Разработка ресурсосберегающей восстановительной технологии для лопаток турбины высокого давления из жаропрочных никелевых сплавов

• Автор: Бердник, Ольга Борисовна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 125 с. : 52 ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ГЛАВА Условия работы высокотемпературных деталей газотурбинных

установок и применяемые для них материалы

Газовые турбины. Принцип действия. Условия работы лопаток

турбины высокого давления

1.2 Методы изготовления лопа ток

1.3 Классификация повреждений и процессов разрушения рабочих

лопаток ТВД

1.4 Требования, предъявляемые к материалам и состоянию поверхности деталей турбин

1.5 Сплавы на никелевой основе, используемые для изготовления лопаток ТВД

1.6 Влияние легирующих элементов па электронном уровне
1.7 Термически стабильные сплавы и особенности их структурного
состояния IV уровень неравновесности
1.8 Превращения в твердых растворах на основе никеля
1.9 Влияние фазового состава на свойства сплавов
1. Влияние микроструктуры на свойства сплавов
1. Влияние режимов термической обработки на структуру и свойства сплавов
1. Пути достижения прочности сплавов на никелевой основе
1. Жаростойкие покрытия
1. Диссипативные процессы и структурообразование. Роль поверхности
в диссипации энергии при деформации ВЫВОДЫ по 1 ГЛАВЕ
2 ГЛАВА Методика проведения экспериментов
2.1 Образцы и материалы
2.2 Измерение микротвердости поверхности
2.3 Контроль материала по фазовому составу качественный фазовый анализ
2.4 Методика определения механических свойств
2.5 Макроструктурный и микроструктурный анализ
.
2.6 Методика определения пористости покрытия
2.7 Обработка результатов прямых измерений
2.8 Методика расчета комплексов разрушения синергетики
2.9 Методика определения характеристик пластичности, получаемых
при измерении твердости
3 ГЛАВА Результату работы
3.1 Оценка предельного состояния жаропрочных никелевых сплавов ЧОВИ
И ЧСУВИ в области рабочих температур
3.2 Анализ постэксплуатационного состояния лопаток ТВД
3.3 Выбор режимов посстановительной термической обработки для
продления ресурса работы материала
3.4 Результаты по оптимизации режима нанесения жаростойкого покрытия
3.5 Анализ состояния жаростойкого покрытия после эксплуатации
ВЫВОДЫ по 3 ГЛАВЕ
4 ГЛАВА Обсуждение результатов
4.1 Общие представления о состоянии, работоспособности лопаток
предельное состояние и поведении структуры
4.2 Энергетические критерии разрушения
4.3 Кинетическая теория прочности С.Н.Журкова
4.4 О связи плотности степени разрыхления с текущей деформацией
4.4.1 Уравнение связи плотности с текущей деформацией
4.4.2 Уравнение связи предельной деформации с разрыхлением
4.5 Напряженнодеформированное состояние и прочность лопаток при
термоциклическом нагружении
4.6 Метод расчетного определения коэффициентов интенсивности
напряжений
4.7 Концепция повреждаемости Л.М. Качанова и Ю.Н. Работнова
4.8 Анализ повреждения сплавов лопаток ТВД, исходя из рассмотренных
теорий
4.9 Рассмотрение зубчатых границ с точки зрения фракталыюсти
4. Объяснение поведения системы с помощью принципа подчинения
4. Влияние примесей на диффузионную проницаемость границ
4. Упрочнение материала при отжиге
ВЫВОДЫ по 4 ГЛАВЕ
5. Г ЛАВА Разработка практических рекомендаций по применению
результатов работы
5.1 Экономическое обоснование применения восстановительной технологии
лопаток ТВД
ВЫВОДЫ по 5 ГЛАВЕ
ВЫ ВОДЫ ПО РАБОТЕ
Список литературы


По мере развития трещины, у ее вершины создается концентрация напряжений и, как правило, местная пластическая деформация, которая может вызвать развитие процесса хрупкого разрушения. В зависимости от формы изделия, способа приложения нагрузки, условий эксплуатации и определенного энергетического состояния металла, свойственного процессу хрупкого разрушения, трещина может либо распространиться через все изделие, приведя к мгновенному его разрушению, либо, распространившись на определенное расстояние, остановиться. Интенсивность коррозии в результате засасывания в трещину коррозионной среды под действием капиллярных сил повышается. В этих условиях возможно и разветвление трещин. Процесс коррозии постепенно замедляется вследствие поляризации и образования защитной пленки, что связано с изменением концентрации электролита внутри трещины. В дальнейшем процесс развивается снова по той же схеме. Высокотемпературная коррозия в продуктах сгорания топлива является одной из основных причин разрушения рабочих лопаток ТВ Д. Механизм горячей коррозии и структуру коррозионного слоя (по данным ускоренных испытаний в расплаве солей) показан на рисунке 1. На первой стадии коррозии никелевых жаропрочных сплавов образуется окисный слой, богатый сложными шпинелями типа (МцСо)(СгА 1)4 (на рисунке 1. Образующиеся в результате взаимодействия компонентов и окислов серы соединения конденсируются на окисном слое. Обычно считается, что наиболее важным компонентом конденсата является N4, который взаимодействует с окислом хрома окалины. При «сильной» коррозии сульфиды образуют сетку по границам зерен. Последующее окисление сульфидов приводит к образованию оксидных включений. Эти включения располагаются таким образом, что некоторые зерна сплава оказываются как бы окруженными окалиной (зерноіраничная коррозия). В отдельных случаях активность серы под окалиной может быть достаточной для образования легкоплавких сульфидов никеля с последующим катастрофическим разрушением материала. Рисунок 1. Характер коррозии металлов и интенсивность протекания коррозионных процессов зависит при этом от многих факторов, но главный из них - состав применяемого газа. Газообразные продукты сгорания топлива состоят в основном из азота и его оксидов, кислорода, оксидов углерода (II) и (IV), паров воды, оксидов серы (IV) и (VI) и иногда сероводорода. Объемное содержание азота и его оксидов в составе продуктов сгорания достигает %, кислорода - %, оксидов углерода и паров воды значительно меньше - до % каждого, оксидов серы - обычно сотые доли процента, сероводород образуется в локальных зонах при плохо организованном режиме сгорания в количестве нескольких десятых процента. Увеличение содержания серы в топливе, дающем газообразные продукты сгорания, приводит к увеличению скорости коррозии, но далеко не во всех случаях. Влияние содержания серы в топливе возрастает при повышении температуры и повышении концентрации никеля в сплаве. Увеличение скорости коррозии в продуктах сгорания топлива с повышенным содержанием оксидов серы вызвано образованием сульфидов металлов (№2 и др. Присутствие же сульфидов в поверхностной пленке продуктов коррозии приводит к увеличению скорости диффузионных процессов, происходящих в ней. Присутствие хлорида натрия, а также паров ЫаС1 или НС1 в дымовых газах вызывает резкое увеличение скорости коррозии, особенно при наличии кислорода. Особенностью коррозии в присутствии хлорида натрия является ее межкристаллитпый характер, что вызвано взаимодействием хлор-иона с карбидом Сг2зСб. Одна из основных причин ускорения коррозии сталей в результате воздействия соединения хлора заключается в образовании летучих хлоридов и оксид-хлоридов типа СгС1з, МЮЬ и СЮ2СЬ которые, выходя через поверхностную пленку на металле в окружающую атмосферу, разрыхляют ее и ухудшают защитные свойства. Степень влияния хлоридов на высокотемпературную коррозию тем больше, чем выше отношение концентрации хлора и серы в топливе. Усиление коррозии под действием хлоридов наблюдается при содержании хлора в количестве нескольких десятых процента [-].