Kaasuturbiineissa, Korkean lämpötilan seosteräsvalu on yksi ydintekniikoista turbiinien terien ja palamiskammion komponenttien valmistukseen. Näiden komponenttien on kestettävä äärimmäiset työolot, mukaan lukien korkea lämpötila, korkea paine, syövyttävät kaasut ja mekaaninen jännitys.
Turbiinien terän levitys
Työympäristö ja suorituskykyvaatimukset
Turbiininterät ovat yksi kriittisimmistä komponenteista kaasuturbiineissa, jotka altistetaan suoraan korkean lämpötilan kaasun virtaukselle, ja lämpötila voi olla jopa 1000 ° C tai enemmän.
Korkean lämpötilan seosteräksen valuilla on oltava seuraavat ominaisuudet:
Korkean lämpötilankestävyys: Kyky ylläpitää lujuutta ja stabiilisuutta korkean lämpötilan ympäristössä pitkään.
Virumisenkestävyys: Estä plastinen muodonmuutos korkeassa lämpötilassa ja korkeat jännitysolosuhteet.
Hapetuskestävyys: Vastaa korkean lämpötilan hapettumista ja vältä hauran oksidikerroksen muodostumista pinnalle.
Lämpöväsymysvastus: selviä usein aloitussykleillä ja lämpötilan vaihtelut.
Materiaalivalinta
Nikkelipohjainen korkean lämpötilan seos:
Yleisimmin käytetty materiaali, jolla on erinomainen korkea lämpötilan lujuus, hapettumiskestävyys ja hiippiresistenssi.
Yleisiä arvosanoja ovat Inconel 718, Inconel 625, CMSX-4 jne.
Kobolttipohjaiset superseokset:
Sillä on korkeampi hapettumiskestävyys ja korroosionkestävyys, ja se sopii käytettäväksi erittäin syövyttävissä ympäristöissä.
Yleisiä arvosanoja ovat Haynes 188, Mar-M 509, jne.
Rautapohjaiset superseokset:
Sillä on alhaisemmat kustannukset, mutta sen lämpötilankestävyys on hiukan huonompi kuin nikkelipohjaisten ja kobolttipohjaisten seoksien ja sopii keskilämpötila-alueille.
Casting -prosessi
Investointi
Sijoitusvalu on pääprosessi turbiinien terien valmistuksessa, mikä voi saavuttaa monimutkaisia muotoja ja suurta tarkkuutta.
Keraamisia muotteja käyttämällä vikavapaat terät tuotetaan sijoitusvaluilla.
Sisäisiä jäähdytyskanavia (kuten onttoterät) voidaan valmistaa lämmön hajoamisen tehokkuuden parantamiseksi.
Suunta jähmettyminen (DS)
Hallitsemalla jähmettymissuusta jyvät kasvavat tiettyyn suuntaan, vähentäen viljarajojen lukumäärää ja parantavat siten hiipimiskestävyyttä.
Yksi kristallivalu (SC)
Yksittäisillä kiteillä ei ole rajoja, ne ovat korkeammat korkean lämpötilan voimakkuuden ja hiipimisenkestävyyden, ja ne ovat ensimmäinen valinta huippuluokan turbiinin terille.
Pintakäsittely
Pinnoitustekniikka:
Lämpöesteen päällyste (TBC): Keraamiset materiaalit (kuten zirkoniumoksidi) päällystetään terän pinnalle substraatin lämpötilan alentamiseksi ja käyttöikälle pidentämiseksi.
Hapettumisen anti-hapettumispinnoite: kuten alumiinin päällyste tai mcraly (metallikromialumiini yttrium) pinnoite parantamaan antioksidaatiokykyä.
Jäähdytyssuunnittelu:
Terän pintalämpötila vähenee sisäisten jäähdytyskanavien ja ulkoisen ilmakalvon jäähdytystekniikan avulla.
Palamiskammion komponenttien levitys
Työympäristö ja suorituskykyvaatimukset
Palamiskammion komponentit ovat suoraan kosketuksissa korkean lämpötilan palamiskaasujen kanssa, ja niille altistetaan korkea paine ja syövyttävät väliaineet (kuten sulfidit ja typpioksidit).
Tärkeimmät suorituskykyvaatimukset sisältävät:
Korkean lämpötilankestävyys: pystyy kestämään palamislämpötilat yli 1500 ° C.
Korroosionkestävyys: Vastaa eroosiota palamistuotteiden avulla.
Rakenteellinen stabiilisuus: ylläpitää geometristä muotoa muuttumattomana korkeassa lämpötilassa ja korkeassa paineessa.
Materiaalivalinta
Nikkelipohjainen korkean lämpötilan seos: käytetty laajasti palamiskammiokomponenteissa, joilla on erinomaiset korkean lämpötilan lujuuden ja hapettumisen anti-hapettumisen ominaisuudet.
Yleisiä arvosanoja ovat Inconel 617, Hastelloy X jne.
Kobolttipohjaiset korkean lämpötilan seokset:
Käytetään polttokammioiden korkean lämpötilan alueilla paremmalla korroosionkestävyydellä.
Casting -prosessi
Tarkkuusvalu:
Käytetään kompleksisten palamiskammion vuorausten, liekkiputkien ja muiden komponenttien valmistukseen.
Optimoimalla valuprosessi komponenttien seinämän paksuus varmistetaan tasaiseksi ja lämpöjännityspitoisuus vähenee.
Hitsaus ja kokoonpano:
Suurille palamiskammiokomponenteille segmentoitu valu ja hitsaus yleensä otetaan käyttöön.
Pintakäsittely
Lämpöesteen pinnoite (TBC):
Keraaminen pinnoite levitetään palamiskammion sisäseinään substraatin lämpötilan alentamiseksi ja lämmönkestävyyden parantamiseksi.
Hapettumisen anti-pinnoite:
Paranna palamiskammion komponenttien hapettumiskestävyyttä ja pidennä käyttöiän käyttöikää.
Jäähdytyssuunnittelu:
Palamiskammion komponentit on yleensä suunniteltu huokoisilla jäähdytysrakenteilla lämpötilan alentamiseksi kalvon jäähdytyksen ja konvektiojäähdytyksen avulla.
Korkean lämpötilan seosteräsvalun edut
Valmistuskompleksimuotojen kyky
Korkean lämpötilan seosteräsvalu voi tuottaa monimutkaisia geometrioita, kuten onttoja rakenteita ja turbiinien terien jäähdytyskanavia.
Tämä kyky on kriittinen komponenttien suorituskyvyn optimoimiseksi (kuten jäähdytystehokkuuden parantamiseksi).
Korkean suorituskyvyn materiaalien sovellettavuus
Korkean lämpötilan seosteräksellä on erinomainen korkean lämpötilan lujuus, hapettumiskestävyys ja hiipäresistenssi, jotka voivat vastata kaasuturbiinien äärimmäisten työolosuhteiden tarpeisiin.
Pitkä elämä ja luotettavuus
Edistyneiden valuprosessien ja pintakäsittelytekniikan avulla korkean lämpötilan seosteräksen valut voivat toimia vakaasti ja pitkään korkeassa lämpötilassa, korkeassa paineessa ja syövyttävissä ympäristöissä.
Kaasuturbiinien korkean lämpötilan seosteräsvalun levitys heijastuu pääasiassa turbiinien terien ja palamiskammion komponenttien valmistuksessa. Nämä tekniikat eivät vain täytä kaasuturbiinien äärimmäisten työolojen tarpeita, vaan myös edistävät teknistä kehitystä ilmailu- ja energian aloilla.
