مروري بر جنبه هاي مكانيكي و متالورژيكي آسيب در پره هاي توربين از جنس سوپرآلياژهاي پايه نيكل

A review of mechanical and metallurgical aspects of damage in turbine blades made of nickel based superalloys

امروزه به دليل رشد اقتصادي و افزايش جمعيت، تقاضا براي انرژي در سطح جهاني افزايش يافته است. توربين ­ها به منظور توليد برق، نقش مهمي در توليد توان بر عهده دارند. اين صنعت يكي از عوامل مهم در اقتصاد جهاني است و از سال ­هاي اوليه رشد مداوم را تجربه كرده است. براي دستيابي به بازده ترموديناميكي بالاتر در توربين ها از درجه حرارت و فشار ورودي بالاتر، آيروديناميك پيشرفته، سيستم ­هاي خنك كننده كارآمد در پره­ ها، آلياژهاي پيشرفته با تحمل درجه ­حرارت بالاتر، عمليات حرارتي و پوشش هاي فلزي و مانع حرارتي سراميكي استفاده شده است. در شرايط كاركرد توربين، برخي آسيب­ ها ممكن است باعث كاهش عمر آن گردد. در بررسي حاضر، جنبه ­هاي مكانيكي و متالوژيكي تخريب پره ­هاي توربين و توسعه مواد براي غلبه بر آن، مورد تحليل قرار گرفته است. براي تخمين عمر پره­ ها سازوكارهاي شكست بايد شناسايي شوند. تركيب متغيرهاي مختلف باعث ايجاد تنش­ شده و سازوكارهاي آسيب پيچيده مانند خزش و خستگي با تغيير تنش ­هاي مكانيكي و تنش ­هاي ناشي از حرارت به ­وجود مي­آيد. علاوه بر موارد فوق، اهميت پوشش در پره­ هاي توربين گازي ذكر شده است. پس از بررسي جنبه­ هاي مختلف آسيب جهت روشن شدن موضوع، مطالعات موردي شكست پره­ ها حين كار به اختصار تشريح شده است.

Today, global demand for energy has increased due to economic and population growth. Turbines play an important role in generating power in order to generate electricity. This industry is one of the important factors in the global economy and has experienced continuous growth from the early years. To achieve higher thermodynamic efficiency in turbines from higher inlet temperature and pressure, advanced aerodynamics, efficient blade cooling systems, advanced alloys with higher temperature tolerance, heat treatment and metal and thermal barrier ceramic coatings is used. Under turbine operating conditions, some damage may occur that will decrease its life. In present study, mechanical and metallurgical aspects of turbine blade destruction and the development of materials to overcome it have been analyzed. Failure mechanisms must be identified to estimate blade life. The combination of different variables causes stress and complex damage mechanisms such as creep and fatigue are created by changing mechanical and heat stresses. In addition to the above, the importance of coating on gas turbine blades is mentioned. After investigation of various aspects of damage to clarify the issue, some case studies of failure during operation are briefly described.