Прогнозування безпеки і довговічності робочих лопаток газових турбін

Анотація

Підвищення надійності стаціонарних газових турбін залежить від гарантованої працездатності робочих лопаток, що зазнають комплексного впливу високих температур, навантажень , агресивних середовищ. Робочі лопатки є відповідальними деталями складної геометричної форми, що виготовляються з жароміцних сплавів на нікелевій основі. Складність прогнозу тривалості їх експлуатації пояснюється відсутністю даних про міцність і корозійну стійкість сплавів на базі, яка сумірна ресурсу роботи лопаток, а проведення комплексних досліджень або натурних тривалих випробувань вимагає великих тимчасових і фінансових витрат. В даний час розрахунки границь довготривалої міцності виробляються за допомогою різних методів екстраполяції результатів короткочасних випробувань. Для прогнозу жароміцних характеристик сплавів, що працюють в окисному середовищі, найбільш широко застосовуються температурно-часові рівняння тривалої міцності Міллера-Ларсона, Шербі-Дорна, Менсона-Хаферда.
В роботі проведені дослідження можливості використання параметричних температурно-часових рівнянь для прогнозу жароміцності деталей, що зазнають високотемпературного сульфідно-окисного впливу, а також визначено найбільш надійний параметричний метод прогнозу часу безаварійної роботи лопаток.
Аналіз експериментальних і розрахункових значень границь довготривалої міцності показав, що в умовах агресивного впливу розрахунок часу до руйнування можливий лише для корозійностійких сплавів
IN-738, ЗМІ-3У, для сплаву ВЖЛ12-У, незалежно від методу, характерне значне збільшення різниці експериментальних і екстрапольованих характеристик. Зі збільшенням часу екстраполяції до 5000 годин при 850^oС і вище виконати прогноз для сплаву ВЖЛ 12У неможливо. Розрахунок максимального ресурсу безаварійної роботи деталей дозволяє не тільки економити дорогі жароміцні матеріали, знизити трудовитрати на їх виготовлення і ремонт, а й підвищити надійність функціонування газотурбінних двигунів.