автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Метод ускоренных испытаний на высокотемпературную газовую коррозию сопловых лопаток турбин ГТД
Автореферат диссертации по теме "Метод ускоренных испытаний на высокотемпературную газовую коррозию сопловых лопаток турбин ГТД"
На правах рукописи
ДАВЫДОВ Марсель Николаевич
МЕТОД УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ НА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНУЮ ГАЗОВУЮ КОРРОЗИЮ СОПЛОВЫХ ЛОПАТОК ТУРБИН ГТД
Специальность: 05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Уфа 2006
Работа выполнена в Уфимском государственном авиационном техническом университете на кафедре авиационных двигателей.
Научный руководитель: доктор технических наук,
профессор Гишваров Анас Саидович Официальные оппонента: доктор технических наук,
профессор Смыслов Анатолий Михайлович
кандидат технических наук Салихов Равиль Зарипович
Ведущее предприятие: ФГУП «НПП «Мотор» (г. Уфа).
Защита состоится « 29 » декабря 2006 г. в ¿Жучзл на заседании диссертационного совета Д-212.288.05 при Уфимском государственном авиационном техническом университете (450000, Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12, УГАТУ).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного авиационного технического университета.
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ
Автореферат разослан «28» ноября 2006 года
БИБЛИОТЕКА С.-Петербург
Ученый секретарь
диссертациошюго совета, д-р техн. наук, проф.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Современный период развития техники характеризуется высокими требованиями к ее надежности, большому ресурсу, сжатыми сроками создания и внедрения в эксплуатацию. В этих условиях актуальными являются разработка и внедрение научно-обоснованных методов ускоренных испытаний ГТД, обеспечивающих получение необходимой информации о надежности и ресурсе при минимальных временных и материальных затратах.
Известно, что надежность и ресурс газотурбинных двигателей определяются в основном элементами «горячей» части (рабочими и сопловыми лопат-1 ками, дисками турбин), подверженными действию статических, циклических, повторно-статических нагрузок, а также действию процессов газовой коррозии.
Сульфидно-оксидная газовая коррозия, связанная с коррозионным воз-с действием золовых и газовых продуктов сгорания ГТД поступающих в их проточную часть, является одним из серьезных видов повреждений лопаток, вызывающих снижение надежности и экономичности газовых турбин. Интенсивность сульфидно-оксидной коррозии в некоторых случаях столь велика, что лопатки турбины выходят из строя в течение нескольких сот часов.
Существующие методы автономных испытаний лопаток на надежность и 1 ресурс при длительном статическом, повторно-статическом и других видах механического нагружевия не воспроизводят полную картину повреждаемости, поскольку при этом не моделируется рабочая среда, и это естественно снижает достоверность оценки надежности и ресурса лопаток. Ускоренные испытания лопаток в системе двигателя, проводимые с форсированием режима нагруже-ния по частоте вращения, температуре, вибрации и др., также не воспроизводят полную картину коррозии по причине малой (по сравнению с ресурсом) длительности пребывания лопатки в газовой среде.
Таким образом, существующие методы испытаний лопаток турбин имеют или низкий уровень воспроизведения коррозионной повреждаемости или требуют большой длительности и затрат на испытания. Воспроизведение коррозионной повреждаемости лопаток в испытаниях позволяет повысить достоверность оценки таких механических свойств материалов как длительная прочность, ползучесть, усталостная прочность, в результате чего возрастает достоверность комплексной оценки надежности лопаток ГТД. В связи с этим акту-
альным является разработка методов ускоренных испытаний, обеспечивающих достоверную проверку коррозионной стойкости в условиях высокотемпературной газовой коррозии при минимальных временных и материальных затратах на испытания.
Исследования по теме диссертационной работы проводились в рамках «Государственных научно-технических программ АН РБ (Темы "Прочность, надежность и ресурс технических изделий авиа-, энерго- и общего машиностроения" (2002-2004 гг.), "Разработка методов оценки и прогнозирования технического состояния энергетических установок" (2005 - 2007гг.)), а также в рамках гранта ""Исследование и разработка методики ускоренных испытаний на надежность и ресурс лопаток газотурбинных двигателей" (А03-3.18-472, 2003-2004 гг., С.-Петербург).
Актуальность темы исследований по надежности и ресурсу двигателей отражена также в Федеральной целевой Программе «Развитие гражданской авиационной техники России на 2001 ...2010 годы и на период до 2015 года».
Цель работы. Разработка метода ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин ГТД на высокотемпературную газовую коррозию.
Для достижения данной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:
1) теоретическое обоснование метода ускоренных испытаний лопаток турбин ГТД, выполненных из жаропрочного никелевого сплава и подверженных действию высокотемпературной газовой коррозии;
2) разработка метода ускоренных испытаний на высокотемпературную газовую коррозию сопловых лопаток турбин, выполненных из жаропрочного никелевого сплава ЖСбК;
3) экспериментальное исследование влияния различных факторов на эффективность ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин как в плане сокращения их длительности, так и обеспечения их эквивалентности эксплуатационным по толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов и фазовому составу;
4) экспериментальная проверка метода ускоренных испытаний сопловых лопаток 1 ступени турбины ВСУ ТА-бА на высокотемпературную газовую коррозию.
Методы исследования и аппаратура. Полученные автором результаты базируются на использовании методов теорий: высокотемпературной газовой
коррозии, химического травления, электрохимической обработки, надежности, моделирования, эффективности, планирования эксперимента, воздушно-реактивных двигателей и лопаточных машин, системного анализа.
В процессе экспериментальных исследований использовалась аппаратура: потенциостат "ЕР-21", стабилизатор "ESN-550", микроскопы "МБР-Г, "Neofot-2" (Zeiss), вольтметр "В7-26", твердомер ПМТ-3, разработанная для испытаний экспериментальная малоинерционная электрическая печь с кремний-органическими нагревателями, тигель из жаростойкого бетона, трансформатор, весы "ВЛА-200", потенциометр "КС-4" с хромель-алюмелевыми термопарами, оже-спектрометр "LAS-200", микрорентгеноспектроанализатор "Su-peiprob-733".
Основные результаты исследования, выносимые на защиту:
1. Теоретически обоснованный метод ускоренных испытаний лопаток турбин ГТД на высокотемпературную газовую коррозию, реализуемых в последовательности: подготовка образцов, травление, электрохимическая обработка, высокотемпературная обработка в среде агрессивных газов.
2. Метод ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин ГТД, выполненных из жаропрочного никелевого сплава ЖС6К и подверженных действию высокотемпературной газовой коррозии.
3. Результаты экспериментального исследования влияния различных факторов на эффективность ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин как в плане сокращения их длительности, так и обеспечения их эквивалентности эксплуатационным по толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов и фазовому составу.
4. Результаты экспериментальной проверки метода ускоренных испытаний сопловых лопаток 1 ступени турбины ВСУ ТА-бА на высокотемпературную газовую коррозию.
Научная новизна
1. Впервые теоретически обоснован метод ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин ГТД, изготовленных из жаропрочного никелевого сплава и подверженных в эксплуатации действию высокотемпературной газовой коррозии, который позволяет обеспечивать эквивалентность ускоренных и эксплуатационных испытаний по толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов в поверхностном слое и микроструктуре. При этом эквивалентность испытаний достигается нагружением лопаток в последовательности:
"травление - электрохимическая обработка - высокотемпературная обработка в среде агрессивных газов".
2. Впервые определены:
• режим травления, заключающийся в выдерживании образцов лопаток в течение 5 мин в электролите состава 0,8% лимонной кислоты в водном растворе, 0,9% сульфата аммония (МИ^ЬЗО^, чем обеспечивается получение обезле-гированного слоя образцов лопаток, эквивалентного эксплуатационному по содержанию легирующих элементов;
• состав электролита, включающий 15% ЫаЖ>3, 5% №25 и 5% глицерина и позволяющий формировать в ускоренных испытаниях коррозионный слой образцов лопаток, эквивалентный эксплуатационному по толщине;
• режим высокотемпературной обработки образцов лопаток, заключающийся в нагреве до температуры 920 °С, выдержке в течение 5 час в среде агрессивных газов, получаемых разложением солей МеСО) и Ма280д, и охлаждении до комнатной температуры в течение 2,5 час, что позволяет воспроизводить механизм ускоренной коррозии, свойственный эксплуатационному по фазовому составу.
3. Установлено:
• применение катализаторов процесса коррозии У^Оз и №С1 (часто используемых при проведении ускоренных испытаний с целью сокращения их длительности) в данном методе ускоренных испытаний приводит к изменению механизма коррозии и поэтому является неприемлемым;
• исключение эффекта Ребиндера, искажающего реальный механизм коррозии в ускоренных испытаниях, обеспечивается за счет применения при высокотемпературной обработке образцов лопаток фиксирующей подставки из сплава ЭИ-437Б.
4. На примере сопловых лопаток 1 ступени турбины ВСУ ТА-6А, выполненных из сплава ЖСбК, получено существенное сокращение длительности коррозионных испытаний (в 146 раз) с обеспечением эквивалентности испытаний по толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов в поверхностном слое и микроструктуре.
Обоснованность и достоверность результатов исследования.
Достоверность проведенных в работе исследований подтверждена:
• использованием известных методов электрохимической обработки, травления, подготовки шлифов для анализа поверхностного слоя и др.;
• совпадением результатов ускоренных испытаний лопаток с результатами эксплуатационных испытаний со толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов и фазовому составу;
• проведением анализов поверхностного слоя с применением методов электронной оже-спекгроскопин (LAS-200), микроренгеноспектрального анализа поверхностного слоя (Superprob-733).
Практическая значимость. Практическая значимость работы заключается в возможности применения данного метода ускоренных испытаний для экспресс оценки коррозионной стойкости лопаток турбин ГТД при проведении испытаний как на отдельных установках, так и в системе двигателя (когда проверяется надежность одновременно нескольких наиболее важных элементов, I ответственных за надежность и ресурс двигателя в целом).
Метод применим при создании двигателей на этапе научно-исследовательских работ, при их доводке, а также в процессе серийного производства, При этом достигается существенное сокращение длительности испытаний по сравнению с существующими методами.
Совместная реализация метода ускоренных испытаний (при автономных испытаниях образцов лопаток) с испытаниями на длительную прочность, мало-и многоцикловую прочность позволяет повысить достоверность комплексной оценки надежности и ресурса лопаток турбин ГТД.
Внедрение, Результаты работы внедрены в ФГУП УАП «Гидравлика», а также в учебном процессе УГАТУ в дисциплине «Испытания авиационных двигателей» специальности 160301 «Авиационные двигатели и энергетические установки».
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на МНТК "Интеллектуальные системы управления и обработки информации", Уфа, УГАТУ, 2001; РНГК "Компьютерное и математическое моделирование в естественных и технических науках", Тамбов, ИМФИ ТГУ; РНТК "Проблемы современного энергомашиностроения" Уфа, УГАТУ, 2002; МНТК "Проблемы и перспективы развития дви-гателестроения", Самара, СГАУ, 2003; МНТК "VII Королевские чтения", Самара, СГАУ, 2003; МНТК "XXX Гагаринские чтения", Москва, MATH, 2004; МНТК «Проблемы современного машиностроения», Уфа, УГАТУ, 2004; МНТК "XXXI Гагаринские чтения", Москва, МАТИ, 2005; РНТК "Инновационные проблемы развития машиностроения в Башкортостане", Уфа, УГАТУ, 2003,2004; МНТК "Рабочие процессы и технология двигателей" КГТУ, Казань,
2005; РНТК «Мавлютовские чтения. Современные проблемы расчета, проектирования и производства авиационноракетной техники», Уфа, УГАТУ, 2006; МНТК «Проблемы и перспективы развития двигателестроения», Самара, 2006; 1Л1 научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин. Москва, 2006; К РНТК «Аэрокосмическая техника и высокие технологии», Пермь, 2006.
Публикация. Результаты исследований отражены в 29 публикациях.
На способ ускоренных испытаний авиационного ГТД получен патент 1Ш 2270431С1.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов работы, приложений, списка литературы (181 наименование).
Основная часть работы содержит 113 страниц, 49 иллюстраций, 26 таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении обосновывается актуальность работы, формулируются ее задачи, отмечается новизна и практическая ценность результатов.
Первая глава диссертации посвящена анализу состояния проблемы ускоренных испытаний лопаток турбин ГТД на высокотемпературную газовую коррозию. Проведен анализ условий работы и повреждений лопаток турбин ГТД обусловленных влиянием высокотемпературной газовой коррозии.
Рассмотрены основные методы ускоренных испытаний лопаток турбин на высокотемпературную газовую коррозию, включая:
* испытания в системе двигателя;
* автономные испытания на стендах;
* испытания в тиглях в расплавах солей;
* испытания в расплавах солей с электрохимическим воздействием;
»испытания с предварительным нанесением коррозионной обмазки.
Проведен сравнительный анализ данных методов ускоренных испытаний.
Отмечено, что существующие в настоящее время методы ускоренных испытаний или не обеспечивают эквивалентность эксплуатационным повреждениям, или имеют большую длительность. Поэтому актуальным является разработка метода ускоренных испытаний на высокотемпературную газовую, кото-
рый до длительности приближался бы к электрохимическому методу испытаний, а по достоверности - к испытаниям лопаток в системе двигателя.
На основании проведенного анализа сформулированы основные задачи, решаемые в диссертационной работе.
Во второй главе рассмотрены теоретические основы метода ускоренных испытаний на высокотемпературную газовую коррозию образцов лопаток турбин ГТД. Коррозионная повреждаемость лопатки
в работе оценивалась:
* толщиной и массой т^ коррозионного поверхностного слоя лопатки;
* содержанием легирующих элементов в поверхностном слое лопатки
С«, = [с...... с,г = [№,А1,Ш,Сг,и...Г;
* микроструктурой (фазовым составом) поверхностного слоя лопатки:
Фяр = [Ф„...,Ф)]\ где Ф/ - / - ая фаза микроструктуры [а, р, у, у*,..];
* твердостью приповерхностной зоны лопатки НУ.
В соответствии с принципом независимости суммарного запаса ресурса изделия от режима испытаний, широко используемым в теории надежности технических систем, эксплуатационная повреждаемость лопаток может быть воспроизведена в испытаниях различными способами, включая как традиционно используемые методы ускоренных испытаний, так и применяя новые методы, В частности, в данной работе предлагается ускоренные испытания сопловых лопаток турбин ГТД проводить в виде последовательно реализуемых на-груженийЛ((рис. 1):
* травление лопатки в электролите - Д^;
* электрохимическая обработка (ЭХО) -
° высокотемпературная обработка (ВТО) в среде агрессивных газов - :
■^исп ~&ср ^ВП' (1)
Такая последовательность испытаний позволяет проводить: "формирование обезлегированной зоны на поверхности металла - насыщение поверхностного слоя образцов лопаток серой и образование оксидной пленки - ускоренную газовую коррозию " (рис. 2).
■ КорйсзИя шпатки аэмшуашйн .
О
,- Уфгоред^ре глодвлирорзнич ' -.корроз.ни в ИСПЫТАНИЯХ .
1. Травление^ г. эхо ^з, ато[ 1 1 $
лопатка или
□
Ряс, 1
Условие эквивалентности ускоренных и эксплуатационных испытаний имеет вид:
Пиар.»™ = Дг(А[г), ). )1 - Пи^.™ = Лтэкс(Я )], (2) где Пимкп .Пмрэм - коррозионная повреждаемость лопаток в ускоренных испытаниях и эксплуатационных условиях; ~ длительность эксплуатационного нагружения лопаток в режиме, характеризуемом векторной величиной Лзга.
^^^^^^ / / Формирование / Формирование
Подотоека исходных данных
Подготовка образцов для ускоренных испытаний
Формирование коррозионного слоя,
эквивалентного эксплуатационному по толщине
Формирование коррозионного слоя,
эквивалентного эксплуатационному по фамвому составу
И
Данные после эксплуатация
1.
2. С** ■Чс|«-™,е4Г 3
I, Вирой образоис дм нстлзннЯ;
Мгхадичсская ешюпа лоисрхиостн;
Обезэдфлрзмис о орги-ккчсокнх распнзрнтслях
I. Трзаледнв (мдгоранте легирующих элементов); 1. ЭХО (образование оксидов N1* С г, А], иоеддоюемеерхиост-яого слол ссроЦ)
Нагрев в высоко-тймгерлурлой осчи & агрессивной срсде (ускорении гааоеа» карр«»»)
\
Рис. 2, Общая схема проведения ускоренных испытаний образцов сопловых лопаток на высокотемпературную газовую коррозию
Далее в работе приведена целевая функция, реализующая условие эквивалентности испытаний.
На этапах травления и ЭХО в ускоренных испытаниях формируется коррозионный слой, эквивалентный эксплуатационному по толщине и составу продуктов коррозии:
^Ofxen ^эхо) > 'Цин = ¿'корта = с
"«¿»D. = г V^J > = F(RW); = Н8$хо)'
I
Atcfunoi= ; СцР«сл=/:'(лТР);
Ф^п = F{Rjr); я,, = ДЭтр.Г т ); П
Фнфясп = F<iW; (3)
■ft^xo ~ Сиряеа — ЗХО'^*ЭХО» ^Эхо) >
гДе h%*m-> толщина коррозионного слоя после травления и ЭХО; Э^,
Ээхо - электролиты, включающие erpj,.,,, е^,.,, и е».0.ь..., компонент (соля для Гфиготовления раствора электролита); С^™, cSJ.™ - состав поверхностного слоя после травления и ЭХО; Уэхо ~ ток ЭХО; 7тр и 7Ьхо ~ температура травления и ЭХО; х-п» и %хо ~ длительность травления н ЭХО.
Электрохимическая обработка позволяет увеличить содержание серы и способствует образованию оксидов.
На этапе ВТО на образцах лопаток формируется коррозионный слой, эквивалентный эксплутационному по фазовому составу:
Фи*««, S Фи* ш; = idem - + ;
-а»
Спры =Уел1=Сир„; Ф1Ч,«„ = F(RmQ); (4)
^ВТО = /(COIWi^stro^BIO (■tBTOI>'tBtO)Ji
где Гвто - температура; т;ис,„-евт02>твто:1 - длительность нагрева, выдержки и охлаждения испытываемого образца лопатки при ВТО.
Место вырезки образца из лопатки выбирается из условия соответствия максимальной эксплуатационной повреждаемости.
Д алее в работе рассматриваются различные варианты травления лопаток.
Показано, что ЭХО образцов лопаток возможно с использованием одно-и многокомпонентных растворов электролитов. При этом никельхромовые сплавы растворяются с минимальной скоростью в электролите NaCl и с максимальной скоростью в электролите ЫаЫОз.
Дня ускорения высокотемпературной газовой коррозии предлагается использовать в испытаниях катализаторы коррозии: соли NaCl и NHtVOj, однако это требует экспериментального подтверждения и рассматривается в главе 4 диссертации.
В третьей главе рассматривается структура и содержание основных этапов метода ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин ГТД на высоко-
температурную газовую коррозию.
Рассматривается процесс подготовки образцов лопаток к испытаниям.
Анализируются несколько способов травления: а) химическое растворение; б) нагрев; в) пропускание через раствор электрического тока.
Выбор кислоты для травления лопаток в ускоренных испытаниях требует проведения экспериментального исследования и рассматривается в главе 4 диссертации.
С учетом добавок к основному электролиту рассматриваются 12 вариантов растворов для ЭХО. Выбор окончательного варианта ЭХО проводится экспериментально и рассмотрен в главе 4 диссертации.
Применение в качестве добавки глицерина способствует образованию окислов и уменьшению шероховатости поверхности образцов лопаток.
ВТО образцов лопаток в ускоренных испытаниях возможна нагревом образцов: а) токами высокой частоты; б) газовой горелкой; в) в электрической печи. Показано, что наиболее целесообразным для ускоренных испытаний является нагрев образцов лопаток в электрической печи.
Получение агрессивной атмосферы возможно смешиванием чистых газов (оксидов серы, углекислого газа, угарного газа и др.), а также разложением солей при высокой температуре. Второй способ характеризуется низкими затратами, поэтому и рекомендован для проведения ускоренных испытаний.
Отмечено, что получение коррозионно-акгивной среды (ЭОз, БОз, СО, СОг) возможно разложением солей: Ыа^О,», ЫагЗОз, Ь^С03 и их смесей.
В четвертой главе приведены результаты исследования эффективности ускоренных испытаний на высокотемпературную газовую коррозию сопловых лопаток 1 ступени турбины ВСУ ТА-6А, выполненных из жаропрочного никелевого сплава ЖСбК.
Электрохимическая поляризация образцов, проведенная при комнатной температуре в 15% водных растворах солЬй КаС1, МаЫОэ, МЬ^ЫОз, "N11(01 и ^БО^ а также в двух- и трехкомпонентных электролитах солей с добавками этиленгликоля, глицерина и сульфида натрия, показала, что оптимальным для проведения ускоренных испытаний лопаток турбин является электролит на основе 15% раствора нитрата натрия. По сравнению с другими электролитами, соль МаИОз создает нейтральную среду, обладает меньшей рассеивающей способностью и позволяет получать более прочную оксидную пленку за более короткое время. При введении в раствор нитрата натрия различных электролитов
и
скорость растворения сплавов резко увеличивается, что объясняется увеличением электропроводности электролита.
Оптимальным для ускоренных испытаний является режим ЭХО в течении 1 часа при комнатной температуре при токе поляризации 100 шА в трех-компонентном растворе, содержащем 15% ЫаЪЗОэ, 5% N328 и 5% глицерина.
По результатам проведенных экспериментов, в качестве оптимальных выбраны соли Л^ССЬ и 1№12§Оз, как создающие необходимое количество агрессивных газов.
После завершения испытаний образцы: прошедшие испытания, отработавшие в эксплуатации, а также, полученные из новых лопаток, исследовались в ВИАМЕ. Исследование проводилось с применением метода электронной оже-спектроскопии на спектрометре ЛАС-200 фирмы РИБЕР (Франция), метода растровой электронной микроскопии (РЭМ) и микрорентгеноспектрального анализа (МСРА) на установке «Сулерпроб-733» с приставкой «Линк».
Микроструктура лопаток приведена на рис. 3, а результаты МРСА по оценке содержания легирующих элементов - в табл. 1.
внш ■Ш £Н№ ШЙШ' шж щш рда!
а
ЩЖЩ ЩтШ ¥ШШ Р» чшЩ 1 1 t 1 Щ&ШМ ■и
б
Рис. 3. Микроструктура лопаток: а - после эксплуатации; б - после ускоренных испытаний
Высокотемпературное окисление никелевых жаропрочных сплавов с высоким содержанием хрома и алюминия при эксплуатации связано с потерей алюминия и образованием обедненной приповерхностной зоны. Аналогичный результат наблюдался па образцах, прошедших ускоренные испытания.
Содержание легирующих элементов по атомарному составу в сплаве ЖС6К показало, что расхождение результатов эксплуатационных и ускоренных испытаний (при погрешности оценки легирующих элементов, равной 5 % и выше) не превышает 7 % (табл.1).
Таблица 1
Легирующий элемент Содержании легирующих элементов, % Изменение содержания легирующего элемента 8,%
эксплуатация ускоренные испытания (А.)*
до после до поело
1 А1 5,5*0,5 №0,5 5,5±0,5 1,0±0,5 -4,2 -4,5 0,3 6,6
2. Сг 10,7*1,2 9,1±0,5 10,7±и 9,0±0,25 -1,65 -1,75 0,1 5,7
3. И 2,8*0,3 1,5±0,4 2,8*0,3 1,040,2 -1,76 -1,85 0,11 5,9
4. W 7,5±0,5 8,0±0,5 7,5±0,5 8,вал,4 0,49 0,5 0,01 0,2
5. № бб,0±1,5 70,8±0,4 66,Ш,5 71,0*0,25 4,8 5,0 0,2 4,2
Исследование микротвердости приповерхностной зоны образцов лопаток, прошедших ускоренные испытания и лопаток, отработавших в эксплуатации, проводилось на твердомере ЛМТ-З при нагрузке 50 г (относительная погрешность составляет 15%). Результаты исследования показали (табл. 2), что микротвердость поверхностного слоя образцов лопаток, прошедших ускоренные испытания и отработавших в эксплуатации, совпадает (погрешность не превышает 4%).
Таблица 2
Образец лопатки Микротвсрдость (НУ), МПа
коррозношшй ЗОНЫ основного металла
После эксплуатации НУ^ 830*41,5 3400*170
После ускоренных нспьггаянй НУ ^ 80й±40 3300*165
А * НУ ж ~ НУ нсл 30 100
3,4..,3,8 2,8___3,1
В табл. 3 приведено относительное изменение веса образцов и лопаток, при этом различие в показаниях не превышает 5 %.
Таблица 3
Масса образцов лопаток, г Изменение массы Дм — Дм^-Дм™, 6,%
эксплуатация испытанна
До после до после Дм аог
2,848± 0,01 2,721± 0,02 2,782± 0,01 2 ,Ш± 0,01 0,127± 0,003 о,ш± 0,003 0,006 4,б,., 4,8
Таким образом, в целом полученные результаты подтверждают эквивалентность ускоренных и эксплуатационных испытаний сопловых лопаток турбины.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
1. Впервые для оценки коррозионной стойкости сопловых лопаток турбин, выполненных из жаропрочного никелевого сплава ЖСбК, разработана методика ускоренных испытаний, позволяющая получать коррозионные повреждения лопаток, аналогичные эксплуатационным, за время, в 146 раз меньшее длительности эксплуатационных испытаний,
2. На основе принципа независимости суммарного запаса ресурса изделия от режима испытания, широко используемого в теории надежности технических систем, эксплуатационная коррозионная повреждаемость лопаток может быть воспроизведена в испытаниях различными способами, включая как традиционно используемые методы (ускоренные испытания с форсированием режима нагружения, исключение слабовлияющих режимов и др.), так и применяя новые методы. В частности, в данной работе предложен метод ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин ГТД, реализуемый в виде последовательности нагружений:
* травление лопатки в электролите;
* электрохимическая обработка;
* высокотемпературная обработка в среде агрессивных газов.
На этапах травления и электрохимической обработки в ускоренных испытаниях формируется коррозионный слой, эквивалентный эксплуатационному по толщине и составу продуктов коррозии.
Электрохимическая обработка позволяет увеличить содержание серы и способствует образованию оксидов, а высокотемпературная обработка позволяет формировать коррозионный слой, эквивалентный эксплуатационному по
микроструктуре (фазовому составу),
3. Установлено, что для получения состава легирующих элементов в поверхностном слое, аналогичного эксплуатационному, оптимальным является химический способ травления, осуществляемый погружением и выдержкой в течение 5 мин. образцов лопаток в травящем растворе состава; 0,8 % раствор лимонной кислоты и 0,9% (ЫИ^О*.
4. Исследование различных вариантов электрохимической обработки, отличающихся током обработки и временем выдержки в электролите, показало, что получение коррозионного слоя, эквивалентного эксплуатационному, обеспечивается выдержкой в электролите состава 15% ЫаЖ)з, 5% глицерина и 5% Ыа^в при токе 100 гаА в течение 1 часа.
5. Оптимальным вариантом нагрева испытываемых образцов лопаток при проведении высокотемпературной обработки является нагрев в электрической печи.
Получение агрессивной атмосферы в печи обеспечивается разложением солей при высокой температуре.
Получение фазового состава поверхностного слоя лопаток в испытаниях, аналогичного эксплуатационному, достигается высокотемпературной обработкой образцов в среде агрессивных газов: нагрев до температуры 920 "С, выдержка в течение 5 часов в среде агрессивных газов, получаемых разложением солей 1^СОз и Ыа^Оз, охлаждение до комнатной температуры в течение 2,5 часов.
6. Установлено, что применение катализаторов УгО$ и ЫаС1, часто используемых в ускоренных испытаниях для сокращения их длительности, приводит к изменению механизма коррозии и поэтому в рассматриваемом методе ускоренных испытаний неприемлемо.
Исключение эффекта Ребиндера при высокотемпературной обработке достигается использованием фиксирующей подставки из сплава ЭИ-437Б,
7. Визуальный осмотр лопаток, прошедших эксплуатацию и ускоренные испытания, показал схожую макрокартину повреждений.
Исследование поверхности методом электронной оже-спектроскопии показало, что содержание легирующих элементов в поверхностном слое лопаток после испытаний и эксплуатации совпадает (расхождение результатов не превышает 7%);
Коррозионный слой образцов, прошедших ускоренные испытания, экви-
валентен эксплуатационному по толщине, фазовому составу и микроструктуре поверхностного слоя.
8. Областью применения данного метода является сравнительная экспресс-оценка характеристик сопловых лопаток ГТД как на отдельных установках, так и в системе двигателя, при проведении совмещенных ускоренных испытаний (когда проверяется надежность одновременно нескольких наиболее важных элементов, ответственных за надежность и ресурс двигателя в целом) с различными вариантами комбинирования рассмотренного метода испытаний с другими известными и используемыми на практике методами сокращения длительности ресурсных испытаний.
Метод применим при создании двигателей на этапе научно-исследовательских работ, при их доводке, а также в процессе серийного производства при проведении технологических испытаний, направленных на повышение надежности и ресурса лопаток турбин.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации, вошедшие в издания перечня ВАК
1. Давыдов М.Н. Ускоренное моделирование высокотемпературной газовой коррозии лопаток турбин // Известия вузов. Авиационная техника, — Казань: КГТУ, 2005, №4, С.32-33.
2. Давыдов М.Н. Ускоренное моделирование высокотемпературной газовой коррозии лопаток турбин ГТД / A.C. Гишваров, М.Н. Давыдов // Вестник УГАТУ. - Уфа: УГАТУ, 2006, - Т.З. - С. 51-60.
3. Давыдов М.Н. Ускоренное моделирование высокотемпературной газовой коррозии лопаток турбины ГТД / A.C. Гишваров, М.Н. Давыдов // Вестник СГАУ, - Самара: СГАУ, 2003, С. 455-461.
4. Давыдов М.Н. Патент RU 2270431 С1. Способ ускоренного испытания авиационного ГТД / A.C. Гишшров, М.Н. Давыдов. МПК7 G01 М 13/00. Опубл. 20.02.06. Бюл. №5.
и другие
5. Давыдов М.Н, Ускоренные испытания на высокотемпературную газовую коррозию лопаток турбины ГТД / A.C. Гишваров, М.Н. Давыдов // Вопросы теории и расчета рабочих процессов тепловых двигателей: Межвуз. сб. науч. тр. №20. - Уфа: УГАТУ, 2002, С. 142 -157.
6. Давыдов М.Н. Сульфидно-оксидная коррозия лопаток газотурбинных установок 1 A.C. Гишваров, М.Н. Давыдов // Вопросы теории и расчета рабочих процессов тепловых двигателей: Межвуз. сб. науч. тр. №20. — Уфа: УГАТУ, 2002, С. 157-169.
7. Давыдов М.Н. Анализ видов коррозионного разрушения деталей газотурбинных установок / A.C. Гишваров, М.Н. Давыдов // Проблемы современного энергомашиностроения: Сб. тр. Всерос. науч. техн. конф. - Уфа: УГАТУ, 2002, С. 138.
8. Давыдов М.Н. Методика моделирования высокотемпературной газовой коррозии в системе двигателя / A.C. Гишваров, М.Н. Давыдов // Проблемы современного энергомашиностроения: Сб. тр. Всерос. науч. техн. конф. — Уфа: УГАТУ, 2002, С. 137.
9. Давыдов М.Н. Анализ гипотез высокотемпературного коррозионного разрушения лопаток турбин ГТД / A.C. Гишваров, М.Н. Давыдов, A.B. Безруков //VII Королевские чтения: Сб. тр. Между нар. науч. техн. конф. - Самара: СГАУ, 2003, С.102-103.
10. Давыдов М.Н. Ускоренное моделирование газовой коррозии сопловых лопаток газотурбинных двигателей / A.C. Гишваров, MJH. Давыдов // Инновационные проблемы развития машиностроения в Башкортостане: Сб. науч. тр. АН РБ. - Уфа: Гилем, 2.003, С. 82-90.
11. Давыдов М.Н. Экспресс-метод оценки коррозионной стойкости жаропрочных сплавов, используемых в турбинах ГТД / A.C. Гишваров, М.Н. Давыдов // Мавлютовские чтения. Современные проблемы расчета, проектирования и производства авиационно-ракетной техники: Сб. тр. Рос. науч. техн. конф. -Уфа: УГАТУ, 2006, С. 47-52.
12. Давыдов М.Н. Повышение эффективности ускоренных коррозионных испытаний сопловых лопаток ГТД / A.C. Гишваров, М.Н. Давыдов // Проблемы и перспективы развития двигателестроения: Сб. тр. мевд. науч. техн. конф. -Самара: СГАУ, 2006, С. 78-80.
ДАВЫДОВ Марсель Николаевич
МЕТОД УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ НА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНУЮ ГАЗОВУЮ КОРРОЗИЮ СОПЛОВЫХ ЛОПАТОК ТУРБИН ГТД
Специальность: 05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Подписано к печати 28.11.2006 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,0. Усл. кр-отг. 1,0. Уч.-изд. л. 0.9. Тиране 100 экз. Заказ № 618
ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет Центр оперативной полиграфии 450000, Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12
¿AlV-r/f
TÛ&C
i
i
j
«
j
Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Давыдов, Марсель Николаевич
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ЛОПАТОК ТУРБИН ГТД НА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНУЮ ГАЗОВУЮ КОРРОЗИЮ.
1.1. Актуальность проблемы ускоренных испытаний ГТД.
1.2. Анализ условий работы и повреждений лопаток турбин ГТД, обусловленных высокотемпературной газовой коррозией.
1.3. Методы испытаний лопаток турбин на высокотемпературную газовую коррозию.
1.3.1. Испытания лопаток в системе двигателя.
1.3.2. Автономные испытания лопаток на стендах.
1.3.3. Испытания лопаток в тиглях в расплавах солей.
1.3.4. Испытания лопаток в расплавах солей с электрохимическим воздействием.
1.3.5. Испытания лопаток с предварительным нанесением коррозионной обмазки на их поверхность.
1.4. Сравнительный анализ методов испытаний лопаток турбин на высокотемпературную газовую коррозию.
Выводы по главе 1.
Цель работы и решаемые в диссертации задачи.
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ЛОПАТОК ТУРБИН ГТД НА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНУЮ ГАЗОВУЮ КОРРОЗИЮ
2.1. Основные принципы, используемые при обосновании ускоренных испытаний.
2.1.2. Условие эквивалентности ускоренных и длительных испытаний
2.1.3. Критерии эффективности ускоренных испытаний.
2.1.4. Целевая функция, реализующая условие эквивалентности ускоренных и длительных испытаний.
2.2. Теоретическое обоснование метода ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин на высокотемпературную газовую коррозию.
Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ МЕТОДА УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ СОПЛОВЫХ ЛОПАТОК ТУРБИН ГТД НА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНУЮ ГАЗОВУЮ КОРРОЗИЮ.
3.1. Общая структура метода.
3.2. Содержание основных этапов ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин на высокотемпературную газовую коррозию.
3.2.1. Подготовка образцов лопаток для испытаний.
3.2.2. Травление.
3.2.3. Электрохимическая обработка.
3.2.4. Высокотемпературная обработка.
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АПРОБАЦИЯ МЕТОДА УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ СОПЛОВЫХ ЛОПАТОК НА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНУЮ ГАЗОВУЮ КОРРОЗИЮ.
4.1. Условия проведения исследования.
4.2. Подготовка образцов.
4.3. Травление.
4.4. Электрохимическая обработка.
4.5. Высокотемпературная обработка.
4.6. Анализ результатов ускоренных испытаний сопловых лопаток на высокотемпературную газовую коррозию.
Выводы по главе 4.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.
Введение 2006 год, диссертация по авиационной и ракетно-космической технике, Давыдов, Марсель Николаевич
Актуальность работы. Современный период развития техники характеризуется высокими требованиями к ее надежности, большому ресурсу, сжатыми сроками создания и внедрения в эксплуатацию. В этих условиях актуальными являются разработка и внедрение научно-обоснованных методов ускоренных испытаний ГТД, обеспечивающих получение необходимой информации о надежности и ресурсе при минимальных временных и материальных затратах.
Известно, что надежность и ресурс газотурбинных двигателей определяются в основном элементами «горячей» части (рабочими и сопловыми лопатками, дисками турбин), подверженными действию статических, циклических, повторно-статических нагрузок, а также действию процессов газовой коррозии.
Сульфидно-оксидная газовая коррозия, связанная с коррозионным воздействием золовых и газовых продуктов сгорания ГТД, поступающих в их проточную часть, является одним из серьезных видов повреждений лопаток, вызывающих снижение надежности и экономичности газовых турбин. Интенсивность сульфидно-оксидной коррозии в некоторых случаях столь велика, что лопатки турбины выходят из строя в течение нескольких сот часов.
Существующие методы автономных испытаний лопаток на надежность и ресурс при длительном статическом, повторно-статическом и других видах механического нагружения не воспроизводят полную картину повреждаемости, поскольку при этом не моделируется рабочая среда, и это естественно снижает достоверность оценки надежности и ресурса лопаток. Ускоренные испытания лопаток в системе двигателя, проводимые с форсированием режима нагружения по частоте вращения, температуре, вибрации и др., также не воспроизводят полную картину коррозии по причине малой (по сравнению с ресурсом) длительности пребывания лопатки в газовой среде.
Таким образом, существующие методы испытаний лопаток турбин имеют или низкий уровень воспроизведения коррозионной повреждаемости или требуют большой длительности и затрат на испытания. Воспроизведение коррозионной повреждаемости лопаток в испытаниях позволяет повысить достоверность оценки таких механических свойств материалов как длительная прочность, ползучесть, усталостная прочность, в результате чего возрастает достоверность комплексной оценки надежности лопаток ГТД. В связи с этим актуальным является разработка методов ускоренных испытаний, обеспечивающих достоверную проверку коррозионной стойкости в условиях высокотемпературной газовой коррозии при минимальных временных и материальных затратах на испытания.
Исследования по теме диссертационной работы проводились в рамках «Государственных научно-технических программ АН РБ (Темы "Прочность, надежность и ресурс технических изделий авиа-, энерго- и общего машиностроения" (2002-2004 гг.), "Разработка методов оценки и прогнозирования технического состояния энергетических установок" (2005 - 2007гг.)), а также в рамках гранта ""Исследование и разработка методики ускоренных испытаний на надежность и ресурс лопаток газотурбинных двигателей" (А03-3.18-472, 2003-2004 гг., С.Петербург).
Актуальность темы исследований по надежности и ресурсу двигателей отражена также в Федеральной целевой Программе «Развитие гражданской авиационной техники России на 2001 .2010 годы и на период до 2015 года».
Цель работы. Разработка метода ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин ГТД на высокотемпературную газовую коррозию.
Для достижения данной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:
1) теоретическое обоснование метода ускоренных испытаний лопаток турбин ГТД, выполненных из жаропрочного никелевого сплава и подверженных действию высокотемпературной газовой коррозии;
2) разработка метода ускоренных испытаний на высокотемпературную газовую коррозию сопловых лопаток турбин, выполненных из жаропрочного никелевого сплава ЖС6К;
3) экспериментальное исследование влияния различных факторов на эффективность ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин как в плане сокращения их длительности, так и обеспечения их эквивалентности эксплуатационным по толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов и фазовому составу;
4) экспериментальная проверка метода ускоренных испытаний сопловых лопаток 1 ступени турбины ВСУ ТА-6А на высокотемпературную газовую коррозию.
Методы исследования и аппаратура. Полученные автором результаты базируются на использовании методов теорий: высокотемпературной газовой коррозии, химического травления, электрохимической обработки, надежности, моделирования, эффективности, планирования эксперимента, воздушно-реактивных двигателей и лопаточных машин, системного анализа.
В процессе экспериментальных исследований использовалась аппаратура: потенциостат "ЕР-21", стабилизатор "ESN-550", микроскопы "МБР-1", "Neo-fot-2" (Zeiss), вольтметр "В7-26", твердомер ПМТ-3, разработанная для испытаний экспериментальная малоинерционная электрическая печь с кремний-органическими нагревателями, тигель из жаростойкого бетона, трансформатор, весы "BJ1A-200", потенциометр "КС-4" с хромель-алюмелевыми термопарами, оже-спектрометр "LAS-200", микрорентгеноспектроанализатор "Superprob-733м.
Основные результаты исследования, выносимые на защиту:
1. Теоретически обоснованный метод ускоренных испытаний лопаток турбин ГТД на высокотемпературную газовую коррозию, реализуемых в последовательности: подготовка образцов, травление, электрохимическая обработка, высокотемпературная обработка в среде агрессивных газов.
2. Метод ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин ГТД, выполненных из жаропрочного никелевого сплава ЖС6К и подверженных действию высокотемпературной газовой коррозии.
3. Результаты экспериментального исследования влияния различных факторов на эффективность ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин как в плане сокращения их длительности, так и обеспечения их эквивалентности эксплуатационным по толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов и фазовому составу
4. Результаты экспериментальной проверки метода ускоренных испытаний сопловых лопаток 1 ступени турбины ВСУ ТА-6А на высокотемпературную газовую коррозию.
Научная новизна #
1. Впервые теоретически обоснован метод ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин ГТД, изготовленных из жаропрочного никелевого сплава и подверженных в эксплуатации действию высокотемпературной газовой коррозии, который позволяет обеспечивать эквивалентность ускоренных и эксплуатационных испытаний по толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов в поверхностном слое и микроструктуре. При этом эквивалентность испытаний достигается нагружением лопаток в последовательности: "травление - электрохимическая обработка - высокотемпературная обработка в среде агрессивных газов".
2. Впервые определены:
• режим травления, заключающийся в выдерживании образцов лопаток в течение 5 мин в электролите состава 0,8% лимонной кислоты в водном растворе, 0,9% сульфата аммония (NH^SO^ чем обеспечивается получение обезлеги-рованного слоя образцов лопаток, эквивалентного эксплуатационному по содержанию легирующих элементов;
• состав электролита, включающий 15% NaNC^, 5% Na2S и 5% глицерина и позволяющий формировать в ускоренных испытаниях коррозионный слой образцов лопаток, эквивалентный эксплуатационному по толщине;
• режим высокотемпературной обработки образцов лопаток, заключающийся в нагреве до температуры 920 °С, выдержке в течение 5 час в среде агрессивных газов, получаемых разложением солей MgC03 и Na2S03, и охлаждении до комнатной температуры в течение 2,5 час, что позволяет воспроизводить механизм ускоренной коррозии, свойственный эксплуатационному по фазовому составу.
3. Установлено:
• применение катализаторов процесса коррозии V2O5 и NaCl (часто используемых при проведении ускоренных испытаний с целью сокращения их длительности) в данном методе ускоренных испытаний приводит к изменению механизма коррозии и поэтому является неприемлемым;
• исключение эффекта Ребиндера, искажающего реальный механизм коррозии в ускоренных испытаниях, обеспечивается за счет применения при высокотемпературной обработке образцов лопаток фиксирующей подставки из сплава ЭИ-437Б.
4. На примере сопловых лопаток 1 ступени турбины ВСУ ТА-6А, выполненных из сплава ЖС6К, получено существенное сокращение длительности коррозионных испытаний (в 146 раз) с обеспечением эквивалентности испытаний по толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов в поверхностном слое и микроструктуре.
Обоснованность и достоверность результатов исследования.
Достоверность проведенных в работе исследований подтверждена:
• использованием известных методов электрохимической обработки, травления, подготовки шлифов для анализа поверхностного слоя и др.;
• совпадением результатов ускоренных испытаний лопаток с результатами эксплуатационных испытаний по толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов и фазовому составу;
• проведением анализов поверхностного слоя с применением методов электронной оже-спектроскопии (LAS-200), микроренгеноспектрального анализа поверхностного слоя (Superprob-733).
Практическая значимость. Практическая значимость работы заключается в возможности применения данного метода ускоренных испытаний для экспресс оценки коррозионной стойкости лопаток турбин ГТД при проведении испытаний как на отдельных установках, так и в системе двигателя (когда проверяется надежность одновременно нескольких наиболее важных элементов, ответственных за надежность и ресурс двигателя в целом).
Метод применим при создании двигателей на этапе научно-исследовательских работ, при их доводке, а также в процессе серийного производства.
При этом достигается существенное сокращение длительности испытаний по сравнению с существующими методами.
Совместная реализация метода ускоренных испытаний (при автономных испытаниях образцов лопаток) с испытаниями на длительную прочность, мало-и многоцикловую прочность позволяет повысить достоверность комплексной оценки надежности и ресурса лопаток турбин ГТД.
Внедрение. Результаты работы внедрены в ФГУП УАП «Гидравлика», а также в учебном процессе УГАТУ в дисциплине «Испытания авиационных двигателей» специальности 160301 «Авиационные двигатели и энергетические установки».
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на МНТК "Интеллектуальные системы управления и обработки информации", Уфа, УГАТУ, 2001; РНТК "Компьютерное и математическое моделирование в естественных и технических науках", Тамбов, ИМФИ ТГУ; РНТК "Проблемы современного энергомашиностроения" Уфа, УГАТУ, 2002; МНТК "Проблемы и перспективы развития дви-гателестроения", Самара, СГАУ, 2003; МНТК "VII Королевские чтения", Самара, СГАУ, 2003; МНТК "XXX Гагаринские чтения", Москва, МАТИ, 2004; МНТК «Проблемы современного машиностроения», Уфа, УГАТУ, 2004; МНТК "XXXI Гагаринские чтения", Москва, МАТИ, 2005; РНТК "Инновационные проблемы развития машиностроения в Башкортостане", Уфа, УГАТУ, 2003, 2004; МНТК "Рабочие процессы и технология двигателей" КГТУ, Казань, 2005; РНТК «Мавлютовские чтения. Современные проблемы расчета, проектирования и производства авиационно-ракетной техники», Уфа, УГАТУ, 2006; МНТК «Проблемы и перспективы развития двигателестроения», Самара, 2006; LIII научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин. Москва, 2006; IX РНТК «Аэрокосмическая техника и высокие технологии», Пермь, 2006.
Публикации. Результаты исследований отражены в 29 публикациях.
На способ ускоренных испытаний авиационного ГТД получен патент RU 2270431 С1.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов работы, приложений, списка литературы (181 наименование).
Заключение диссертация на тему "Метод ускоренных испытаний на высокотемпературную газовую коррозию сопловых лопаток турбин ГТД"
Результаты исследования показывают, что механизмы взаимодействия жаропрочных лопаточных материалов с коррозионно-активными веществами, содержащимися в газовом потоке, можно представить как процесс изменения физико-химических свойств поверхностных слоев в виде следующей схемы [8, 84,89]:
• расходование или разрушение защитных покрытий вследствие их эро-зионно-коррозионного повреждения или растрескивания при значительных амплитудах изменения термонапряжений;
• образование и расходование защитных окисных пленок на поверхности лопаток в результате взаимодействия легирующих элементов и основы сплава с кислородом;
• образование и конденсация на поверхности лопаток серосодержащих соединений щелочных и ряда других коррозионно-активных металлов при попадании их в проточную часть двигателя;
• разрушение защитных окисных пленок вследствие растворения в солях и соединение серы с компонентами сплава;
• образование сульфидов никеля и хрома на границе "сплав - окалина";
• автокаталитическое окисление эвтектики Ni3S2-Ni с освобождением и диффузией серы вглубь сплава фронтально или по границам зерен и образование на поверхности лопатки окиси никеля.
Такая схема повреждения жаропрочных материалов справедлива для различных видов высокотемпературной коррозии - солевой, язвенной, межкри-сталлитной, сульфидной, ванадиевой и т.п. Конкретная форма внешнего проявления высокотемпературной коррозии зависит от состава и свойств коррозионно-активных соединений, их концентрации, температуры газового потока, состава и структуры поверхностных слоев, уровня и вида механических нагрузок.
По данным [71] процесс высокотемпературной сульфидной коррозии протекает автокаталитически и не зависит от поступления в зону реакций серы или солей щелочных металлов (рис. П11). Для протекания реакций, характерных сульфидному поражению сплавов, необходимо, чтобы температура поверхности была выше температуры плавления эвтектики M3S2 (Тпл= 624 °С). Поэтому, если позволяют температурные условия, начавшееся сульфидирование не прекращается до полного разрушения материала.
H S NiO+NajO+S
Oi V I NaCl
NiO.CriOi
Сплав
NiO+Na^O i '• \,2 j.-'/----NiaS?
S. '■ ■ . ' V Л---NiiSz -------------„ ------
-!--(--. (NbSj+Ni)
Oi tfirtr . u
Oj
NiO+Cr I . NiO
CrS. NbSz+Ni CrS.
L.—~ a. s.?. -i
Рис. П11. Механизм окисления лопаток турбин
По данным [122] в условиях эксплуатации двигатели подвергаются преимущественно сульфидной коррозии, стимулированной сульфатами щелочных металлов и других солей, попадающих непосредственно из топлива, морской воды, пыли воздуха и др.
Таким образом, повреждаемость деталей "горячей части" ГТД (камера сгорания, сопловые, рабочие лопатки турбины) существенно увеличивается при наличии высокотемпературной газовой коррозии.
В настоящее время существующие гипотезы механизма высокотемпературной коррозии [26, 38,100, 139] несовершенны, и ни одна из них не подходит полностью для объяснения высокотемпературной коррозии в сложных жаропрочных сплавах [139]. Однако при этом многие исследователи [78, 79, 100, 109, 161] отмечают наличие особенностей высокотемпературной коррозионного разрушения:
• формирование оксидной пленки, растворение серы в оксидной пленке и образование сульфидов внутри пленки и на границе с металлом;
• образование обезлегированной зоны на поверхности металла, обусловленное формированием пленки продуктов коррозии и переходом в нее легирующих элементов (Cr, Ti, А1 и др.);
• образование эвтектики Ni3S2 - Ni (при воздействии температур выше Ткр), приводящее к катастрофическому характеру коррозии сплавов.
Библиография Давыдов, Марсель Николаевич, диссертация по теме Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
1. Абраимов Н.В. Химико-термическая обработка жаропрочных сталей и сплавов / Н.В. Абраимов, Ю. С. Елисеев. М.: Интермет Инжиниринг, 2001. -622 с.
2. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. -М.: Наука, 1976. 280 с.
3. Акимов В.М. К определению эквивалентности режимов авиационных газотурбинных двигателей / В.М. Акимов // Авиационная промышленность. -1971. № 11. С. 25-27.
4. Акимов JI.M. Коррозионное повреждение сопловых лопаток турбин в продуктах сгорания природного газа / JI.M. Акимов, В.А. Щуровский, Е.П. Романов // Энергомашиностроение. 1984. №10. С. 17-20.
5. Акользин П. А. Метод коррозионного испытания металлов по истечению в жидких и коррозионных средах / П. А. Акользин, М. В. Апхазава, Т. В. Ирмевив //Защита металлов. 1972. №2. С. 15-20.
6. Амирханова Н. А. О выходе по току никельхромовых сплавов при электрохимической обработке / Н. А. Амирханова, С. Ф. Солодовников, О. М. Татаринова, Л. Г. Рафикова // Защита металлов. 1980. №4. С. 26-37.
7. Амирханова Н.А. Особенности высокотемпературного анодного растворения никельхромовых сплавов / Н.А. Амирханова, Р.С. Исламова, В.В. Саяпова, Л.В. Вотинцева, А.С. Квятковская. -Уфа: Гилем, 2002. 200 с.
8. Архаров В.И. К вопросу о теоретических основах высокотемпературной коррозии металлов / В.И. Архаров, Н.А. Баланева, В.Н. Богословсъкий, Н.М. Стафеева // Высокотемпературная коррозия и методы защиты от нее. М.: Наука, 1973. С. 5-19.
9. Ахмедзянов A.M. Эквивалентные испытания авиационных двигателей / A.M. Ахмедзянов, А.С. Гишваров. Уфа, 1978. - 120 с.
10. Ахмедзянов A.M. Методы расчета режимов эквивалентных испытаний авиационных двигателей / A.M. Ахмедзянов, А.С. Гишваров, В. О. Боровик-Уфа, 1986.-56 с.
11. Ахмедзянов A.M. Обобщенный подход к расчету эквивалентных режимов испытания авиационных ГТД / A.M. Ахмедзянов, А.С. Гишваров, В.Е. Либерман // Известия вузов. Авиационная техника. 1979. № 3. С. 3-8.
12. Багерман А. 3. О подобии процессов высокотемпературного окисления жаропрочных сплавов / А. 3. Багерман, В.И. Гусева, А.А. Живушкин // Защита металлов. 1999. №6. С. 12-15.
13. Багерман А. 3. Оценка потерь массы жаропрочными сплавами при переменной температуре / А. 3. Багерман, В. И. Гусева, А.А. Живушкин и др. // Защита металлов. 1999. №3. С. 24-27.
14. Багерман А. 3. 100-часовые испытания сплавов ЧС-70ВИ и ЭП-958ВД в условиях солевой коррозии / А. 3. Багерман // Защита металлов. 1998. №4. С. 36- 44.
15. Багерман А. 3. О критериях подобия в процессах высокотемпературной сернистой коррозии жаропрочных сплавов / А. 3. Багерман, В. И. Гусева,
16. A. А. Живушкин, В. П. Зимин, А. Б. Лебедев и др. // Защита металлов. 2001. №1. С. 12-16.
17. Багерман А. 3. Модель взаимодействия жаропрочных сплавов с кислородом и серой / А.З. Багерман, А.А. Живушкин // Защита металлов. 1998. №5. С. 11-27.
18. Багерман А.З. Корреляционная связь жаростойкости, коррозионной стойкости и длительной прочности жаропрочных материалов / А.З. Багерман // Защита металлов. 2001. №2. С. 56-60.
19. Баранова Л.В., Демина Е.А. Металлографическое травление металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1986. 256 с.
20. Бартл Д. Технология химической и электрохимической обработки поверхностей металлов / Д. Бартл, О. Мудрох. М.: Машгиз, 1961. -712 с.
21. Бекетов Б. И. Высокотемпературное окисление сталей в среде, содержащей до 80% сернистого газа / Б.И. Бекетов, А.В. Рябченков, И.М. Баландин,
22. B.А Батырев и др. //Защита металлов. 1978. №2. С. 12-15.
23. Бекетов Б. И. О механизме сульфидной коррозии аустенитных хромо-никелевых сталей в продуктах сгорания высокосернистых мазутов / Б.И. Бекетов, А.В. Рябченков, А.И.Максимов, В.А. Батырев, П.З. Резникова // Защита металлов. 1977. №1. С. 13-20.
24. Белеевский B.C. О коррозионной агрессивности растворов слабых кислот и их солей / B.C. Белеевский, Ю.И. Куделин, С.Ф. Лисов, В.А. Тимонин // Защита металлов. 1990. №5. С. 45-51.
25. Беликов С.Б. Исследование влияния концентраций молибдена, вольфрама и тантала на сопротивление локальному коррозионному разрушению никелевых сплавов / С.Б. Беликов, С.В. Гайдук, В.В. Кононов // Вестник двигате-лестроения. 2003. №1 С. 162-165.
26. Биргер И.А. Ресурс и эквивалентные испытания авиационных двигателей / И.А. Биргер // Испытания авиационных двигателей. 1976. № 4. С. 17-48.
27. Богоявленская Н. В. Поведение углеродистой стали при электрополировке в электролите с добавками ПАВ / Н. В. Богоявленская, В.Д. Третьякова//Защита металлов. 1972. №2. С. 87-93.
28. Борьба с коррозией двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок: Учеб. пособие для вузов / Д.С. Абрамсон и др. ; Ред.: Д.С. Аб-рамсон. М.: Машиностроение, 1962. - 296 с.
29. Бочаров В.А. А.С. №597949. Установка для коррозионно-эрозионных испытаний / В.А. Бочаров, Р.А. Волков, Б.А. Воробьев, С.Г. Гинзбург и др. G 01N 17/00. Опубл. 01.29.78. Бюл. №4.
30. Быбин А.А. Разработка методики ускоренных коррозионных испытаний жаропрочного сплава / А.А. Быбин, P.P. Невьявцева, О.Г. Смольникова, A.M. Смыслов ЦНК-7П // VII Королевские чтения: Сб. тр. Межд. науч. техн. конф. Самара, 2003. С. 156-157.
31. Быбин А.А. Некоторые особенности высокотемпературного окисления алюминидных покрытий на сплаве ЦНК7П / А.А. Быбин, A.M. Смыслов, P.P. Невьявцева // Металловедение и термическая обработка металлов. 2004. № 8. С.31-36.
32. Веников В.А. Теория подобия и моделирования / В.А. Веников. М.: Высшая школа, 1976. - 480 с.
33. Войтович Р.Ф. Окисление тугоплавких соединений / Р.Ф. Войтович, Э.Л. Пугачев. М.: Металлургия, 1987. - 112 с.
34. Войтович Р.Ф. Высокотемпературное окисление металлов и сплавов / Р.Ф. Войтович, Э.И. Головко. Киев: Наук. Думка, 1980. - 295 с.
35. Воликова И. Г. Ускоренный метод определения стойкости коррозион-ностойких сталей в кислых и нейтральных средах / И.Г. Воликова // Защита металлов. 1971. №4. С. 21-25.
36. Гаркунов Д.Н. Триботехника. / Д.Н. Гаркунов. М.: Машиностроение, 1985.-424 с.
37. Гецов JI. Б. Изменение поверхностного состава жаропрочных сплавов при их окислении / Л.Б. Гецов, А.И. Рыбников, П.Г. Круковский // Защита металлов. 1995. №4. С. 27-34.
38. Гецов Л.Б. Материалы и прочность деталей газовых турбин / Л.Б. Гецов. М.: Недра, 1996. - 591 с.
39. Гецов Л.Б. Влияние золовых отложений на жаропрочность материалов лопаток ГТУ / Л.Б. Гецов, А.Л. Мадорский, А.Г. Терещенко и др. // Проблемы прочности. 1989. №1. С. 71-76.
40. Гецов Л.Б. Жаростойкость материалов лопаток газовых турбин / Л.Б. Гецов, В.И. Никитин, И.П. Комисарова, А.А. Чикурова // Энергомашиностроение. 1978. №2. С/169-172.
41. Гишваров А.С. Математическое моделирование процессов ГТД на основе совмещенного планирования эксперимента / А.С. Гишваров // Испытания авиационных двигателей. 1995. № 19. С. 13-20.
42. Гишваров А.С. Оптимальное планирование экспериментов в задачах прогнозирования надежности элементов узлов ГТД / А.С. Гишваров // Механика деформируемых тел и конструкций. 1998. №1. С. 127-135.
43. Гишваров А.С. Оптимизация ресурсных испытаний технических систем имитационным моделированием в системе жизненного цикла / А.С. Гишваров. Уфа: Гил ем, 2004. - 328 с.
44. Гишваров А.С. Совмещенные ресурсные испытания технических систем / А.С. Гишваров. Уфа: Гилем, 2002. - 268 с.
45. Гишваров А.С. Теория ускоренных ресурсных испытаний технических систем / А.С. Гишваров. Уфа: Гилем, 2000. 338 с.
46. Гишваров А.С. Формирование целевой функции при поиске оптамальных ускоренно-эквивалентных режимов испытаний / А.С. Гишваров // Испытания авиационных двигателей. 1979. № 7. С. 139-145.
47. Гишваров А.С. Методология сокращения длительности ресурсных испытаний авиационных двигателей / А.С. Гишваров, Р.А. Амиров, A.M. Ахмедзянов //Испытания авиационных двигателей. 1987. №15. С. 23-35.
48. Гишваров А.С. Методология сокращения длительности ресурсных испытаний авиационных двигателей / А.С. Гишваров, Р.А. Амиров, A.M. Ахмедзянов // Испытания авиационных двигателей. 1988. № 16. С. 57-73.
49. Гишваров А.С. Авторское свидетельство №1630468. Способ испытания элементов газотурбинного двигателя / А.С. Гишваров, Р.А. Амиров, З.Я. Янбердина, Н.А. Амирханова. МПК7 G01M15/00. Опубл. 20.02.04. Бюл. №1.
50. Гишваров А.С. Моделирование высокотемпературной газовой коррозии элементов узлов ГТД / А.С. Гишваров, Н.А. Амирханова, Р.А. Амиров, З.Я. Янбердина // Автоматизация разработки авиационных двигателей: Сб. научн. тр.-Уфа, 1989. С.149-151.
51. Гишваров А.С. Расчет оптимальных ускоренных режимов испытания авиационных ГТД / А.С. Гишваров, A.M. Ахмедзянов // Авиационная промышленность. 1980. №3. С. 28-37.
52. Гишваров А.С. Оптимальная область режимов ускоренных испытаний авиационных ГТД / А.С. Гишваров, A.M. Ахмедзянов, В.Е. Либерман // Авиационная промышленность. 1983. № 7. С. 21-27.
53. Гишваров А.С. Модель ускоренных технологических испытаний ВГТД ТА-6А / А.С. Гишваров, И.Х. Бадамшин // Испытания авиационных двигателей. Уфа. 1985. №13. С. 23-29.
54. Гишваров А.С. Сульфидно-оксидная коррозия лопаток газотурбинных установок / А.С. Гишваров., Давыдов М.Н. // Вопросы теории и расчета рабочих процессов тепловых двигателей: Сб. науч. тр. №20. Уфа: УГАТУ, 2002. С. 56-69.
55. Гишваров А.С. Ускоренное моделирование высокотемпературной газовой коррозии лопаток турбины ГТД / А.С. Гишваров, М.Н. Давыдов // Проблемы и перспективы развития двигателестроения: Сб. межд. научн. техн. конф. Самара: СГАУ, 2003. С. 455-461.
56. Гишваров А.С. Ускоренное моделирование высокотемпературной газовой коррозии лопаток турбины ГТД / А.С. Гишваров, М.Н. Давыдов // Вопросы теории и расчета рабочих процессов тепловых двигателей: Сб. науч. тр. №20. Уфа: УГАТУ, 2002. С. 70-86.
57. Гишваров А.С. Ускоренное моделирование газовой коррозии сопловых лопаток газотурбинных двигателей / А.С. Гишваров, М.Н. Давыдов// Инновационные проблемы развития машиностроения в Башкортостане: Сб. науч. тр. АН РБ. Уфа: Гилем, 2003. С.82-90.
58. Гишваров А.С. Программа ускоренных испытаний турбонасосной установки / А.С. Гишваров, В.В. Белкин, A.M. Гантман, А.Б. Гуммель и др. // Авиационная промышленность. 1984. № 10. С. 12-16.
59. Гишваров А.С. Обоснование программы ускоренных периодических испытаний турбогенератора / А.С. Гишваров, О.В. Иванов, Р.А. Амиров и др. // Авиационная промышленность. 1989. №12. С. 58-59.
60. Гребенщикова С. В. Коррозия сталей в водном растворе сульфита натрия / А.С. Гишваров, В.П. Кочергин, П.И. Зарубин // Защита металлов . 1979. №5. С. 8-12.
61. Грибов В.В. Авторское свидетельство № 1270652. Устройство для испытания материалов в газовом потоке /В.В. Грибов, С.Ф. Рыбин, В.П. Лесников. G 01 N13/00. Опубл. 12.04.1985. Бюл. №1.
62. Грилихес С.Я. Обезжиривание, травление и полирование металлов / С.Я. Грилихес Л.: Машиностроение, 1977. - 113 с.
63. Давыдов М.Н. Разработка метода ускоренного испытания на высокотемпературную газовую коррозию // Известия вузов. Авиационная техника. -Казань: КГТУ, 2005. №4. С.32-33.
64. Дмитриева Г.П. Высокотемпературная солевая коррозия никель-карбидных эвтектических сплавов / Г.П. Дмитриева, О.С. Костырко, И.И. Мак-сюта, Н.А. Разумова, А.К. Шурин // Защита металлов. 1987. №2. С. 20-25.
65. Жук Н.П. Планирование коррозионных экспериментов / Н.П. Жук // Защита металлов. 1979. №3. С. 10-12.
66. Зайвенко Г.М. Ремонт летательных аппаратов и авиационных двигателей / Г.М. Зайвенко Киев: КИИГА, 1975. - 175с.
67. Зрелов В.Н. Реактивные двигатели и топливо / В.Н. Зрелов, В.А. Пискунов. М.: Машиностроение, 1986. - 293 с.
68. Иванов Е.Г. О катастрофическом окислении никелевых сплавов / Е.Г. Иванов, П.Т. Коломыцев, Л.А. Костина // Защита металлов. 1973. №1. С. 8-13.
69. Карпинос Б.С. Разрушение элементов горячего тракта авиационных газовых турбин / Б.С. Карпинос, В.Г. Барило, В.В. Самулеев // Вестник двига-телестроения. 2004. №1. С. 4-10.
70. Карпинос Б.С. Анализ причин разрушения сопловых лопаток малоресурсных авиационных двигателей военного назначения / Б.С. Карпинос, А.Г. Карасев, В.В. Самулеев и др. // Вибрация в технике и технологиях. 2001. №5. С.91-93.
71. Карпов Е.Н. Обобщение результатов причин высокотемпературной газовой коррозии / Карпов Е.Н., Тарасевич И.И., Мотрий Н.Н. и др. // Надежность и долговечность авиационных газотурбинных двигателей: Сб. науч. тр. -Киев: КИИГА, 1979, С. 12-34.
72. Карпухин М.Г. Жизненный цикл и эффективность машин / М.Г. Карпухин, Я.Г. Любинецкий, Б.И. Майданчик. М.: Машиностроение, 1989. -312 с.
73. Киселев Ф.Д. Исследование повреждаемости рабочих лопаток турбины из сплава ВЖЛ1У / Ф.Д. Киселев, В.В. Шестаков // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. №1. С. 36-39.
74. Киселев Ф.Д. Исследование повреждаемости рабочих лопаток турбины из сплава ВЖЛ12 / Ф.Д. Киселев, В.В. Шестаков // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. №1. С. 23-26.
75. Коваль А.Д. Моделирование процесса разрушения рабочих лопаток газовых турбин для повышения их надежности и предотвращения аварий / А.Д. Коваль, Г.И. Дудник, В.И. Шмырко // Вестник двигателестроения. 2003. №1. С.77-80.
76. Ковпак В. И. Машина для программных испытаний на длительную прочность / В.И. Ковпак, В.Г. Тимошенко // Вопросы высокотемпературной прочности в машиностроении: Сб. тр. Киев: ИТИ, 1961. С. 251- 256.
77. Коломыцев П.Т. Высокотемпературные защитные покрытия для никелевых сплавов / П.Т. Коломыцев. М.: Металлургия, 1981. - 237 с.
78. Коломыцев П.Т. Газовая коррозия и прочность никелевых сплавов / П.Т. Коломыцев. М.: Металлургия, 1984. - 216 с.
79. Круг Г.К. Планирование эксперимента в задачах идентификации и экстраполяции / Г.К. Круг, Ю.А. Сосулин. М.: Наука, 1977. - 208 с.
80. Кузнецов Н.Д. Эквивалентные испытания газотурбинных двигателей / Н.Д. Кузнецов, В.И. Цейтлин. М.: Машиностроение, 1976. - 216 с.
81. Кузнецов Н.Д. Проблемы надежности и ресурса в машиностроении. Обеспечение надежности современных авиадвигателей / Н.Д. Кузнецов. М.: Наука, 1988.-248 с.
82. Кулик Н.С. Оценка коррозионной повреждаемости лопаток турбин авиационных двигателей в эксплуатационных условиях / Н.С. Кулик. // Надежность и долговечность авиационных газотурбинных двигателей: Сб. науч. тр. -Киев: КНИГА, 1979, С. 47-53.
83. Кулик Н.С. Коррозионные повреждения лопаток газовых турбин / Н.С. Кулик, Е.Н. Карпов, Э.Х. Хуссейн // Вестник двигателестроения НАУ. -Киев: НАУ, 2001. № 2. С. 30-34.
84. Лебедев А.А. Установка для исследования материалов при сложном напряженном состоянии и высоких температурах / А.А.Лебедев Вопросы высокотемпературной прочности в машиностроении: Сб. тр. Киев: ИТИ, 1961. С. 257-262.
85. Лебедев А.Н. Стенд для коррозионно-электрохимических исследований в потоке морской воды / А.Н. Лебедев, Б.И. Курсанова, Е.В. Константинова, А.С. Дербышев и др. // Защита металлов. 1981. №4. С. 45-56.
86. Леонтьев В.Н. Испытания авиационных двигателей и их агрегатов /
87. B.Н. Леонтьев. М.: Машиностроение, 1976. - 216 с.
88. Ли С.И. Влияние температуры на высокотемпературную коррозию жаропрочных сплавов в газовых турбинах / С.И. Ли, В.Н. Янг, С.Е. Хасси // Энергетические машины и установки. 1972. №2. С. 77-82.
89. Ли С.И. Влияние температуры на высокотемпературную коррозию /
90. C.И. Ли // Энергетические машины и установки. 1973. № 1. С. 71-80.
91. Лилин С.А. Исследование изменения состава поверхностных пленок на сплаве ЖС6К при его анодном растворении / С.А. Лилин, А.В. Носков, В.Л. Алексеев, Е.К. Оше // Защита металлов. 1990. №5. С. 2- 8.
92. Литвинов А.А. Основы применения горюче-смазочных материалов в гражданской авиации / А.А. Литвинов. М.: Транспорт, 1987. 308 с.
93. Лоуэл С.Е. Влияние Na, К, Mg, Са и С1 на высокотемпературную коррозию сплавов / С.Е. Лоуэл, С.М. Сидик, Д.Л. Дедмор // Энергетические машины и установки. 1981. №2. С. 27-43.
94. Ляхтин О.М. Сравнительные испытания жаростойких покрытий на никелевом сплаве ЖС6К / О.М Ляхтин, В.А. Бородин, Я.Д. Коган, Л.А. Костина, Е.В. Иванов, Ю.А. Очербтин // Защита металлов. 1978. №4. С. 4- 16.
95. Маттсон Э. Электрохимическая коррозия / Э. Маттсон. М: Металлургия, 1991.- 158 с.
96. Машины и приборы для испытания материалов: Сб. статей. М.: Металлургия, 1971. - 299 с.
97. Мигай Л. Л. Окисление жаростойких сталей и сплавов / Л.Л. Мигай, Н.П. Козлова, А.И. Ляпунов, Е.Г. Мальчевсеий, Б.И. Бекетов // Защита металлов. 1972. №6. С. 34-46.
98. Миленко Н.П. Моделирование испытаний ЖРД / Н.П. Миленко, А.В. Сердюк. -М.: Машиностроение, 1974. 184 с.
99. Мирошниченко О.А. Авторское свидетельство № 1290147. Способ определения скорости коррозии углеродистой стали / О.А. Мирошниченко, А.Л. Шаповалов, А.А. Крутовая-Козинец. МПК7 G01N17/00. Опубл. 12.03.1987. Бюл. №5.
100. Назаров А.А. Сульфидное коррозионное растрескивание стали и способы ее защиты / А.А. Назаров // Защита металлов. 1992. №4. С. 67- 72.
101. Никитин В.И. Коррозия и защита лопаток газовых турбин / В.И. Никитин. Л.: Машиностроение, 1987. - 272с.
102. Никитин В.И. Методика испытаний на газовую коррозию / В.И. Никитин//Заводская лаборатория. 1969. №2. С. 199-201.
103. Никитин В.И. Расчет жаростойкости металлов / В.И. Никитин. М.: Металлургия, 1976. - 208 с.
104. Никитин В.И. Особенности газовой коррозии сплавов на никелевой основе / В.И. Никитин, И.П. Комиссарова, Г.Д. Пигрова и др. // Металлы. 1982. №5. С. 117-120.
105. Никитин Г.С. Стенд для коррозионных испытаний / Г.С. Никитин, И.Ю. Софийский, А.Д. Грищенко // Защита металлов. 1985. №2. С. 32- 45.
106. Новикова А.Ф. Авторское свидетельство № 1377684. Способ определения коррозионной стойкости металлокерамических никелевых образцов / А.Ф. Новикова, Л.Н. Фесенко, В.В. Теньковцев и др. МПК7 G01N17/00. Опубл.2306.1988. Бюл. №6.
107. Обеспечение коррозионной надежности лопаток газовых турбин. -Л.: Судостроение, 1992. -77 с.
108. Озерная И.Н. Коррозия металлов в расплавленных солях при термической обработке / И.Н. Озерная // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. №3. С. 14-17.
109. Озеряная И.Н. Коррозия металлов при термической обработке / И.Н. Озерная // Металловедение и термическая обработка металлов. 1984. №2. С. 1112.
110. Орлов М.Р. К вопросу о сульфидной коррозии жаропрочных никелевых сплавов / М.Р. Орлов, В.Г. Ключихин // Вестник двигателестроения, 2003. №1. С. 25- 29.
111. Орышич И.В. Влияние соотношения титан: алюминии в жаропрочных никелевых сплавах на их стойкость к высокотемпературной солевой коррозии / И.В. Орышич // Защита металлов. 1985. №5. С. 65-78.
112. Орышич И. В. Влияние хрома, алюминия и титана на коррозионную стойкость никеля в расплавах сульфата и хлорида натрия / И.В. Орышич // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. №3. С. 47- 53.
113. Орышич И. В. Коррозия сплавов на никелевой основе в расплавах тройной эвтектики из хлоридов MgC12, КС1, NaCl / И.В. Орышич // Защита металлов. 1997. №4. С. 23-35.
114. Орышич И. В. Повышение сопротивления сульфидной коррозии никелевых жаропрочных сплавов путем легирования / И.В. Орышич // Защита металлов. 1999. №6. С. 22-30.
115. Орышич И. В. Солевые отложения в газовых турбинах и их влияние на коррозию / И.В. Орышич., Богаевский В. В. // Защита металлов. 1987. №1. С. 13-19.
116. Орышич И.В. Влияние молибдена, вольфрама и кобальта на коррозию никелевых жаропрочных сплавов в расплавах солей / И.В. Орышич , Кос-тырко О.С. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. №10. С. 12-18.
117. Орышич И. В. Расширение температурного диапазона при испытаниях жаропрочных и жаростойких материалов на сопротивление сульфидной коррозии / И.В. Орышич, Порядченко Н. Е., Ракицкий А. Н. // Защита металлов. 1994. №5. С. 22-28.
118. Орышич И. В., Ракицкий А. Н. Расширение температурного диапазона испытаний жаропрочных сплавов на сопротивление высокотемпературной хлоридной коррозии / И.В. Орышич // Защита металлов. 1995. №3. С. 24- 39.
119. Орышич И. В., Ракнцкий А. Н., Порядченко Н. Е., Богаевскнй В. В. Совершенствование методики испытания материалов на стойкость к высокотемпературной солевой коррозии / И.В. Орышич // Защита металлов. 1994. №4. С. 27- 39.
120. Орышич И.В. Влияние хрома, алюминия и титана на коррозионную стойкость никеля в расплавах сульфата натрия и хлорида натрия / И.В. Орышич // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. №3. С. 42-44.
121. Орышич И.В. Исследование сульфидной коррозии жаропрочных сплавов на никелевой основе / И.В. Орышич // Защита металлов. 1992. №4. С. 17-28.
122. Орышич И.В. Разработка методики испытания жаропрочных сплавов в расплавах солей / И.В. Орышич // Защита металлов. 1981. №1. С. 16-23.
123. Орышич И.В. Авторское свидетельство №1772696. Солевая смесь для испытаний жаропрочных сталей и сплавов на стойкость к сульфидной коррозии / И.В. Орышич. МПК7 GO 1N17/00. Опубл. 12.11.1992. Бюл. №11.
124. Орышич И.В. Авторское свидетельство № 1772694. Способ испытания жаропрочных сплавов на стойкость к высокотемпературной солевой коррозии / И.В. Орышич. МПК7 G01N17/00. Опубл. 23.12.1992. Бюл. № 12.
125. Орышич И.В., Костырко О.С. Влияние молибдена, вольфрама и кобальта на коррозию никелевых жаропрочных сплавов в расплавах солей / И.В. Орышич // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. №10. С. 21-25.
126. Орышич И.В., Матюшенко Н.И., Валигура А.И. Влияние легирования на коррозионную стойкость никеля и его сплавов в сульфатхлоридных расплавах / И.В. Орышич // Защита металлов. 1989. №4. С. 28- 33.
127. Павлов Ю.И. Проектирование испытательных стендов для авиационных двигателей / Ю.И. Павлов, Ю.Я. Шайн, Б.И. Абрамов. -М.: Машиностроение, 1979. 152 с.
128. Павловский Н.И. Вспомогательные силовые установки самолетов / Н.И. Павловский. М.: Транспорт, 1977. - 240 с.
129. Папок К.К. Нагары в реактивных двигателях / К.К. Папок, В.А. Пискунов, П.Г. Юреня. М.: Транспорт, 1971. -112 с.
130. Писаренко Г.С. Прочность материалов при высоких температурах / Г.С. Писаренко, В.Н. Руденко. Киев: Наук, думка, 1966. 212 с.
131. Писаренко Г.С. Авторское свидетельство № 1231438. Установка для исследования механических свойств материалов при высоких температурах / Г.С. Писаренко, А.Е. Бабенко, Б.А. Ляшенко, И.Ф. Волковский, Опубл. 27.03.1986. Бюл. №4.
132. Пискунов В.А. Влияние топлив на надежность реактивных двигателей и самолетов / В.А. Пискунов, В.Н. Зрелов. М: Машиностроение, 1978. -256 с.
133. Проников А.С. Надежность машин. / А.С. Проников. М.: Машиностроение, 1978. - 592 с.
134. Румянцев Е.М. Технология электрохимической обработки металлов / Е.М. Румянцев, А.Д. Давыдов. М.: Высшая школа, 1984. - 159 с.
135. Рыбаков Б.В. Лабораторная установка для исследования атмосферной коррозии в протоке коррозионно-активных газов / Б.В. Рыбаков, И.А. Ефимов // Защита металлов. 1974. №1. С. 10-21.
136. Рябченков А.В. Высокотемпературная коррозия сплавов на основе никеля / А.В.Рябченков, Е.В. Кузнецов, Ф.В. Мясникова // Защита металлов. 1986. №5. С. 37- 44.
137. Самсонов Ю.А. Справочник по ускоренным ресурсным испытаниям судового оборудования / Ю.А. Самсонов, В.И. Феденко. Л.: Судостроение, 1981,-200 с.
138. Сандлер Н.Г. Авторское свидетельство №993014. Устройство для испытания металлов на коррозию под напряжением / Н.Г. Сандлер, В.А. Козин, С.А. Новоселов. МПК7 G 01N17/00. Опубл. 16.04.1981. Бюл. №5.
139. Седякин Н.М. Об одном физическом принципе надежности / Н.М. Седякин // Техническая кибернетика. 1966. №3. С. 66- 72.
140. Симе Ч. Жаропрочные сплавы / Ч. Симе, В. Хагель. М.: Металлургия, 1976. - 558 с.
141. Смоленцев В.П. Технология электрохимической обработки внутренних поверхностей /В.П. Смоленцев. М.: Машиностроение, 1978. - 176 с.
142. Смолин В.В. Авторское свидетельство № 1004822. Среда для испытания никеля и его сварных соединений на межкристаллитную коррозию / В.В. Смолин. МПК7 G02/55. Опубл. 3.03.1983. Бюл. №2.
143. Смыслов A.M. Высокотемпературная коррозия сплава ЦНК7П с защитным алюминидным покрытием / A.M. Смыслов, P.P. Невьявцева, А.А. Бы-бин // Защита металлов. 2004. Т.40. №5. С.533 -566.
144. Соболев Н.Д. О методах испытаний на термическую усталость., Егоров В. И. / Н.Д.Соболев // Заводская лаборатория. 1969. т. 35. № 9. С. 15-21.
145. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло / И.М. Соболь. М.: Наука, 1973.-312 с.
146. Солохин Э.Л. Испытания воздушно-реактивных двигателей / Э.Л. Солохин. М.: Машиностроение, 1975. - 356 с.
147. Хебда М. Справочник по триботехнике /М. Хебда. М.: Машиностроение, 1989.-400 с.
148. Тарасевич И.Н. Авторское свидетельство № 1022014. Высокотемпературное окисление лопаток турбин при теплосменах. МПК G01N 17/00. Опубл. 12.02.1983. Бюл. №2.
149. Седыкин Ф.В. Технология и экономика электрохимической обработки / Ф.В. Седыкин. М.: Машиностроение, 1980. - 192с.
150. Третьяченко Г.Н. Термическая усталость материалов в условиях неоднородного термонапряженного состояния / Г.Н. Третьяченко, Л.В. Кравчук, Р.И. Куриат и др. К.: Наук. Думка, 1985. -280 с.
151. Трощенко В.Т. Влияние эксплуатационных факторов сопротивление усталости рабочих лопаток стационарных газотурбинных двигателей / В.Т. Трощенко, Б.А. Грязнов, Ю.С. Налимов // Вестник двигателестроения. 2005. №1. С. 65-72.
152. Туляков Г.А. Термическая усталость в теплоэнергетике / Г.А. Туляков. М.:, Машиностроение, 1978. - 167 с.
153. Тютюнов В.А. Испытания турбореактивных авиационных двигателей / В.А. Тютюнов. М.: Оборонгиз, 1956. - 139 с
154. Федоров В.В. Теория оптимального эксперимента / В.В. Федоров. -М.: Наука, 1971. -312 с.
155. Федотьев Н.П. Электрохимическое травление, полирование и оксидирование металлов / Н.П. Федотьев, С.Я. Грилихес. М.: Машиностроение, 1957.- 119 с.
156. Физико-технический институт Уральского отделения РАН (ФТИ УрО РАН) Лаб. атомной структуры и анализа поверхности. Режим доступа //http://www.fli.udm.ru.
157. Хартман К. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / К. Хартман, Э. Лецкий, В. Шефер. М.: Мир, 1977. - 552 с.
158. Черкез А.Я. Испытания воздушно-реактивных двигателей / А.Я. Черкез, И.И. Онищик, Е.М. Таран и др. М.: Маниностроение, 1992. - 304 с.
159. Чижик А.А. Распространение коррозионных трещин в дисках паровых турбин / А.А. Чижик, А.А. Ланин, Б.С. Ермаков // Энергомашиностроение. 1988. №11. С. 32-34.
160. Шляфирнер A.M. О классификации агрессивных сред и методах коррозионных испытаний / A.M. Шляфирнер, А.И. Голубев // Защита металлов. 1987. №5. С. 25- 28.
161. Шурин А.К. Высокотемпературная солевая коррозия легированных никель-карбидных эвтектических сплавов / А.К. Шурин, Г.П. Дмитриева, И.И. Максюта, Н.А. Разумова// Защита металлов. 1989. №6. С. 53-75.
162. Хуссейн Э.Х. Оценка повреждаемости лопаток турбин газотурбинных двигателей в эксплуатации / Э.Х. Хуссейн // Вестник НАУ. 2004. №1. С. 126-130.
163. Хуссейн Э.Х. Эксплуатация газотурбинных установок МВ6001 в Ливане / Э.Х. Хуссейн // Вестник НАУ. 2004. №4. С. 120-129.
164. Ющенко К.А. Высокотемпературная газовая коррозия лопаток турбин из никелевых сплавов в процессе эксплуатации / К.А. Ющенко, B.C. Савченко // Автоматическая сварка. 2005. №5. С. 25- 34.
165. Ястребов П.П. Электрооборудование и электротехнология / П.П. Ястребов, И.П. Смирнов. М.: Высш. шк., 1987. - 199 с.
166. Bronstein N.S. The role of sodium and sulfur in the accelerated oxidation phenomena-sulfidation / N.S. Bronstein., M.A. Creschente //Corrosion. №7. P. 209214.
167. Davin A. Metal-Slag-Gas reaction and processes / A. Davin, D. Count-souradis, J. Harbaken//The Electrochem. Soc. 1975. P. 549-558.
168. Erdos E. Uber Eigenschlaften und Reaction von Cr-Sulfiden als Produkte der Hoch temperature korosion von Ni-Cr20-Ti-Al (Nim 80A) / E. Erdos, P. Brezina //Corrosion. 1971. №2. P. 148-157.
169. Felix P.C. Evaluation of gas turbine materials by corrosion rig test / P.C. Felix//Deposition and corrosion in gas turbines. 1973. P. 331-349.
170. Goebel J.A. Mechanisms for the hot corrosion of nikel-base alloys / J.A. Goebel, F.S. Pettit, G.W. Goward // Metallurg. Trans. 1973. №1. P. 161-278.
171. Goward G.W. Low-temperature hot corrosion in gas turbine /
172. G.W.Goward // Trans. Met. Soc. AIME. 1986. №2. P. 421-424.
173. Goward G.W. High temperature alloys for gas turbines / G.W.Goward // Conf. Liege, Belgium, Holland: Reidel Pabl. Company, 1982. P. 276-283.
174. Geological and Planetary Sciences. Режим доступа //http://www.gps.caltech.edu
175. Victoria University of Willington New Zealand. Режим доступа //http://www.vuw.ac.nz/geo/analytical/index.html
176. Hurst R.C. et. al. Sulphate and chloride attack of nicel alloys and mild steels / R.C. Hurst // Deposition and corrosion on gas turbines. 1973. P. 143-157.
177. Katholieke universiteit Leuven. Department of Metallurgy and Materials Engineering: Режим доступа //http://www.mtm.kuleuven.ac.be
178. Kawakami M. Accelerated oxidation (hot corrosion) of alloys by molten salt / M. Kawakami, K.Goto, R.A. Rupp // Trans. Iron and steel inst. Jap. 1980. №9. P. 646-658.
179. Reising R.F. Effects of chromium, molibdenium and tungsten on sodium sulfat induced high temperature corrosion of nicel / R.F. Reising //Corrosion. 1975. №5. P. 159-163.
180. Seybolt A.U. Contribution to the study of hot corrosion / A.U. Seybolt // Trans. Met. Soc. AIME 1968. P. 955-961.
181. Simons E.L. Sodium sulfate in gas turbine / E.L. Simons, G.V. Browning,
182. H.A. Liebhafsky // Corosion. 1955. №2. P. 505-514.
183. Stringer J. Hot Corrosion of high temperature alloys / J. Stringer // Ann. Rev. Mater. Sci. 1977, №7P. 477-509.
184. University of New Mexico Department of Earth and Planetary Science and Institute of Meteoritics: Режим доступа // http://www.unmdepsim.com
-
Похожие работы
- Разработка рациональных методов проектирования парциально-импульсных турбин
- Совершенствование проточной части осевых авиационных турбин при их газодинамической доводке с помощью численных методов газовой динамики
- Конструктивное совершенствование системы плёночного охлаждения рабочих лопаток высокотемпературных турбин ГТД
- Технологическое обеспечение ресурса рабочих лопаток первых ступеней турбины авиационных и наземных газотурбинных двигателей
- Разработка комплексного подхода к проектированию охлаждаемых высокотемпературных газовых турбин с целью снижения рисков и сроков разработки
-
- Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов
- Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов
- Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов
- Технология производства летательных аппаратов
- Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
- Наземные комплексы, стартовое оборудование, эксплуатация летательных аппаратов
- Контроль и испытание летательных аппаратов и их систем
- Динамика, баллистика, дистанционное управление движением летательных аппаратов
- Электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
- Тепловые режимы летательных аппаратов
- Дистанционные аэрокосмические исследования
- Акустика летательных аппаратов
- Авиационно-космические тренажеры и пилотажные стенды