가스터빈 블레이드 열처리 최적화: 열확산기술과 고온차폐머드 적용 대한민국

현대의 핵심 동력 기계 장비로서, 가스터빈 효율 개선은 에너지 활용과 산업 발전에 매우 중요합니다. 가스터빈의 성능을 향상시키기 위해 연구자들은 터빈 블레이드의 설계 및 재료 선택에 다양한 조치를 취했습니다. 블레이드 설계를 최적화하고, 새로운 고온 내성 재료를 선택하고, 블레이드 표면을 고온 보호 코팅(예: NiCoCrAlY 코팅)으로 코팅함으로써 가스터빈의 작업 효율을 크게 개선할 수 있습니다. 이러한 코팅은 구현하기 쉽고, 원리가 간단하며, 효과적이기 때문에 재료 과학자들이 선호합니다.

그러나 고온 환경에서 장시간 작동하는 가스터빈 블레이드는 코팅과 기판 사이의 원소 상호확산 문제에 직면하게 되는데, 이는 코팅 성능에 심각한 영향을 미칠 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 고온 보호 코팅을 적용하고 확산 차단층을 설치하는 것과 같은 표면 열처리 기술은 블레이드의 고온 저항성과 사용 수명을 효과적으로 개선하여 전체 가스터빈의 작동 효율과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

열 확산 기술과 차폐 슬러리의 장점

열 확산 기술은 1988년부터 고온 표면 개질 처리에 사용되어 왔습니다. 이 기술은 강철, 니켈 합금, 다이아몬드 합금 및 시멘트 카바이드와 같은 탄소 함유 재료의 표면에 얇은 탄화층을 형성하여 처리되는 재료의 표면을 상당히 경화시킬 수 있습니다. 열 확산으로 처리된 재료는 경도가 더 높고 내마모성 및 내산화성이 뛰어나 쌀 금속 스탬핑 다이, 성형 도구, 롤 성형 도구 등의 수명을 최대 30배까지 크게 늘릴 수 있습니다.

항공기 엔진 제조에서 터빈 블레이드의 열처리 공정은 엔진 성능을 개선하는 데 매우 중요합니다. Dalian Yibang의 새롭게 출시된 마스킹 슬러리는 고온 확산 코팅 공정을 위해 특별히 설계되었으며 1000을 초과하는 극한 환경에서도 우수한 보호 기능을 제공할 수 있습니다.°C를 통해 생산 효율성과 공정 안정성이 크게 향상되었습니다.

고온 안정성: 마스킹 머드는 1000℃를 초과하는 고온 확산 코팅 공정에서 우수한 성능을 발휘합니다.°C. 전통적인 마스킹 재료가 고온에서 연화되는 위험을 피하고 코팅의 신뢰성을 보장합니다.

니켈 호일 코팅이 필요 없습니다. 기존 방식과 비교했을 때, 마스킹 머드는 추가 니켈 호일 코팅이 필요하지 않아 작업 단계가 간소화되고 노동 시간과 재료 비용이 절감됩니다.

빠른 경화: 실온에서 마스킹 머드는 단 15분 만에 경화되기 시작하고 1시간 이내에 완전히 경화되어 생산 주기를 크게 단축하고 디핑 및 브러싱 공정을 보다 효율적으로 만들어줍니다.

간단한 조작 및 쉬운 제거: 작업자는 단단한 플라스틱 칼로 굳어진 마스킹 진흙을 쉽게 제거할 수 있어 작업 과정의 복잡성과 작업 기술에 대한 필요성이 줄어듭니다.

높은 작업 효율성: 마스킹 머드는 "건조 분말 + 상자" 솔루션을 채택합니다. 상자 하나로 약 10개 부품의 마스킹 작업을 완료할 수 있어 공정의 효율성과 신뢰성이 크게 향상됩니다.

중장비 가스터빈의 적용 시나리오는 주로 지상 전력 공급, 산업 및 주거 난방이므로 터빈의 최종 목적은 샤프트의 출력 전력, 발전기 구동, 일정량의 배기 온도(하류 폐열 보일러 및 증기 터빈의 경우)에 반영됩니다. 가스터빈을 설계할 때는 단일 사이클과 복합 사이클을 모두 고려해야 합니다. 가스터빈은 발전 효율과 완제품 또는 제품의 비용 효율성에 더 중점을 두고 내구성 있고 신뢰할 수 있는 재료, 긴 유지 보수 주기 및 긴 간격을 추구합니다. 항공기 엔진의 설계는 추력 대 중량 비율에 중점을 둡니다. 제품은 가능한 한 가볍고 작게 설계해야 하며 생성되는 추력은 가능한 한 커야 합니다. 단일 사이클이므로 사용되는 재료는 더 "고급"입니다. 동시에 설계 시 저부하 작동 시 연료 경제성에 더 중점을 둡니다. 결국 항공기는 이륙하기보다는 성층권에서 대부분의 시간을 보냅니다.

사실 항공기 엔진과 지상 기반 가스터빈은 모두 제조의 어려움, 긴 R&D 주기, 광범위한 산업이 관련되어 있기 때문에 산업의 왕관에 박힌 보석입니다. 그러나 서로 다른 응용 분야로 인해 초점과 과제가 다릅니다. 미국의 GE Pratt & Whitney, 독일의 Siemens, 영국의 Rolls-Royce, 일본의 Mitsubishi 등 중장비 가스터빈과 항공기 엔진을 생산할 수 있는 회사나 기관은 전 세계적으로 매우 적습니다. 이는 많은 학문, 시스템 설계, 재료, 공정, 핵심 구성 요소의 제조 등이 교차하고 대규모 투자, 오랜 시간, 느린 결과가 포함되기 때문입니다. 위에서 언급한 회사도 제품을 현재 수준으로 발전시키고 개선하기 위해 오랜 개발 기간을 거쳤으며, 더 낮은 비용, 더 높은 성능과 신뢰성, 더 낮은 배출량을 달성했습니다.