الإصلاح الدقيق للشفرات البلورية المفردة لتوربينات الغاز: المفتاح لتحسين الأداء والموثوقية
أدى التقدم في تكنولوجيا شفرات التوربينات إلى زيادة تكلفة المكونات الجديدة. تبلغ تكلفة الشفرة البلورية الواحدة ضعفين إلى ثلاثة أضعاف تكلفة الشفرة المصبوبة التقليدية ذات الحجم والتعقيد المماثل. التكلفة العالية لمكون بلوري واحد يمكن أن تحفز المالك على زيادة عمر خدمة المكون إلى أقصى حد.
كحل لتقليل تكلفة استبدال المكونات، قامت شركتنا بإنشاء عمليات مصممة لإطالة عمر المكونات. إحدى هذه العمليات هي المعالجة الحرارية المتجددة للمحلول الكامل (FSR). يعيد FSR البنية المجهرية والخواص الميكانيكية للسبائك إلى حالة جديدة. المشكلة الرئيسية للمعالجة الحرارية للسبائك أحادية البلورة FSR هي تكوين الحبوب المعاد بلورتها على السطح مع الضغط المتبقي. يعد هذا خطرًا نظرًا للمحتوى المنخفض من إضافات السبائك التي تعمل على تقوية حدود الحبوب في السبائك البلورية المفردة. تؤدي إعادة البلورة و/أو الحبيبات الشاردة في السبائك البلورية المفردة إلى تقليل عمر الكلال وقوة كسر الإجهاد عند درجات الحرارة المرتفعة. ونتيجة لذلك، يتم فحصها من قبل الشركة المصنعة الأصلية ورفضها. هذا هو أحد عوامل ارتفاع أسعار المسبوكات البلورية المفردة!
أجرت شركتنا إصلاحًا تجريبيًا لمواصلة تقييم جدوى المعالجة الحرارية FSR لشفرات التوربينات البلورية المفردة، حيث كان من الضروري التأكد من أن الأسطح الحرجة للشفرات لم تتعرض لتشوه بلاستيكي لتجنب إعادة البلورة اللاحقة. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري استخدام طرق اختبار غير مدمرة فعالة للتحقق من إعادة بلورة الأسطح الحرجة. تم إجراء إصلاح توضيحي وتحليل مدمر باستخدام شفرة توربينية Siemens SGT-100 HP متقاعدة مكونة من سبيكة بلورية مفردة CMSX-4، كما هو موضح في الشكل 2. كانت الشفرات قيد التشغيل لمدة 28،{{5} } ساعات. وبعد إجراء عملية إصلاح واحدة، تم تشغيله لمدة 12,000 ساعة أخرى. إجمالي وقت الخدمة هو 36,000 ساعة ويقوم المصنع بإعلام المشغل بانتهاء صلاحية القطعة!
تم إخضاع الشفرة التمثيلية في المجموعة لفحص مدمر في الحالة "عند الاستلام" لتحديد خط الأساس للظروف المعدنية. الشفرات الخمس المتبقية بحاجة إلى الإصلاح، بما في ذلك:
إزالة الطلاء
كشف الحجم والاختراق
الحل الكامل لتجديد المعالجة الحرارية
استبدال طلاء ألومينات البلاتين الخارجي
تم إخضاع الشفرة التمثيلية في المجموعة لفحص مدمر في الحالة "عند الاستلام" لتحديد خط الأساس للظروف المعدنية. الشفرات الخمس المتبقية بحاجة إلى الإصلاح، بما في ذلك:
المجهر الإلكتروني الماسح للسبائك الأساسية (شكل جاما)
اختبار كسر الإجهاد لعينات الصفائح الدقيقة المأخوذة من الجنيحات
الفحص المجهري للأسطح الداخلية والخارجية.
يحتوي السطح الخارجي للجنيح على طلاء بلاتيني بالألمنيوم، كما هو موضح في الشكل . على الرغم من أن الطلاء تم استهلاكه جزئيًا، إلا أنه يوفر حماية فعالة لفترات الخدمة السابقة، حيث لم يلاحظ أي ضرر للسبيكة الأساسية الأساسية.
سطح الجنيح الداخلي غير مطلي، الشكل 3 على اليمين. وقد لوحظت أكسدة طفيفة للسبيكة الأساسية على السطح الداخلي بعمق اختراق قدره<25 microns (0.001 in).
بعد إزالة الطلاء، يتم فحص الأوراق بحثًا عن الشقوق أو العيوب المكشوفة على السطح عن طريق اختبار اختراق الفلورسنت (FPI). لم يتم العثور على أي علامات.
وخلص الفحص إلى أن هذه الأوراق كانت أشياء جيدة للإصلاح. يتم استخدام تقنية الموجات فوق الصوتية لقياس سمك الجدار.
بعد المعالجة الحرارية FSR، تم فحص الحبيبات المعاد بلورتها في المناطق الرئيسية للشفرات بشكل غير مدمر بواسطة النقش الكيميائي. في أربعة من الشفرات الخمس، تظهر الحبوب المعاد بلورتها في المناطق الرئيسية (المثال هو موضح في الشكل 4).
أكد الفحص المدمر أن عمق إعادة التبلور لشفرة واحدة على الأقل تجاوز الحد القابل للاستخدام (لم يتم تدمير جميع مناطق إعادة التبلور).
وبناءً على هذه النتيجة، تم تقديم 12 شفرة أخرى منتهية الصلاحية لمزيد من التحليل. تتكون المجموعة من سبعة شفرات من نفس مجموعة الاختبار الأولية المكونة من ستة شفرات وخمس شفرات من مجموعات شفرات مختلفة. تم إصلاح جميع الشفرات، بما في ذلك إزالة الطلاء وعملية المعالجة الحرارية FSR، يليها فحص النقش العياني للحبوب المعاد بلورتها.
تحتوي جميع الأوراق في البداية على بعض الحبوب المعاد بلورتها بدرجات متفاوتة في المناطق الرئيسية. تخضع الشفرة لدورة إزالة الحبوب ميكانيكيًا وإعادة فحصها حتى يتم التخلص من الحبوب المعاد بلورتها من جميع المناطق الحرجة. وأخيرًا، تم إجراء فحص مدمر للشفرات الثمانية (خمسة في مجموعة مكونة من سبعة وثلاثة في مجموعة مكونة من خمسة) للتحقق من نتائج الفحص وتقييم سمك الجدار المتبقي. تم العثور على جميع الشفرات السبعة للمجموعة الأولى ضمن حدود الصيانة، ووجد أن أربعة أخماس شفرات المجموعة الثانية تقع ضمن حدود الصيانة.
