Gázturbina lapátok hőkezelésének optimalizálása: hődiffúziós technológia és magas hőmérsékletű árnyékoló iszap alkalmazása Magyarország

A gázturbinák hatásfokának javítása, mint modern, kulcsfontosságú erőgépészeti berendezés, kulcsfontosságú az energiafelhasználás és az ipari fejlődés szempontjából. A gázturbinák teljesítményének javítása érdekében a kutatók különféle intézkedéseket hoztak a turbinalapátok tervezése és anyagválasztása terén. A lapátok kialakításának optimalizálásával, új, magas hőmérsékletnek ellenálló anyagok kiválasztásával, valamint a lapátfelület magas hőmérsékletű védőbevonatokkal (például NiCoCrAlY bevonattal) történő bevonásával jelentősen javítható a gázturbinák működési hatékonysága. Ezeket a bevonatokat kedvelik az anyagtudósok, mert könnyen kivitelezhetők, elvileg egyszerűek és hatékonyak.

A magas hőmérsékletű környezetben hosszú ideig működő gázturbina lapátok azonban szembesülnek azzal a problémával, hogy a bevonat és a szubsztrátum között az elemek átdiffundálnak, ami súlyosan befolyásolja a bevonat teljesítményét. A probléma megoldása érdekében a felületi hőkezelési technológia, mint például a magas hőmérsékletű védőbevonatok felhordása és a diffúziós gátrétegek felállítása, hatékonyan javíthatja a lapátok magas hőmérséklettel szembeni ellenállását és élettartamát, ezáltal javítva a lapátok működési hatékonyságát és megbízhatóságát. az egész gázturbinát.

A hődiffúziós technológia és az árnyékoló iszap előnyei

A termikus diffúziós technológiát 1988 óta alkalmazzák a magas hőmérsékletű felületmódosító kezelésben. Ezzel a technológiával a széntartalmú anyagok, például acél, nikkelötvözet, gyémántötvözet és cementált karbid felületén vékony elszenesedett réteg képződik, ami jelentősen megkeményedik a feldolgozott anyag. A termikus diffúzióval kezelt anyagok nagyobb keménységgel, kiváló kopásállósággal és oxidációs ellenállással rendelkeznek, ami akár 30-szorosára növelheti a rizsfém sajtolószerszámok, alakító szerszámok, hengeralakító szerszámok stb. élettartamát.

A repülőgép-hajtóművek gyártásában a turbinalapátok hőkezelési folyamata döntő fontosságú a motor teljesítményének javítása szempontjából. A Dalian Yibang újonnan bevezetett maszkoló szuszpenzióját kifejezetten magas hőmérsékletű diffúziós bevonási folyamatokhoz tervezték, és jó védelmet nyújt 1000 feletti szélsőséges környezetben.°C, ezáltal jelentősen javítva a termelés hatékonyságát és a folyamatstabilitást.

Magas hőmérsékleti stabilitás: A maszkoló iszap jól teljesít az 1000 fokot meghaladó magas hőmérsékletű diffúziós bevonási folyamatokban°C-on, elkerülve a hagyományos maszkoló anyagok magas hőmérsékleten történő meglágyulásának kockázatát és biztosítva a bevonat megbízhatóságát.

Nem szükséges nikkelfólia bevonat: A hagyományos módszerekkel összehasonlítva a maszkoló iszap nem igényel további nikkelfólia bevonatot, ami leegyszerűsíti a műveleti lépéseket, valamint munkaidőt és anyagköltségeket takarít meg.

Gyors kikeményedés: Szobahőmérsékleten a maszkoló iszap mindössze 15 perc alatt megköt, és 1 órán belül teljesen kikeményedik, jelentősen lerövidíti a gyártási ciklust, és hatékonyabbá teszi a mártási és ecsetelési folyamatot.

Egyszerű kezelés és könnyű eltávolítás: A kezelők a megszilárdult maszkoló iszapot könnyen eltávolíthatják egy kemény műanyag késsel, csökkentve ezzel a folyamat bonyolultságát és a kezelési ismeretekkel szemben támasztott követelményeket.

Magas munkahatékonyság: A maszkoló iszap a "száraz por + doboz" megoldást alkalmazza. Egy doboz körülbelül 10 alkatrész maszkolási munkáját tudja elvégezni, ami jelentősen javítja a folyamat hatékonyságát és megbízhatóságát.

A nagy teherbírású gázturbinák alkalmazási forgatókönyvei elsősorban a földi áramellátásra, az ipari és lakossági fűtésre vonatkoznak, így a turbina végső célja a tengely kimenő teljesítményében, a generátor villamosenergia-termelésre való hajtásában és bizonyos mennyiségű kipufogógázban tükröződik. hőmérséklet (az utáni hulladékhő kazánokhoz és gőzturbinákhoz). A gázturbina tervezésekor figyelembe kell venni mind az egyciklusú, mind a kombinált ciklust. A gázturbinák jobban összpontosítanak az energiatermelés hatékonyságára és a késztermékre vagy a termék költséghatékonyságára, és tartós és megbízható anyagokat, hosszú karbantartási ciklusokat és hosszú időközöket követnek. A repülőgép-hajtóművek tervezése a tolóerő-tömeg arányra összpontosít. A terméket úgy kell megtervezni, hogy a lehető legkönnyebb és kicsi legyen, és a keletkezett tolóerő a lehető legnagyobb legyen. Ez egy ciklus, így a felhasznált anyagok inkább "csúcskategóriásak". Ugyanakkor a tervezésnél nagyobb hangsúlyt fektetnek az üzemanyag-takarékosságra kis terhelés mellett. Végül is a repülőgépek idejük nagy részét a sztratoszférában töltik felszállás helyett.

Valójában mind a repülőgép-hajtóművek, mind a földi gázturbinák az ipar ékkövei a gyártás nehézségei, a hosszú K+F ciklus és az érintett iparágak széles köre miatt. A különböző alkalmazási területek miatt azonban eltérő fókuszokkal és kihívásokkal rendelkeznek. Nagyon kevés olyan vállalat vagy intézmény van a világon, amely nagy teljesítményű gázturbinákat és repülőgép-hajtóműveket tud gyártani, mint például a GE Pratt & Whitney az Egyesült Államokban, a Siemens Németországban, a Rolls-Royce az Egyesült Királyságban, a Mitsubishi Japánban stb. ., mert számos tudományág metszéspontját foglalja magában, rendszertervezést, anyagokat, folyamatokat, kulcsfontosságú alkatrészek gyártását stb., nagy beruházásokkal, hosszú ideig és lassú eredménnyel. A fent említett vállalatok is hosszú fejlődésen mentek keresztül annak érdekében, hogy termékeiket a jelenlegi szintre fejleszthessék, alacsonyabb költségekkel, nagyobb teljesítménnyel és megbízhatósággal, valamint alacsonyabb károsanyag-kibocsátással.