Gaz türbini kanat ısıl işleminin optimizasyonu: termal difüzyon teknolojisi ve yüksek sıcaklık koruyucu çamur uygulaması Türkiye

Modern bir anahtar güç mekanik ekipmanı olarak gaz türbini verimliliğinin iyileştirilmesi, enerji kullanımı ve endüstriyel gelişim için hayati öneme sahiptir. Gaz türbinlerinin performansını artırmak için araştırmacılar, türbin kanatlarının tasarımında ve malzeme seçiminde çeşitli önlemler almışlardır. Kanat tasarımını optimize ederek, yeni yüksek sıcaklığa dayanıklı malzemeler seçerek ve kanat yüzeyini yüksek sıcaklığa dayanıklı koruyucu kaplamalarla (NiCoCrAlY kaplama gibi) kaplayarak gaz türbinlerinin çalışma verimliliği önemli ölçüde artırılabilir. Bu kaplamalar, uygulanması kolay, prensip olarak basit ve etkili oldukları için malzeme bilimcileri tarafından tercih edilmektedir.

Ancak, yüksek sıcaklık ortamlarında uzun süre çalışan gaz türbini kanatları, kaplamanın ve alt tabakanın arasında elementlerin karşılıklı difüzyonu sorunuyla karşı karşıyadır ve bu da kaplamanın performansını ciddi şekilde etkileyecektir. Bu sorunu çözmek için, yüksek sıcaklık koruyucu kaplamalar uygulamak ve difüzyon bariyer katmanları oluşturmak gibi yüzey ısıl işlem teknolojisi, kanatların yüksek sıcaklık direncini ve hizmet ömrünü etkili bir şekilde iyileştirebilir ve böylece tüm gaz türbininin çalışma verimliliğini ve güvenilirliğini artırabilir.

Isı Difüzyon Teknolojisi ve Kalkanlama Bulamacının Avantajları

Termal difüzyon teknolojisi, 1988'den beri yüksek sıcaklık yüzey modifikasyonu işleminde kullanılmaktadır. Bu teknoloji, çelik, nikel alaşımı, elmas alaşımı ve semente karbür gibi karbon içeren malzemelerin yüzeyinde ince bir karbonize tabaka oluşturabilir ve işlenen malzemenin yüzeyini önemli ölçüde sertleştirebilir. Termal difüzyonla işlenen malzemeler daha yüksek sertliğe ve mükemmel aşınma direncine ve oksidasyon direncine sahiptir, bu da pirinç metal damgalama kalıplarının, şekillendirme aletlerinin, rulo şekillendirme aletlerinin vb. kullanım ömrünü 30 kata kadar büyük ölçüde artırabilir.

Uçak motoru üretiminde, türbin kanatlarının ısıl işlem süreci, motor performansını iyileştirmek için çok önemlidir. Dalian Yibang'ın yeni tanıttığı maskeleme bulamacı, yüksek sıcaklık difüzyon kaplama süreçleri için özel olarak tasarlanmıştır ve 1000'i aşan aşırı ortamlarda iyi koruma sağlayabilir.°C, böylece üretim verimliliğini ve proses istikrarını önemli ölçüde iyileştirir.

Yüksek sıcaklık kararlılığı: Maskeleme çamuru, 1000'i aşan yüksek sıcaklık difüzyon kaplama işlemlerinde iyi performans gösterir.°C, geleneksel maskeleme malzemelerinin yüksek sıcaklıklarda yumuşama riskini ortadan kaldırır ve kaplamanın güvenilirliğini sağlar.

Nikel folyo kaplamaya gerek yok: Geleneksel yöntemlerle karşılaştırıldığında, maskeleme çamuru ek nikel folyo kaplamaya ihtiyaç duymaz, bu da işlem adımlarını basitleştirir ve işçilik süresi ile malzeme maliyetlerinden tasarruf sağlar.

Hızlı kürlenme: Oda sıcaklığında, maskeleme çamuru sadece 15 dakika içinde kürlenmeye başlar ve 1 saat içinde tamamen kürlenir, bu da üretim döngüsünü önemli ölçüde kısaltır ve daldırma ve fırçalama işlemini daha verimli hale getirir.

Basit kullanım ve kolay çıkarma: Operatörler, katılaşmış maskeleme çamurunu sert plastik bir bıçakla kolayca çıkarabilir, bu sayede sürecin karmaşıklığı ve işletme becerisi gereksinimleri azalır.

Yüksek iş verimliliği: Maskeleme çamuru "kuru toz + kutu" çözümünü benimser. Bir kutu yaklaşık 10 parçanın maskeleme işini tamamlayabilir, bu da sürecin verimliliğini ve güvenilirliğini önemli ölçüde artırır.

Ağır hizmet tipi gaz türbinlerinin uygulama senaryoları esas olarak yer güç kaynağı, endüstriyel ve konut ısıtmasıdır, bu nedenle türbinin nihai amacı şaftın çıkış gücüne, jeneratörü elektrik üretmek için çalıştırmaya ve belirli miktarda egzoz sıcaklığına (aşağı akış atık ısı kazanları ve buhar türbinleri için) yansır. Bir gaz türbini tasarlanırken hem tek çevrim hem de kombine çevrim hesaba katılmalıdır. Gaz türbinleri daha çok güç üretim verimliliğine ve bitmiş ürüne veya ürünün maliyet etkinliğine odaklanır ve dayanıklı ve güvenilir malzemeler, uzun bakım çevrimleri ve uzun aralıklar arar. Uçak motorlarının tasarımı itme-ağırlık oranına odaklanır. Ürün mümkün olduğunca hafif ve küçük olacak şekilde tasarlanmalı ve üretilen itme mümkün olduğunca büyük olmalıdır. Tek çevrimdir, bu nedenle kullanılan malzemeler daha "üst düzey"dir. Aynı zamanda, tasarım yapılırken düşük yük operasyonunda yakıt ekonomisine daha fazla vurgu yapılır. Sonuçta, uçaklar zamanlarının çoğunu kalkıştan ziyade stratosferde geçirirler.

Aslında, hem uçak motorları hem de kara tabanlı gaz türbinleri, üretim zorluğu, uzun Ar-Ge döngüsü ve dahil olan çok çeşitli endüstriler nedeniyle endüstrinin tacındaki mücevherlerdir. Ancak, farklı uygulama alanları nedeniyle farklı odak noktaları ve farklı zorlukları vardır. Dünyada ağır hizmet tipi gaz türbinleri ve uçak motorları üretebilen çok az şirket veya kurum vardır, örneğin ABD'de GE Pratt & Whitney, Almanya'da Siemens, İngiltere'de Rolls-Royce, Japonya'da Mitsubishi, vb., çünkü bu, birçok disiplinin, sistem tasarımının, malzemelerin, süreçlerin ve temel bileşenlerin üretiminin kesişimini içerir, vb. büyük yatırımlar, uzun zaman ve yavaş sonuçlarla. Yukarıda belirtilen şirketler ayrıca, daha düşük maliyetlerle, daha yüksek performans ve güvenilirlikle ve daha düşük emisyonlarla ürünlerini mevcut seviyeye getirmek ve iyileştirmek için uzun bir geliştirme süreci yaşadılar.