وتُستخدم توربينات الغاز في بعض الظروف الأكثر طلباً التي تُوجد في توليد الطاقة والطيران، ويجب أن تصمد هذه الآلات في درجات حرارة شديدة يمكن أن تتجاوز 400 1 درجة مئوية في القسم الساخن، وغازات الاحتراق العدوانية، والضغوط الميكانيكية العالية، وتُفضي هذه البيئات القاسية، بمرور الوقت، إلى أشكال متعددة من التدهور، حيث أن التآكل الساخن هو أحد أكثر الآليات تواتراً وفشلاً.

The Science of Hot Corrosion in Gas Turbines

The Hot corrosion is a form of accelerated oxidation that occurs when molten salts-typically sodium sulfate (Na2SO4) or vanadium compounds-condense on hot metal surfaces and react with the protective oxide In

In Type I hot corrosion, the molten salt flux dissolves the protective chromium oxide (Cr2[FLT:]o[FLT

تطور التكتل الواقية من الغازات

وقد اعتمدت محركات توربين الغاز المبكر في الخمسينات والستينات على معاطف مبسطة من الألومنيد تطبق بواسطة الأسمنت، وشكلت هذه المعاطف طبقة رقيقة من طبقة الألومنيوم الغنية يمكن أن تتطور إلى خريج حماية ([مطالب من طراز FLT:0])(2) (O))(3).

وبحلول السبعينات والثمانينات، أدى إدخال المعاطف الزائدة، ولا سيما MCrAlY (حيث يوجد M على النيكل أو الكوبالت أو الحديد)، إلى إحداث تغيير تدريجي في الأداء، ويمكن أن تصمم هذه المعاطف في التركيب لتوفير مقاومة للتبريد من الأوكسجين ومقاومة التكسير الحراري، ويمكن تطبيقها بواسطة رذاذ البلازما أو التحلل الكهربي للغاز.

الأنواع الرئيسية للترميزات المتقدمة وآلياتها

خامات الحاجز الحراري (TBCs)

Thermal barrier coating are the most widely used solution for protecting hot-section components in modern gas turbines. A typical TBC system consists of a ceramic top coat, most commonly ytria‐stabilized zirconia (YSZ) at 6 -8 wt% Y2[FLT:]O

ويلعب معطف السندات دور مزدوج: يجب أن يلتزم بمقياس أكسيد الكالسيوم العالي التراكمي، مع وضعه في شكل مقياس ثابت وبطيء النمو (أوكسيد النمطي، TGO) الذي يُعدل من المعطف الأسمري، ويُعد تركيبة معطف السندات ذات الصلة بالمقاومة الحرقية، وعلى سبيل المثال، وجود معطف مرتفع في الكروم (مثل)

Environmental Barrier Coatings (EBCs)

ونظراً لأن مصممي توربين الغاز يتجهون نحو درجات حرارة الاحتراق العالية واستخدام الوزن الخفيف، فإن المكوّنات المركّبة العالية الحرارة من المصفوفة البيئية غير كافية، فإن المعاطف التقليدية من المعادن تصبح غير كافية.

كما أن المواد الوسيطة للسوائب ذات المحتوى السائل، التي تُستخدم في إطارها المادة الكيميائية، والتي تُستخدم في شكل محركات متطورة مثل المواد السائلة ذات الغطاء النادرة، أو في شكل محركات مائية متداخلة، أو في شكل محركات مركب مركب مركب مركب مركب مركب مركب مركب.

ألمينيد ومركبة MCrAlY

وحتى بدون معطف خزفي، فإن الإفراط في استخدام المعادن والتصفيات من النوع الثاني ضروري لتطبيقات متوسطة الحرارة، وكمعدات في نظم الحاويات، وتنتج المعاطف الألومنيدية عن طريق نشر الألومنيوم في السطح السطحي، وإنشاء منطقة من النسيج الرئوي أو النسيج الحاد بين الفلزات.

المادة 6 - إن طبقة الرش الخالية من المبيدات الحشرية توفر مرونة أكبر من المعاطف السائلة، ومن خلال تعديل نسب النيكل والكوبالت والكروم والألومنيوم واليتريوم (أو عناصر أخرى ذات قدرة على الرش مثل الهافنيوم أو السيليكون) يمكن للمهندسين أن يصمموا المعاطف لنظم محددة للارتطام.

تقنيات التصنيع والتطبيق

ويرتبط أداء أي تفصيل متقدم ارتباطا وثيقا بالعملية المستخدمة لتطبيقه، كما أن قياس الأرض المطلة من نصلات التربين - بقنوات التبريد الداخلية المعقدة، وحواف التعقب الرقيقة، وتقنيات التصفيف التي يمكن أن ترسي طبقات موحدة دون إعاقة فتحات التبريد أو التسبب في تشويه.

إن الترسبات الفوقية المغناطيسية هي الطريقة المفضلة لتطبيق المعاطف العلوية للسيارات المحتوية على التراب المتينة على الترابينات الهوائية، وهي تنتج مكوّناً مائياً مائياً مُقاوماً بدرجة كبيرة للتكاثر أثناء التدوير الحراري، وتُنفَّذ هذه العملية في غرفة فراغ حيث تُرشّح مُعدّات مُخلّصة بالأشعة.

أما بالنسبة لمعاطف السندات والتكرارات التي تُدفع في إطار المادة الثانية، فإن الرش العالي السرعة للوقود (HVOF) قد أصبح معياراً للصناعة، إذ أن التكتل الكيميائي غير المزود بالبعوض منخفضاً، الذي يُستخدم في تركيبة السائل المطاطي ذات التكتل السائل المُتسم بالثبطانة، ويُقلل من سرعة التغليف الغليون الفوقية العالية.

استحقاقات الأداء والخبرة الميدانية

إن تنفيذ المعاطف المتقدمة يترجم مباشرة إلى مزايا تشغيلية ملموسة، ومن أهم الفوائد زيادة درجة حرارة التوربين التي تتيحها الحاويات الوسيطة، حيث أن ارتفاع معدل التكتلات الحرارية يؤدي إلى تحسين الكفاءة الناموسية في دورة برايتون، حيث أن كل زيادة في معامل الترميز تبلغ ١٠٠ درجة مئوية، وأن صافي كفاءة تربين الغاز المختلط قد يرتفع بنسبة تتراوح بين ٢ و ٣ في المائة.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن التكدس الساخن سبب رئيسي للتجاوزات غير المقررة في محطات توليد الطاقة، وقد أثبتت الدراسات الميدانية أن اللافيد المحمية بمواد محسنة من طراز MCrAlY يمكن أن تعمل لمدة تتراوح بين 000 50 و000 100 ساعة قبل أن تتطلب تجديدا، في حين أن اللافوت غير الموزعة في نفس البيئة قد تفشل في عدد يتراوح بين 000 5 و 000 10 ساعة، وأن الأثر الاقتصادي كبير هو أن استبدال المعاطفة يمكن أن يكلف آلافا

الاتجاهات المستقبلية والتوجيهات البحثية

التوابل النانوية والكومانية

ومن أكثر الحدود نشاطا في مجال علم المعاطف هندسة الهياكل المجهرية في النانودس، كما أن المعاطف التي تنتج عن رذاذ البلازما أو رذاذ البلازما المعلق يمكن أن تحقق درجة من السلوك الحراري (حتى 0.8 و/م/م ك ك) وشديدة أكبر من سرعة التكسير الرأسي في الأعمدة العازلة التقليدية.

التكليفات الخاصة بالصحة الذاتية

ومع أن مفاهيم التسخين الذاتي تهدف إلى توسيع الحياة الموبوءة بالشقق المغلق بشكل مستقل الذي يتطور أثناء الخدمة، فإن ذلك يمكن أن ينطوي على إدراج الكبشات الدقيقة التي تحتوي على عامل ذو شكل زجاجي مثل مركبات الفول أو النسيج المحتوية على النسيج، حيث يمكن أن يؤدي التكاثر إلى زيادة القدرة على التكسير، وتمزق الكسور، وترميم عامل التكفير، الذي يُثبُبُتُ وتُبُل.

السيراميكات المتقدمة والخطوط العليا

For new coating materials continues. For the top coat, rare —long-earth zirconates (e.g., Gd2[FLT:]ZrO[FLT

النموذج الحاسوبي للتعيين

ويتزايد استخدام التعلم من الآلات والمقاييس الحسابية للارتفاع في اكتشاف تركيبات جديدة للتغليف، ويمكن للنموذج التنبؤ باستقرار مرحلة المرشح الذي يلبس في بيئة معينة من حيث الوقود، وتركيب حركية العناصر أثناء الخدمة، واحتمال التطفّل في إطار التدوير الحراري.

خاتمة

فعمليات التصفيق المتقدمة ليست مجرد إضافة لمكونات التربين الغازي؛ فهي عنصر تصميمي متكامل يحدد مظروف أداء المحرك بأكمله، إذ إن استخدام الطاقة في إطار نظم الطاقة الحديثة ذاتية التآكل، والارتقاء بمستوى الطاقة، والارتقاء بمستوى الطاقة، لا يزال يشكل عوامل أساسية في نمو المواد ذاتية، كما أن عوامل التكييف المتطورة في بيئة الوقود تتيح إمكانية التحلي بالضوءات التي تثبت في درجات الحرارة.