Требования к материалам газовых турбин

Требования к материалам газовых турбин [c.577]

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]

Наличие большого разнообразия,материалов, методов изготовления заготовок и упрочнения деталей, возможность их дифференцированного применения облегчают задачу создания рациональных конструкций машин по сравнению с условиями, существовавшими до недавнего прошлого, когда противоречивые требования, вытекающие из резко различных условий работы отдельных частей машин, приводили к поискам материалов с сочетанием совершенно необычных для них свойств. В ряде случаев это приводило к невозможности осуществить принципиально новые конструкции машин, что, например, имело место на протяжении десятилетий в конструкциях газовых турбин. [c.330]

Возможности повышения экономичности, надежности и ресурса работы современных энергетических установок (паровых и газовых турбин энергоблоков, парогенераторов, подогревателей, теплообменников различного назначения, котельных и печных агрегатов) в значительной мере зависят от совершенства применяемой термоизоляции. Проблемы экономии энергии и увеличения работоспособности теплонапряженных элементов конструкций, использование дорогостоящих теплоизоляционных материалов и изделий из них приводят к возрастанию требований к методам расчета и оптимизации параметров термоизоляции, к достоверности получаемых этими методами результатов. [c.3]

Вследствие постоянного повышения требований к рабочим характеристикам и надежности газовых турбин очень большое внимание уделяется определению механизмов, контролирующих циклические механические свойства суперсплавов и возможности управления этими свойствами, особенно малоцикловой усталостью. Эта критически важная для конструкционных материалов характеристика в современных порошковых сплавав определяется в основном наличием в них дефектов. В данном случае дефектом считается любая неоднородность [c.242]

Повышение коэффициента полезного действия в результате использования более жаропрочных и высокопрочных материалов в деталях турбины, конечно, также стимулирует разработку усовершенствованных металлических сплавов для этих объектов. Значительные успехи, достигнутые разработчиками сплавов, позволили существенно усовершенствовать действующие газовые турбины за период их более чем 30-летней истории. Кроме того, оригинальные усовершенствования в конструкции газовых турбин, в частности применение воздушного охлаждения горячих металлических деталей, дали возможность эксплуатировать турбины при температуре газового потока даже выше точки плавления применяемых в них материалов. На протяжении последнего десятилетия усовершенствование конструкций вызывало непрерывное повышение требований к разрабатываемым материалам. В связи с этим композиционные материалы по свойствам должны достичь или превзойти обычные сплавы, чтобы быть конкурентноспособными. [c.166]

Успешная разработка и применение композиционных материалов жаропрочный сплав — тугоплавкая проволока для лопаток авиационных газовых турбин позволили достигнуть такой высокой рабочей температуры лопатки, как 1150° С, при использовании непокрытых волокон и 1260° С в случае применения волокон с покрытиями, являющимися диффузионными барьерами. Защита от окисления профиля лопаток — одно из наиболее важных требований при указанном повышении рабочих температур, особенно при использовании материала в авиации, где циклическое изменение температуры вызывает отслаивание защитной окисной пленки. Композиционные материалы могут быть также успешно использованы в наземных энергетических газовых турбинах, работающих при все возрастающих температурах. Эти установки вследствие ограниченного термоциклирования системы характеризуются ослабленной тенденцией к окислению и к термической усталости, а также уменьшенной потребностью в материалах с низкой плотностью. [c.274]

Лопатки компрессоров. На лопатки как осевых, так и центробежных компрессоров обычно действуют значительные вибрационные нагрузки. В связи с этим основными требованиями являются высокая усталостная прочность материала и его способность к демпфированию колебаний. Поскольку в компрессорах конструкционное демпфирование играет сравнительно меньшую роль по сравнению с аэродинамическим, а иногда и демпфированием в материале, то выбор материала лопаток и режима его термообработки проводят с учетом требования получения декремента затухания максимально возможного значения. Следует иметь в виду, что логарифмический декремент затухания колебаний у широко применяемых для лопаток хромистых сталей с повышением температуры, уровня вибрационных и растягивающих напряжений увеличивается. Тем не менее вибрационные напряжения в рабочих лопатках иногда достигают 200 МПа. Так, повреждения от ударов посторонним предметом или коррозионные повреждения (коррозионное растрескивание) являются концентраторами, резко снижающими усталостную прочность лопаток. Поэтому используются все меры, позволяющие повысить предел усталости, в частности соответствующая обработка поверхности. Требования коррозионной стойкости материала и его сопротивления коррозионной усталости являются особенно важными для компрессоров газовых турбин, работающих в морских условиях. Материал компрессорных лопаток, работающих на загрязненном воздухе, должен противостоять эрозии. В противном случае сопротивление эрозии должно обеспечиваться применением специальных покрытий. Под действием центробежных сил в лопатках возникают растягивающие напряжения, поэтому материал должен также обладать определенным уровнем прочностных свойств при рабочих температурах. Особенно существенным становится это требование для высокооборотных компрессоров. В компрессорах с большими степенями сжатия температура лопаток может достигать уровня, при котором необходимо учитывать изменение характеристик материала во времени, в частности сопротивление ползучести. [c.40]

На современном этапе распространению порошковой технологии способствует постоянное повышение требований к материалам для газовых турбин. Новые порошковые материалы типа дисперсионно—упрочняемых сплавов или сплавов серии NiMoAl обладают большими потенциальными возможностями, расширяющими возможные области их применения, однако с развитием конкурирующих технологических процессов и таких материалов, как керамики и керамические композиционные материалы, все большее значение приобретает фактор экономической эффективности. [c.259]

Турбина. Горячие газы направляются с помощью неподвижных направляющих сопловых лопаток на рабочие лопатки турбины, приводя таким образом ротор во вращение. Сопловые лопатки являются неподвижными деталями и не подвергаются высоким механическим нагрузкам. Их рабочие температуры достигают 1100 °С, так как горячие газы, входящие в турбинную секщпо, попадают сначала непосредственно на сопловые лопатки первой ступени. Основным требованием к материалам этих деталей является сопротивление ползучести при очень высоких температурах, сопротивление термической усталости, стойкость в условиях газовой коррозии и эрозии. [c.578]

Смазочная система изолирована от камеры сгорания, и в узлах ГТД реализуется главным образом трение качения. Высокие частоты вращения газовых турбин (12000...20000 мин ), а также рабочие температуры от -50 до +150 °С и выше определяют требования к этим маслам хорошие смазочные и антиокислительные свойства, высокий индекс вязкости и прокачиваемость при низких температурах, минимальная испаряемость летучих фракций и неагрес-сивность по отношению к материалам, с которыми масло контактирует. В этом качестве широко применяют синтетические масла. [c.409]

Особенностью режимов нагружения деталей авиационных ГТД является высокая температура основных деталей — рабочих и сопловых лопаток турбины, дисков, элементов проточной части газового тракта. По данным зарубежных исследователей [7, 8 и др.], температура газа перед турбиной в транспортных ГТД за последние 10—15 лет выросла на 300° С и достигает 1300° С и более, что вызвано требованиями снижения удельного веса двигателей и повышения их мощности и экономичности. Эти требования в наибольшей степени относятся к авиационным двигателям, в особенности из-за общей тенденции экономии топлива. По данным работы [7], в которой приведен обзор направлений развития зарубежных ГТД, рост температуры газа перед турбиной будет продолжаться, к 1985—1990 гг. может быть достигнут уровень 1700° С. Охлаждаемые конструкции лопаток допускают эту возможность, если учесть, что жаропрочность обычных литых материалов увеличивается в среднем на 10° в год кроме того, разрабатываются новые высокожапропрочные сплавы — композиционные, эвтектические и др. [9]. Следовательно, теплонапря-женность деталей авиационных двигателей будет увеличиваться. Высокий уровень температур объясняет и следующую особенность этих конструкций — применение высокожаропрочных сплавов, которые часто не имеют большого ресурса пластичности, свойственного ряду конструкционных материалов, используемых в тех же деталях 10—15 лет назад. В табл. 4.1 приведены для сравнения некоторые характеристики жаропрочных лопаточных сплавов, расположенных в хронологическом порядке их применения в промышленности. Каждый из четырех приведенных материалов является базовым для ряда других, созданных на его основе, и представляет, таким образом, группу сплавов. [c.77]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...