In Gasturbinen, Hochtemperaturlegungsstahlguss ist eine der Kerntechnologien für die Herstellung von Turbinenblättern und Verbrennungskammerkomponenten. Diese Komponenten müssen extremen Arbeitsbedingungen standhalten, einschließlich hoher Temperatur, hoher Druck, korrosiven Gasen und mechanischer Spannung.
Anwendung von Turbinenklingen
Arbeitsumfeld und Leistungsanforderungen
Turbinenblätter sind eine der kritischsten Komponenten in Gasturbinen, die direkt dem Hochtemperaturgasstrom ausgesetzt sind, und die Temperatur kann bis zu 1000 ° C oder mehr betragen.
Hochtemperaturlegierende Stahlgüsse müssen die folgenden Eigenschaften haben:
Hochtemperaturwiderstand: Fähigkeit, die Festigkeit und Stabilität in der Hochtemperaturumgebung für lange Zeit aufrechtzuerhalten.
Kriechwiderstand: Verhindern Sie plastische Verformungen unter hohen Temperaturen und hohen Spannungsbedingungen.
Oxidationsresistenz: Widerstand hoher Temperaturoxidation und vermeiden Sie die Bildung der spröden Oxidschicht auf der Oberfläche.
Wärmeermüdungsbeständigkeit: Bewältigen Sie mit häufigen Start-Stop-Zyklen und Temperaturschwankungen.
Materialauswahl
Nickelbasierte Hochtemperaturlegierung:
Das am häufigsten verwendete Material mit hervorragender Hochtemperaturfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Kriechwiderstand.
Häufige Noten umfassen Inconel 718, Inconel 625, CMSX-4 usw.
Cobalt-basierte Superlegierungen:
Es hat eine höhere Oxidationsresistenz und Korrosionsbeständigkeit und ist für die Verwendung in extrem korrosiven Umgebungen geeignet.
Gemeinsame Noten sind Haynes 188, März 509 usw.
Superlegierungen auf Eisenbasis:
Es hat niedrigere Kosten, aber sein Temperaturwiderstand ist der von Legierungen auf Nickelbasis und Kobaltbasis geringfügig unterlegen und für mittlere Temperaturbereiche geeignet.
Casting -Prozess
Investitionskaste
Investitionsguss ist das Hauptprozess für die Herstellung von Turbinenblättern, die komplexe Formen und hohe Präzision erreichen können.
Unter Verwendung von Keramikformen werden fehlerfreie Klingen durch Investitionsguss hergestellt.
Interne Kühlkanäle (wie Hohlblätter) können hergestellt werden, um die Effizienz der Wärmeabteilung zu verbessern.
Richtungsverfestigung (DS)
Durch die Kontrolle der Verfestigungsrichtung wachsen die Körner in eine bestimmte Richtung, verringern die Anzahl der Korngrenzen und verbessert damit den Kriechwiderstand.
Einzelkristallguss (SC)
Einzelkristallklingen haben keine Korngrenzen, haben eine höhere Hochtemperaturfestigkeit und Kriechwiderstand und sind die erste Wahl für High-End-Turbinenklingen.
Oberflächenbehandlung
Beschichtungstechnologie:
Thermische Barrierebeschichtung (TBC): Keramikmaterialien (z. B. Zirkoniumoxid) werden auf der Oberfläche der Klinge beschichtet, um die Temperatur des Substrats zu verringern und die Lebensdauer zu verlängern.
Antioxidationsbeschichtung: Eine Aluminidbeschichtung oder McRaly (Metallchrom-Aluminium-Yttrium) -Mehung zur Verbesserung der Antioxidationsfähigkeit.
Kühldesign:
Die Oberflächentemperatur der Klinge wird durch interne Kühlkanäle und externe Luftfilmkühlungstechnologie reduziert.
Anwendung von Verbrennungskammerkomponenten
Arbeitsumfeld und Leistungsanforderungen
Die Verbrennungskammerkomponenten stehen direkt mit Hochtemperatur-Verbrennungsgasen in Kontakt und werden hohen Druck- und Korrosivmedien (wie Sulfiden und Stickstoffoxiden) ausgesetzt.
Die wichtigsten Leistungsanforderungen umfassen:
Hochtemperaturwiderstand: In der Lage, den Verbrennungstemperaturen über 1500 ° C zu widerstehen.
Korrosionsresistenz: Erosion durch Verbrennungsprodukte widerstehen.
Strukturstabilität: Die geometrische Form unter hoher Temperatur und hohem Druck unverändert.
Materialauswahl
Nickelbasierte Hochtemperaturlegierung: In Brennkammerkomponenten häufig verwendet, mit hervorragenden Hochtemperaturstärke und Antioxidationseigenschaften.
Häufige Noten umfassen Inconel 617, Hastelloy X usw.
Cobalt-basierte Hochtemperaturlegierungen:
Wird in Hochtemperaturbereichen in Brennkammern mit besserer Korrosionsbeständigkeit verwendet.
Casting -Prozess
Präzisions -Casting:
Wird verwendet, um komplexe Brennkammer -Liner, Flammenröhrchen und andere Komponenten herzustellen.
Durch die Optimierung des Gussprozesses ist die Wandstärke der Komponenten gleichmäßig und die thermische Spannungskonzentration verringert.
Schweißen und Montage:
Für große Brennkammerkomponenten werden in der Regel segmentierte Gießen und Schweißen angewendet.
Oberflächenbehandlung
Wärmeleitbeschichtung (TBC):
Die Keramikbeschichtung wird auf die Innenwand der Brennkammer aufgetragen, um die Substratemperatur zu verringern und den Wärmewiderstand zu verbessern.
Antioxidationsbeschichtung:
Verbessern Sie die Oxidationsbeständigkeit von Brennkammerkomponenten und verlängern Sie die Lebensdauer.
Kühldesign:
Brennkammerkomponenten werden normalerweise mit porösen Kühlstrukturen ausgelegt, um die Temperatur durch Filmkühlung und Konvektionskühlung zu verringern.
Vorteile des Stahlgusss von Hochtemperaturen
Fähigkeit der Herstellung komplexer Formen
Hochtemperaturlegierter Stahlguss kann komplexe Geometrien wie hohle Strukturen und Kühlkanäle von Turbinenschaufeln erzeugen.
Diese Fähigkeit ist entscheidend für die Optimierung der Komponentenleistung (z. B. die Verbesserung der Kühlungseffizienz).
Anwendbarkeit von Hochleistungsmaterialien
Hochtemperaturlegierter Stahl hat eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Kriechbeständigkeit, was den Bedürfnissen extremer Arbeitsbedingungen von Gasturbinen entsprechen kann.
Langes Leben und Zuverlässigkeit
Durch fortgeschrittene Gussprozesse und Oberflächenbehandlungstechnologien können Hochtemperaturlegierungs-Stahlgurte stabil und längere Zeit in hoher Temperatur, hohem Druck und korrosiven Umgebungen funktionieren.
Die Anwendung von Hochtemperatur-Legierungsstahlguss in Gasturbinen spiegelt sich hauptsächlich in der Herstellung von Turbinenklingen und Brennkammerkomponenten wider. Diese Technologien entsprechen nicht nur den Bedürfnissen extremer Arbeitsbedingungen von Gasturbinen, sondern fördern auch den technologischen Fortschritt in den Bereichen Luft- und Raumfahrt und Energie.
