Ұзақ мерзімді пайдаланылатын статорлық лопаткалар үшін қандай беттік коррозияға қарсы өңдеу қолданылады?

Ұзақ мерзімді пайдаланылатын статорлық лопаткалар үшін қандай беттік коррозияға қарсы өңдеу қолданылады?

Газ турбиналық компрессордың жөндеу жұмыстары кезінде қайта құру жазбаларын қарағанда бір сұрақ қайталанып отырады: неге кейбір статорлық жапырақшалар 20 000 жұмыс сағатынан кейін ауыстырылуы керек, ал басқалары 40 000 сағаттан кейін де елеулі тозу көрсетпейді? Көбінесе бұл жауап жапырақшалардың қызметке енуінен бұрын олардың бетін дайындау мен қабатты таңдауға байланысты. Егер сізде ұзақ уақыт пайдаланылған статорлық жапырақшалар болса немесе жаңа жиынтық үшін қорғау жоспарлап отырсаңыз, бастапқы құрылғы құнына қарағанда қандай беттік коррозияға қарсы өңдеудің шынымен төзімді екенін түсіну маңызды.

Статорлық жапырақшалар компрессордың ағыс жолында орналасқан, сондықтан олар жұмыс ортасына байланысты ылғал, тұз, күкірт қосылыстары мен өнеркәсіптік бөлшектерді қамтитын кіріс ауасына ұшырайды. Уақыт өте келе бұл факторлар қорғалмаған немесе жеткіліксіз қорғаныс қабатымен жабылған металдың бетіне әсер етеді, нәтижесінде бетте шұңқырлар пайда болады, беттің тегістігі бұзылады және профильдің пішіні өзгереді; бұл аэродинамикалық тиімділікті төмендетеді және одан әрі тозуды жеделдетеді. Ұзақ мерзімді пайдалануға дейін дұрыс коррозияға қарсы қаптаманы таңдау — сонымен қатар оның дұрыс таңдалғанын растау — реактивті ауыстыруды болжанатын жұмыс өмірін басқаруға ауыстырудың ең айқын жолдарының бірі.

Неге статорлық жапырақшалар әсіресе қауп-қатерге ұшырайды

Kompresstıñ statordagy qanatşaları korroziyanı baqıludı kөпшілік ойлағanday qıyın әрекет ететін шарттарда жұмыс істейді. Qızған бөлімдегі turbinanıñ qanatşalarında негізгі тәуекел – жылулық oksidlenу болса, kompresstıñ statordagy qanatşaları төмен температурадa, бірақ су буы көп немесе химиялық белсенді ауамен көп әсерленеді. Көптеген мысалдарда электр энергиясын өндіру мен өнеркәсіптік turbinalar теñіз жағалауында немесе ылғалды ішкі аймақтарда жұмыс істегенде, qorғаныс өңдеусіз тұрғанда тұздың шоғырлануы мен хлоридке байланысты шұңқырлану алғашқы бірнеше мыñ сағат ішінде басталуы мүмкін.

Kompresstıñ statordagy qanatşalarы үшін ең көп қолданылатын материал – төменгі сатыларда титан қорытпалары мен штайнс болаттары, ал кейінгі сатыларда никельге негізделген қорытпалар. Бұл материалдардыñ коррозияға қарсы тұрақтылығы қанағаттанарлық деңгейде, бірақ олар өнеркәсіптік және теñізге жақын ауа кіріс ортасындағы нақты химиялық құрамға табиғи түрде төзімді емес. Негізгі металл қамтамасыз ете алмайтындықты беткі өңдеу қамтамасыз етуі керек.

Ұзақ мерзімді пайдалану үшін негізгі коррозияға қарсы өңдеу опциялары

Алюминидті диффузиялық қабаттар

Алюминидті қабаттар — компрессордың статорлық және соплалық желілері үшін ең орныққан беттік өңдеу әдістерінің бірі. Олар пакетті цементация немесе химиялық булану шөгу процесі арқылы қолданылады. Қабат негізгі металл бетіне диффузияланады және тотығу мен коррозияға төзімді алюмина түзетін интерметаллдық қабат құрады. АҚШ патенті US6131800A газдық турбина статорлық желілері үшін осы әдісті нақты сипаттайды, ол әдістің өнеркәсіптік расталуын растайды.

Ұзақ мерзімді пайдалануға арналған қолданбалар үшін құрбандық алюминидті қабықшалар ерекше маңызды. Алюмина қабаты құрбандық кедергі ретінде әрекет етеді: ол негізгі қорытпаның тозуына жол бермей, алдымен өзі коррозияға ұшырайды. Үлкен турбина паркін басқаратын ЖӘЖ бағдарламаларында статорлық желісіздерге алюминидті қабықшалар стандарттық талаптарға жатады, себебі оларды қайта қолдану үшін жөндеу кезінде алып тастауға және қайта салуға болады, ал ауа ағысы профилінің өлшемі өзгермейді — егер бастапқы негізгі қорытпа шектер ішінде болса.

Сондықтан алюминидті қабықшалар тотығу мен коррозияның бірге болатын жоғары температурадағы компрессорлық сатыларда ең жақсы нәтиже көрсетеді. Ал сулы коррозия мен хлоридтік әсерге негізінен ұшырайтын төмен температурадағы алдыңғы сатыларда жылулық шашырату әдістері (HVOF және плазмалық шашырату) мақсатты қорғаныс ұсынуы мүмкін.

Жылулық шашырату арқылы жасалған қабықшалар (HVOF және плазмалық шашырату)

Жоғары жылдамдықты оттегі отын (HVOF) және плазмалық шашырату қабаттары алюминидтік өңдеудің диффузиялық механизмінсіз статорлық желімдердің бетіне тығыз, жақсы бекітілген қабат қолданады. Жиі қолданылатын қаптау материалдарына вольфрам карбиді (WC), WC-Co(Cr) керметі, хром карбиді (Cr₃C₂) және Стеллит сплавтары жатады; олар негізгі қауп — эрозия, коррозия немесе екеуі бірігіп болса, солға қарай таңдалады.

Эрозиялық және коррозиялық ортада ұзақ уақыт қолданылатын статорлық желімдер үшін — мысалы, бөлшектері бар ауа соратын өнеркәсіптік электр станцияларында — HVOF WC-Co(Cr) қаптаулары жоғары қаттылық пен коррозияға төзімділікті қосарланған түрде қамтамасыз етеді. Жылулық шашырату арқылы жасалған қаптаулар бойынша зерттеулер карбидтік қаптаулардың металлдық байланыстырушы матрицасы ішіндегі керамикалық фазаның жоғары қаттылығы мен химиялық тұрақтылығы арқылы өте жақсы тозуға және коррозияға төзімділікке ие болатынын растайды.

Сынақтан өткізуге тиіс маңызды қолданбалы параметр: қорғаныс қабатының қалыңдығы кем дегенде 0,02 мм (20 мкм) болуы керек. Бұл шектен төмен қабаттар эрозияға және коррозияға төзімділікті қатты төмендететін трещиналар мен үзілістерге ұшырайды. Сыртқы беті тозған статор қанаттарын жаңарту үшін HVOF қабаттары өлшемдік сәйкестікті қалпына келтіруге қоса, бастапқы қапталмаған жағдаймен салыстырғанда беттік төзімділікті де жақсартады.

Хроматты конверсиялық қаптамалар

Хроматты конверсиялық қабаттар — алюминий қорытпаларына және кейбір коррозияға төзімді болат беттеріне қолданылатын төмен құнды опция, ол жұқа коррозияға төзімді қабат құрады. Олар компрессор корпусының бөлшектері мен статор қанаттарының платформаларында, аэродинамикалық емес беттер үшін, механикалық контакттық тозу төмен болған жағдайда жиі қолданылады; ал ауа ағынының қанаттарының бөліктерінде әдетте қолданылмайды.

Ұзақ мерзімді пайдалануға арналған статорлық желбіршектердің аэродинамикалық беттері үшін хроматты конверсия ғана жалпы алғанда жеткіліксіз. Ол орташа ортада қанағаттанарлық деңгейде жұмыс істейді, бірақ хлоридтік әсерге, жоғары ылғалдылыққа және абразивтік бөлшектердің соққысына төзімділігі шектеулі. Егер оны статорлық желбіршектерде қолданатын болса, ол әдетте қосымша қаптама жүйесінің астындағы грунт ретінде, жеке өңдеу ретінде емес қолданылады.

Полимерлік және эпоксидтік негізделген қаптамалар

Коррозияға төзімді эпоксидтік жүйелерді қоса алғанда, полимерлік қаптамалар кейбір компрессорлық статорлық желбіршектерде металл емес барьерлік қорғаныс қолдануға мүмкіндік беретін орталарда қолданылады. Бұл қаптамалар ылғал мен химиялық заттарға қарсы барьер құрады, бірақ олар температураның шегімен, тербеліс кезіндегі адгезиялық тұрақтылығымен және бөлшектердің соққысынан механикалық зақымдануға төзімділігімен шектеледі.

Тәжірибеге негізделген бағалауда компрессордың статорлық желісіндегі полимерлік қабықшалар таза ортада жақсы көрсеткіш көрсетеді — құрғақ кіріс ауасы бар табиғи газбен жұмыс істейтін турбиналарда, бірақ теңіздік немесе жағалаулық орнатуларда ерте тозуға ұшырайды, мұнда жылулық циклдар мен ылғалдылықтың әсері уақыт өте келе желілерге бекітілуін нашарлатады. Олар қабықшаны кезекті аралықтарда оңай тексеруге және қайта жағуға болатын қолданыстарға қарағанда, жөндеу аралықтары ұзақ болған кезде сенуге болатын қолданыстарға тиімдірек.

Қолданыстағы дұрыс өңдеуді таңдау әдісі

Коррозияға қарсы қабықшаларды таңдаудағы ең көп кездесетін сәйкессіздік — бір ортада жақсы көрсеткіш көрсететін қабықшаны мүлдем басқа ортада жұмыс істейтін турбинаға қолдану. Дұрыс бастау нүктесі — қабықша өнімінің деректер парағы емес, жұмыс істеу ортасы.

• Тұзды ауамен ластанған теңіздік немесе жағалаулық орталар: Хлоридті төзімділік қажеттілігін қамтамасыз ету үшін алюминидті немесе HVOF WC-Co(Cr) қабаттары қолданылады; полимерлі қабаттар ғана ұзақ мерзімді пайдалану аралығы үшін әдетте жеткіліксіз.
• Бір мезгілде бөлшектер мен ылғалдылық болатын өнеркәсіптік орталар: HVOF карбидті қабаттар бөлшектерден туындайтын эрозияға және ылғалдан туындайтын коррозияға қарсы қорғаныс береді; қабат қалыңдығын 0,02 мм-ден кем болмауын тексеру қажет.
• Таза кіріс орталары (сүзілген ауа, төмен ылғалдылық): Алюминидті диффузиялық қабаттар немесе хроматпен алдын-ала өңделген полимерлі жүйелер жеткілікті болуы мүмкін, ал ауыстыру аралығы қысқа болғанда төмен құнды опциялар тиімдірек болады.
• Ұзақ уақыт пайдаланылған және бұрыннан бар тозудың болатын саңылаулардың қалпына келтірілуі: Өлшемді қалпына келтіру мен беттің қосымша қорғанысын қамтамасыз ету үшін HVOF қабаттары ұсынылады; субстрат қызметке жарамды шектерінде екендігін тексеру нәтижесінде алюминидті қабат қайтадан қолдануға болады.

Ұзақ мерзімді пайдаланылатын статорлық желімдер үшін материалдың сертификатталуы да, жабының түрі сияқты маңызды. Құжаттамаланған технологиялық параметрлерсіз, партиялық жазбаларсыз немесе жабын қалыңдығын растаусыз қолданылған жабындар келесі тексеру аралығында бағалауға қиын болады және қалған пайдалану мерзімін бағалауда белгісіздік туғызады. Жеткізу немесе жөндеу жинағына материал сертификаты мен жабын тексеру деректерін қосу — бұл бюрократиялық қадам емес, сенімді өмірлік циклды жоспарлаудың негізі.

Емдеу опцияларын шолу арқылы салыстыру

Қорытынды

Ұзақ мерзімді пайдаланылатын статорлық желбіршектер үшін беттің коррозияға қарсы өңделуі — бұл тек эстетикалық талап емес. Бұл тікелей желбіршектің келесі жоспарлы жөндеуге дейін жұмыс істеуін немесе жоспарланбаған алмастыруға ұшырауын анықтайды. Алюминидті диффузиялық қаптамалар компрессорлардың жалпы коррозиядан қорғауы үшін өнеркәсіптік стандарт болып табылады және жөндеу-қайта қолдану циклы жақсы орнатылған. Жоғары жылдамдықты оттегі-жанғыш газды (HVOF) термиялық шашырату қаптамалары эрозиялық немесе химиялық тұрақсыз орталар үшін, сондай-ақ қызметке жарамды өлшемдерге қайта өңдеу үшін және беттің төзімділігін арттыру үшін күштірек нұсқа болып табылады.

Ұзақ мерзімді жөндеу жоспарлауындағы негізгі өзгеріс — «қандай қаптама қолжетімді» дегеннен «қай қаптама бұл турбинаға арналған кіріс ортасы мен мақсатты жөндеу аралығына сәйкес келеді» дегенге ауысу. Тексерілген қалыңдықпен, ресми материалдың сертификатымен және тексеру деректерімен қамтамасыз етілген деңгейде қаптаманы таңдау, ортаға нақты негізделмеген жалпы мақсаттағы өңдеуге қарағанда тұрақты түрде жоғары нәтиже береді.

Егер сіз статорлық желімдерді сатып алуға немесе компрессордың жөндеу бағдарламасы үшін беттік өңдеу опцияларын бағалауға тырыссаңыз, қаптама өңдеу процесінің құжаттамасын және өлшемдік тексеру жазбаларын ұсынатын тәрбиешімен жұмыс істеу сізге реактивті жөндеу бағдарламаларының әдетте жетіспейтін ізденістік негізін береді.