operaciją. Prieš pakartotinį montavimą, kiekvienas suremontuotas mazgas yra dinamiškai balansuojamas ir holografinė interferometrija naudojama rezonansinių dažnių modams nustatyti; bet koks nukrypimas, viršijantis 2% nuo bazinės projektinės dažnio, ypač 1-ojo ir 2-ojo tangentinio lenkimo režimuose, reikalauja nedelsiant persikalibruoti, siekiant išvengti aeroelastinio virpėjimo ir didelio ciklo nuovargio (HCF), kuris galėtų sukelti kaskadinį turbinos pertvaros ar korpuso gedimą.
PT-60-90/13 turbinos menturių, kurių ilgaamžiškumas yra atkurtas, iš esmės priklauso nuo įlajinimo jautrumo (angl. notch sensitivity) protezinėje jungtyje suvaldymas – tai veiksnys, kuris dažnai ignoruojamas standartinėse remonto protokolų metu. Integruojant pakaitines dalis, geometrinė pereinamoji zona tarp pagrindo plokštelės (Originalios įrangos gamintojo (OEG) dalies Nr. 06.002.001-A) ir suvirinto sparno turi išlaikyti įlaidų spindulio leistinąją nuokrypą, viršijančią 0,2 mm, kad būtų efektyviai paskirstytos išcentrinės inercijos apkrovos. Nepavykus pasiekti tokio kontūro tikslumo, atsiranda įtempių koncentracijos koeficientai (angl. Stress Concentration Factors, SCF), kurie viršija 20X13 martensitine pagrindine medžiaga nustatytą nuovargio atsparumo ribą, ypač veikiant didelio dažnio osciliuojančioms apkrovoms, būdingoms 25-osios pakopos perėjimo zonai. Mikrokietumo žemėlapis per visą šią jungtį turi rodyti laipsnišką gradientą, o ne laiptinę funkcijos pokytį, siekiant išvengti sluoksniavimosi ilgalaikio garų poveikio ar tranzientinių terminio ciklo metu.
Mineralinių nuosėdų kaupimasis ir vėlesnė korozija po nuosėdomis (angl. Under-Deposit Corrosion, UDC) mentės slėgio pusėje sukuria lokalizuotas elektrocheminės celės, kurios žymiai pagreitina kavitacinę eroziją. Pramoninėje aplinkoje šios nuosėdos pakeičia aerodinaminį profilį, sukeldamos srauto atsiskyrimą ir lokalizuotą turbulenciją, kuri sukelia akustinį nuovargį priekiniame krašte. Siekiant tai išspręsti, plazminiu būdu padengtas Stellite 6 ar 21 turi būti užtepamas naudojant impulsiniu srovės metodu, kurio degiklio osciliacijos raštas moduliuojamas dažniu, siekiant patikslinti lydinio dendritinę struktūrą. Ši specifinė metalurgija suteikia esminį katodinę apsaugos nuo chlorido sukeltos įtempių korozinio įtrūkimo (angl. Stress Corrosion Cracking, SCC) mechanizmą, dažnai fiksuojamą PT-60-90/13 eksploatacijos žurnaluose, taip padidinant vidutinį laiką tarp kapitalinių remontų (angl. Mean Time Between Overhauls, MTBO) prognozuojamai 25% lyginant su vientisomis 20X13 medžiagos komponentėmis.
Tikslus atkūrimas baigiamas griežtu harmoninio atspaudo patvirtinimu atliekant modalių analizę, dažnai naudojant lazerinę vibrometriją, lyginant atnaujintą mentę su „auksiniu“ etaloniniu pavyzdžiu (OEG etalonine geometrija). Antrosios lenkimo modo nuokrypiai koreguojami lokalizuotu robotizuotu medžiagos pašalinimu neveikiančioje galinio krašto reljefo zonoje. Ši procedūra užtikrina, kad mentė nesinchronizuotų su pagrindiniu turbinos veleno sukimosi dažniu, taip pašalinant harmoninių sukeltos gaubto-smeigtuko trinties ir vidurio tarpinės slopintuvo-spyruoklės kolapso riziką. Ekstremalių darbo ciklų atveju, mes atliekame šratavimo po šlifavimo procesą, naudojant keramikos medžiagas, kurių Almen intensyvumas yra 0,25–0,30A, sukeliant suspaudimo liekamuosius įtempius, kad slopintume įtrūkių atsiradimą mikroporų vietose, būdingose visoms lydmetalio-suvirintoms protezinėms jungtims.