Otimização do tratamento térmico da pá do turbocompressor a gás: aplicação da tecnologia de difusão térmica e argamassa de proteção contra altas temperaturas

Como um equipamento mecânico moderno de energia chave, a melhoria da eficiência da turbina a gás é crucial para a utilização de energia e o desenvolvimento industrial. Para melhorar o desempenho das turbinas a gás, os pesquisadores tomaram várias medidas no design e na seleção de materiais das pás da turbina. Ao otimizar o design das pás, selecionar novos materiais resistentes a altas temperaturas e revestir a superfície das pás com revestimentos protetores de alta temperatura (como o revestimento NiCoCrAlY), a eficiência operacional das turbinas a gás pode ser significativamente melhorada. Esses revestimentos são favorecidos por cientistas de materiais porque são fáceis de implementar, simples em princípio e eficazes.

No entanto, as pás de turbinas a gás que operam por longos períodos em ambientes de alta temperatura enfrentam o problema da interdifusão de elementos entre o revestimento e o substrato, o que afetará seriamente o desempenho do revestimento. Para resolver esse problema, a tecnologia de tratamento térmico de superfície, como a aplicação de revestimentos protetores de alta temperatura e a instalação de camadas de barreira de difusão, pode melhorar eficazmente a resistência à alta temperatura e a vida útil das lâminas, aumentando assim a eficiência operacional e a confiabilidade da turbina a gás completa.

Vantagens da Tecnologia de Difusão Térmica e Pasta de Blindagem

A tecnologia de difusão térmica tem sido usada no tratamento de modificação de superfície em alta temperatura desde 1988. Essa tecnologia pode formar uma camada fina de carbonização na superfície de materiais contendo carbono, como aço, liga de níquel, liga de diamante e cerâmica metálica, endurecendo significativamente a superfície do material sendo processado. Materiais tratados por difusão térmica têm maior dureza e excelente resistência ao desgaste e à oxidação, o que pode aumentar drasticamente a vida útil dos moldes de estampagem metálica de arroz, ferramentas de formação, ferramentas de formação a rolo, entre outros, até 30 vezes.

Na fabricação de motores a jato, o processo de tratamento térmico das pás da turbina é crucial para melhorar o desempenho do motor. A nova pasta de proteção introduzida pela Dalian Yibang foi especialmente desenvolvida para processos de revestimento por difusão em alta temperatura e pode fornecer boa proteção em ambientes extremos superiores a 1000 ° C, melhorando significativamente a eficiência de produção e a estabilidade do processo.

Estabilidade a alta temperatura: A argamassa de mascaramento performa bem em processos de revestimento por difusão em alta temperatura, excedendo 1000 ° C, evitando o risco de materiais de mascaramento tradicionais se tornarem moles em altas temperaturas e garantindo a confiabilidade do revestimento.

Sem revestimento de folha de níquel necessário: Em comparação com métodos tradicionais, a argamassa de mascaramento não requer revestimento adicional de folha de níquel, o que simplifica os passos operacionais e economiza tempo de trabalho e custos de materiais.

Secagem rápida: A temperatura ambiente, a argamassa de mascaramento começa a secar em apenas 15 minutos e está completamente curada em 1 hora, encurtando significativamente o ciclo de produção e tornando o processo de imersão e pincelamento mais eficiente.

Operação simples e remoção fácil: Os operadores podem remover facilmente a argamassa de mascaramento solidificada com uma faca de plástico duro, reduzindo a complexidade do processo e os requisitos para habilidades operacionais.

Alta eficiência no trabalho: A lama de mascaramento adota a solução "pó seco + caixa". Uma caixa pode completar o trabalho de mascaramento de aproximadamente 10 peças, o que melhora significativamente a eficiência e confiabilidade do processo.

Os cenários de aplicação de turbinas a gás pesadas são principalmente abastecimento de energia no solo, aquecimento industrial e residencial, então o propósito final da turbina é refletido na potência de saída do eixo, impulsionando o gerador para produzir eletricidade, e em uma certa quantidade de temperatura de escape (para caldeiras de recuperação de calor e turbinas a vapor downstream). Ao projetar uma turbina a gás, é necessário levar em consideração tanto o ciclo simples quanto o ciclo combinado. As turbinas a gás focam mais na eficiência de geração de energia e na relação custo-benefício do produto acabado, e buscam materiais duráveis e confiáveis, ciclos de manutenção longos e intervalos prolongados. O design de motores aeronáuticos se concentra na razão empuxo-peso. O produto deve ser projetado para ser tão leve e pequeno quanto possível, e o empuxo gerado deve ser o maior possível. É um ciclo único, então os materiais utilizados são mais "de alta qualidade". Ao mesmo tempo, durante o design, há mais ênfase na economia de combustível em operação sob carga reduzida. Afinal, aviões passam a maior parte do tempo na estratosfera, não decolando.

De fato, tanto os motores de aeronaves quanto as turbinas a gás baseadas em solo são as joias da coroa da indústria devido à dificuldade de fabricação, ciclo de P&D longo e ampla gama de setores envolvidos. No entanto, eles têm focos diferentes e desafios diferentes devido a campos de aplicação distintos. Existem pouquíssimas empresas ou instituições no mundo que conseguem produzir turbinas a gás pesadas e motores de aviões, como GE Pratt & Whitney nos Estados Unidos, Siemens na Alemanha, Rolls-Royce no Reino Unido, Mitsubishi no Japão, etc., pois isso envolve a interseção de muitas disciplinas, design de sistemas, materiais, processos e fabricação de componentes-chave, com grandes investimentos, muito tempo e resultados lentos. As empresas mencionadas acima também passaram por um longo período de desenvolvimento para evoluir e melhorar seus produtos até o nível atual, com custos mais baixos, maior desempenho e confiabilidade, e emissões reduzidas.