טכניקות חדשניות לגז Turbine תיקון ותנאי

« מבוא לגז Turbine Blade Fix

טורבינות גז הן עמוד השדרה של הדור המודרני של כוח, הנעה אווירית, ויישומים תעשייתיים מכניים נהיגה. להביהם פועלים בתנאים קיצוניים: מהירויות סיבוביות גבוהות, טמפרטורות מעל 1,500 מעלות צלזיוס בחלק החם, גזי בעירה קורוזית, ועומסים מחזוריים ומכניים.Over time, לחצים אלה גורמים למנגנוני לבוש כגון מצמרר, עייפות תרמית, שחיקה, חמצון, קורוזיציה חמה, corrosive, corrosive ונזקי דם חם וחמצן (Freronic), ונזקים).

גישות מסורתיות לשיפוץ להב מעורב או פיזור להבים פגומים והחלפתם עם אלה חדשים או יישום שיטות תיקון coarse כמו היתוך ריתוך וציפוי פשוט overlays. בעוד טכניקות אלה עבדו, הם לעתים קרובות הציגו בעיות חדשות: אזור חום-הההההההה) סדק, עיוות, מתחים, חיתולים, וקיצור חיים נוספים, עלות להבים חדשים - במיוחד עבור רחב יותר עבור פרימיות מורכבות-חום-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מחדשניים-מחדשניים-מחדשניים-מחדשניים-מחדשניים-לכאורה פחות-מחדשניים-מחדשניים-מחדשניים-לכאורה-לימים-לכאורה-לכאורה-לימים-לימים-לימים-ל-ל-ל-לכאורה-ל-לטווח-לכאורה-לטווח-לטווח-לטווח-לטווח-הוא-הוא-הוא פחות מורכב-כך, עם-לטווח קצר יותר, הוא פחות מורכב של שיטות קירור-לטווח-לטווח קצר יותר, עם-כך, עם-כך, הוא פחות מורכב-כך, הוא-כך,

כיום, טכניקות חדשניות ממינוף חומרים מתקדמים מדע, מקורות אנרגיה גבוהים, וייצור דיגיטלי כדי לשחזר להבים למפרטים המקורבים.שיטות אלה נועדו למזער את השלמת לאחר המעבר, להפחית את הזמן, ולהרחיב את חיי השירות של רכיבים. מאמר זה חוקר את הספקטרום של טכנולוגיות תיקון להב גז מודרני - החל מ cladding לייזר ותוספים לייצור כדי לרסן קר ו difusionting - לדון היתרונות שלהם, ומתאים את המגבלות המערכת האקולוגית שלהם.

הבנה של האשמה פוגעת במכניזם

לפני בחירת טכניקת תיקון, מהנדסים חייבים לאבחן את סוג הנזק ואת היקף הנזק.

(ב) ,0) עייפות רכה פצח 1 (הראשונה) - יזום בשוליים מובילים ונתיבים עקב לחצים תרמיים מחזוריים.
(FLT:0) אוקסידציה וחם חם קורוזיה לאחור 1) – אובדן חומרי מתגובה כימית עם גזי בעירה, מואץ לעתים קרובות על ידי גופרית, וניל, או contaminants אלקלי בדלק.
(ב) ויקרא י"ד: "וַיְּהִיאוּ הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא
(ב) ⁇ 0) ,0 (CreepveFLT:1) - עיוות פלסטי הדרגתי תחת לחץ מתמשך בטמפרטורה גבוהה, המוביל לזינוק ולחוד.
(FLT:0) נזקי אובייקט זר (FOD)IRLT:1) - פגיעה בהריסות, לעתים קרובות גרימת ניקים, משחות וסדקים.

כל סוג של נזק דורש אסטרטגיית תיקון מותאמת.לדוגמה, סדק דרך קיר ליד קצה האוויר יכול לדרוש פלח חלופי שלם המאורגן באמצעות ייצור תוספים, בעוד שחמצן שטחי ניתן לשחזר עם שיקום ציפוי פשוט.

שיטות תיקון מסורתיות: חיזוקים ומגבלות

במשך עשרות שנים, תעשיית טורבינות הגז התבססה על קומץ של תהליכי תיקון מבוססים היטב.הבנת שיטות קונבנציונליות אלה מספקת בסיס להערכת החידושים הבאים.

Fusion Welding (TIG, MIG, Plasma)

גז טונגסטן אינרטי (TIG) ריתוך היה עבודת ההוואה לבניית טיפים להבים שחוקים, מתוקנים מובילים, ומילוי סדקים. Welders הפקדה ממלא מתכת (לעתים קרובות התאמת הרכב העל-בסיס) עם קלט חום מדויק (לחיות חום נדרש) עם לחץ דם גבוה מייצר אזור גדול חום מושפע חום שלילי של צינורות או coval- cotated-corting תכונות מורכבות של נוזל).

Overlay Coatings (Plasma Spray, HVOF, D-gun)

ציפויים מוגנים שימשו במשך עשרות שנים כדי להתנגד חמצון, קורוזיה חמה, ושחיקה. פלסמה תרסיס חל על חומר ציפוי molten או סמי-מטרטן (MCrAlY, קרמיקה) על פני משטח הלהב.ערוצי חמצן גבוהים לתקן את החמצן (HVOF) מייצר עוביים צפופים, יותר ציפויים עם פחות פחמן דו-חמצני (deros) הם לא יכולים להיות יותר כוח ריקנות טהורים טהורים.

תיקון זעם (Diffusion Brazing)

עבור סדקים או קטעים חסרים מורכבים מדי עבור ריתוך, תיקון חזייה מציע אלטרנטיבה דלת-טמפרטורה. סגסוגת חזייה (לעתים קרובות תערובת מבוססת ניקל עם מדכאי נקודה נמס כמו בורון או סיליקון) מוחל על האזור הפגום ומומסת בפרשת אבק (Valvasion) הוא זורם לתוך פערים הדוקים על ידי פעולה כבירה.

החלפת Blade

כאשר הנזק חמור מדי או נרחב, האפשרות היחידה היא לגרד את הלהב ולהתקין חדש.החלפה מבטיחה ביצועי עיצוב מקוריים אך מגיעה עם עלויות רכש גבוהות, זמני להוביל ארוכים (במיוחד עבור מודלים טורבינות מורשת), ואת הנטל הסביבתי של פירוק רכיב סופר-סוי גדול. מפעילים רבים דוחקים כעת יכולת תיקון למקסימום לפני השימוש בהחלפתו.

טכנולוגיות מתפתחות ב-Belde Fix

המגבלות של שיטות מסורתיות עוררו התפתחות של דיוק, קטנטנות חום נמוכה, וטכניקות תיקון מונעות דיגיטלית.גישות אלה מבטיחות תפנית מהירה יותר, שימור נכסים מכני טוב יותר, ואת היכולת לשחזר גיאוגרפיות מורכבות שהיו בעבר בלתי ניתנות להשגה.

לייזר קלדלינג (Laser Metal Deposition)

ציפוי לייזר, הידוע גם בשם תצורת מתכת לייזר (LMD) או אבקת לייזר, הוא תהליך של פיזור אנרגיה מכוונת (DED). a ממוקדת beam יוצר בריכת נמס קטנה על פני פני הלהב בעוד זרם קואקסיאלי של אבקת מתכת (או חוט) מועבר לתוך הבריכה.ה לייזר נע על האזור, בונה שכבה חומר על ידי שכבה עם דיוק גבוה.

(ב) ,0) , 000: ⁇ ⁇

(FLT:0) קרינת חום מינימלית: 1FLT:1 האזור המושפע חום (HAZ) הוא בדרך כלל פחות מ 1 מ"מ רחב, שמירה על מבנה המיקרו המשקעים המוחזקים של החומר.
(ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ : ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) דיוק מיקום גבוה: 1FLT 1 רובוטי או מערכות מבוקרות CNC יכול להפקיד חומר על משטחים אוויריים מעוקלים, טיפים ופלטפורמות עם דיוק ברמה מיקרומטר.
(ב) ,0) ,Near-net shape: FLT:1 post-clad machining מופחת מאוד, לחסוך זמן וחומר.
(ב) ⁇ :0) חומרים וטרינריים: 1FLT:1, מגוון רחב של superalloys (Inconel 718, רנה 80, Mar M247), פלדות אל-חלד ו ⁇ cobalt ניתן להפקיד.

קלדת לייזר משמשת כיום לשיקום טיפ, בניית של שחצים שחוקים ותיקון של סדקים באורך בינוני.

ייצור תוספת עבור Blade תיקון והחלפה

ייצור אדקטיבית (AM) כולל מספר טכנולוגיות - אבקת לייזר אבקת היתוך (LPBF), קרן אלקטרונים נמס (EBM), ומכוונים את פיזור האנרגיה (DED) - אשר בונה רכיבים ממודלים 3D דיגיטליים. בהקשר של תיקון להב, AM משמש בשתי דרכים עיקריות:

1 טיהור Patch Custom Patch

עבור להבים עם נזק מקומי - כגון טיפ מפונק או פלטפורמה חסרה - תהליך תוספת יכול לגוון שילוב או תיקון. האזור הפגום הוא מכונה החוצה גיאומטריה מדויקת, אז החלק AM pre-fabricated מחובר באמצעות לייזר welding, brapping, או מכני להצטרף.זה מפחית את כמות של deposition מותאם אישית ומונע אזורי חום גדולים.

תיקון עם DED

כפי שתואר לעיל, מערכות DED הן למעשה כלי תיקון תוספים.מערכת רובוט או גנריות לסרוק את הגיאומטריה הלהב, קובע את הנפח החסר, ולאחר מכן מוסיף שכבת חומרים על ידי שכבה.פוסט-מעבד מקצ'ינג מחזיר את הלהב בחזרה למידות מקוריות.טכניקה זו היא בעלת ערך במיוחד עבור להבים עם מעברים פנימיים מורכבים שיש לשמור עליהם.

החלפת בליד דרך AM

עבור מודלים טורבינות מיושנים או נמוכים, AM יכול לייצר להבים חדשים שלמים - כולל ערוצי קירור פנימיים מורכבים - ללא צורך ליהוק יקר או זיוף.FLT:0Siemens EnergyFLT:1 יש בהצלחה 3D מודפס גז טורבינות באמצעות ניקל 247 ואומת אותם במבחנים מלאים מנוע.

קר סעיד (Cold Gas Dynamic Spray)

ריסוס קר הוא תהליך של פיזור מצב מוצק שבו חלקיקים אבקה מואצים למהירויות סופרוניות (600-1,200 מ') על ידי זרם גז בלחץ גבוה ומשפיעים על תת-קרקעית.האנרגיה הקינטית גורמת לעיוות פלסטי ולקשר מבלי להמיס את החלקיקים או את המצע. כי אין התכה, חמצון ולחצים תרמיים כמעט נשללים.

תרסיס קר משמש יותר ויותר לשיקום ציפויים עמידים על להבים, תיקון נזקי שחיקה קטנים, ובניית ממדים על להבים ופלטפורמות.

אין אזור חום-מושפע: מיקרו-מבנה תת-קרקעי אינו מושפע.
חוזק אג"ח גבוה והפקדות צפופות (צפיפות תיאורטית)
מתאים לחומרים רגישים לחמצן כמו ⁇ טיטניום ואלומיניום.
עובי הפיקדון יכול לנוע בין כמה מיקרונים למספר מ"מ.

מגבלות: תרסיס קר אינו יכול להתאים כיום לכוח של superalloys של wrought עבור תיקון מבני; הוא מתאים ביותר לשיקום ציפוי ומבנה לא-מבנה:0NASA מחקר FLT 1 חקר תרסיס קר לתיקון רכיבי טורבינות ארונית.

Diffusion Brazing (שלב נוזלי מתמשך בונדing)

כדי להתגבר על מגבלות הכוח של מפרקי חזייה קונבנציונליים, שלב נוזלי transiental אג'ינג (TLPB) משתמש סגסוגת מלא עם נקודה מחוסמת כי מתמזג לתוך חומר הבסיס במהלך תחזוקה נוספת, מה שגורם לנוזל להתקומם בטמפרטורה מתמדת.התוצאה היא משותפת שמתאימה באופן הדוק את הרכב של הבסיס ותכונות מכניות, כולל חירש ועייפות.

TLPB הוא שימושי במיוחד לתיקון סדקים בחלק השורש ואוויר-פובליום שבו נטבע יגרום עיוות בלתי מתקבל על הדעת.התפתחויות האחרונות כוללות שימוש בסגסוגת מילוי ברון המאפשרת זמני מחזור קצרים יותר וחדירה עמוקה יותר לתוך סדקים הדוקים.

PicoII ו- Femto השני לייזר מאצ'ינג

בעוד לא תהליך תיקון ל-S, לייזר קצר-פולס מאפשר הסרת מדויק של חומר פגוע, כגון שכבות ציפוי סדקים, חיתולים, או משטחים מחמצן דקים. משך הדופק הקצר ביותר (הצבעים ל-fmtothers) מסיר חומר באמצעות הסתלקות כמעט ללא חום ל- substrate, חיסול HAZ ו- microcracking מאפשר תיקון זה לפני יישום מבנה חדש.

תהליכי תמיכה: Inspection, ניקוי, וטיפול פוסט-Repair

טכניקות תיקון חדשניות לא יכולות להצליח ללא תהליכים מתקדמים באותה מידה.

הערכה לא הרסנית (NDE)

שיטות NDE מודרניות כגון קידוד (CT) סריקה, eddy הנוכחי מערך, ובדיקת עיפרון פלואורסנט פלואורסנט (FPI) משמשים כדי למפות נזק בשלושה ממדים לפני תיקון. סריקת CT חושפת מצב קירור פנימי וזיהוי סדקים תת-קרקעיים. נתונים אלה להאכיל לתקן תוכנת סימולציה אשר אופטימיזציה נתיבי מחיקה כדי למנוע תכונות פנימיות.

טיפול חום

לאחר כל תהליך של רינג או מחיקה, להבים בדרך כלל לעבור טיפול חום פתרון ואקום כדי לההוגן המיקרו-מבנה, ואחריו ההזדקנות כדי לשחזר את השכבות הראשוניות של גמא. . פשטות מתקדמות עם בקרת טמפרטורה מדויקת ומהירות הפחתת גז אינרטי להבטיח תכונות מכניות עקביות.

מהירות גבוהה מאצ'ינג ומשטח נגמר

ליטוש רובוטי וחמישה צירים CNC מ"ג משמש להחזיר את הלהב המתוקן לפרופילים אווירודינמיים מדויקים.אסטרטגיות מאצ'ינג הסתגלות להשתמש במדידת תהליכים כדי לפצות על עיוות או מחיקה של אי סדירות.פסודות משטח הוא קריטי; כל סטייה מגבירה את אובדן החיכוך ומפחיתה את היעילות.חלק מהחנויות משתמשות כעת ב-Electicaming (M) עבור סיום ללא burr של אוויר דק.

היתרונות של טכניקות חדשניות על שיטות מסורתיות

בהתחשב רחבה יותר, המעבר אל שיטות תיקון מודרניות אלה מציע יתרונות מרובים שניתן להשוות:

(FLT:0) ,העברת זמן תיקון ועלות: FIRLT:1) קלדת לייזר ו AM להפחית את מספר השלבים ואת שלאחר תיקון שלאחר-repair. במקרים רבים, להב יכול לעבור בדיקה חוזרת לבדיקה סופית בפחות ממחצית זמן של תיקון קונבנציונאלי.
(FLT:0) דיוק ואיכות פני השטח: ההרחבה 1 (Digital control) ו ניטור בזמן אמת מייצרים פיקדונות עקביים עם פגמים מינימליים.סיומו ניתן לשלוט בתוך 1-2 מיקרונים רא.
(FLT:0)Extended blade Lifespan:031) על ידי שמירה על כוח מתכת הבסיס המקורי ויישום ציפויים צפופים ואיכותיים, להבים מתוקנים יכולים להתאים או לעלות על החיים של הרכיב המקורי, במיוחד כאשר התיקון מבוצע לפני הנזק הופך חמור.
(FLT:0) פסולת חומרית ממצה: FLT:1 תהליכי תיקון AM להפקיד חומר רק במידת הצורך, צמצום הפסולת ב 80-90 אחוזים בהשוואה להצגת להב חדש מחיוב מזויף.
(FLT:0) ,הזמן המוביל: FIRLT:1 עם AM וספריות דיגיטליות, מפעילי יכולים לייצר להבים חלופיים על הביקוש, צמצום הצורך להחזיק ממציאים גדולים של להבים פנויים.
(FLT:0) שיפור הבטיחות והאמינות: FIRLT:1 ו ניטור תהליכים להבטיח כי תיקונים עומדים בערכת ערך אווירי קפדני או תקני בטיחות תעשייתיים.

אתגרים ומגבלות

למרות ההבטחה, טכניקות מתקדמות אלה אינן ללא היורדים:

(FLT:0) השקעה בבירה גבוהה: FLT:1 תחנות קלפי לייזר, מכונות AM וסורקי CT דורשים עלות גבוהה. חנויות MRO קטנות עלולות למצוא את זה קשה לאמץ.
(FLT:0)Qualification and Certification:FLT:1cio Aerospace and Power Generation הרגולטורים דורשים בדיקות קפדניות ואימות לכל תהליך תיקון חדש.טכניקה שעובדת במעבדה עשויה לקחת שנים לאישור לשימוש בלהבים בשירות.
(FLT:0) מגבלות אוויריות: 1FLT:1 חלק מ-superalloys אינם ניתנים לחיזוי בקלות או אמין עבור AM עקב סדקים רגישים.
(FLT:0) post-repair מסיימים: FLT:1 אפילו ליד-net צורות דורשות מבוך סופי ולעתים קרובות ציפוי.שילוב של תיקון וסיום לתוך זרימת עבודה חלקה נשאר אתגר הנדסי.
(FLT:0)Repair of Internal features:FLT:1 בעוד שקווי אוויר חיצוניים ניתן לשחזר, תיקון גיאומטריה מעבר קירור פנימי (למשל, ערוצי נחשין, טורטורים) נשאר קשה ולעתים קרובות דורש טכניקות יקרות כמו ריק מתפתל עם preformed מראש.

מגמות עתידיות ו- Outlook

הנוף של תיקון להב גז הוא מתפתח במהירות.כמה מגמות סביר לעצב את העשור הבא:

(FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית ותאומים דיגיטליים: FLT:1 מבוסס AI גילוי של הדמיה תרמית ונתונים אקוסטיים, בשילוב עם מודלים תאום דיגיטלי, יאפשרו תזמון תיקון חיזוי.
(FLT:0) תיקון עם רובוטים ניידים: ראטאל:1 עבור טורבינות תעשייתיות גדולות, זה עשוי להיות מעשי לתקן להבים מבלי להסיר את כל רוטטור.רובוטים ניידים עם ניקוי משולב, NDE, ויכולות קלפי לייזר יכול לזחול בתוך הטורבינות ולבצע תיקונים באתר, להפחית באופן דרמטי את זמן הניקוי.
(FLT:0) Multi-חומרי ו-functionally כיתהd ציפויים:FLT:1 מערכות הדבקה מתקדמות תיצור ציפויים עם הרכב ממודרג משכבה בסיס קשיח לשכבה עליונה קשה, חמצון, קידוד הן דבקות וביצועים.
(FLT:0) בקרת תהליכים עם רגישות יתר: Fevolveve 1:FIRLT 1 בזמן אמת של טמפרטורת בריכה, הרכב כימי, וחוספס פני השטח יהיה סטנדרטי, להבטיח 100% הבטחת איכות.
(FLT:0) אימוץ הכלכלה של משק הדם: תקנות 1FLT:1eur ומטרות קיימות תאגידיות ידחפו את המפעילים למקסם את התוכן המתוקן.תעשיית טורבינות הגז תפגין יותר ויותר להבים כנכסים שיש לשחזר שוב ושוב ולא ניתן ליישב.

חברות כמו FLT:0 צ'רומולופאלוייט 1 (FLT:2Lufthansa TechnikcioFLT 3) כבר משקיעות רבות ביכולות התיקון הבא.

מסקנה

תיקון להב גז טורבינות עבר הרבה מעבר לעידן של לפיד כבד וציפוי פשוט עיכובים. לייזר cladding, תוספת ייצור, תרסיס קר, ושלב נוזלי transiental אגורה עכשיו לאפשר תיקונים שפעם נחשב בלתי אפשרי - שחזור פרופילים אווירודינמיים, שמירה על מיקרו-מבניים מתקדמים, והחזרת להבים לשירות עם מינימום זמן נמוך יותר, עלויות נמוכות יותר, מופחתות טכנולוגיות עיצוביות, מתקדמות יותר, וגמישות מתקדמת יותר, כמו גם יותר, כמו גם יותר, וחדשנית, כמו גם יותר, כמו גם שיטות סטנדרטיות, וגמישות מתקדמת יותר, וחדשה, כמו גם שיטות קירור סטנדרטיות, כמו גם יותר, כמו גם חסכוניות יותר, כמו גם יותר, כמו גם יותר, כמו גם שיטות קירור סטנדרטיות יותר, וחדשניות, וחדשניות, וחדשניות, וגמישות גבוהה יותר, וחדשניות, וחדשניות, להמשיך חסכוניות יותר, וגמישות גבוהה יותר, וגמישות מתקדמת יותר, כמו גם יותר, ולהגדיל את הפחתת יעילות יותר, כדי לשפר את הגמישות גבוהה יותר, כדי להגדיל את הפחתת איכות חיים מתקדמים יותר, ולהגדיל את הגמישות גבוהה יותר, כמו גם חסכוניות, כמו גם את הגמישות גבוהה יותר, כמו גם