การซ่อมแซมใบมีดผลึกเดี่ยวของกังหันแก๊สอย่างแม่นยำ: กุญแจสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ

ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีใบพัดกังหันทำให้ต้นทุนของส่วนประกอบใหม่เพิ่มขึ้น ค่าใช้จ่ายของใบมีดคริสตัลเดี่ยวคือสองถึงสามเท่าของใบมีดหล่อทั่วไปที่มีขนาดและความซับซ้อนใกล้เคียงกัน ต้นทุนที่สูงของส่วนประกอบคริสตัลเดี่ยวสามารถจูงใจให้เจ้าของเพิ่มอายุการใช้งานของส่วนประกอบให้สูงสุดได้

เพื่อเป็นแนวทางในการลดต้นทุนในการเปลี่ยนส่วนประกอบ บริษัทของเราได้สร้างกระบวนการที่ออกแบบมาเพื่อยืดอายุของส่วนประกอบต่างๆ กระบวนการหนึ่งดังกล่าวคือการบำบัดความร้อนด้วยการสร้างสารละลายเต็มรูปแบบ (FSR) FSR คืนโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติทางกลของโลหะผสมให้อยู่ในสถานะใหม่ ปัญหาหลักของการบำบัดความร้อนของโลหะผสมผลึกเดี่ยว FSR คือการก่อตัวของเกรนที่ตกผลึกใหม่บนพื้นผิวด้วยความเค้นตกค้าง นี่เป็นความเสี่ยงเนื่องจากมีสารเติมแต่งโลหะผสมเสริมความแข็งแรงขอบเขตเกรนในปริมาณต่ำในโลหะผสมผลึกเดี่ยว การตกผลึกซ้ำและ/หรือเกรนในโลหะผสมผลึกเดี่ยวส่งผลให้อายุความล้าลดลงและความต้านทานการแตกตัวของความเครียดที่อุณหภูมิสูง เป็นผลให้พวกเขาได้รับการตรวจสอบโดยผู้ผลิตดั้งเดิมและถูกปฏิเสธ นี่เป็นหนึ่งในปัจจัยที่ทำให้ราคาการหล่อคริสตัลเดี่ยวเพิ่มขึ้น!

บริษัทของเราดำเนินการซ่อมแซมแบบทดลองเพื่อประเมินความเป็นไปได้เพิ่มเติมของการบำบัดความร้อน FSR ของใบพัดกังหันผลึกเดี่ยว ในระหว่างนี้ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นผิวที่สำคัญของใบพัดไม่ผ่านการเสียรูปแบบพลาสติกเพื่อหลีกเลี่ยงการตกผลึกซ้ำในภายหลัง นอกจากนี้ จำเป็นต้องใช้วิธีการทดสอบแบบไม่ทำลายที่มีประสิทธิภาพเพื่อตรวจสอบการตกผลึกซ้ำของพื้นผิวที่สำคัญ การซ่อมแซมสาธิตและการวิเคราะห์เชิงทำลายดำเนินการโดยใช้ใบพัดกังหัน HP ของ Siemens SGT-100 ที่เลิกใช้แล้ว ซึ่งประกอบด้วยโลหะผสมผลึกเดี่ยว CMSX-4 ดังแสดงในรูปที่ 2 ใบพัดใช้งานมาเป็นเวลา 28 ปี,{{5} } ชั่วโมง. หลังจากการซ่อมแซมครั้งหนึ่ง ก็ใช้งานได้อีก 12,000 ชั่วโมง ระยะเวลาการบริการทั้งหมดคือ 36,000 ชั่วโมง และ OEM จะแจ้งให้ผู้ปฏิบัติงานทราบว่าชิ้นส่วนนั้นหมดอายุแล้ว!

ใบมีดตัวแทนในกลุ่มได้รับการตรวจสอบแบบทำลายล้างในสถานะ "เมื่อได้รับ" เพื่อสร้างเส้นฐานของสภาวะทางโลหะวิทยา ใบมีดอีก 5 ใบที่เหลือจำเป็นต้องซ่อมแซม ได้แก่:

การกำจัดการเคลือบ

ขนาดและการตรวจจับการเจาะ

การบำบัดด้วยความร้อนเพื่อการฟื้นฟูอย่างเต็มรูปแบบ

เปลี่ยนการเคลือบแพลตตินัม-อลูมิเนตภายนอก

ใบมีดตัวแทนในกลุ่มได้รับการตรวจสอบแบบทำลายล้างในสถานะ "เมื่อได้รับ" เพื่อสร้างเส้นฐานของสภาวะทางโลหะวิทยา ใบมีดอีก 5 ใบที่เหลือจำเป็นต้องซ่อมแซม ได้แก่:

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดของโลหะผสมฐาน (รูปแบบแกมมา)

การทดสอบการแตกหักโดยความเค้นของตัวอย่างไมโครเพลทที่นำมาจากฟองอากาศ

การตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์ของพื้นผิวภายในและภายนอก

พื้นผิวด้านนอกของ airfoil มีการเคลือบอลูมิไนซ์แพลทินัม ดังแสดงในรูป แม้ว่าการเคลือบจะหมดไปบางส่วน แต่ก็ให้การปกป้องที่มีประสิทธิภาพสำหรับช่วงการบริการก่อนหน้านี้ เนื่องจากไม่พบความเสียหายต่อโลหะผสมฐานที่อยู่ด้านล่าง

พื้นผิว airfoil ภายในไม่เคลือบผิว รูปที่ 3 ด้านขวา สังเกตการเกิดออกซิเดชันเล็กน้อยของโลหะผสมฐานบนพื้นผิวด้านในโดยมีความลึกในการเจาะทะลุ<25 microns (0.001 in).

หลังจากเอาสารเคลือบออกแล้ว ใบไม้จะถูกตรวจสอบหารอยแตกหรือตำหนิที่พื้นผิวโดยการทดสอบการเจาะด้วยฟลูออเรสเซนต์ (FPI) ไม่พบสัญญาณใดๆ

จากการตรวจสอบพบว่าใบไม้เหล่านี้เป็นวัตถุที่ดีในการซ่อมแซม เทคโนโลยีอัลตราโซนิกใช้ในการวัดความหนาของผนัง

หลังจากการบำบัดความร้อนด้วย FSR ธัญพืชที่ตกผลึกใหม่ในพื้นที่สำคัญของใบมีดจะถูกตรวจสอบโดยไม่ทำลายโดยการกัดด้วยสารเคมี ในใบมีดสี่ในห้าใบ เกรนที่ตกผลึกใหม่จะปรากฏในบริเวณสำคัญ (ตัวอย่างแสดงในรูปที่ 4)

การตรวจสอบแบบทำลายล้างยืนยันว่าความลึกของการตกผลึกซ้ำของเบลดอย่างน้อยหนึ่งเบลดเกินขีดจำกัดการใช้งาน (พื้นที่การตกผลึกซ้ำบางส่วนไม่ได้ถูกทำลาย)

จากการค้นพบนี้ มีการส่งใบมีดที่หมดอายุการใช้งานอีก 12 ใบเพื่อการวิเคราะห์เพิ่มเติม กลุ่มนี้ประกอบด้วยใบมีดเจ็ดใบจากกลุ่มการทดสอบเริ่มต้นเดียวกันซึ่งประกอบด้วยใบมีดหกใบและใบมีดห้าใบจากกลุ่มใบมีดที่แตกต่างกัน ใบมีดทั้งหมดได้รับการซ่อมแซม ซึ่งรวมถึงการถอดการเคลือบออกและกระบวนการบำบัดความร้อนด้วย FSR ตามด้วยการตรวจสอบการกัดด้วยกล้องจุลทรรศน์ด้วยตาเปล่าของเมล็ดข้าวที่ตกผลึกอีกครั้ง

ในตอนแรกใบไม้ทั้งหมดมีเมล็ดที่ตกผลึกใหม่บางส่วนในระดับที่แตกต่างกันไปในบริเวณหลักๆ ใบมีดจะผ่านวงจรการกำจัดเกรนเชิงกลและตรวจสอบอีกครั้ง จนกว่าเกรนที่ตกผลึกใหม่จะถูกกำจัดออกจากบริเวณที่สำคัญทั้งหมด สุดท้าย มีการตรวจสอบแบบทำลายล้างของใบมีดทั้ง 8 ใบ (5 ใบในกลุ่ม 7 ใบและ 3 ใบในกลุ่ม 5 ใบ) เพื่อตรวจสอบผลการตรวจสอบและประเมินความหนาของผนังที่เหลืออยู่ พบว่าใบมีดทั้งเจ็ดของกลุ่มแรกอยู่ในขีดจำกัดการบำรุงรักษา และพบว่าสี่ในห้าของใบมีดของกลุ่มที่สองอยู่ในขีดจำกัดการบำรุงรักษา