Оптимизация термообработки лопаток газовых турбин: применение термодиффузионной технологии и высокотемпературного защитного раствора Россия

Как современное ключевое энергетическое механическое оборудование, повышение эффективности газовых турбин имеет решающее значение для использования энергии и промышленного развития. Для повышения производительности газовых турбин исследователи приняли различные меры по проектированию и выбору материалов для лопаток турбин. Оптимизируя конструкцию лопаток, выбирая новые материалы, устойчивые к высоким температурам, и покрывая поверхность лопаток высокотемпературными защитными покрытиями (такими как покрытие NiCoCrAlY), можно значительно повысить эффективность работы газовых турбин. Эти покрытия пользуются популярностью у материаловедов, поскольку они просты в реализации, просты в принципе и эффективны.

Однако лопатки газовых турбин, которые долгое время работают в условиях высоких температур, сталкиваются с проблемой взаимной диффузии элементов между покрытием и подложкой, что серьезно влияет на эксплуатационные характеристики покрытия. Для решения этой проблемы технология поверхностной термообработки, такая как нанесение высокотемпературных защитных покрытий и создание диффузионных барьерных слоев, может эффективно улучшить высокотемпературную стойкость и срок службы лопаток, тем самым повышая эффективность работы и надежность всей газовой турбины.

Преимущества технологии диффузии тепла и экранирующей суспензии

Технология термодиффузии используется в высокотемпературной обработке модификации поверхности с 1988 года. Эта технология может образовывать тонкий карбонизированный слой на поверхности углеродсодержащих материалов, таких как сталь, никелевый сплав, алмазный сплав и цементированный карбид, значительно упрочняя поверхность обрабатываемого материала. Материалы, обработанные методом термодиффузии, обладают более высокой твердостью и превосходной износостойкостью и стойкостью к окислению, что может значительно увеличить срок службы штамповочных штампов из рисового металла, формовочных инструментов, валковых формовочных инструментов и т. д. до 30 раз.

В производстве авиационных двигателей процесс термообработки лопаток турбин имеет решающее значение для улучшения характеристик двигателя. Недавно представленная маскирующая суспензия Dalian Yibang специально разработана для высокотемпературных диффузионных процессов покрытия и может обеспечить хорошую защиту в экстремальных условиях, превышающих 1000°С, тем самым значительно повышая эффективность производства и стабильность процесса.

Высокая температурная стабильность: Маскирующий раствор хорошо работает в процессах нанесения диффузионного покрытия при высоких температурах, превышающих 1000°C.°С, что позволяет избежать риска размягчения традиционных маскирующих материалов при высоких температурах и обеспечить надежность покрытия.

Не требуется покрытия никелевой фольгой: по сравнению с традиционными методами, маскировочная грязь не требует дополнительного покрытия никелевой фольгой, что упрощает этапы работы и экономит рабочее время и материальные затраты.

Быстрое отверждение: при комнатной температуре маскировочная грязь начинает затвердевать всего через 15 минут и полностью затвердевает в течение 1 часа, что значительно сокращает производственный цикл и делает процесс погружения и нанесения кистью более эффективным.

Простота эксплуатации и легкость удаления: операторы могут легко удалить затвердевшую маскировочную грязь с помощью твердого пластикового ножа, что снижает сложность процесса и требования к навыкам оператора.

Высокая эффективность работы: Маскирующая грязь использует решение «сухой порошок + коробка». Одна коробка может выполнить маскировку около 10 деталей, что значительно повышает эффективность и надежность процесса.

Сценарии применения мощных газовых турбин в основном включают наземное электроснабжение, промышленное и бытовое отопление, поэтому конечное назначение турбины отражается в выходной мощности вала, приводящей в движение генератор для выработки электроэнергии, и определенной температуре выхлопных газов (для котлов-утилизаторов и паровых турбин). При проектировании газовой турбины необходимо учитывать как одноцикловый, так и комбинированный цикл. Газовые турбины больше ориентированы на эффективность выработки электроэнергии и готовую продукцию или экономическую эффективность продукта, а также стремятся к долговечным и надежным материалам, длительным циклам технического обслуживания и большим интервалам. Проектирование авиационных двигателей фокусируется на соотношении тяги к весу. Изделие должно быть спроектировано как можно более легким и малым, а создаваемая тяга должна быть как можно больше. Это одноцикловый двигатель, поэтому используемые материалы более «высококачественные». В то же время при проектировании больше внимания уделяется экономии топлива при работе с низкой нагрузкой. В конце концов, самолеты проводят большую часть времени в стратосфере, а не взлетают.

Фактически, как авиационные двигатели, так и наземные газовые турбины являются жемчужинами в короне промышленности из-за сложности производства, длительного цикла НИОКР и широкого спектра вовлеченных отраслей. Однако они имеют разные фокусы и разные проблемы из-за разных областей применения. В мире очень мало компаний или учреждений, которые могут производить сверхмощные газовые турбины и авиационные двигатели, такие как GE Pratt & Whitney в США, Siemens в Германии, Rolls-Royce в Великобритании, Mitsubishi в Японии и т. д., поскольку это подразумевает пересечение многих дисциплин, проектирование систем, материалов, процессов и производство ключевых компонентов и т. д., с большими инвестициями, длительным временем и медленными результатами. Вышеупомянутые компании также пережили длительный период развития, чтобы развить и улучшить свою продукцию до текущего уровня с более низкими затратами, более высокой производительностью и надежностью, а также более низкими выбросами.