Wpływ czynników eksploatacyjnych na stan żaroodpornej powłoki łopatek turbiny gazowej

• Autorzy: Józef Błachnio , Wojciech Dzięgielewski , Dariusz Zasada

Warianty tytułu

Heat-Resisting Coatings of Gas Turbine Blades and How They Are Affected by Operation-Attributable Factors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

W procesie eksploatacji występują różnego rodzaju uszkodzenia elementów turbin gazowych. Najbardziej narażonym na uszkodzenia elementem turbiny są łopatki, któ-rych to stan techniczny ma decydujące znaczenie dla niezawodności i trwałości eksploatacyjnej turbiny i całego silnika. Głównymi przyczynami uszkodzeń łopatek turbiny gazowej są przegrzanie, pełzanie, a także zmęczenie cieplne materiału. Spo-wodowane to jest niekorzystnymi warunkami eksploatacji lub wadami produkcyjnymi np. zastosowanie niedostatecznie wytrzymałych rodzajów powłok żaroodpornych lub nakładanie ich w niewłaściwy sposób na materiał łopatki. Reakcja powłok i materiału łopatek na obciążenia mechaniczne i cieplne zależy głównie od temperatury pracy. Dobór powłoki ochronnej i materiału do wytworzenia łopatki o zakładanej trwałości musi uwzględniać jej właściwości mechaniczne i cieplne w strefie maksymalnej tem-peratury pióra. W artykule scharakteryzowano rodzaje i zadania spełniane przez powłoki ochronne nakładane na łopatki turbin gazowych lotniczych silników turboodrzutowych. Przedstawiono czynniki eksploatacyjne i ich wpływ na stan techniczny powłok w procesie użytkowania silników. Dokonano analizy postaci uszkodzeń powłok, stwierdzanych podczas diagnozowania turbin gazowych. Zasygnalizowano konieczność modyfikacji powłok ochronnych w kierunku zwiększenia odporności na czynniki eksploatacyjne i polepszenia trwałości łopatek turbin gazowych. (abstrakt oryginalny)

EN

Many and various kinds of failures/damages to different components/parts of a gas turbine may occur in the course of engine operation. Turbine blades are the items that most often suffer damages. At the same time, they are the items, the health of which proves decisive to reliability and operational life of both the turbine and the whole engine. The main reasons for damages/failures to gas turbine blades are: overheating, creeping, and thermal fatigue, all of them due to either unfavourable service conditions or manufacturing defects, e.g. application of heat-resisting coatings either of insufficient strength or spread over the blade 's material in an incorrect way. Response of the coatings and blade's material to mechanical stress and thermal load depends mainly on the working temperature. Appropriate selection of the material and protective coating for the blade of assumed lifetime should take account of mechanical and thermal properties for the blade operation in the maximum-temperature zone. The paper has been intended to describe types and purposes of protective coatings spread over gas-turbine blades in turbojet engines. Discussed are operation-attributable factors and how they affect health of the coatings throughout the operational use of engines. Analysed are forms of damages/failures to blade coatings, usually found while diagnosing gas turbines health. In conclusion, strongly emphasised is the necessity for modifications in protective coatings to improve gas-turbine blades resistance to operation-attributable factors and hence, to prolong lifetimes thereof. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Energia cieplna; Energetyka cieplna

EN

Thermal energy; Thermal energetics

• Czasopismo: Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management
• Rocznik: 2014
• Tom: 68
• Strony: 17--31

Twórcy

autor

Józef Błachnio

• Bialystok Technical University

autor

Wojciech Dzięgielewski

• Air Force Institute of Technology

autor

Dariusz Zasada

• Military University of Technology in Warsaw, Poland

Bibliografia

• Błachnio J., Analysis of causes of decohesion of a gas turbine blade made of EI-867WD alloy. Aircraft Engineering and Aerospace Technology: An International Journal. Vol. 83 No 1, 2011, pp.14-20.
• Błachnio J., Pawlak W., Damageability of gas turbine blades - evaluation of exhaust gas temperature in front of the turbine using a non-linear observer, Advances in gas turbine technology, InTech, 2011, pp. 435-464.
• Dubiel B., Zmiany mikrostruktury podczas pełzania monokrystalicznych nadstopów niklu, Rozprawy Monografie 235, Wydawnictwa Akademii Górniczo-Hutniczej, Kraków 2011.
• Dzięgielewski W., Gawron B., Problem stabilności termicznej współczesnych paliw do turbinowych silników lotniczych - badania wstępne, "Journal of Konbin", nr 1(21), 2012, ss. 121-130.
• Dzięgielewski W., Ocena wpływu zmian zachodzących w paliwie podczas długotrwałego przechowywania na właściwości eksploatacyjne, VII Międzynarodowa Konferencja Naukowo - Techniczna, Explo-Diesel & Gas Turbine' 14, Gdańsk 2014.
• Everest XLG3-Video Probe, GE Inspection Technologies, 2006.
• Góral M., et al., Diffusion sluminide coatings for TiAl intermetallic turbine blades, "Intermetallics", 19, 2011, pp. 744-747.
• Hejwowski T., Nowoczesne powłoki nakładane cieplnie odporne na zużycie ścierne i erozyjne, Politechnika Lubelska, Lublin 2013.
• Hodor K., Struktura gradientowa warstwy wierzchniej nadstopów na bazie Ni i Fe-Ni, Rozprawa doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 2002.
• Kułaszka A., Bogdan M., Błachnio J., New non-destructive methods of diagnosing health of gas turbine blades, Advances in Gas Turbine Technology, InTech, 20011, pp. 465-498.
• Mendala B., Kształtowanie struktury i właściwości powłok ochronnych na stalowych łopatkach sprężarek silników lotniczych, W. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2013.
• Moskal G., Mikrostruktura i właściwości natryskiwanych plazmowo powłokowych barier cieplnych na bazie cyrkonianu gadolinu, W. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2012.
• Mrowec S., Weber T., Nowoczesne materiały żaroodporne, WNT, Warszawa 1982.
• Nowak G., Optymalizacja kanałów wewnętrznego chłodzenia łopatek turbiny gazowej, W. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2011.
• Raporty z badań Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych z lat 2000-2013.
• Roskosz S., Kompleksowa ocena porowatości odlewów precyzyjnych z żarowytrzymałych nadstopów niklu, W. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2011.
• Sieniawski J., Kryteria i sposoby oceny materiałów na elementy lotniczych silników turbinowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1995.
• Swadźba L., et al., Characterization of microstructure and properties of TBC systems with gradient of chemical composition and porosity, Archives of Metallurgy and Materials 53, 2008, pp. 945-954.
• Szczepanik R., Błachnio J., Swadźba L., Opracowanie technologii nanoszenia powłok ochronnych TBC. Raport Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, Warszawa 2001.