Металл для лопаток

Глава пятая МЕТАЛЛ ДЛЯ ЛОПАТОК [c.169]

Столь существенные различия в уровне износостойкости материалов нри испытаниях на различных лабораторных установках не только не могут помочь в выборе наиболее износостойкого металла для лопаток асфальтосмесителей, но и приводят к противоположном выводам о приемлемости того или иного сплава. Поэтому при проведении исследований по увеличению износостойкости конкретной детали следует с осторожностью относится к результатам испытаний в лабораторных условиях. Различие в механизме изнашивания на лабораторных установках и в реальных условиях эксплуатации может явиться причиной получения недостаточно обоснованных выводов и рекомендаций по увеличению срока службы деталей. [c.52]

Как только станут доступны воспроизводимые образцы композитов, основное внимание следует уделить влиянию условий эксплуатации материала на сплошность поверхности раздела и механические свойства, зависящие от состояния поверхности раздела. Подобно тому как это было при разработке композитов А1 — В, такие исследования очень важны для установления точных параметров технологии изготовления материала, с тем чтобы получить именно то особое состояние поверхности раздела, которое необходимо для конкретных условий применения материала. Если композит предназначается, например, для лопаток газовых турбин, то конструктор должен установить реальные требования к этим анизотропным материалам с ограниченной пластичностью таким образом, чтобы применительно к условиям использования можно было эффективно воздействовать на свойства, зависящие от со стояния поверхности раздела, например, на поперечную прочность В данной главе показано, что в настоящее время известны основ ные принципы, с помощью которых может быть изменена струк тура поверхности раздела в металлах, армированных окислами Однако из-за отсутствия образцов с воспроизводимыми характе ристиками влияние изменения состава и структуры поверхности раздела на механические свойства композитов практически не изучено. [c.351]

Суперсплавы (например, разработанные для лопаток газовых турбин) — это сплавы, в основе которых лежит не один металл, как железо в обычных сталях, а два или большее число металлов (Сг, Ni и др.), и, таким образом, эти сплавы содержат железа намного меньше, чем жаростойкие стали, принимающие закалку. [c.284]

Химическая коррозия металлов имеет место при их взаимодействии с газами м парами химических элементов при отсутствии влаги, а также с жидкостями, не проводящими, электрический ток и не являющимися электролитами. Металл в этол/1 случае разрушается за счет чисто химических реакций на границе раздела его со средой. Такой вид коррозии характерен для лопаток газовых турбин, деталей реактивных двигателей, печ- [c.6]

Для лопаток высокотемпературных газовых турбин большое значение имеет теплопроводность металла и его коэффициент линейного расширения. Чем больше теплопроводность Я, тем будет более равномерным температурное поле лопатки чем меньше коэффициент линейного расширения, тем ниже температурные напряжения, возникающие от неравномерности температурного поля (см. 14). [c.154]

МЕТАЛЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАБОЧИХ ЛОПАТОК, БАНДАЖЕЙ И ЗАМКОВ, [c.114]

Направляющие лопатки диафрагм и других направляющих аппаратов изготовляют преимущественно из тех же сталей, что и рабочие лопатки. Однако особенности металла зависят от выбранной технологии изготовления диафрагм. Металл для изготовления диафрагм выбирают в зависимости от максимальной рабочей температуры диафрагмы и от давления (и влажности) протекающего в каналах пара. Стальные литые диафрагмы практически не применяются вследствие интенсивного охрупчивания металла направляющих лопаток, изготовленных из хромистых нержавеющих сталей, в процессе заливки стали в форму. [c.371]

При существующих углеводородных топливах температуры газа могут достигать 1920 С, но препятствием на пути создания высокотемпературных газотурбинных установок являются в настоящее время ограниченные возможности металла элементов проточной части выдерживать высокие температуры и возникающие при этом температурные напряжения. Даже для турбин, работающих с начальной температурой газа — 650— 700° С, для лопаток и ротора приходится применять дорогостоящие высоколегированные стали. [c.261]

Возникновение термических узлов подавляют перенаправлением потока поступающего жидкого металла это позволяет ослабить удары жидкого металла о стенку изложницы и теплопередачу от металла к этой стенке. При литье турбинных лопаток основная питательная система задействована на корневую часть лопатки и смоделирована на базе опыта, полученного в работе с аналогичными формами отливок. В ободной части (по концам лопаток) обычно имеется своя питательная система, призванная обеспечить сплошность особенно в тех местах, где ободная часть переходит в перо и где действующие напряжения высоки. Для лопаток низкого давления, работающих в крупных промышленных турбинах, могут потребоваться локальные питатели в отдельных участках пера. Однако такая мера нежелательна по ряду причин, в том числе из-за дороговизны операций по устранению литников, потенциальной опасности нарушить заданные размеры лопатки в процессе ее доводки, возникновения неблагоприятных металлургических особенностей, например столбчатых зерен, которые обычно появляются в пере под питателями. Раньше для сохранения тепла в подогретой оболочковой изложнице ее заворачивали в теплоизолирующие покровы. Сегодня, однако, дополнительные керамические слои в стенках изложниц заменили теплоизолирующие обертки как средство для управления процессом затвердевания и усиленного питания отливки. В качестве теплоизолирующих материалов на смену асбестовым пришли, щиты и покровы на основе кремнеземных волокон. [c.175]

Стационарные направляющие лопатки первой ступени турбины расположены у выхода камеры сгорания и предназначены для того, чтобы ускорить горячий рабочий поток и развернуть его для входа в следующую, роторную часть под соответствующим углом. Через направляющие, или сопловые лопатки первой ступени газы проходят с самой высокой скоростью. Здесь температура газов снижается от температуры газового факела только за счет смешения с воздухом, поступающим от компрессора специально для этого смешения и охлаждения. На следующих ступенях температура рабочего потока понижается только за счет совершения работы. При такой рабочей среде требуется принудительное охлаждение металла сопловых лопаток первой ступени. Сопло турбины высокого давления (см. рис. 2.7) - это сегментная сборка, привинченная к камере сгорания. Конвекция и отражение пламени в сочетании с пленочным охлаждением обеспечивают необходимое ограничение его температуры. [c.58]

Механические свойства металла или сплава определяются такими параметрами, как прочность при растяжении, предел упругости и предел пластичности. Для высоких температур необходимо считаться еще с одним параметром — сопротивлением ползучести. Ползучестью называется непрерывная пластическая деформация материала под действием приложенного напряжения, ведущая к разрыву (разрушению) материала. Ползучесть, проявляющаяся у стали при температурах выше 400 °С, имеет особое значение для лопаток и других важных элементов газовых турбин, для частей реакторов, для находящихся под нагрузкой элементов печей. [c.74]

Контроль при изготовлении деталей машин. Работа по контролю машинных деталей значительно облегчается благодаря электролитическому глянцеванию или полированию, так как они надежно вскрывают все дефекты, имеющиеся на поверхности. Например, этот способ используют при периодических повторных испытаниях турбинных лопаток. У пружин из термически обработанной стали или рояльной проволоки выявляются металлургические дефекты и устраняется обезуглероженный поверхностный слой, являющийся причиной усталостного разрушения. Этот способ используется также для контроля поршневых пальцев, зубчатых колес насосов, вентилей для выявления случайных дефектов, возникших при термической обработке, и трещин от шлифования. Таким же образом испытывают поковки из легких металлов для изготовления шасси самолетов. [c.272]

Примечание. По требованию потребителя фасонные прутки для лопаток из стали указанных марок изготовляют из металла вакуумно-дугового переплава и металла вакуумно-индукционной выплавки. [c.224]

По требованию потребителя на поверхности холоднокатаных и холоднотянутых прутков для связи лопаток и на кромках профиля фасонных прутков для лопаток из металла электрошлакового переплава, вакуумно-дугового переплава и вакуумно-индукционной выплавки раскатанные пузыри не допускаются. [c.225]

Снижение давления и температуры пара в нерегулируемых ступенях дает возможность предъявлять меньшие требования к прочности металла для корпуса и ротора турбины, за счет чего снижаются вес и стоимость турбины. Рост удельных объемов пара позволяет увеличить размеры сопловых и рабочих лопаток. Этим обеспечивается снижение потерь и Дело в том, что величины потерь и возрастаю при уменьшении размеров каналов решеток из-за роста [c.141]

При работе ГТУ на жидком топливе, содержащем соединения ванадия, натрия и серы, последние способны при температуре 920—950 К и выше разрушать на жаропрочных сталях поверхностную пленку, защищающую их от коррозии. Возникновение и интенсивность развития высокотемпературной коррозии в значительной степени зависят от качества применяемого металла. Для повышения жаропрочности и защиты от коррозии сопловых и рабочих лопаток газовых турбин применяются жаростойкие покрытия. [c.398]

Описание процесса совершенствования и создания новых жаропрочных сплавов для деталей авиационных газовых турбин в б. СССР приведено в книге [1]. Аналогичная картина наблюдается и для материалов стационарных ГТУ. Повышение температуры металла рабочих лопаток за счет применения и создания новых деформированных и литых сплавов обеспечило значительное повышение выходной мощности и к.п.д. Дальнейшая эволюция лопаточных сплавов связана с отработкой сплавов направленной кристаллизации (НК), монокристаллических сплавов, а с 1985 г. - с композитными и керамическими материалами (рис. 1.23). С годами темп улучшения сплавов для лопаток уменьшается. Это обусловлено тем, что по мере повышения температуры лимитирующими ресурс факторами становятся процессы высокотемпературной коррозии. Поэтому темп разработки и внедрения новых сплавов зависит от темпа разработки защитных покрытий. [c.45]

Таким образом, параметры Рс, С и т - характеристики материала, знание которых позволяет прогнозировать рост термоусталостных трещин. Однако при использовании этого метода возникают определенные трудности, связанные с тем, что трещина, начавшись от концентратора, развивается в существенно неоднородном поле напряжений и, кроме того, проходит через поврежденный металл. Преодоление этих трудностей возможно методом, рассмотренным для лопаток на с. 468. [c.493]

Особое внимание необходимо уделять выбору металла для лопаток последней и предпоследней ступени цилиндров низкого давления мощных турбин, как быстроходных (3000 об/мин), так и тихоходных (1500 об/мин). Если в турбинах мощностью до 200 МВт еще возможно применение для последней ступени сталей 1X13 и 2X13, то для лопаток последних ступеней более мощных турбин необходима хромистая нержавеющая сталь с высоким пределом текучести или же другой сплав. Следует также принять во внимание, что лопатки последних ступеней должны работать (хотя и кратковременно) при температуре, значительно превосходящей рабочую это режим холостого хода и другие, при которых температура пара может повышаться на 150—200°. Важным условием является возможность надежного упрочнения входных кромок для предохранения их от эрозии (см. гл. I). [c.114]

Для лопаток из латуни и монель-металла норм пока не имеется, и следует руководствоваться общими указаниями лопатки из латуни не должны рабоп ать при температуре, большей 200° С напряжения от парового изгиба не должны быть больше /is временного сопротивления и не больше 1/2 предела усталости напряжения от центробеж.юй силы и перепада давления не должны быть больше 1/4 времен.юго сопротивления [c.316]

Таким образом, мощные блочные паротурбинные установки высокого и сверхкритического давления — это, как правило, установки с промежуточным перегревом пара. Преимущества, получаемые путем перелрева пара во второй, а иногда и в третий раз, достигаются ценой усложнения установок и их эксплуатации. Усложняется проточная часть цилиндра среднего давления турбины и повышаются требования к металлу его лопаток утяжеляются условия работы горизонтального разъема турбины появляются отсечные клапаны увеличиваются длина ротора, число ступеней турбины и т. п. Появляются громоздкие соединительные паропроводы с арматурой для пара, поступающего в промежуточный перегреватель и направляемого из него в цилиндр среднего давления турбины. В котельном агрегате необходимо дополнительно разместить промежуточный пароперегреватель. При этом тепло, расходуемое на первичный и промежуточные перегревы пара, может достигать до 2/з всего тепла, полезно используемого в котельном агрегате. [c.6]

Стали с небольшим содержанием углерода (0X13, 1X13) могут иметь некоторое количество структурно-свободного феррита, что отрицательно отражается на механических характеристиках. Поэтому к химическому составу сталей для лопаток предъявляются очень строгие требования, особенно к углероду и хрому. Исключительно важно уменьшить содержание вредных примесей. Для резкого снижения содержания волосовин рекомендуется применять для лопаточного аппарата, особенно рабочих лопаток, металл, полученный способом электрошла-кового переплава или вакуумно-дугового переплава (ЭШП, ВДП). [c.8]

В современном эиергомашино-строении общепризнанным методом повышения антиэрозионных качеств металла является стремление увеличить его твердость. Р1звестен способ упрочнения лопаток турбин стеллитовыми накладками, применением для лопаток сталей с высокой твердостью, поверхностного упрочнения металла нанесением покрытий, увеличивающих поверхностную твердость, п др. Применение методов упрочнения наряду с повышением эрозионной стойкости лопаток имеет и ряд недостатков. Например, места крепления стеллитовых накладок разрушаются эрозией, и накладки выпадают. Кроме того, обна- [c.148]

Состав газовой среды также может существенно влиять на жаростойкость и жаропрочность сплавов Наличие в сре де агрессивных компонентов (например, соединений, содержащих серу ванадий галогены щелочные металлы) вызывает образование легкоплавких или летучих соединений, разрушает защитные окис ные пленки, способствует развитию ло кальных видов газовой коррозии Кроме того, во многих случаях газовая сре да воздействует на сплав не в ста ционарных условиях а динамически т е на поверхность стали действуют скоро стные газовые потоки скорость которых может составлять сотни и тысячи метров в секунду Такие условия работы характерны, например для лопаток газовых турбии деталей обшивки скоростных самолетов и ракет Под влиянием скоростных газовых потоков усиливаются как процессы ползучести (рис 175), так и процесс коррозионно эрозионного разрушения поверхности что связа но с усилением избирательности газовой коррозии эрозионным разру шеинем окисных пленок деформацией и дополнительным разогревом тонких поверхностных слоев при трении среды о поверхность вибра ционными нагрузками переменной частоты и другими эффектами Вследствие этого снижается эксплуатационная стойкость де талей [c.294]

Важнейшей характеристикой сталей и сплавов, предназначенных для работы в. газовых средах, я зляется многоцикловая усталость. Особое значение имеют усталостные свойства для лопаток газовых турбин стационарного и транспортного назначения. Предложена [20.26 20.27 методика определения усталостных свойств металлов, сплавов и защитных покрытий в вакууме, на воздухе и в потоке продуктов сгорания жидких топлив и создана испытательная установка. [c.384]

Замки елочные (см. фиг. 70) изготовляются специальпымп фрезами и протяжкой. Для устранения температурных напряжений в елочном соединении предусматривается зазор между телом лопатки и пазом диска. Этот зазор может быть использован также для организации охлаждения лопаток и колеса турбины продувкой воздуха. Елочный замок получил широкое распространение. В нем наиболее эффективно используется металл для передачи усилий от лопатки к диску. Замок применяется в турбокомпрессорах средней и высокой напорности. [c.102]

В процессе эксплуатации в некоторых узлах конструкций прн микроперемещениях двух поверхностей относительно друг друга и наличии коррозионно-активной среды наблюдается коррозия, называемая фреттинг-коррозией. Например, в замке крепления лопаток компрессора турбореактивного двигателя вследствие постоянного микроперемещения возникает трение основания лопатки в замке ее крепления и может возникнуть фреттинг-коррозия. Предкрылок и лобовик крыла самолета, изготовленные из алюминиевых сплавов, в местах соприкосновения с сопрягаемыми деталями в результате систематических перемещений вызывают нарушение анодной пленки и коррозию металла. Для предохранения металла от фреттинг-коррозии в первом случае применяют специальные антифрикционные составы на основе эпоксидных смол со специальным наполнителем, которые закладывают в замок крепления лопатки, во втором случае — также эпоксидное покрытие, наполненное мелкодисперсным алюминием. Такое покрытие толщиной 100—150 мкм обладает высокой адгезией, хорошими защитными и антикоррозионными свойствами и предохраняет поверхность от трения. [c.73]

Таким образом, анализ литературных данных о материалах для изготовления рабочих органов асфальтосмесителей показал, что имеются немпогочислеппые крайне противоречивые рекомендации, касающиеся небольшого количества сплавов, которые существенно отличаются по степени легированности, исходной твёрдости и структурному - фазовому состоянию. Отсутствие обоснованных сведений относительно необходимых свойств материалов, а также наличие расхождений в оценке износостойкости одинаковых сплавов свидетельствует о бессистемном подходе при выборе металла для работы в условиях эксплуатации лопаток. Представленные данные отражают частные попытки в применении тех или иных материалов, по результатам испытаний которых невозможно определить связь между сопротивляемостью сплавов изнашиванию в указанных условиях эксплуатации и их химическим составом, структурой, физико-мехапическими свойствами. [c.41]

Одним из главных противоречий при выборе материалов для лопаток, основанным на испытаниях образцов в лабораторных условиях, является то, что нри использовании результатов изнашивания на установке "вращающаяся чаша" можно было рекомендовать наплавку рабочей части лопаток смесью КБХ, а результаты испытания на машине Х4-Б и установке ВНИИСТОММАШ свидетельствуют о необходимости применения для этой цели наплавочных электродов ЭН-Т590, имеющих максимальную износостойкость. Однако в действительности в реальных условиях изнашивания лопаток асфальтосмесителей, металл, наплавленный порошком КБХ и электродами ЭН-Т 590, более чем в 2 раза пиже по износостойкости, чем наплавки Релитом (табл. 4.1). [c.52]

Использование рассмотренных выше подходов в проведении исследований, а также указанных оборудования и приборов позволили определить для лопаток роторов асфальтосмесителей наиболее приемлемый тип сплава и его оптимальное структурное состояние, обеспечивающее значительное повышение срока службы лопаток. Проведенные испытания образцов различных металлов для условий изнашивания лонаток асфальтосмесителей, по предложенной программе включающей конструкцию экспериментальной лопатки и способ замера величины износа образцов после изнашивания, позволили получить достоверные данные об износостойкости материалов нри наименьших затратах времени и средств. [c.55]

При оценке свойств литых жаропрочных сплавов для лопаток следует иметь в виду возможные различия характеристик механических свойств металла лопатки в разных ее зонах, связанные с разными условиями питания и кристаллизации металла лопаток и трефовидных или пальчиковых проб, обычно используемых для контрольных испытаний (от плавки или суточной заливки) металла, выплавленного на воздухе, в вакууме, в защитной атмосфере. Результаты испытания точнолитых образцов и образцов, изготовленных из пальчиковых проб, также могут отличаться между собой и тем более от результатов испытаний металла трефовидных проб и металла лОпаток. Подобные различия свойств, однако, иногда и не наблюдаются. (Свойства шлифованных образцов без литейной корки и с ней значительно различаются (табл. 3) [159]. [c.237]

Одним из методов повышения сопротивления коррозионной усталости, помимо применения материалов с большей коррозионной стойкостью, является протекторная защита. В качестве протекторов можно использовать металлы и сплавы, имеющие более отрицательный электродный потенциал, чем защищаемый. Для сталей такими металлами являются магний, алюминий и др. Недостатком протекторной защиты является сравнительно быстрое расходование протектора в процессе эксплуатации. Другим способом защиты является нанесение различных покрытий. Для лопаток компрессоров из нержавеющих сталей наиболее распространенным является никелькадмиевое покрытие. [c.329]

Сказанное выше позволяет сформулировать требования к материалу покрытий для лопаток, работающих при повышенной вибронапряженности на переходных режимах, отвечающих низкой температуре металла. К числу требований относится необходимость определения деформаций до появления поверхностных микротрещин при испытаниях на растяжение в условиях комнатной температуры образцов с покрытиями с регистрацией момента их появления. Такие испытания целесообразно вьшолнять с целью контроля качества покрытий. Для покрытий, обеспечивающих нормируемые требования по пластичности (например, е > 0,6...0,8%), испытания на усталость образцов с покрытиями не обязательны. [c.394]

В процессе термоциклирования на кромках лопаток образовывались, как правило, не одна, а несколько трещин. Для трещин максимальной длины (обычно первых) установлено, что скорость их роста в сплаве ЭП220 при <Гст = О в области I = = 0+2 мм в случае наличия алюминидного покрытия больше, чем на лопатках как без покрытий, так и с электронно-лучевыми покрытиями. С увеличением статического напряжения <Гст до 240 МПа скорость роста трещин существенно увеличивается. Для лопаток без покрытия рост трещин прекращается при 1=3-5 мм, в то время как для лопаток с o- r-Al-Y покрытием -при I 4-9 мм. Установлено также, что на моделях лопаток с покрытиями трещины вначале образуются на поверхности в покрытии, а лишь затем распространяются в основном металле. В устье трещин, как правило, наблюдается заметное коррозионное разъедание. То, что трещины вначале образуются не только в хрупком алюминидном покрытии, но и в электроннолучевом системы o- r-Al-Y, противоречит результатам испытаний на термоусталость корсетных образцов, испытанных в вакууме. Причина подобного различия в поведении покрытий Со-- r-Al-Y при термоциклическом нагружении в вакууме и коррозионной среде, по-видимому, не связана с различными величинами напряжений непосредственно на поверхности лопаток и под слоем, а определяется снижением долговечности материалов [c.430]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...