Оптимизация на термичното обработване на лопатките на газовата турбина: приложение на технологията за термен дифузия и високотемпературна защитна гръмбола

Като съвременен ключов елемент на механичното оборудване, подобряването на ефективността на газовата турбина е от решаващо значение за употребата на енергията и промишленото развитие. За да подобрят производителността на газовите турбини, изследователите предприемат различни мерки при проектирането и избора на материали за турбинните лопатки. Чрез оптимизиране на конструкцията на лопатките, избор на нови високотемпературни материални споразумения и обработване на повърхността на лопатките с високотемпературни защитни покрития (например покритие от NiCoCrAlY), може значително да се подобри работната ефективност на газовите турбини. Тези покрития са предпочитани от специалистите по материали, тъй като са лесни за прилагане, простички по принцип и ефективни.

Все пак, газовите турбини лопатки, които работят дълго време в високотемпературни среди, срещат проблема с интердифузията на елементите между покритието и основата, което сериозно ще повлияе върху характеристиките на покритието. За да се реши този проблем, технологията за термична обработка на повърхността, като например прилагане на високотемпературни защитни покрития и установяване на бариери срещу дифузията, може ефективно да подобри високотемпературната устойчивост и срока на служба на лопатките, по този начин подобрявайки операционната ефективност и надеждност на цялата газова турбина.

Превъзходства на технологията за теплова дифузия и защитен слой

Технологията за термична дифузия се използва в обработката на повърхността при високи температури от 1988 г. Тази технология може да образува топла слойка на повърхността на съдържащи въглерод материали като стомана, никелова ал oy, диамантен сплав и твърда спайка, значително затвердявайки повърхността на обработванния материал. Материалите, обработени чрез термична дифузия, имат по-висока твърдост и отлична устойчивост към износ и окисление, което може значително да увеличи срока на служебното използване на рисовите метални штампови форми, формувачи и ролкови формувачи до 30 пъти.

В производството на авиационни двигатели процесът на термична обработка на турбинните лопасти е ключов фактор за подобряване на характеристиките на двигателите. Нововъведената маска от Далиан Йибанг е специално разработена за процесите на високотемпературно дифузионно покриване и може да осигури добро защитно действие в екстремни условия над 1000 ° °C, което значително подобрява продуктивността и стабилността на процеса.

Висока температурна стабилност: Маскиращата гръмка работи добре в процеси на дифузно нанягане при температури над 1000 ° °C, избягвайки риска традиционните маскиращи материали да се размекнат при високи температури и гарантирайки надеждността на покритието.

Не е необходима никелова фолия за покритие: В сравнение с традиционните методи, маскиращата гръмка не изисква допълнително никелово покритие, което опростява операционните стъпки и спестява време и материални разходи.

Бързо засичане: При стаяна температура, маскиращата гръмка започва да засича само след 15 минути и пълно засичане става в рамките на 1 час, значително намалявайки производствения цикъл и правейки процеса на макане и похарчване по-ефикасен.

Просто управление и лесно премахване: Операторите могат лесно да премахнат затвердяната маскираща гръмка с твърда пластмасова ножица, намалявайки сложността на процеса и изискванията за умения при управлението.

Висока работна ефективност: Маскиращата гръм отговаря на решението "сух порошок + кутия". Една кутия може да завърши маскирането на около 10 части, което значително повишава ефективността и надеждността на процеса.

Приложните сценари за тежки газови турбини се фокусират главно върху земно осигуряване на енергия, индустриално и жилищно отопление, така че крайният цел на турбината се отразява в изходната мощност на вала, който привлича генератора за производство на електричество, както и в определена температура на изхвърляните газове (за използване от низовите котли за утилизация на топлина и парови турбини). При проектирането на газова турбина трябва да се има предвид както единичния цикъл, така и комбинираният цикъл. Газовите турбини се концентрират повече върху ефективността на производството на електроенергия и готовия продукт или ценостойността на продукта, като търсят дълговремени и надеждни материали, дълги интервали между обслужванията и продължителни периоди. Проектирането на авиационни двигатели се фокусира върху отношението тегло-тяга. Продукта трябва да бъде проектиран да е колкото може по-лек и компактен, а тяхната тяга трябва да бъде колкото може по-голяма. Това е единичен цикъл, затова използваните материали са по-"елитни". Едновременно при проектирането се уделя по-голямо внимание на горивната икономичност при работата в режим с нискаaeda. Поради това самолетите прекарват най-голямата част от времето си в стратосферата, а не при стартиране.

Всъщност, и двете авиационни мотори, както и турбините, базирани на земята, са жемчужините в короната на индустрията поради трудността при производството, дългия цикъл на разработка (R&D) и широкия спектър от ангажирани индустрии. Всичко пак те имат различни фокуси и предизвикателства поради различните области на приложение. Много малко компании или институции по света могат да произвеждат тежки газови турбини и авиационни мотори, като GE Pratt & Whitney в САЩ, Siemens в Германия, Rolls-Royce в Украйна, Mitsubishi в Япония и др., защото това включва пресичането на много дисциплини, системен дизайн, материали, процеси и производство на ключови компоненти, с големи инвестиции, дълго време и бавни резултати. Горепосочените компании също са преживели дълъг период на развитие, за да еволюират и подобрят продуктите си до настоящия ниво, с по-ниски разходи, по-висока производителност и надеждност, както и по-ниски емисии.