가스 터빈에서 고온 합금 강철 주조 터빈 블레이드 및 연소 챔버 성분을 제조하기위한 핵심 기술 중 하나입니다. 이러한 구성 요소는 고온, 고압, 부식성 가스 및 기계적 응력을 포함한 극한의 작업 조건을 견딜 수 있어야합니다.
터빈 블레이드의 적용
작업 환경 및 성능 요구 사항
터빈 블레이드는 가스 터빈에서 가장 중요한 성분 중 하나이며 고온 가스 흐름에 직접 노출되며 온도는 1000 ° C 이상 높을 수 있습니다.
고온 합금 강철 주물에는 다음과 같은 특성이 있어야합니다.
고온 저항 : 오랫동안 고온 환경에서 강도와 안정성을 유지하는 능력.
크리프 저항 : 고온 및 높은 응력 조건에서 플라스틱 변형을 방지합니다.
산화 저항성 : 고온 산화에 저항하고 표면에 취성 산화물 층의 형성을 피하십시오.
열 피로 저항성 : 빈번한 스타트 스톱 사이클 및 온도 변동에 대처합니다.
재료 선택
니켈 기반 고온 합금 :
고온 강도, 산화 저항 및 크리프 저항을 가진 가장 일반적으로 사용되는 재료.
일반적인 등급에는 Inconel 718, Inconel 625, CMSX-4 등이 포함됩니다.
코발트 기반 슈퍼 합금 :
산화 저항성과 부식성이 높으며 매우 부식성 환경에서 사용하기에 적합합니다.
일반적인 등급에는 Haynes 188, Mar-M 509 등이 포함됩니다.
철 기반 슈퍼 합금 :
비용은 낮지 만 온도 저항은 니켈 기반 및 코발트 기반 합금의 온도 저항보다 약간 열등하며 중간 온도 영역에 적합합니다.
캐스팅 과정
투자 캐스팅
투자 캐스팅은 터빈 블레이드를 제조하는 주요 과정으로 복잡한 모양과 높은 정밀도를 달성 할 수 있습니다.
세라믹 금형을 사용하여 결함이없는 블레이드는 투자 주조를 통해 생성됩니다.
내부 냉각 채널 (예 : 중공 블레이드)을 제조하여 열 소산 효율을 향상시킬 수 있습니다.
방향성 응고 (DS)
응고 방향을 제어함으로써 곡물은 특정 방향으로 자라서 입자 경계의 수를 줄이고 크리프 저항을 향상시킵니다.
단결정 캐스팅 (SC)
단결정 블레이드는 입자 경계가없고, 고온 강도가 높고 크리프 저항이 있으며, 고급 터빈 블레이드의 첫 번째 선택입니다.
표면 처리
코팅 기술 :
열 배리어 코팅 (TBC) : 세라믹 재료 (예 : 지르코늄 산화물)는 블레이드 표면에 코팅되어 기판의 온도를 줄이고 서비스 수명을 연장합니다.
항산화 코팅 : 알루미나드 코팅 또는 MCRALY (금속 크롬 알루미늄 YTTRIUM) 코팅과 같은 항산화 능력을 향상시킨다.
냉각 디자인 :
블레이드의 표면 온도는 내부 냉각 채널과 외부 공기 필름 냉각 기술을 통해 감소됩니다.
연소 챔버 성분의 적용
작업 환경 및 성능 요구 사항
연소 챔버 성분은 고온 연소 가스와 직접 접촉하며 고압 및 부식성 매체 (예 : 황화물 및 질소 산화물)에 적용됩니다.
주요 성능 요구 사항에는 다음이 포함됩니다.
고온 저항 : 1500 ° C 이상의 연소 온도를 견딜 수 있습니다.
부식 저항 : 연소 제품에 의한 침식에 대한 저항.
구조적 안정성 : 고온과 고압 하에서 기하학적 형상을 변경하지 않습니다.
재료 선택
니켈 기반 고온 합금 : 연소 챔버 성분에 널리 사용되며, 우수한 고온 강도 및 항산화 특성.
일반적인 등급에는 Inconel 617, Hastelloy X 등이 포함됩니다.
코발트 기반 고온 합금 :
연소실의 고온 부위에서 더 나은 부식 저항성이 있습니다.
캐스팅 과정
정밀 주조 :
복잡한 연소 챔버 라이너, 화염 튜브 및 기타 구성 요소를 제조하는 데 사용됩니다.
주조 공정을 최적화함으로써, 성분의 벽 두께는 균일하고 열 응력 농도가 감소된다.
용접 및 조립 :
대형 연소 챔버 성분의 경우 세그먼트 된 주조 및 용접이 일반적으로 채택됩니다.
표면 처리
열 배리어 코팅 (TBC) :
세라믹 코팅은 연소 챔버의 내벽에 적용되어 기질 온도를 줄이고 내열성을 향상시킨다.
항산화 코팅 :
연소 챔버 성분의 산화 저항을 개선하고 서비스 수명을 연장하십시오.
냉각 디자인 :
연소 챔버 성분은 일반적으로 다공성 냉각 구조로 설계되어 필름 냉각 및 대류 냉각을 통해 온도를 줄입니다.
고온 합금 강철 주조의 장점
복잡한 형태를 제조하는 능력
고온 합금 강철 주조는 중공 구조 및 터빈 블레이드의 냉각 채널과 같은 복잡한 형상을 생성 할 수 있습니다.
이 기능은 구성 요소 성능을 최적화하는 데 중요합니다 (예 : 냉각 효율 향상).
고성능 재료의 적용 가능성
고온 합금 강철은 가스 터빈의 극한 작업 조건의 요구를 충족시킬 수있는 우수한 고온 강도, 산화 저항 및 크리프 저항을 가지게됩니다.
장수와 신뢰성
고급 주조 공정 및 표면 처리 기술을 통해 고온 합금 강철 주물은 고온, 고압 및 부식성 환경에서 오랫동안 안정적이고 오랫동안 작동 할 수 있습니다.
가스 터빈에 고온 합금 강철 주조의 적용은 주로 터빈 블레이드 및 연소 챔버 성분의 제조에 반영됩니다. 이러한 기술은 가스 터빈의 극단적 인 작업 조건의 요구를 충족시킬뿐만 아니라 항공 우주 및 에너지 분야의 기술적 진보를 촉진합니다 .
