Дослідний зразок для випробування лопаток газотурбінних двигунів з жароміцних сплавів на стійкість проти високотемпературної корозії

Дослідний зразок для випробування лопаток газотурбінних двигунів з жароміцних сплавів проти високотемпературної корозії, який характеризується тим, що геометрія зразка змінна в розрізі Пропонована корисна модель стосується нової конструкції дослідного зразка для випробування лопаток газотурбінних двигунів (ГТД) з жароміцних сплавів на стійкість проти високотемпературної корозії з метою оцінки параметрів працездатності лопаток. Існуючими способами випробування лопаток ГТД з жароміцних сплавів на стійкість проти високотемпературної корозії, передбачено використання дослідних зразків у вигляді пластин різного перерізу, які випробовують в середовищах, імітуючих робочі середовища лопаток газових турбін [1] Найбільш близьким по суті прототипом є дослідний зразок у вигляді циліндрів різних діаметрів довжиною 15-20мм. [2] Недоліком дослідних зразків, які використовуються є те, що їх конфігурація не відтворює реальної конфігурації лопаток ГТД, які мають досить складний геометричний профіль Тому результати випробувань не дають можливості встановити достовірний рівень стійкості лопаток проти високотемпературної корозії, тобто глибину проникнення корозійних ушкоджень та швидкість руйнування матеріалу в корозійних середовищах. Метою пропонованої корисної моделі є розробка нової конструкції дослідного зразка для випробування лопаток ГТД з жароміцних сплавів на стійкість проти високотемпературної корозії, в якій будуть відображені всі критичні елементи конструкції лопаток газотурбінних двигунів відповідно до комплексного дослідження Поставлена мета досягається тим, що в дослідному зразку для випробування лопаток газотурбінних двигунів з жароміцних сплавів на стійкість проти високотемпературної корозії, згідно з корисною моделлю, геометрія зразка змінна в розрізі. Конструктивні особливості дослідного зразка відтворюють всі складні геометричні профілі, які вважаються критичними елементами лопаток, що досить суттєво впливають на рівень стійкості їх проти високотемпературної корозії. До таких особливостей, тобто критичних елементів лопатки, ВІДНОСЯТЬСЯ" 1 Розрахункові координати профілю спинки і корита лопатки ГТД, що відтворює реальний механізм „течІГ (ковзання) корозійно-впливаючих осаджень на профілі при випробуванні зразка як на спеціальному газодинамічному стенді, так і в стаціонарних умовах, (Фіг 1, поз 1,2) 2. Імітатори щілинних дефектів на лопатках розташовані проти напряму потоку і в тіньових зонах. Ці елементи будуть характеризувати розвиток механізму типу щілинної корозії в місцях, де реагенти змінюються І оновлюються (щілина проти потоку) (Фіг. 1 поз. 3) в місцях, де реагенти не змінюються і не оновлюються (дві щілини в тіньовій частині потоку) (Фіг.1 поз. 4) 3. Радіус вхідної' кромки лопатки (Rbx) У цьому місці створюються реальні умови стійкості захисного покриття або окисної' плівки, що виникла на радіусній поверхні, що має тенденції до розтріскування від внутрішніх напружень, що створюються в приповерхневому шарі (Фіг 1 поз. 5) 4. Пряма "тіньова" площина, на якій моделюються умови, де зольні осадження не міняються і створюються умови застійної' зони. Це є такі елементи конструкції лопаток як розвантажувальні порожнини або порожнини для зниження термоциклічних напружень, виникаючих в лопатках при різній товщині профілю (Фіг 1 поз. 6). 5. Гострий (30°) і тупий кути з малим радіусом закруглень на вершині (R 0,4...1,0). Ці елементи конструкції зразка передбачають • появу тріщин 10D74 захисного покриття або окисної плівки в цих місцях через різницю виникаючих напружень по площинах різної форми що сходяться під кутом (Фіг.1 поз 7,8). Дослідження проводяться таким чином1 дослідний зразок, вставляється в пристрій на газодинамічному стенді з заданим напрямком до потоку (руху) робочого середовища яке аналогічне напрямку, що спостерігається в реальних умовах на лопатках ГТД. Пристрій з дослідними зразками монтуються на виході жарової труби, де системи газодинамічного стенду забезпечують температуру зразків 7ОО...1ООО°С В якості агресивного середовища використовують дизельне паливо Системи газодинамічного стенду при випробуваннях забезпечують проведення досліджень на натурних режимах ГТД Вимірювання параметрів потоку повітря (газу) в контрольних перерізах на виході з жарової труби проводиться згідно методиці для випробувань камер згорання ГТД. Тиск на вході в камеру згорання забезпечується низько потужними повітродувками. При дослідженнях на газодинамічному стенді кон1 тролюються такі параметри тиск повітря і продуктів згорання, температура повітря на виході з жарової труби, витрата паливного газу та витрата рідкого палива. Корозійна стійкість сплаву після випробування на дослідних зразках контролюється металографічними вимірюваннями максимальної глибини проникнення корозійних ушкоджень, зони внутрішньої корозії та втрати маси, яка вивчалась зважуванням на аналітичних вагах. Склад окалини вивчали методом рентгеноструктурного та хімічного аналізу згідно з інструкцією И ЖАКИ 105.506-2000. Розроблена конструкція дослідного зразка дає змогу відтворити характерний корозійний вплив на при поверхневий шар всіх його елементів, що дає можливість металографічно дослідити кінетику процесу розвитку високотемпературної корозії. Дослідний зразок призначено для проведення скорочених випробувань до 100 годин оцінки працездатності лопаток газотурбінних двигунів при наявності високотемпературної корозії ресурсу до 20000 годин і більш, як при випробуванні на спеціальних газодинамічних стендах, так і при стаціонарних випробуваннях в розплавах солей або зольних відкладень продуктів згорання палива Особлива наукова цінність цього дослідного зразка полягає в тому, що критичні елементи в цій конструкції зразка дозволяють дослідити механізм корозійної взаємодії матеріалу зразка і робочого середовища, виконати порівняльну оцінку корозійної стійкості різних сплавів, або одного сплаву з різним змістом домішок або неметалевих включень та газів за короткий період випробувань. Література 1. М ЖАКИ 105.506-2000, Система качества. Сплавы жаростойкие и покрытия. Метод испытаний на высокотемпературную коррозию. 2. J.W.Schultz, W.R. Hulsizer. Laboratory development of corrosion resistant nickel-base superalloys for Gas Turbines, The International Nickel Company, Inc., NCIC Report, June 1975, с. 335...357. A-A Комп'ютерна верстка А Крижанівський Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м Київ-42, 01601