یکی از روندهای اصلی پیشرفت و روزآمدسازی فناوری در صنعت توربین گاز به مواد اولیه و روش ساخت قطعات بهویژه در بخش داغ این ماشین دوار متمرکز است. نیاز به دستیابی به توان خروجی بیشتر و بهرهوری بالاتر، بطور مستقیم با افزایش دمای کاری بخش داغ توربین گاز مرتبط است. تقاضا برای توربین گاز خواه در مصارف صنعتی زمینی و خواه بهعنوان موتور هوایی در دهه اخیر به میزان بیسابقهای افزایش یافتهاست.
ملاحظات ساخت قطعات محفظه احتراق
حساسیت در مورد قطعات محفظه احتراق علاوه بر نیاز به سازگاری با دمای کاری بالا، به علت ملاحظات زیست محیط و کاهش آلایندگی پیچیدگی مضاعفی را در پی دارد. مبنای اساسی و ملاحظه فنی بنیادی در ساخت قطعات بر افزایش مقاومت حرارتی خزشی در عین حفظ قابلیت مقاومت در برابر خوردگی/ اکسیداسیون استوار است. بطور معمول قطعات محفظه احتراق توربین گاز از ورق سوپرآلیاژهای نیکل پایه ساخته میشوند.
سوپرآلیاژها برای قطعات محفظه احتراق
سوپرآلیاژ نیکل پایه هستلوی اکس با مقاومت خزشی بالا در فاصله زمانی بین دهه 1960 تا دهه 1980 پرمصرفترین ماده اولیه برای ساخت قطعات محفظه احتراق توربین گاز بشمار میرفت. نایمونیک 263 دیگر سوپرآلیاژ نیکل پایه بود که با مقاومت حرارتی خزشی بالاتر بهتدریج جای هستلوی اکس را گرفت. افزایش دمای احتراق در نسل جدید توربین گاز معرفی HA188 بهعنوان سوپرآلیاژ کبالت پایه برای ساخت قطعات محفظه احتراق را به دنبال داشت. علاوه بر این، سوپرآلیاژهای نیکل پایه 617 و 230 نیز در ساخت این قطعات مورداستفاده قرار میگیرند.
در نسل جدید توربین گاز از جمله کلاس اچ، برای ساخت لاینرها و قطعات ترنزیشن محفظه احتراق علاوه بر استفاده از سوپرآلیاژهای خاص با مقاومت حرارتی خزشی بالا، نیاز به اعمال پوشش سد حرارتی نیز وجود دارد. فناوری پوششدهی بهعنوان بخش یکپارچهای از ساخت قطعات توربین گاز صنعتی و هوایی موردنظر قرار گرفتهاست. بکارگیری این فناور عملا دستیابی به تعادل بین مشخصههای مکانیکی سطح بالا و مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون / خوردگی دما بالا را محقق میکند.
منبع:
Nageswara Rao M., Materials for Gas Turbines- An Overview, VIT University, India, 2022
