Turbina pichoqlari: quyma materiali, bardoshlik va nozik ishlov berish talablari 

Turbina pichoqlari haddan tashqari yuqori haroratli gaz oqimi, tsiklik termal stress va korroziy muhitda ishlaydi, bu ularni energetika sanoatida aniq quyish uchun eng qiyin komponentlardan biriga aylantiradi. Aksariyat ta'minot va muhandislik guruhlari turbina pichoqlarini sotib olishda izchil ishlab chiqarish muammolariga duch kelishadi: yupqa devorli havo plyonkalari quyma qisqarishi va deformatsiyasidan aziyat chekadi, murakkab ichki sovutish kanallari yadro sinishiga olib keladi va super qotishma material jiddiy ishlov berishning qattiqlashishi va qattiq bardoshlik nazorati muammolarini keltirib chiqaradi.

Ushbu qo'llanma qotishma materialini tanlash, investitsiya quyish jarayonini nazorat qilish, sovutish kanali strukturasi chegaralari, o'lchovli bardoshlik standartlari, nozik ishlov berish yo'llari va turbina pichoqlari uchun to'liq NDT tekshiruv qoidalarini o'z ichiga oladi. Bu maxsus chizma asosida pichoq ishlab chiqarishga qaratilgan bo'lib, quyma qoldiqlarini kamaytirishga, ishlov berish uchun ruxsatni nazorat qilishga va yuqori haroratga chidamli va korroziyaga chidamli qismlarni qimmat qayta ishlashdan qochishga yordam beradi.

1. Turbina pichoqlarining ish sharoitlari va asosiy ishlab chiqarish muammolari

Turbina pichoqlari doimiy yuqori issiqlik, termal aylanish va sulfid korroziyasi ostida ishlaydi. Birinchi bosqichli gaz turbinasi pichoqlari 900 ° C dan yuqori haroratda uzoq muddatli xizmat ko'rsatishi mumkin. Qayta-qayta termal kengayish va qisqarish emirilish deformatsiyasini va termal charchoq yoriqlarini hosil qiladi.

Geometrik murakkablik ishlab chiqarish qiyinligini keskin oshiradi:

• Yupqa havo plyonkasi devor qalinligi (ko'pincha 1 mm dan past) erigan qotishmaning yomon to'ldirilishiga va notekis qotib qolishiga olib keladi.
• Murakkab ichki sovutish yo'llari ko'milgan keramik yadrolarni talab qiladi, ular quyish paytida osongina siljiydi yoki sinadi.
• Murakkab erkin shakldagi kavisli sirtlarni oddiy qum quyish orqali ishlab chiqarish mumkin emas. Faqat vakuumli nozik quyma to'rga yaqin shakldagi quyma blankalarni etkazib berishi mumkin.
• Nikel asosidagi super qotishmalar sovuq ishda kuchli qattiqlashuvni namoyish etadi. Bu asbobning aşınmasını tezlashtiradi va CNC ishlov berish paytida o'lchov aniqligini beqarorlashtiradi.

Asosiy ishlab chiqarish og'riq nuqtalari quyma g'ovakligi, yadro ofset, pichoq profilining buzilishi, ishlov berish deformatsiyasi va malakasiz sovutish plyonkasi teshiklarining o'lchov aniqligini o'z ichiga oladi.

2. Quyma turbinali pichoqlar uchun yuqori haroratli qotishma materialni tanlash

To'g'ri super qotishma tanlash pichoqning uzoq xizmat qilish muddatining asosidir. Materiallar darajasi ish haroratiga, korroziy muhitga va emirilishga qarshilik talablariga mos kelishi kerak. Ushbu bo'limda keng qo'llaniladigan asosiy nikel asosidagi super qotishmalarga e'tibor qaratilgan quyma turbinaning pichoqlari.

2.1 Turbina pichoqlari uchun asosiy super qotishma navlari

• Inconel 718 (UNS N07718)
  Uzluksiz xizmat ko'rsatish harorati 700 ° C gacha, mukammal valentlik kuchi va o'rtacha surish ko'rsatkichi. Bu nordon gaz va nam korroziyaga yaxshi qarshilik ko'rsatadigan past va o'rta haroratli turbina pichoqlari va kompressor pichoqlari uchun keng qo'llaniladi.
• Inconel 625 (UNS N06625)
  NACE MR0175 nordon xizmat ko'rsatish standartlariga mos keladigan chuqurchalar va yoriqlar korroziyasiga kuchli qarshilik. U 650°C gacha barqaror ishlaydi va korroziy chiqindi gaz sharoitlariga duchor bo'lgan pichoqlarga mos keladi.
• Rene 80
  950 ° C dan past haroratlarda ishlaydigan o'rta bosqichli turbina pichoqlari uchun mo'ljallangan, muvozanatli yuqori harorat kuchi va oksidlanish qarshiligiga ega umumiy teng o'qli quyma super qotishma.
• CMSX-4 (Yagona kristalli qotishma)
  HPHT birinchi bosqichli pichoqlar uchun yuqori darajadagi o'rmalanishga chidamli sinf. Uzluksiz xizmat ko'rsatish 1150 ° C ga yetishi mumkin, bu esa aniq emirilish bo'shashishisiz. Yo'nalishli qattiqlashuv yuqori harorat barqarorligini yaxshilash uchun don chegaralarini yo'q qiladi.

2.2 Xizmat ko'rsatish muhitiga asoslangan materiallarni tanlash qoidalari

1. Nam nordon gaz va dengiz suvi korroziyasi sharoitlari: Ajoyib korroziyaga chidamliligi (korroziyaga chidamli qismlar) uchun Inconel 625 ni tanlang.
2. O'rta haroratli energiya ishlab chiqarish turbina pichoqlari (≤700 °C): Inconel 718 muvozanatli ishlov berish va mexanik ishlashga ega iqtisodiy jihatdan samarali variantdir.
3. Yuqori haroratli gaz turbinasi issiq qismli pichoqlari (950-1150 ° C): Rene 80 teng o'qli quyma yoki CMSX-4 monokristalli yo'nalishli qattiqlashtiruvchi to'qimalarni siljishga qarshi ishlash uchun qabul qiling.
4. Haddan tashqari ko'rsatkichlardan saqlaning: bitta kristalli qotishmalar quyish xarajatlarini ancha oshiradi; ularni faqat eng yuqori haroratli pichoq pozitsiyalari uchun foydalaning.

Tekshirish kutilmoqda: ASTM materiallarning aniq standartlari, NACE korroziya darajasi va har bir qotishma toifasi uchun uzoq muddatli emirilish yorilishi ma'lumotlari.

3. Turbinli pichoqlar uchun nozik sarmoya quyish boshqaruvlari

Aniq quyish (investitsion quyish / yo'qolgan mum quyish) ichki sovutish kanallari bo'lgan ichi bo'sh turbinali pichoqlarni ishlab chiqarish uchun yagona etuk texnologiyadir. Jarayonni yomon nazorat qilish g'ovaklikning qisqarishiga, yadro siljishiga va pichoq profilining buzilishiga olib keladi.

3.1 Blade Investment Castingdagi asosiy qiyinchiliklar

1. Yupqa devorli plomba: eritilgan super qotishma tezda qotib qoladi. Yupqa havo plyonkasi qismlari sovuq yopilgan va to'liq bo'lmagan plomba hosil qiladi.
2. Seramika yadrosining barqarorligi: o'rnatilgan yadrolar yuqori haroratli metall ta'sirida sinadi yoki siljiydi, natijada sovutish yo'llari bloklanadi yoki ofset bo'ladi.
3. Qattiqlashuv qisqarishi: notekis sovutish katta o'lchamdagi og'ish va ichki qisqarish porozitesini keltirib chiqaradi.
4. Don tuzilishini nazorat qilish: Teng o'qli donalar yo'nalishli qotib qolmasdan osongina hosil bo'lib, yuqori haroratli o'rmalanish muddatini qisqartiradi.

3.2 Near-Net-Shape Casting uchun jarayonlarni boshqarish

• Vakuumli eritish va quyish: Kislorod miqdorini kamaytirish va oksid qo'shilish nuqsonlarini oldini olish uchun nikel super qotishmalarini yuqori vakuum ostida eritib yuboring. Eritilgan metallning suyuqligini yaxshilash uchun keramik qobiq qolipini 900-1100 ° S ga oldindan qizdiring.
• Yo'nalishli qattiqlashuv nazorati: Ustunsimon donalar yoki monokristalli tuzilmalarni hosil qilish uchun boshqariladigan sovutish gradientini (10–50°C/min sovutish tezligi) o‘rnating, bu esa yuqori haroratli o‘rmalanish qarshiligini sezilarli darajada yaxshilaydi.
• HIP issiq izostatik presslash: Ichki mikro-g'ovaklarni va qisqarish bo'shliqlarini yopish uchun quyma blankalarini HIP bilan ishlang, ichki zichlik va charchoqni yaxshilang.
• Mum naqshining qisqarishi kompensatsiyasi: To'qimalarining qisqarishini bartaraf etish va umumiy o'lchamdagi og'ishlarni nazorat qilish uchun oldindan o'rnatilgan qolipning qisqarish tezligi (uzunlik yo'nalishi uchun taxminan 1,6% -1,7%).

3.3 Turbina pichoqlari uchun quyma tolerantlik asoslari

To'qimalarining bo'sh tolerantligi ISO 8062 va VDG P690 standartlariga mos keladi. Sarmoyaviy quyma turbinali pichoqlarni quyish uchun:

• Havo plyonkasi profilining o'lchamli og'ishi: qisqarish kompensatsiyasidan keyin ± 0,30 mm.
• Tavsiya etilgan bir tomonlama ishlov berish uchun ruxsat: 0,3-1,5 mm; deformatsiyalangan pichoq uchi va chekka joylarida qalinroq ruxsat beriladi.
• Quyma ichi bo'sh pichoqlarning devor qalinligi bardoshliligi: yupqa devorli qismlar uchun ± 0,15 mm.

Tekshirish kutilmoqda: To'liq VDG P690 bardoshlik darajalari va turli pichoq o'lchamlari uchun aniq ishlov berish uchun ruxsat qiymatlari.

4. Pichoqning ichki sovutish tuzilmalari uchun quyish talablari

Bo'shliq turbinali pichoqlar pichoq haroratini kamaytirish uchun ichki sovutish kanallariga tayanadi. Sovutish yo'llarining sifati to'g'ridan-to'g'ri turbinaning issiqlik samaradorligini aniqlaydi va yadro ishlab chiqarish ichki tuzilmani to'liq shakllantirish mumkinligini hal qiladi.

4.1 Umumiy sovutish kanali dizaynlari va ishlab chiqarish chegaralari

Odatdagi sovutish tuzilmalariga serpantinli ko'p o'tishli kanallar, etakchi to'qnashuvli sovutish bo'shliqlari, orqa tomondagi tor tirqishlar va pin-fin turbulentlik tuzilmalari kiradi.

Asosiy quyish cheklovlari:

• Malakali sopol yadrolari va vakuumli quyma bilan minimal amaliy quyma devor qalinligi: 0,5 mm. Bu qiymat pichoq o'lchamiga va qotishma turiga bog'liq.
• Minimal yadro xususiyati hajmi: kichik sovutish kino teshik yadrolari uchun 0,5 mm diametri; haddan tashqari yupqa yadrolar quyish paytida sinadi.
• Tor tirqishli o'tish joylari yuqori haroratda deformatsiyani oldini olish uchun yuqori yadro kuchi va past termal kengayish talab qiladi.

4.2 Asosiy ishlab chiqarish va sindirishga qarshi choralar

Alumina asosidagi keramik yadrolar turbinali pichoqni sarmoyaviy quyish uchun asosiy tanlovdir. Asosiy ishlash talablari:

1. Yuqori refrakterlik: qotishma quyish paytida yumshatmasdan 1500 ° C dan yuqori haroratga qarshilik ko'rsating.
2. Issiqlik kuchlanishining yorilishi va o'lchamdagi siljishni oldini olish uchun past termal kengayish koeffitsienti (4×10⁻⁶/K dan past).
3. O'rtacha egilish kuchi (>15 MPa) va quyishdan keyin kimyoviy moddalarni olib tashlash uchun yaxshi oquvchanlik.

Yoriqlarga qarshi asosiy yechimlar:

• Metall oqimining ta'siriga qarshi turish uchun uzun va ingichka yadro qismlariga qo'llab-quvvatlovchi qovurg'alarni qo'shing.
• Termal kengayishning mos kelmasligi yorilishiga yo'l qo'ymaslik uchun keramik yadro va super qotishma o'rtasidagi termal kengayish koeffitsientini moslang.
• Ichki kanalning o'lchov barqarorligini saqlash uchun yadro sinterlash qisqarishini 5% dan pastroq nazorat qiling.

5. Nozik ishlov berish bardoshlik va ishlov berish sxemasi

Hatto tarmoqqa yaqin investitsiya quyish blankalari aerodinamik profil va yig'ish bardoshlik talablariga javob berish uchun 5 eksa CNC nozik ishlov berishni talab qiladi. Superalloy ishlov berishda qattiq ish qattiqlashadi, bu optimallashtirilgan kesish parametrlari bilan nazorat qilinishi kerak.

5.1 Asosiy xususiyatlar uchun o'lchovli bardoshlik talablari

1. Havo pardasi kavisli yuzasi: GD&T profilining bardoshliligi ±0,02~0,05 mm; sirt pürüzlülüğü Ra 0,8-1,6 mkm havo oqimining ishqalanish yo'qolishini kamaytirish uchun.
2. Archa daraxtining ildizi: Uzatilish moslamasining sirt bardoshliligi ±0,015 mm; sirt qoplamasi Ra 0,2-0,8 mikron siklik yuk ostida kontakt charchoqni oldini olish uchun.
3. Platformani yopish yuzasi: 0,02 mm ichida tekislik bardoshliligi; qattiq tekislik nazorati pichoq qatorlari orasidagi gaz oqishini oldini oladi.
4. Sovutish plyonkasi teshiklari: Joylashuv tolerantligi ±0,03 mm; teshik diametri bardoshlik ± 0,02 mm, asosan EDM elektr zaryadsizlanishi bilan ishlov berish orqali qayta ishlanadi.

5.2 Ishlov berish marshruti va asboblarni tanlash

Quyma turbinali pichoqlar uchun standart ishlov berish jarayoni:

1. To'qimalardan keyingi ishlov berish: qobiqni olib tashlash, yadroni yuvish, portlatish va HIPni zichlashtirish.
2. Qo'pol ishlov berish: Qoplangan karbid kesgichlar bilan ko'p quyma ruxsatini olib tashlang, 0,2-0,4 mm yarim ishlov berish chegarasini zaxiralang.
3. Yarim pardozlash: havo plyonkasi kavisli yuzalarini 5 eksa bog'lovchi frezalash, issiqlikni kesish natijasida yuzaga keladigan ishlov berish deformatsiyasini nazorat qilish.
4. Tugatish: oxirgi profil bardoshliligi va sirt pürüzlülüğüne erishish uchun yuqori tezlikda frezalash yoki sirt silliqlash.
5. Ikkilamchi ishlov berish: EDM burg'ulash pichoqning oldingi va orqa chetlarida kichik sovutuvchi plyonka teshiklarini oching.

Superqotishmalar uchun ishlov berish bo'yicha maslahatlar:

• Ishning qattiqlashishini kamaytirish uchun past kesish tezligidan foydalaning; qotib qolgan sirt qatlamini kesib o'tish uchun ozuqa tezligini yuqori darajada ushlab turing.
• Faqat qattiqlashgan terini jilolaydigan va asbobning eskirishini tezlashtiradigan takroriy sayoz pardozlashdan saqlaning.

5.3 Chiqib ketish tezligini pasaytirish uchun ajratmalarni nazorat qilish

Quyma deformatsiyasining oldini olish mumkin emas, shuning uchun bo'sh o'lchamlarni belgilashda notekis ishlov berish imkoniyatini hisobga olish kerak:

• Pichoqning uchida, orqa chetida va katta siqilish deformatsiyasiga ega yupqa devorli joylarda ishlov berish ruxsatini 0,3-0,5 mm ga oshiring.
• Ishlov berishdan oldin haqiqiy quyma deformatsiyani o'lchash uchun 3D ko'k nurli skanerdan foydalaning, so'ngra mahalliy o'lchamdagi og'ishlarni qoplash uchun CNC dasturini sozlang.

6. Quyma turbinali pichoqlar uchun NDT va sifatni tekshirish standartlari

To'liq tekshirish tizimi materialni tekshirish, o'lchov o'lchovi, buzilmaydigan sinov va sirt sifatini tekshirishni o'z ichiga oladi, bu gaz turbinalarida ishlatiladigan yuqori haroratga chidamli qismlar uchun majburiydir.

6.1 Buzilmaydigan sinov (NDT) elementlari

1. Radiografik test (RT / rentgen tekshiruvi): Pichoqning havo plyonkasi va ildizi ichidagi ichki qisqarish g'ovakligi, qo'shimchalar va sovuq yopilish nuqsonlarini aniqlash uchun 100% tekshiruv.
2. Ultratovush tekshiruvi (UT): Qalin pichoq ildiz qismlarini rentgen nurlari aniqlay olmaydigan chuqur ichki nuqsonlarni tekshiring.
3. Penetrant testi (PT): Pichoqning barcha yuzalarida mikro yoriqlar bor-yo'qligini tekshiring, ayniqsa havo plyonkasi qirralari va pichoq ildizi filetalarida.
4. Sanoat kompyuter tomografiyasi: Ichki sovutish yo'llarining yaxlitligini tekshiring, yadro qoldiqlarini va boshqa NDT usullari bilan ko'rinmaydigan tiqilib qolgan sovutish plyonkasi teshiklarini aniqlang.

Tekshirish kutilmoqda: NADCAP aerokosmik NDT standartlari va turbinali pichoqlar quyish uchun nuqsonlarni qabul qilish darajalari.

6.2 Hajmi va sirtini tekshirish

• CMM (koordinata o'lchash mashinasi): ±0,002 mm gacha o'lchov aniqligi bilan havo plyonkasi profilini, pichoq ildizi o'lchamini va sovutish plyonkasi teshigi holatini to'liq 3D o'lchash.
• Optik lazerli skanerlash: Profilning umumiy og'ishini aniqlash uchun haqiqiy pichoq shaklini SAPR modeli bilan solishtiring.
• Sirt pürüzlülüğü testi: Havo plyonkasi, ildiz va muhrlangan yuzalardagi Ra qiymatlarini tekshiring.
• Metallurgiya nazorati: Teng o'qli / yo'nalishli qotib qolgan / bir kristalli don sifatini tasdiqlash uchun don tuzilishini tekshiring.

7. Tez-tez so'raladigan savollar

1-savol: Oddiy teng o'qli qotishma HPHT xizmati uchun bitta kristalli pichoqlarni almashtira oladimi?
Javob: Yo'q. Teng o'qli super qotishmalar yuqori harorat va uzoq muddatli yuk ostida zaif nuqtalarga aylanadigan don chegaralariga ega. Yagona kristalli CMSX-4 don chegaralarini yo'q qiladi va 1000 ° C dan yuqori o'tish barqarorligini saqlaydi, bu birinchi bosqichdagi issiq qismli pichoqlar uchun almashtirib bo'lmaydi.

2-savol: Kanal turbinasi pichoqlarini sovutish uchun quyilishi mumkin bo'lgan minimal devor qalinligi qancha?
Javob: Yuqori toza alumina keramika yadrolari va vakuumli quyish bilan amaliy minimal quyma devor qalinligi 0,5 mm. Bu chegara pichoq geometriyasi va qotishma tanlash bilan farq qiladi. Yupqaroq devorlar to'liq to'ldirishga va yuqori hurda tezligiga olib keladi.

3-savol: Sarmoyaviy quyish blankalari uchun qancha ishlov berish uchun mablag' ajratilishi kerak?
Javob: Asosiy bir tomonlama ruxsatnoma 0,3-1,5 mm. Ishlov berish jarayonida mahalliy materiallar tanqisligini oldini olish uchun pichoq uchlari va orqa qirralari kabi quyma deformatsiyalari katta bo'lgan joylarda ruxsatni 0,3-0,5 mm ga oshiring.

4-savol: Qaysi tekshirish usuli sovutish yo'llarining ichki bloklanishini aniqlay oladi?
Javob: Sanoat kompyuter tomografiyasi ichki sovutish kanalining tiqilib qolishi, yadro qoldiqlari va devor qalinligining notekisligini to'qimalarga zarar bermasdan tekshirishning eng ishonchli usuli hisoblanadi. Rentgen nurlari faqat katta blokirovkalarni aniqlay oladi, kichik yadro qoldiqlarini esa faqat KT skanerlash orqali aniqlash mumkin.

8. Xulosa va keyingi qadamlar

Malakali turbina pichoqlarini ishlab chiqarish uchun material tanlash, aniq quyish, sovutish yadrosini shakllantirish, 5 eksa ishlov berish va to'liq NDT tekshiruvi muvofiqlashtirilgan nazoratni talab qiladi.

1. Superqotishma navlarini ish harorati va korroziy muhit bilan qat'iy muvofiqlashtiring; o'rta haroratli korroziy muhitlar uchun Inconel 718 / 625 ni va yuqori haroratli HPHT sharoitlari uchun yo'nalishli / bir kristalli qotishmalarni tanlang.
2. Ichki g'ovaklik va quyma deformatsiyasini minimallashtirish uchun yo'nalishli qotish va HIP bilan ishlov berish bilan vakuumli investitsiya quyishni qabul qiling.
3. Yadro sinishi oldini olish va ichki sovutish kanallarining to'liq shakllanishini ta'minlash uchun past termal kengayish va etarli kuchga ega bo'lgan seramika yadrolarini loyihalash.
4. Quyma deformatsiyasiga muvofiq ishlov berish uchun oqilona ruxsatni zaxiralang; Profil bardoshlik va sovutish plyonkasi teshiklarining aniqligini nazorat qilish uchun 5 eksa CNC va EDM dan foydalaning.
5. Pichoq sifatini kafolatlash uchun to'liq RT, UT, PT va CT buzilmaydigan sinov va CMM o'lchovli tekshiruvini amalga oshiring.

Agar sizda turbinali pichoqning 2D/3D chizmalariga ega bo'lsangiz va materiallarni baholash, quyish jarayonini rejalashtirish, ishlov berish bardoshlik tahlili yoki nozik quyma turbinali pichoqlar uchun maxsus kotirovka kerak bo'lsa, to'liq muhandislik tekshiruvi uchun texnik xususiyatlaringizni topshirishingiz mumkin.