Зварювання монокристалів жароміцних нікелевих стопів як інновації енергетичних газових турбін

К. А. Ющенко, Б. О. Задерій, І. С. Гах, Г. В. Звягінцева, О. О. Фомакін, А. В. Завдовєєв

Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, вул. Казимира Малевича, 11, 03150 Київ, Україна

Отримано: 22.07.2021. Завантажити: PDF

Роботу пов’язано із всезростаючим використанням газових турбін у складі енергетичного обладнання електростанцій, газоперекачувальних агрегатів, силових корабельних двигунів та необхідністю підвищення їхньої потужності, функціональних параметрів, збільшення термічної та експлуатаційної ефективності, екологічності. Вирішення таких запитів у технічному плані пов’язують з підвищенням температури робочого тіла (газу) на вході до турбіни за рахунок розробки та впровадження нових схем, конструкцій, технологій та матеріалів, зокрема з використанням і вдосконаленням високолеґованих жароміцних нікелевих стопів з монокристалічною структурою та із застосуванням зварювання. Метою роботи являється розвиток нових підходів стосовно виробництва монокристалічних зварних конструкцій відповідального призначення з підвищеними механічними характеристиками і експлуатаційними параметрами. Наведено результати досліджень структури, механічних властивостей з’єднань і приклади зварних конструкцій макетних зразків газових турбін типу «складена лопатка» та «блінг». Наголошується на доцільності подальшого розвитку запропонованих технологій спільно з розробниками, виробниками та експлуатаційниками газових турбін у плані конструкторської, технологічної доробки та промислового освоєння.

Ключові слова: жароміцні нікелеві стопи, монокристали, зварні конструкції складної геометрії, електронно-променеве зварювання, суцільнозварні складені лопатки, газові турбіни, моноколесо «блінг», умови формування монокристалічної структури, дифракція електронного зворотного розсіяння.

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

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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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).