1000°C से अधिक तापमान पर टरबाइन पार्ट्स के लिए कौन से मटेरियल और कोटिंग कॉम्बो उपयुक्त हैं?
1000 °C से अधिक तापमान पर काम करने वाले टरबाइन घटकों के लिए, सबसे मजबूत समाधान निकल- या कोबाल्ट-आधारित सुपरएलॉय को इंजीनियर्ड थर्मल प्रोटेक्शन सिस्टम के साथ जोड़ते हैं। एयरोस्पेस और ऊर्जा जैसे क्षेत्रों में, न्यूवे आमतौर पर उन्नत सुपरएलॉय में जटिल हॉट-गैस-पाथ पार्ट्स का उत्पादन करने के लिए वैक्यूम या इन्वेस्टमेंट कास्टिंग और एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग का उपयोग करता है, और फिर आवश्यक धातु तापमान और जीवनकाल प्राप्त करने के लिए मल्टी-लेयर थर्मल और एनवायरनमेंटल कोटिंग्स लगाता है।
टरबाइन पार्ट्स के लिए हाई-टेम्परेचर बेस एलॉय
1000 °C से अधिक तापमान पर ब्लेड, वेन्स और कंबस्टर हार्डवेयर के लिए, निकल-आधारित एलॉय आमतौर पर शुरुआती बिंदु होते हैं। न्यूवे हॉट-सेक्शन घटकों का उत्पादन इन्वेस्टमेंट कास्टिंग और निकल-आधारित एलॉय प्रिसिजन कास्टिंग के माध्यम से करता है, और अत्यधिक अनुकूलित ज्यामिति के लिए सुपरएलॉय 3D प्रिंटिंग के माध्यम से करता है।
इन क्षेत्रों के लिए प्रतिनिधि एलॉय में कास्ट ग्रेड जैसे इनकोनेल 713LC, इनकोनेल 738, और रॉट या पाउडर ग्रेड जैसे इनकोनेल 718, रेने 41, रेने 88DT, और निमोनिक 80A शामिल हैं। हॉट वियर पार्ट्स के लिए, कोबाल्ट एलॉय जैसे स्टेलाइट 6, हेन्स 25, या हेन्स 188 का उपयोग उन जगहों पर किया जाता है जहां हॉट-कॉरोज़न और इरोज़न रेज़िस्टेंस प्रमुख होते हैं।
ये एलॉय आमतौर पर सावधानीपूर्वक नियंत्रित हीट-ट्रीटेड स्थितियों में डिलीवर किए जाते हैं। न्यूवे अपने हीट ट्रीटमेंट दिशानिर्देशों के अनुरूप प्रक्रियाओं के माध्यम से गुणों को मान्य और स्थिर करता है ताकि किसी भी कोटिंग के लगाए जाने से पहले क्रीप स्ट्रेंथ, लो-साइकल फैटीग रेज़िस्टेंस और माइक्रोस्ट्रक्चरल स्थिरता सुनिश्चित की जा सके।
थर्मल और एनवायरनमेंटल कोटिंग सिस्टम
1000 °C से ऊपर, केवल बेयर सुपरएलॉय पर्याप्त नहीं हैं। न्यूवे अपने थर्मल कोटिंग और थर्मल बैरियर कोटिंग्स में विशेषज्ञता के आधार पर मल्टी-लेयर थर्मल प्रोटेक्शन सिस्टम लगाता है।
एक विशिष्ट हॉट-सेक्शन स्टैक में शामिल हैं:
ऑक्सीकरण और हॉट-कॉरोज़न प्रतिरोध के लिए एक धात्विक बॉन्ड कोट (जैसे MCrAlY या डिफ्यूज़न एल्युमिनाइड), जिसे अक्सर समग्र हीट ट्रीटमेंट शेड्यूल में एकीकृत किया जाता है।
एक सिरेमिक टॉपकोट TBC, आमतौर पर यट्रिया-स्थिरीकृत ज़िरकोनिया, जिसे प्लाज़्मा स्प्रे या समान प्रक्रियाओं द्वारा लगाया जाता है ताकि गैस स्ट्रीम और धातु सब्सट्रेट के बीच मुख्य तापमान ड्रॉप प्रदान किया जा सके।
अति-आक्रामक वातावरण में वैकल्पिक एनवायरनमेंटल या सैक्रिफिशियल लेयर्स, जिन्हें एयरोस्पेस या ऊर्जा ड्यूटी साइकल के अनुसार ट्यून किया जाता है।
एक उपयुक्त सुपरएलॉय कोर को एक अनुकूलित TBC सिस्टम के साथ जोड़कर, गैस तापमान 1200 °C से अधिक हो सकते हैं जबकि एलॉय को एक सुरक्षित तापमान विंडो में रखा जाता है।
विशिष्ट मटेरियल और कोटिंग कॉम्बिनेशन
व्यवहार में, न्यूवे इंजीनियर अक्सर निम्नलिखित जैसे कॉम्बिनेशन की सिफारिश करते हैं:
प्रथम-चरण टरबाइन ब्लेड और वेन्स के लिए इनकोनेल 738 + MCrAlY बॉन्ड कोट + TBC।
हाई-प्रेशर टरबाइन डिस्क, नोजल सेगमेंट और संरचनात्मक हॉट रिंग्स के लिए रेने 41 या रेने 88DT + डिफ्यूज़न एल्युमिनाइड + TBC।
कंबस्टर लाइनर्स और ट्रांज़िशन पीस के लिए हैस्टेलॉय X या हैस्टेलॉय C-276 + ऑक्सीकरण-प्रतिरोधी थर्मल कोटिंग।
हाई-टेम्परेचर इरोज़न के संपर्क में आने वाले सील सेगमेंट, वियर रिंग्स और वाल्व ट्रिम के लिए स्टेलाइट 6 जैसे कोबाल्ट एलॉय के साथ अनुकूलित थर्मल कोटिंग्स।
जब जटिल आंतरिक कूलिंग चैनल या लैटिस कोर की आवश्यकता होती है, तो इन मटेरियल-कोटिंग सिस्टम को 3D प्रिंटिंग प्रोटोटाइपिंग के माध्यम से उत्पादित पार्ट्स पर लागू किया जाता है, और फिर डिज़ाइन और कोटिंग स्टैक के मान्य होने के बाद सीरियल इन्वेस्टमेंट कास्टिंग के लिए स्केल किया जाता है।
डिज़ाइन और मान्यता संबंधी विचार
1000 °C से अधिक तापमान पर टरबाइन अनुप्रयोगों के लिए, सबसे उपयुक्त मटेरियल/कोटिंग कॉम्बिनेशन हमेशा डिज़ाइन- और ड्यूटी-साइकल-निर्भर होता है। इंजीनियरों को क्रीप स्ट्रेंथ, ऑक्सीकरण प्रतिरोध, कोटिंग आसंजन और थर्मल फैटीग व्यवहार को संतुलित करना चाहिए। न्यूवे आमतौर पर इन सिस्टम को कूपन परीक्षण और घटक-स्तरीय परीक्षणों के माध्यम से मान्य करता है, उत्पादन के लिए कॉन्फ़िगरेशन जारी करने से पहले वास्तविक दुनिया के मार्जिन को सत्यापित करने के लिए हॉट-गैस एक्सपोज़र को यांत्रिक लोडिंग के साथ जोड़ता है।
