Title of article :
An Outrun Competition of Corrosion Fatigue and Stress Corrosion Cracking on Crack Initiation in a Compressor Blade
Author/Authors :
Poursaeidi, E Department of Mechanical Engineering - University of Zanjan , Pedram, O Department of Mechanical Engineering - University of Zanjan
Abstract :
First row rotating blades of four axial-flow compressors were prematurely fractured. Previous investigations showed that the site atmosphere contains corrosive compounds which lead to an increase in possibility of pitting on the blades. It was also revealed that the crack was originated from two corrosion pits. Thus, this work is conducted to ascertain which of fatigue or stress corrosion cracking (SCC) mechanisms was predominant in transition of pits into initial cracks. To this end, experimental, numerical and theoretical studies are considered. Scanning Electron Microscope (SEM) and fractography of the broken blade indicate that the pits join together and make one bigger pit under SCC mechanism which reduces the failure time. 3-D models of the pitting on the blade under existing forces are analyzed by ABAQUS software. The simulation results show the location of maximum stress concentration inside one of the pits which is compatible with the location of initial SCC crack. Theoretical analysis shows stress intensity range around the pits smaller than threshold stress intensity range; thus, cracks initiated and propagated at the mouth of the pits under SCC mechanism. Then the pits join together and make one equivalent pit, so that stress intensity range reaches to threshold stress intensity range and finally crack propagates under fatigue mechanism.
Farsi abstract :
پره هاي چرخان رديف اول چهار كمپرسور جريان محوري به طور ناگهاني شكسته شدند. بازرسي هاي گذشته نشان داد كه جو محل، شامل اجزاي خورنده است كه موجب افزايش امكان ايجاد حفره بر پره ها مي شود. مشخص شده كه ترك از دو حفره ي خوردگي ايجاد گرديده است. اين مقاله مشخص مي كند كه كدام يك از سازوكارهاي ترك خوردگي تنشي يا خستگي، در انتقال حفره ها به ترك اوليه غالب است. بدين منظور مطالعات آزمايشگاهي، عددي و نظري انجام شد. ميكروسكوپ الكتروني پويشي و شكست نگاري پره ي شكسته شده، نشان داد كه حفره ها تحت سازوكار ترك خوردگي تنشي به هم متصل شده اند و يك حفره ي بزرگ تر را ساخته اند كه اين موجب كاهش بيشتر زمان واماندگي مي شود. مدل هاي سه بعدي حفره بر پره تحت نيروهاي موجود با نرم افزار آباكوس تحليل شده است. نتايج شبيه سازي، محل تمركز تنش بيشينه را داخل يكي از حفره ها مشخص مي كند كه با محل ترك خوردگي تنشي اوليه هم خواني دارد. تحليل نظري بيان مي دارد كه محدوده ي فاكتور شدت تنش در اطراف حفره ها كوچك تر از محدوده ي فاكتور شدت تنش آستانه است؛ بنابراين ترك ها از دهانه ي حفره تحت سازوكار ترك خوردگي تنشي، ايجاد و منتشر شده و سپس حفره ها به هم متصل مي شوند و يك حفره ي معادل را مي سازند، از اين رو محدوده ي فاكتور شدت تنش به محدوده ي فاكتور شدت تنش آستانه رسيده و ترك تحت سازوكار خستگي رشد مي كند.
Keywords :
Corrosion Pitting , Gas Turbine Compressor Blade , Stress Corrosion Cracking , Custom 450
Journal title :
Astroparticle Physics