Автоматическая сварка, 2019, №06



2019 №06 (02)

DOI of Article 10.15407/as2019.06.03

2019 №06 (04)

---

Журнал «Автоматическая сварка», № 6, 2019, с.21-28

Ремонтная наплавка лопаток газовых турбин из жаропрочных никелевых сплавов с поверхностными дефектами и повреждениями

К.А. Ющенко¹, И.С. Гах¹, Б.А. Задерий¹, А.В. Звягинцева¹, О.П. Карасевская²

¹ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины. 03150, г. Киев, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
²Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины. 03142, г. Киев, бульв. Академика Вернадского, 36. E-mail: Karas@imp.kiev.ua

На основе изучения натурных лопаток газовых турбин после изготовления и эксплуатации определены основные типы дефектов и повреждений. Большая часть дефектов расположена на поверхности. Показана возможность выполнения операций по их устранению путем электронно-лучевой наплавки с присадкой того же состава, что и лопатка. Установлена связь температурно-временных параметров формирования ремонтных швов, их размеров и геометрии. Определены технологические схемы обеспечения температурно-временных и кристаллографических ориентационных условий сохранения монокристаллической структуры при ремонте лопаток из жаропрочных никелевых сплавов. Изучены особенности формирования сварных швов, их структура в зависимости от технологических параметров процесса электронно-лучевой наплавки. Разработаны и опробованы способы практической реализации полученных результатов при ремонте участков лопаток разной кристаллографической ориентации. Приведены примеры ремонта лопаток со структурными дефектами поверхности пера и повреждениями кромок, при которых обеспечивается восстановление исходной геометрии, кристаллографической ориентации и монокристаллической структуры. Библиогр. 26, рис. 9.
Ключевые слова: электронно-лучевая наплавка, газовые турбины, лопатки, жаропрочные никелевые сплавы, дефекты и повреждения, восстановление, монокристаллическая структура

Поступила в редакцию 15.04.2019
Подписано в печать 20.05.2019

Список литературы

1. Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. (2006) Газотурбинные двигатели. Пермь, ОАО «Авиадвигатель».
2. Машошин О.Ф., Чичков Б.А. (2017) Рабочие лопатки авиационных ГТД: конструкция, прочность, эксплуатация. Учебное пособие для обучающихся по направлениям подготовки 25.03.01, 25.04.01. Москва, МГТУ ГА.
3. Смолин А.А., Спорягина Н.М. (1976) Оценка механической повреждаемости ротора компрессора в эксплуатации. Ресурс и надежность ГТД. Кн. 2, Москва, ЦИАМ, сс. 66–72.
4. Ильченко Г.А., Андреев В.И., Гусева Т.П. (1979) Анализ эксплуатационных дефектов и вопросы ремонта лопаток ГТД. Материалы ХІ конференции молодых ученых НИАТ. Москва, ОНТИ, НИАТ, сс. 49–52.
5. Е.Н. Каблов (ред.) (2006) Литейные жаропрочные сплавы. Эффект С.Т. Кишкина. Научно технический сборник к 100-летию со дня рождения С.Т. Кишкина. Москва, Наука.
6. Сорокин Л.И. (2004) Аргонодуговая наплавка бандажных полок рабочих лопаток из высокожаропрочных никелевых сплавов. Сварочное производство, 7, 36–39.
7. Аржакин А.Н., Столяров И.И. Туров А.В. (2003) Разработка технологии восстановления рабочих лопаток 8 ступени КВД авиационного двигателя методом автоматической наплавки. Сварщик, 4, 8–9.
8. Ющенко К.А., Савченко В.С., Червякова Л.В. и др. (2005) Исследование свариваемости никелевых суперсплавов и разработка технологии ремонта лопаток газовых турбин Автоматическая сварка, 6, 3–6.
9. Тарасенко Ю.П. (2005) Постэксплуатационное состояние лопаток первой ступени ТВД двигателя ДЖ59 и особенности их восстановления. Газотурбинные технологии, 11-12, 30–32.
10. Кузнецов В.П., Лесников В.П., Беляев В.Е., Федотов Е.Н. (2005) Восстановительный ремонт – вторая жизнь авиационных лопаток. Там же, 4, 32–34.
11. Ющенко К.А., Задерий Б.А., Гах И.С., Карасевская О.П. (2016) Формирование структуры металла шва при ЭЛС монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов. Автоматическая сварка, 8, 21–28.
12. Ющенко К.А., Гах И.С., Задерий Б.А., Звягинцева А.В., Карасевская О.П. (2013) Влияние геометрии сварочной ванны на структуру металла швов монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов. Там же, 5, 46–51.
13. Ющенко К.А., Задерий Б.А., Гах И.С и др. (2013) О природе зерен случайной ориентации в сварных швах монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов. Металлофизика и новейшие технологии, 35, 10, 1347–1357.
14. Ющенко К.А., Задерий Б.А., Гах И.С и др. (2009) О возможности наследования монокристаллической структуры сложнолегированных никелевых сплавов в неравновесных условиях сварки плавлением. Там же, 31, 4, 473–485.
15. Ющенко К.А., Задерий Б.А., Карасевская О.П., Гах И.С. (2008) Склонность к образованию трещин и структурные изменения при ЭЛС монокристаллов жаропрочных никелевых суперсплавов. Автоматическая сварка, 2, 10–19.
16. Шоршоров М.Х. Ерохин А.А., Чернышова Т.А. (1972) Горячие трещины при сварке жаропрочных сплавов. Mосква, Машиностроение.
17. Сорокин Л. И. (2004) Свариваемость жаропрочных никелевых сплавов (Обзор). Ч.2. Сварочное производство, 10, 8–16.
18. Сорокин Л.И. (1999) Напряжения и трещины при сварке и термической обработке жаропрочных никелевых сплавов. Там же, 12, 11–17.
19. Шоршоров М.Х., Ерохин А.А., Чернышова Т.А. (1973) Горячие трещины при сварке жаропрочных сплавов. Москва, Машиностроение.
20. Сорокин Л. И. (2004) Свариваемость жаропрочных никелевых сплавов (Обзор). Ч.1. Сварочное производство, 9, 3–7.
21. Yushchenko K.A., Zviagintseva A.V., Kapitanchuk L.M., Gakh I.S. (2018) The role of actively diffusing impurities of sulfur and oxygen in ductility-dip cracking susceptibility of Ni–Cr–Fe welds. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 89, 2, 49–55.
22. Park J.-W., Baby S.S., Vitek J.M. et al. (2003)Stray grain formation in single crystal Ni-base superalloy welds. J. of Applied Physics, 94, 6, 4203–4209.
23. Pollock T.M., Murphy W.H. (1996) The Breakdown of Single-Crystal Solidification in High Refractory Nickel-Base Alloys. Mettal. Mater. Trans. A, 27A, 1081–1094.
24. Зленко М.А., Нагайцев М.В., Довбыш В.М. (2015) Аддитивные технологии в машиностроении. Пособие для инженеров. Москва, ГНЦ РФ ФГУП«НАМИ».
25. Рыкалин Н.Н. (1951) Расчеты тепловых процессов при сварке. Москва, Машгиз.
26. Yushchenko K.A., Zadery B.A., Gakh I.S., Zviagintseva A.V. (2018) Prospects of development of welded single-crystal structures of heat-temperature nickel alloys. The Paton Welding Journal, 11–12, 83–90.