Сварка монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов как инновации энергетических газовых турбин

К. А. Ющенко, Б. А. Задерий, И. С. Гах, А. В. Звягинцева, А. А. Фомакин, А. В. Завдовеев

Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, ул. Казимира Малевича, 11, 03150 Киев, Украина

Получена: 22.07.2021. Скачать: PDF

Работа связана с возрастающим использованием газовых турбин в составе энергетических установок электростанций, газоперекачивающих агрегатов, силовых корабельных двигателей и необходимостью повышения их мощности, функциональных параметров, увеличения термической и эксплуатационной эффективности, экологичности. Решение таких запросов в техническом плане связывают с повышением температуры рабочего тела (газа) на входе в турбину за счёт разработки и внедрения новых схем, конструкций, технологий и материалов, в частности с использованием и усовершенствованием высоколегированных жаропрочных никелевых сплавов с монокристаллической структурой и использованием сварки. Целью работы является развитие новых подходов к производству монокристаллических сварных конструкций ответственного назначения с повышенными механическими характеристиками и эксплуатационными параметрами. Приводятся результаты исследований структуры, механических характеристик соединений и примеры сварных конструкций макетных образцов газовых турбин типа «составная лопатка» и «блинг». Отмечается целесообразность дальнейшего развития предлагаемых технологий совместно с разработчиками, производителями и эксплуатирующими газовые турбины в плане конструкторской, технологической доработки и промышленного освоения.

Ключевые слова: жаропрочные никелевые сплавы, монокристаллы, сварные конструкции сложной геометрии, электронно-лучевая сварка, цельносварные составные лопатки, газовые турбины, моноколесо «блинг», условия формирования монокристаллической структуры, дифракция электронов обратного рассеяния.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i10/1401.html

PACS: 61.72.Dd, 81.05.Bx, 81.10.-h, 81.20.Vj


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. А. В. Логунов, М. Н. Буров, Д. В. Данилов, Двигатель, № 1: 10 (2016).
  2. K. Tsukagoshi, A. Muyama, J. Masada, Y. Iwasaki, and E. Ito, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Technical Review, 44, No. 4: 1 (2007).
  3. L. S. Langston, Global Gas Turbine News, No. 9: 76 (2014). Crossref
  4. T. Hino, T. Kobayashi, Y. Koizumi, H. Harada, and T. Yamagata, Superalloys (Eds. T. M. Pollock, R. D. Kissinger, R. R. Bowman, K. A. Green, M. McLean, S. Olson, and J. J. Schirm) (TMS: 2000), p. 729.
  5. Y. Koizumi, T. Kobayashi, T. Yokokawa, T. Kimura, M. Osawa, and H. Harada, Cost Conf. Liege (1998), part 2: 1089.
  6. Е. Н. Каблов, В. Н. Толорайя, Н. Г. Орехов, И. М. Демонис, Авиационные материалы и технологии, № 1: 118 (2004).
  7. С. З. Копелев, М. Н. Галкин, А. А. Харин, И. В. Шевченко, Тепловые и гидравлические характеристики охлаждаемых лопаток газовых турбин (Москва: Машиностроение: 1993).
  8. А. А. Иноземцев, М. А. Нихамкин, В. Л. Сандрацкий, Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок (Москва: Машиностроение: 2008), т. 2.
  9. H. Matsuzaki, Y. Suto, Y. Kanazawa, M. Sato, I. Kobayashi, and Y. Kobayashi, Turbo Expo: Power for Land, Sea and Air, 4: V004T10A018. Crossref
  10. R. L. Altman, Gas Turbine Technology Benefits for Commercial Airplane Operator (Pratt and Whitney, United Technologies: 1991).
  11. XF9-1, the World’s Best Standards Fighter Engine, Has Been Completed — Japan’s Military Technology, Interview with the Developer, BLOGOS, Part 1/2 (2019) (in Japanese).
  12. Е. О. Фомичев, Н. Н. Воронин, Двигатель, № 5: 18 (2013).
  13. А. Супов, С. Х. Даутов, В. Г. Ковальчук, О. Г. Оспенникова, В. И. Лукин, М. Л. Саморуков, Наукоемкие технологии в машиностроении, № 3: 28 (2016). Crossref
  14. А. В. Люшинский, Сварочное производство, 30, № 7: 17 (2016).
  15. E. V. Galieva, V. A. Valitov, R. Ya. Lutfullin, S. Dmitriev, A. Akhunova, and M. Mukhametrakhimov, Materials Science Forum, 838–839: 350 (2016). Crossref
  16. В. М. Бычков, А. С. Селиванов, А. Ю. Медведев, В. А. Супов, Б. О. Большаков, Р. Р. Гринь, Ф. Ф. Мусин, Вестник УГАТУ, 16, № 7: 112 (2012).
  17. В. П. Морочко, Л. И. Сорокин, Н. Ю. Зыбко, Автоматическая сварка, № 12: 42 (1980).
  18. Л. И. Сорокин, Сварочное производство, № 7: 11 (2003).
  19. C. Wiednig, C. Lochbichlerb, N. Enzingera, C. Beala, and C. Sommitsch, Proc. Engineering, No. 86: 184 (2014). Crossref
  20. К. А. Ющенко, Б. А. Задерий, И. С. Гах, О. П. Карасевская, Автоматическая сварка, № 8: 21 (2016). Crossref
  21. К. А. Ющенко, И. С. Гах, Б. А. Задерий, А. В. Звягинцева, О. П. Карасевская, Автоматическая сварка, № 5: 46 (2013).