Ottimizzazione del trattamento termico delle pale del gas turbine: applicazione della tecnologia di diffusione termica e fango schermante ad alta temperatura

Come attrezzatura meccanica moderna a chiave, l'incremento dell'efficienza del gas turbine è fondamentale per l'utilizzo dell'energia e lo sviluppo industriale. Per migliorare le prestazioni dei gas turbine, i ricercatori hanno adottato varie misure nel design e nella selezione dei materiali delle pale turbine. Ottimizzando il design delle pale, selezionando nuovi materiali resistenti alle alte temperature e rivestendo la superficie delle pale con rivestimenti protettivi ad alta temperatura (come il rivestimento NiCoCrAlY), l'efficienza operativa dei gas turbine può essere significativamente migliorata. Questi rivestimenti sono apprezzati dagli scienziati dei materiali perché sono facili da implementare, semplici di principio ed efficaci.

Tuttavia, le pale delle turbine a gas che operano per lungo tempo in ambienti ad alta temperatura si confrontano con il problema dell'interdiffusione di elementi tra il rivestimento e il substrato, il che influenzerà gravemente le prestazioni del rivestimento. Per risolvere questo problema, la tecnologia di trattamento termico superficiale, come l'applicazione di rivestimenti protettivi ad alta temperatura e l'installazione di barriere di diffusione, può migliorare efficacemente la resistenza ad alta temperatura e la durata delle pale, migliorando così l'efficienza operativa e la affidabilità della turbina a gas complessiva.

Vantaggi della Tecnologia di Diffusione Termica e del Pastello di Schermatura

La tecnologia di diffusione termica viene utilizzata dal 1988 nel trattamento di modifica della superficie ad alta temperatura. Questa tecnologia può formare un sottile strato carbonizzato sulla superficie di materiali contenenti carbonio, come acciaio, lega di nichel, lega di diamante e carburo metallico, indurendo significativamente la superficie del materiale in lavorazione. I materiali trattati con diffusione termica hanno una maggiore durezza ed eccellenti proprietà di resistenza all'usura e all'ossidazione, il che può aumentare notevolmente la durata delle matrici per stampaggio di metalli da riso, degli utensili di formatura, degli utensili di formatura a rulli, fino a 30 volte.

Nella produzione di motori aerei, il processo di trattamento termico delle pale del turbine è fondamentale per migliorare le prestazioni del motore. La nuova pasta mascherante introdotta da Dalian Yibang è progettata appositamente per i processi di rivestimento con diffusione ad alta temperatura e può fornire una buona protezione in ambienti estremi superiori a 1000 ° C, migliorando così notevolmente l'efficienza produttiva e la stabilità del processo.

Stabilità ad alta temperatura: il fango mascherante ha buone prestazioni nei processi di rivestimento a diffusione ad alta temperatura superiori a 1000 ° C, evitando il rischio di ammorbidimento dei materiali di mascheratura tradizionali ad alte temperature e garantendo l'affidabilità del rivestimento.

Non è necessario un rivestimento in foglio di nichel: rispetto ai metodi tradizionali, il fango di mascheratura non richiede un rivestimento aggiuntivo in foglio di nichel, il che semplifica le fasi di funzionamento e consente di risparmiare tempo di lavoro e costi di materiale.

Curing veloce: a temperatura ambiente, il fango mascherante inizia a curare in soli 15 minuti e si cura completamente in 1 ora, riducendo significativamente il ciclo di produzione e rendendo il processo di immersione e spazzolamento più efficiente.

Semplice utilizzo e facile rimozione: gli operatori possono facilmente rimuovere il fango di mascheratura solidificato con un coltello di plastica dura, riducendo la complessità del processo e i requisiti di abilità operativa.

Alta efficienza del lavoro: La maschera fangosa adotta la soluzione "polvere secca + scatola". Una scatola può completare il lavoro di mascheramento di circa 10 parti, il che migliora significativamente l'efficienza e la affidabilità del processo.

Gli scenari di applicazione dei gas turbine pesanti sono principalmente l'approvvigionamento di energia a terra, il riscaldamento industriale e residenziale, quindi lo scopo finale del turbine è riflesso nella potenza di uscita dell'asse, che aziona il generatore per produrre elettricità, e in una certa temperatura di scarico (per i caldaie a recupero calore e i turbine a vapore downstream). Quando si progetta un gas turbine, è necessario prendere in considerazione sia il ciclo singolo che il ciclo combinato. I gas turbine si concentrano maggiormente sull'efficienza di produzione di energia e sulla redditività del prodotto finito o sul rapporto costo-beneficio, e cercano materiali duraturi e affidabili, cicli di manutenzione lunghi e intervalli prolungati. Il design dei motori aeronautici si concentra sul rapporto spinta-peso. Il prodotto deve essere progettato per essere il più leggero e piccolo possibile, e la spinta generata deve essere il più grande possibile. Si tratta di un ciclo singolo, quindi i materiali utilizzati sono più "di alto livello". Allo stesso tempo, durante la progettazione, viene posta maggiore enfasi sull'economia di carburante durante l'operazione a basso carico. Dopotutto, gli aerei passano la maggior parte del loro tempo nello stratosfera piuttosto che in fase di decollo.

In realtà, sia i motori aerei che i turbogas a terra sono le perle della corona dell'industria a causa della difficoltà di produzione, del ciclo di Ricerca e Sviluppo lungo e dell'ampia gamma di settori coinvolti. Tuttavia, essi hanno focus e sfide diversi a causa dei campi di applicazione differenti. Esistono pochissime aziende o istituzioni nel mondo in grado di produrre turbogas pesanti e motori aerei, come GE Pratt & Whitney negli Stati Uniti, Siemens in Germania, Rolls-Royce nel Regno Unito, Mitsubishi in Giappone, ecc., poiché ciò coinvolge l'intersezione di molte discipline, progettazione di sistemi, materiali, processi e produzione di componenti chiave, con investimenti elevati, tempi lunghi e risultati lenti. Le suddette aziende hanno anche vissuto un lungo periodo di sviluppo per evolvere e migliorare i loro prodotti fino al livello attuale, con costi più bassi, prestazioni e affidabilità superiori e emissioni ridotte.