ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние условий работы и испытания из "Суперсплавы II Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок Кн2 " Структура материала, испытанного в строго контролируемых лабораторных условиях, не должна отличаться от его структуры после работы в условиях реальной эксплуатации. Из экономических соображений также желательно, чтобы лабораторные методы обеспечивали ускоренное проведение испытаний. Все методы испытаний можно разделить на две группы. В одних основное внимание уделяется как можно более точному моделированию реальных условий эксплуатации материала. Примером могут служить методы стендовых испытаний материалов для газовых турбин с применением горелок [7, 8]. В других методах особое значение придается строгому контролю за соблюдением заданных условий испытания. Конечно, и в этом случае реальные условия работы материала учитываются при выборе условий проведения эксперимента, однако основное внимание в отличие от стендовых методов испытания уделяется как можно более точной выдержке заданных условий. Как правило, такие эксперименты проводятся в лабораторных трубчатых печах [9, 10]. [c.50] Моделирование реальных условий работы материалов в газовых турбинах может осуществляться разными методами [7, 8]. Стендовые установки для проведения таких испытаний, как правило, состоят из горелок для сжигания газообразного или жидкого топлива, системы подачи топлива и воздуха, камеры сгорания и специального отсека для размещения образцов, где они могут закрепляться стационарно или в специальных держателях, допускающих быструю смену образцов. Чаще всего испытывают образцы цилиндрической формы, хотя иногда используют образцы аэродинамической формы или какой-либо другой конфигурации. Для получения на поверхности образцов слоя загрязняющего осадка в рабочий объем установки может вводиться соответствующее загрязняющее вещество, например морская вода, либо прямым впрыскиванием в камеру сгорания, либо подмешиванием в топливо. [c.52] Степень деградации при горячей коррозии материала может оцениваться разными способами, однако чаще всего используют методы определения потери массы образцов путем их взвешивания после снятия окалины и измерения глубины проникновения в материал продуктов взаимодействия сплава с окружающей средой [И]. Для более полного описания специфических особенностей процесса горячей коррозии необходим детальный металлографический анализ образцов. [c.52] С практической точки зрения результаты лабораторных исследований с помощью испытательных стендов имеют значение лишь в том случае, когда можно провести корреляцию между ними и данными по горячей коррозии материала в реальных условиях. Как правило, условия проведения стендовых испытаний гораздо жестче реальных условий эксплуатации, поэтому при экстраполяции результатов таких испытаний на рабочие условия эксплуатации материалов требуется определенная осторожность, так как разница во внешних условиях может приводить к смене действующих механизмов коррозионной деградации материала. Стендовые испытания удобны для ранжирования различных сплавов по степени их стойкости к горячей коррозии, однако предсказать долговечность конкретного сплава в конкретных коррозионных условиях, опираясь на результаты только таких испытаний, можно лишь в некоторых особых случаях. [c.52] Большинство стендовых установок работают при давлении окружающей среды, однако существуют также стенды высокого давления, в которых можно проводить испытания при повышенном давлении [12]. Результаты, полученные на таких стендах, свидетельствуют, что хотя давление и оказывает некоторое влияние на скорость горячей коррозии, однако эффект не, столь велик, чтобы возникла необходимость в проведении всех испытаний при повышенном давлении рабочей среды. [c.53] Существуют различные варианты проведения испытаний на горячую коррозию с йомощью трубчатых печей. Простейший способ — это выдержка в контролируемой газовой среде при определенной температуре образца с нанесенным на него слоем осадка требуемого состава [9]. Осадок обычно наносится на подогретые ( 100 °С) образцы напылением из раствора, содержащего смесь необходимых химических соединений. Кинетика горячей коррозии может определяться путем постоянного взвешивания образцов по ходу испытания. При некоторых условиях в процессе испытания может происходить испарение нанесенного модифицирующего слоя, что усложняет интерпретацию результатов и делает необходимым проведение детального металлографического анализа образцов после окончания температурной выдержки. [c.53] Существуют методики, которые предполагают периодическое извлечение образцов из горячей зоны печи для очистки их поверхности от оксидной пленки. Для контроля за качеством поверхности коррозионно-стойких сплавов при их испытании также требуется периодическое удаление модифицирующего слоя осадка и повторное его нанесение перед продолжением эксперимента. Иногда для этого достаточно окунуть образец в тигель с жидкш4 осаждаемым веществом [9]. Следует, однако, иметь в виду, что изменение любого из параметров, такого, например, как толщина слоя расплава на, поверхности образца, может существенным образом повлиять на результаты испытания данного сплава на горячую коррозию. [c.53] Так как горячая коррозия сплавов обычно происходит под слоем жидкого расплава соли, то для исследования этого процесса неоднократно предпринимались попытки применить традиционные методы, использующиеся для изучения коррозии в водной среде. В этих методах образцы, как правило, подвергаются воздействию такой же среды, что и при испытаниях в тиглях, а экспериментальная установка представляет из себя электрохимическую ячейку, в состав которой входят электролит из расплава соли, эталонный электрод, рабочий электрод и, возможно, несколько дополнительных электродов. Такие испытания обычно проводятся для изучения свойств смеси солей [13, 14] или для оценки коррозионной стойкости материала, из которого изготовлен рабочий электрод [15, 16]. [c.54] В этом случае расплав можно рассматривать как кислый, так как в результате протекания реакции образуется SO3. [c.54] Следовательно, можно предположить, что расплав при этом обладает основными свойствами, так как в результате этих реакций образуются оксидные ионы. Данные, полученные из таких экспериментов, можно использовать для сравнительной оценки коррозионной стойкости разных сплавов в близких по составу расплавах. Например, из данных, представленных на рис. 12.2, следует, что в качестве параметра, характеризующего стойкость материала к горячей коррозии, можно использовать значение электропотенциала, приложенного к электроду из этого материала, при котором его разъедание пренебрежимо мало. Основываясь на представленных результатах, можно все рассмотренные материалы расположить в следующем порядке по степени возрастания их стойкости к горячей коррозии IN-738 IN-657 IN-939, IN-597. [c.55] Сложности проведения таких экспериментов обычно связаны с необходимостью удержания образца под толстым слоем расплава. Кроме того, в каждом конкретном случае состав расплава может быть разным. И, наконец, такие эксперименты не позволяют определять различие в поведении разных сплавов при таких значениях потенциала, когда сколь-нибудь значительное разъедание материала отсутствует. [c.55] Вернуться к основной статье