Плазменное напыление износостойких термобарьерных покрытий лопаток турбин

Плазменное напыление износостойких термобарьерных покрытий лопаток турбин
Задать вопрос
Наши специалисты ответят на любой интересующий вопрос по данному решению

Назначение термобарьерных покрытий лопаток турбин.

В условиях повышенных температур стойкость рабочих лопаток турбин ГТД в значительной степени определяется возможностью их защиты жаропрочными покрытиями. Воздушное охлаждение, подаваемым во внутреннюю полость, обеспечивает нормальное функционирование при температурах металла до 1000 – 1200°С, в зависимости от вида суперсплава. При последующем увеличении температуры газов применение лопаток без покрытий становится невозможным, поскольку дальнейшее повышение температуры теплового потока, подводимого к ним, может привести к ухудшению их охлаждения и, как следствие, увеличению температуры поверхности сверх критической. Это неблагоприятно сказывается на ресурсе рабочих лопаток. Замена в ходе ремонта вышедших из строя лопаток является достаточно дорогостоящей и трудоемкой процедурой. Эффективным способом защиты внутренней и проточной поверхностей лопаток от коррозионного повреждения и высокотемпературного окисления является нанесение современных теплозащитных покрытий (ТЗП) воздушно-плазменным напылением, предназначенных для снижения теплопритока к материалу лопатки.

Материалы для плазменного напыления термобарьерных покрытий.

Процесс защиты состоит в формировании различных окислов, в основном на базе алюминия – это Al2O3. Сплавы с этим металлом характеризуются высокими защитными качествами и относительной дешевизной. Среди активно используемых подслоев - алюминиды NiAl или Ni2Al3, MеCrAlY.

Основные виды таких покрытий и их особенности:

  1. металл – в сплаве MеCrAlY, исходя из типа материала детали, а также условий эксплуатации, может применяться никель, кобальт, либо их сочетания (в лопатках из сталей может использоваться также и железо);
  2. хром – предназначен для предотвращения высокотемпературной коррозии, но его использование касается только эффекта воздействия на подложку и имеет влияние на образование с помощью него слоя покрытия;
  3. алюминий – массовое содержание не превышает 10–12 %. Окисление можно предотвратить увеличением содержания алюминия, но это же может стать причиной снижения пластичности покрытия;
  4. иттрий способен значительно повысить адгезию окисного слоя. Также он способен образовывать стержни, связывающие слой оксида и покрытие. Но главная функция использования иттрия заключается в способности образовывать соединения с серой, которые не допускают деления слоя окиси;
  5. кремний – существенно повышает сопротивление естественному окислению, но также приводит к снижению температуры плавления покрытия лопаток. Опытным путем установлено, что допустимое содержания кремния не должно превышать 2,5% весовых;
  6. добавки рения и талана также способствуют повышению сопротивлению лопаток циклическому или изотермическому окислению;
  7. нанесения подслоя платины – толщиной 5–10 мкм. Хотя ее стоимость высока, она часто окупается, так как после ее использования продолжительность использования лопаток возрастает до 3-х раз. Причем платина не только формирует диффузионный барьер под титан, но и повышает диффузию алюминия.

Использование теплозащитных покрытий позволяет достичь:

  • снижение показателей охлаждения лопатки (до 36%), при сохранении жаростойкости;
  • значительное повышение жаропрочности лопаток при сохранении неизменного режима работы (т.е. это позволяет лопаткам сохранять более низкие температуры при неизменной температуре на входе турбины).

Используются керамические теплозащитные покрытия, состоящие из диоксида циркония и оксида иттрия, который используется для стабилизации качеств диоксида циркония и снижения теплопроводности керамики.

Технология плазменного напыления лопаток турбин

АО «Плакарт» производит теплозащитные покрытия на элементы горячего тракта турбины на нашей производственной площадке в Москве посредством роботизированного высокоскоростного и плазменного напыления.

Слои создают таким образом:

  • первый слой формируется на лопатке или на связующем покрытии с помощью подачи в высокоскоростную струю плотных, заранее спеченных частиц наносимого жаростойкого материала. При формировании покрытия, частицы первого слоя или по крайней мере большая их часть, полностью или практически полностью плавятся до удара о подложку либо связующее покрытие, формируя прочный беспористый слой;
  • второй слой, посредством напыления на первый слой частиц теплозащитного материала с микроструктурой, отличной от типа структуры первого порошка. Частицы при получении второго слоя характеризуются пористой, более открытой структурой, по сравнению с элементами первого слоя.

Производства Плакарт сертифицированы для нанесения ремонтных покрытий на элементы горячего тракта ведущими зарубежными и российскими производителями турбин: GE, ОДК, Силовые Машины. Система качества сертифицирована по ИСО 9001.


Галерея

Заказать услугу
Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.