Eng
Ukr
Rus
Печать
2014 №02 (01) 2014 №02 (03)

Автоматическая сварка 2014 #02
Журнал «Автоматическая сварка», № 2, 2014, с.13-25

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ НАПЛАВЛЕННЫХ РЕМОНТНЫХ ШВОВ НА МОНОКРИСТАЛЬНОМ ЖАРОПРОЧНОМ НИКЕЛЕВОМ СПЛАВЕ В УС ЛОВИЯХ ЦИКЛИЧЕСК ОГО ОКИСЛЕНИЯ
 
Авторы
А. Ф. БЕЛЯВИН, В. В. КУРЕНКОВА, Д. А. ФЕДОТОВ
ИЦ «Пратт и Уитни-Патон». 03150. г. Киев-150, ул. Горького, 68. Е-mail: vkurenkova@pwpaton.com
 
Реферат
В современных газотурбинных установках увеличение рабочей температуры газа приводит к сокращению срока службы лопаток. По этой причине их ремонт становится первоочередной задачей. Восстановление торцевой кромки монокристальных рабочих лопаток методом наплавки является довольно сложной задачей. Для выбора подходящего присадочного материала проведены термоциклические испытания образцов наплавленных швов на сплаве CMSX-4 c монокристальной структурой. Рассмотрена эволюция структуры в условиях циклического окисления при высокой температуре. Оптимизирован выбор присадочного материала, который обеспечивает высокую жаростойкость и стабильность структуры металла шва. Этим требованиям удовлетворяет материал на кобальтникелевой основе, который ранее был апробирован и хорошо зарекомендовал себя при комплексной технологии ремонта рабочей лопатки из сплава ЗМИ -3У, включавшей восстановление торца пера наплавкой с последующим нанесением на поверхность изделия электронно-лучевым осаждением металлического жаростойкого покрытия для обеспечения требуемых служебных характеристик изделия. Библиогр. 18, табл. 4, рис. 10.
 
Ключевые слова: монокристальный сплав, наплавка, дендритный рост, зерна случайной ориентации, рафт-структура, зона термического влияния, циклическое окисление, жаростойкость, покрытие, шпинель, оксид иттрия
 
Поступила в редакцию 25.10.2013
Опубликовано 21.01.2014
 
1. Shukin S., Annerfeldt M., Bjorkman M. Siemens SGT-800 industrial gas turbine enhanced to 47 MW. Design modifications and operating experience // Proc. of ASME turbo expo 2008: Power for land, sea and air GT2008, June 9–13, 2008, Germany. – Р. 1–6.
2. Wilson B. C., Hickman J. A., Fuchs G. E. The effect of solution heat treatment on a single-crystal Ni-based superalloy // JOM. – 2003. – № 3. – P. 35–40.
3. Wortman D. J., Duderstadt E. C., Nelson W. A. Bond coat development fоr thermal barrier coating // Trans. ASME. J. Eng. Gas Turbines Power. – 1990. – 12, № 10. – P. 527–530.
4. Восстановление монокристальных рабочих лопаток с применением аргонодуговой наплавки и нанесения теплозащитного покрытия.Ч. I / А. Ф. Белявин, Д. А. Федотов, В. В. Куренкова и др. // Совр. электрометаллургия. – 2013. – № 1. – С. 49–57.
5. Anderson T. D., DuPont J. N. Stray grain formation and solidification cracking susceptibility of single crystal Ni-base superalloy CMSX-4 // Met. and materials Trans A. – 2010. – 41, № 1. – P. 181–195. 6. Монокристаллы никелевых жаропрочных сплавов / Р. Е. Шалин, И. Л. Светлов, Е. Б. Качанов и др. – М.: Машиностроение, 1997. – 336 с.
7. Temperature dependence of lattice parameter, misfit and thermal expansion coefficient of matrix, ??-рhase and superalloy / D. Sieborgen, H. Brehm, F. Wunderlich et al. // Z. Metallkd. – 2001. – 92. – P. 58–61.
8. Caron P., Lavigne O. Recent studies at ONERA on superalloys for single crystal turbine blades// J. AerospaceLab. – 2011. – Issue 3, № 11. – P. 1–14.
9. Каблов Е. Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей. – М.: МИ СиС, 2001. – 632 с.
10. Тихомирова Е. А., Азизов Т. Н., Сидохин Е. Ф. О термической усталости жаропрочных сплавов // Авиац. материалы и технологии. – 2012. – № 3. – С. 3–5.
11. Коломыцев П. Т. Жаростойкие диффузионные покрытия. – М.: Металлургия, 1979. – 272 с.
12. Jackson R. D. The effect of bond coat oxidation on the microstructure and endurance of two thermal barrier coating systems: Dis., 2009. – 193 p.
13. Toscano J. Influence of composition and processing on the oxidation behavior of MCrAlY-coatings for TBC applications // Energy & Environment Band. – 2008. – 28. – Р. 187.
14. Никитин В. Н. Коррозия и защита лопаток газовых турбин. – Л.: Машиностроение, 1987. – 272 с.
15. Tien I. K., Rand W. H. The effect of active element addition in void formation during oxidation // Ser. Metal. – 1972. – № 1. – Р. 55–57.
16. Michels H. T. The effect of dispersed reactive metal oxides on the oxidation resistance of nickel – 20 % chromium alloys // Met. Trans. – 1976. – № 3. – Р. 379–388.
17. Долговечность конденсационных ТЗП на современном жаропрочном никелевом сплаве / B. C. Малашенко, А. Н. Шелковой, В. В. Грабин и др. // Пробл. СЭМ. – 2000. – № 1. – С. 23–34.
18. Liu J. Mechanism of lifetime improvement in thermal barrier coatings with Hf/ or Y modification of CMSX-4 superalloy substrates: Dis., 2007. – 209 p.
>