Pembaikan ketepatan bilah kristal tunggal turbin gas: Kunci kepada prestasi dan kebolehpercayaan yang lebih baik
Kemajuan dalam teknologi bilah turbin telah meningkatkan kos komponen baharu. Kos bilah kristal tunggal adalah dua hingga tiga kali ganda daripada bilah tuang konvensional yang mempunyai saiz dan kerumitan yang serupa. Kos tinggi bagi satu komponen kristal boleh memberi insentif kepada pemilik untuk memaksimumkan hayat perkhidmatan komponen tersebut.
Sebagai penyelesaian untuk mengurangkan kos menggantikan komponen, syarikat kami telah mencipta proses yang direka untuk memanjangkan hayat komponen. Satu proses sedemikian ialah rawatan haba regeneratif penyelesaian penuh (FSR). FSR memulihkan struktur mikro dan sifat mekanikal aloi kepada keadaan baharu. Masalah utama rawatan haba aloi kristal tunggal FSR ialah pembentukan butiran terhablur semula pada permukaan dengan tegasan sisa. Ini adalah risiko memandangkan kandungan rendah bahan tambahan aloi pengukuhan sempadan bijian dalam aloi kristal tunggal. Penghabluran semula dan/atau bijirin sesat dalam aloi kristal tunggal mengakibatkan hayat kelesuan dan kekuatan putus tekanan pada suhu tinggi berkurangan. Akibatnya, mereka diperiksa oleh pengilang asal dan ditolak. Ini adalah salah satu faktor kenaikan harga tuangan kristal tunggal!
Syarikat kami menjalankan pembaikan percubaan untuk menilai lebih lanjut kebolehlaksanaan rawatan haba FSR bagi bilah turbin kristal tunggal, di mana ia adalah penting untuk memastikan permukaan kritikal bilah tidak mengalami ubah bentuk plastik untuk mengelakkan penghabluran semula berikutnya. Di samping itu, adalah perlu untuk menggunakan kaedah ujian tidak merosakkan yang berkesan untuk memeriksa penghabluran semula permukaan kritikal. Demonstrasi pembaikan dan analisis pemusnahan telah dilakukan menggunakan bilah turbin Siemens SGT-100 HP bersara yang terdiri daripada aloi kristal tunggal CMSX-4, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Bilah telah beroperasi selama 28,{{5} } jam. Selepas satu pembaikan, ia beroperasi selama 12,000 jam lagi. Jumlah masa perkhidmatan ialah 36,000 jam dan OEM memberitahu operator bahawa bahagian tersebut telah tamat tempoh!
Bilah wakil dalam kumpulan itu tertakluk kepada pemeriksaan yang merosakkan dalam keadaan "apabila diterima" untuk mewujudkan garis dasar keadaan metalurgi. Lima bilah yang tinggal memerlukan pembaikan, termasuk:
Penyingkiran salutan
Pengesanan saiz dan penembusan
Rawatan haba peremajaan penyelesaian penuh
Gantikan salutan platinum aluminat luaran
Bilah wakil dalam kumpulan itu tertakluk kepada pemeriksaan yang merosakkan dalam keadaan "apabila diterima" untuk mewujudkan garis dasar keadaan metalurgi. Lima bilah yang tinggal memerlukan pembaikan, termasuk:
Mengimbas mikroskop elektron aloi asas (bentuk gamma)
Ujian patah tekanan bagi sampel plat mikro yang diambil daripada airfoil
Pemeriksaan mikroskopik permukaan dalaman dan luaran.
Permukaan luar airfoil mengandungi salutan platinum alumin, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. Walaupun salutan telah digunakan sebahagiannya, ia memberikan perlindungan yang berkesan untuk selang servis sebelumnya, kerana tiada kerosakan pada aloi asas yang didasari diperhatikan.
Permukaan airfoil dalaman tidak bersalut, Rajah 3 kanan. Pengoksidaan sedikit aloi asas diperhatikan pada permukaan dalam dengan kedalaman penembusan sebanyak<25 microns (0.001 in).
Selepas salutan dikeluarkan, daun diperiksa untuk retakan terdedah permukaan atau kecacatan oleh ujian penembusan pendarfluor (FPI). Tiada tanda-tanda ditemui.
Pemeriksaan menentukan bahawa daun ini adalah objek yang baik untuk dibaiki. Teknologi ultrasonik digunakan untuk mengukur ketebalan dinding.
Selepas rawatan haba FSR, butir-butir terhablur semula di kawasan utama bilah diperiksa tanpa musnah melalui goresan kimia. Dalam empat daripada lima bilah, butiran terhablur semula muncul di kawasan utama (contoh ditunjukkan dalam Rajah 4).
Pemeriksaan merosakkan mengesahkan bahawa kedalaman penghabluran semula sekurang-kurangnya satu bilah melebihi had yang boleh digunakan (tidak semua kawasan penghabluran semula telah dimusnahkan).
Berdasarkan penemuan ini, 12 lagi bilah akhir hayat telah dikemukakan untuk analisis lanjut. Kumpulan ini terdiri daripada tujuh bilah daripada kumpulan ujian awal yang sama iaitu enam bilah dan lima bilah daripada kumpulan bilah yang berbeza. Semua bilah telah dibaiki, termasuk penyingkiran salutan dan proses rawatan haba FSR, diikuti dengan pemeriksaan pengetsaan makroskopik bijirin yang telah dihablurkan semula.
Semua daun pada mulanya mempunyai beberapa butir terhablur semula pada tahap yang berbeza-beza di kawasan utama. Bilah menjalani kitaran penyingkiran butiran mekanikal dan pemeriksaan semula sehingga butiran penghabluran semula disingkirkan dari semua kawasan kritikal. Akhirnya, pemeriksaan merosakkan lapan bilah (lima dalam kumpulan tujuh dan tiga dalam kumpulan lima) telah dilakukan untuk mengesahkan keputusan pemeriksaan dan menilai ketebalan dinding yang tinggal. Kesemua tujuh bilah kumpulan pertama didapati berada dalam had penyelenggaraan, dan empat perlima daripada bilah kumpulan kedua didapati berada dalam had penyelenggaraan.
