Odkovki iz visokotemperaturnih zlitin za plinske turbine: stopnje materiala in zahteve glede kakovosti

Disk plinske turbine se vrti več deset milijonov ciklov pri temperaturah, ki bi zmehčale običajno jeklo. Del je tako dober kot zlitina in, kar je prav tako pomembno, kovanje, toplotna obdelava in pregled za njim.

Ta vodnik zajema vrste nikljevih superzlitin, ki se uporabljajo za odkovke turbin -Inconel 718, Waspaloy, Rene 41, X-750, 706, 625 in Hastelloy X – in zahteve glede kakovosti (stopnje ASTM in AMS, zmanjšanje kovanja, pretok zrn, NDT in sledljivost), ki ločujejo letalski odkovek od podobne palice.

Zakaj so za vrtljive dele turbine izbrani odkovki namesto ulitkov ali plošč?

Kovani kolut ali gred turbine je izbran, ker kovanje uskladi tok zrn s potjo napetosti in omogoča 100-odstotno volumetrično inšpekcijo, da dokaže, da je del notranje zdrav - dveh stvari, ki jih litje ne more doseči z enakimi stroški in tveganjem za komponento, ki je kritična zaradi utrujenosti.

Turbinski disk je rotirajoča masa, ki zazna utrujenost v nizkem ciklu pri vsakem zagonu in ustavitvi, utrujenost v visokem ciklu zaradi premikanja lopatic in enakomerno centrifugalno obremenitev. Ulitek lahko reproducira kompleksno obliko blizu mreže, vendar sta njegova groba enakoosna zrnatost in možna poroznost zaradi krčenja šibki točki za utrujenost in ultrazvočno pregledljivost. Odprto in zaprto kovanje razbije ulito dendritično strukturo, prečisti zrnatost in – z nadzorovano deformacijo – usmerja tok zrn okoli roba in izvrtine, kjer je obremenitev največja. Ta obdelana zrnata struktura je tudi tisto, zaradi česar je naknadni ultrazvočni test smiseln: čisto kovanje daje čisto, berljivo UT sled.

Plošča ali palica, razrezana v obliko, izgubi v obeh točkah: zrna tečejo naravnost skozi rez, namesto da sledijo konturi, in material ni obdelan tako, kot je kovanje. Za statično, manj obremenjeno strojno opremo, kot so ohišja in kanali, plošče in plošče ostajajo običajne – glejte naše opombe oHastelloy XinInconel 625v vročem delu.

Katere nikljeve superzlitine se uporabljajo za odkovke plinskih turbin?

Družina turbinskega kovanja se deli na izločno utrjene zlitine diska/gredi (Inconel 718, Waspaloy, Rene 41, X-750, 706, Incoloy 901) in zlitine ohišja/zgorevalne komore v trdni raztopini (Inconel 625, Hastelloy X) – vsaka se ujema s temperaturnim pasom in delom.

Vrtljivi deli, ki potrebujejo visoko trdnost pri temperaturi, uporabljajo gama-prime (gama') ali gama-double-prime (gama'') izločno utrjene nikljeve zlitine. Konstrukcijski deli in deli z vročimi deli, ki potrebujejo sposobnost oblikovanja, odpornost proti oksidaciji in zmerno trdnost, uporabljajo zlitine v trdni raztopini. Tabela združuje običajne stopnje kovanja glede na delo, ki ga opravljajo.

Vrste kovanja iz superzlitin niklja, ki se uporabljajo v plinskih turbinah

Zakaj je Inconel 718 najboljša zlitina turbinskega diska?

Inconel 718 si zasluži svoje mesto, ker gama-double-prime precipitat daje zelo visoko trdnost, vendar nastaja počasi, tako da se zlitina zvari brez pokanja zaradi starosti in se enakomerno stara skozi debele dele – točno to, kar potrebuje velik disk ali gred.

718 je superzlitina Ni-Cr-Fe-Nb-Mo, UNS N07718 (W.Nr 2.4668), s približno 50-55 % niklja, 17-21 % kroma, železo kot ravnotežje, 4,75-5,50 % niobija in tantala, 2,80-3,30 % molibdena, 0,65-1,15% titana in 0,20-0,80% aluminija; ogljik je omejen na 0,08 %. Njegova moč izhaja predvsem iz tetragonalne gama dvojno prazne faze Ni3Nb s telesnim središčem, z manjšim prispevkom gama (Ni3(Al,Ti)). Gostota je 8,19 g/cm3.

V stanju, obdelanem z raztopino in staranem, doseže 718 minimalno natezno trdnost 1276 MPa (185 ksi) in 0,2-odstotni izkoristek 1034 MPa (150 ksi) z vsaj 12-odstotnim raztezkom (AMS 5662) in ohranja uporabno trdnost od kriogenih temperatur do približno 650 C (1200 F) neprekinjeno, s kratkotrajnim zmogljivost do 700 C (1290 F). Nad približno 700 C se gama dvojno praznjenje zgosti in pretvori v nekoherentno delta fazo in zlitina izgubi svojo prednost.

Podatki o kovanju Inconel 718 (UNS N07718, do AMS 5662 / ASTM B637)

Ker je gama-double-prime precipitacija počasna, je 718 mogoče variti v stanju, obdelanem z raztopino, in ga nato starati brez pokanja zaradi deformacijske starosti, ki vpliva na gama-prime zlitine, kot sta Waspaloy in Rene 41. Zaradi te varljivosti in enakomernega odziva skozi presek je 718 določen od strojne opreme glave vrtine do raketnih turbočrpalk in seveda turbinskih diskov. in gredi. Oglejte si našeLastnosti materiala Inconel 718stran inInconel 718 v letalstvuza več.

Kdaj je Waspaloy boljša izbira kot 718 za diske in gredi?

Izberite Waspaloy (UNS N07001), ko del deluje nad približno 620–650 C in potrebuje življenjsko dobo proti lezenju, ki je 718 ne more zagotoviti; izberite 718, ko potrebujete najvišjo trdnost pri sobni temperaturi in enostavno varljivost pod približno 650 C.

Waspaloy je nikelj-krom-kobalt, gama-prime ojačana superzlitina: približno 58 % niklja, 18-21 % kroma, 12-15 % kobalta, 3,5-5,0 % molibdena, 2,75-3,25 % titana in 1,20-1,60 % aluminija, z železom na vrhu. 2 %. Kobalt in molibden dajeta trdnost trdni raztopini; titan in aluminij oborita gama-prime Ni3(Al,Ti), ki nosi visokotemperaturno trdnost. Gamma-prime je veliko bolj stabilen kot gamma-double-prime, ki krepi 718, zato Waspaloy ohranja uporabno trdnost na približno 650 C (1200 F) v vrtečih se delih in na približno 870 C (1600 F) v statičnih delih z nižjo napetostjo, njegova trdnost proti lezenju in zlomu pa presega 718 nad približno 620-650 C.

Trgovina je dvojna. Najmanjša starana natezna trdnost Waspaloya je približno 1441 MPa (209 ksi) z 0,2-odstotnim izkoristkom približno 1076 MPa (156 ksi) – nižja od 718 pri sobni temperaturi – zaradi gama-prime pa je nagnjen k pokanju zaradi starosti zaradi obremenitve, zato je varjenje težje. Tipična tristopenjska toplotna obdelava je raztopina pri približno 1080 C (1975 F) 4 ure, zračno hlajenje; stabilizirajte pri približno 845 C (1550 F) za 4 ure, zračno ohladite; nato starajte pri približno 760 C (1400 F) 16 ur, ohladite na zraku (preverite natančen cikel glede na veljavno sproščanje AMS). Specifikacije so ASTM B637 in serija AMS 5704/5706/5708.

Inconel 718 proti Waspaloy za turbinske odkovke

Kako zlitine v trdni raztopini služijo vročemu delu?

Inconel 625 in Hastelloy X nista utrjena s staranjem, zato zamenjata največjo trdnost za sposobnost oblikovanja in odpornost proti oksidaciji/koroziji – kar je točno tisto, kar potrebujejo ohišja, obroči, tesnila in strojna oprema zgorevalne naprave.

Ojačitev s trdno raztopino prihaja iz raztopljenega molibdena, niobija in kroma in ne iz oborjene faze, zato te zlitine ostanejo duktilne in varljive ter jih je mogoče oblikovati v velike ali tanke oblike. Inconel 625 (UNS N06625: ravnotežje Ni, 20-23 % Cr, 8-10 % Mo, 3,15-4,15 % Nb) je standardna izbira za ohišja, obroče, tesnila in kanale do približno 650 C, njegova odpornost na kloridne luknjice pa je bonus v ladijskih in priobalnih turbinah.

Hastelloy X (UNS N06002: razmerje Ni, 20,5-23 % Cr, 17-20 % Fe, 8-10 % Mo, 0,2-1,0 % W) nosi zgorevalno komoro: obloge, prehodne kanale in strojno opremo za naknadno zgorevanje, kjer je odpornost proti oksidaciji do približno 870 C (1600 F) pomembna bolj kot trdnost. Odkovki in odkovki obeh so zajeti v ASTM B564; glejte naše strani z odkovki Inconel 625 B564 in Hastelloy X.

Poleg niklja: kjer turbina potrebuje odpornost proti oksidaciji nad približno 900 C, zlitine na osnovi kobalta, kot je UNS R30188 (kobalt-nikelj-krom-volfram z lantanom), podaljšajo delovanje proti 980 C (1800 F) za zgorevalne in prehodne obloge. Ti so dobavljeni na zahtevo in ne kot standardna zaloga.

Katere temperaturne omejitve veljajo za posamezno zlitino v uporabi turbine?

'Delovna temperatura' turbinskega odkovka ni ena številka - je nižja od meje trdnosti zlitine pri napetosti in meje oksidacije komponente in se razlikuje za desetine do sto stopinj med vrtečimi se in statičnimi deli.

Tabelo uporabite kot vodnik za načrtovanje, ne kot oblikovalsko vrednost. Veljavna meja za obremenjeni vrteči se del je trdnost proti lezenju pri delovni napetosti; za rahlo obremenjeno zgorevalno oblogo je to oksidacija. Za natančno stanje vedno potrdite dovoljeno obremenitev glede na trenutni podatkovni list ASME ali OEM.

Kontinuirane in kratkoročne temperaturne omejitve za zlitine za turbinsko kovanje

Kako se ojačitvena oborina razlikuje med zlitinami 718 in gama-prime?

718 je ojačen z gama-double-prime (Ni3Nb), ki se tvori počasi in daje dobro varivost; Waspaloy, Rene 41 in X-750 so ojačani z gama-prime (Ni3(Al,Ti)), ki je bolj temperaturno stabilen, vendar otežuje varjenje in popravila.

Gama-double-prime je urejena tetragonalna faza s telesnim središčem. Ker nastaja in raste počasi, je odkovek 718 mogoče variti v stanju, obdelanem z mehko raztopino, in ga nato starati do polne trdnosti brez medkristalnega razpokanja, ki ga utrpijo zlitine gama-prime med staranjem po varjenju (razpoke zaradi starosti deformacije). Gama-prime je nasprotno koherenten in izjemno stabilen pri temperaturi, zato zlitine gama-prime vzdržijo 718 pri lezenju in zlomu nad približno 620-650 C – vendar so njihova varilna okna ozka in popravila potrebujejo skrben termični nadzor. Vrsta oborine, ne vsebnost niklja, je tista, ki odloča o zgornji meji temperature in poti izdelave.

Kateri postopek kovanja spremeni gredico v turbinski disk?

Turbinski diski so izdelani s kovanjem z odprtim ali zaprtim kovanjem (pogosto izotermično kovanje 718) iz pretopljene gredice, pri čemer je temperatura kovanja izbrana pod delta solvus za drobnozrnato ali nad njo za grobo zrnato - namerna izbira, ne naključje.

Izhodišče je gredica VIM+ESR (ali trojno taljenje VIM+ESR+VAR), katere kemija in čistoča sta dokumentirani do vročine. Gredica se segreva in obdeluje - odprta matrica za obroče, bloke in predoblike; zaprto kovanje (in vedno bolj izotermično) za skoraj neto diske, ki zmanjšajo strojno obdelavo. Za 718 je okno kovanja približno 950-1150 C (1750-2100 F); turbinski diski so običajno kovani blizu 1000-1025 C.

Ključna kontrola je sub-solvus kovanje v primerjavi s super-solvus kovanjem. Kovanje pod delta (Ni3Nb) solvusom daje fino rekristalizirano zrnato strukturo z visoko trdnostjo, duktilnostjo in življenjsko dobo nizke ciklične utrujenosti - izbira za večino diskov 718. Kovanje nad solvusom daje grobo zrnato strukturo, ki zamenja nekaj trdnosti za boljšo življenjsko dobo med lezenjem/pretrganjem in počasnejšo rast razpok zaradi dolgotrajnega lezenja. Velikost zrn, ki jo določi postopek, se pozneje preveri glede na ASTM E112 in je del zapisnika o prevzemu kovanja.

Razmerje med nakupom in letom je tiho gonilo stroškov. Natančna izotermična plošča 718 ima lahko razmerje med nakupom in letenjem blizu 1,3:1 (majhen odpadek), medtem ko se lahko velika odprta predoblika začne pri 4:1 ali več gredice, ki se strojno obdela. Surova superzlitina, ki jo plačate, vendar nikoli ne uspe, je velik del cene dela - zato se splača zavzeti skoraj neto kovanje in HIP vrhunskega materiala.

Kakšno redukcijsko razmerje in zahteve glede pretoka zrn potrebujejo turbinski odkovki?

Tipično je minimalno razmerje zmanjšanja kovanja približno 4:1, ki se dvigne na 6:1-8:1 za vrtljive dele, tok zrn pa mora slediti konturi dela - oboje je preverjeno, ne domnevno.

Razmerje redukcije je razmerje med začetnim in končnim prečnim prerezom. Biti mora dovolj visoka, da zapre poroznost ulitka in razbije dendritično strukturo ingota; običajni minimum je 4:1, vrtljivi deli v vesolju pa so pogosto navedeni na 6:1 do 8:1. Vendar samo zmanjšanje ni dovolj: smer dela mora usmeriti tok zrn vzdolž poti napetosti. Obod diska, obremenjen v obročni napetosti, mora pokazati obodni tok zrn; gred pri torziji in upogibu mora pokazati aksialni tok. Makrojedkanje (glej spodaj) je dokaz.

• Najmanjše zmanjšanje: običajno približno 4:1; 6:1-8:1 za vrtljive diske in gredi.
• Pretok zrn: mora slediti konturi dela, ne pa potekati naravnost skozenj.
• Dendritična struktura: popolnoma razdrobljena, brez središčne segregacije ali pasov.
• Velikost zrn: kontrolirana in preverjena v skladu z veljavno zahtevo ASTM E112.
• Večsmerno kovanje: uporablja se za kompleksne oblike za poravnavo toka v več kot eni smeri.

Katere toplotne obdelave so predpisane za padavinsko utrjene turbinske odkovke?

Precipitacijsko utrjeni turbinski odkovki so dobavljeni obdelani v raztopini (in, za disk zlitine, dvojno starani na cikel AMS/B637); točne temperature in zadrževanja so zapisane v specifikaciji nakupa in zabeležene na tabeli toplotne obdelave.

718 je običajno dobavljena raztopina, obdelana pri 925-1010 C (1700-1850 F), zračno ohlajena ali hitreje, nato dvojno starana: 720 C (1325 F) 8 ur, peč ohlajena na 620 C (1150 F) in držana skupaj 18 ur, nato zračno ohlajena. Waspaloy uporablja zaporedje raztopina-stabilizacija-starost, kot je opisano zgoraj. Cikel peči za toplotno obdelavo je začrtan in ohranjen kot del evidence kakovosti, posebni postopki, kot je toplotna obdelava, pa naj bi imeli akreditacijo NADCAP za dele, kritične za letenje. Prekomerno staranje ali rešitev zunaj okna lahko spremeni velikost zrn in porazdelitev oborine dovolj, da ne uspe na mehanskih preskusih, zato o ciklu ni mogoče pogajati.

Katere specifikacije ASTM in AMS urejajo te odkovke?

ASTM B637 ureja palice iz nikljeve zlitine, ki se utrjujejo z izločanjem, odkovke in surovine za kovanje (718, X-750, 706, Waspaloy in podobno); ASTM B564 ureja širšo družino odkovkov iz nikljevih zlitin (625, 600, 825, X-750, 718, C-276 in drugi). Izdaje AMS navajajo natančno toplotno obdelavo in podrobnosti testiranja.

Samo določitev razreda ASTM ni dovolj - izdaja AMS ali OEM odloča o temperiranju, ciklu toplotne obdelave in sprejemljivih preskusih. Najpogosteje uporabljeni izpusti za turbinske odkovke so navedeni spodaj; naše strani s prirobnicami Inconel 718 ASTM B637 in Inconel 718 B564 vsebujejo podrobnosti o stopnji kakovosti.

Ključne specifikacije za odkovke iz zlitine plinske turbine

Katere neporušne preiskave so obvezne za turbinske odkovke?

Kovanje turbine, ki je kritično med letom ali močjo, je deležno 100-odstotnega volumetričnega ultrazvočnega testiranja, površinskega penetrantnega testiranja ali testiranja magnetnih delcev in makrojedkanja za dokaz pretoka zrn – vsakega v imenovanem sprejemljivem razredu.

Noben posamezen test ne vidi vsega: čista površina ne dokazuje notranje trdnosti in čista UT ne dokazuje strojne obdelave ali stanja površine. Trije sloji se dopolnjujejo. Tabela preslika vsak preskus v njegov običajni standard za odkovke iz superzlitin.

Nedestruktivni testni sklop za turbinske odkovke

Uspešno opravljen površinski preskus ne določa notranje trdnosti, uspešno opravljen UT pa ne ugotavlja strojne obdelave. Najcenejša ponudba je pogosto tista, ki izpusti inšpekcijo, ki bi odkrila napako, ki jo cena že skriva - zato poimenujte sprejemljivi razred, ne le "testirano UT".

Kako se preverja pretok zrn in zakaj je pomemben za utrujenost?

Tok zrn je preverjen z makrojedkanjem reprezentativnega odseka in je pomembno, ker utrujenostne razpoke sledijo poti najmanjšega upora - tok zrn, ki sledi konturi, usmerja razpoke stran od površine z visokimi obremenitvami.

Makrojedkanje (ASTM E381 za odkovke, ASTM E340 na splošno) raztopi pripravljen prečni prerez, da razkrije deformiran vzorec zrn. Poročilo prikazuje, ali linije toka ovijajo rob diska, potekajo aksialno vzdolž gredi ali prerežejo naravnost čez kritično funkcijo. Kjer je pretok prekinjen ali poteka prečno na obremenitev, ta lokacija postane kandidat za začetek utrujenosti. Iz tega razloga risba kovanja - ne samo kemija - določa zahtevano smer toka, makrojedkanje pa je dokaz, da kovanje to izpolnjuje.

Kakšna praksa taljenja je potrebna za odkovke iz superzlitin letalske in vesoljske kakovosti?

Odkovki turbin letalske in vesoljske kakovosti se začnejo z vakuumskim indukcijskim taljenjem in pretaljevanjem z elektro žlindro (VIM+ESR), rotirajoči deli pa so običajno trojno taljeni (VIM+ESR+VAR); pot taline je sledljiva od končnega dela nazaj do toplote.

Pretaljenje je tisto, kar daje odkovkom iz superzlitin njihovo čistost in odsotnost segregacije središčne črte in vključkov vrvic, ki bi povzročile razpoke zaradi utrujenosti. Vakuumsko indukcijsko taljenje nadzoruje kemijo in raztopljene pline; pretaljevanje z elektro žlindro izboljša strukturo ingota; pretaljevanje z vakuumskim oblokom (korak VAR pri trojnem taljenju) poostri kompozicijsko enotnost vzdolž ingota. Toplotno število potuje z gredico, odkovkom in vsakim preskusnim kuponom, tako da je sumljivemu rezultatu mogoče slediti do natančne taline. Naš pregled nikljevih zlitin pokriva družine razredov, ki jim ta praksa taljenja služi.

Kakšne napake se lahko pojavijo v odkovkih iz superzlitin in kako jih preprečiti?

Napake, ki so pomembne pri odkovkih turbin, so prekrivki in gube, mikrorazpoke zaradi stopnje deformacije, segregacija in trakovi, vodikovi kosmiči (bele lise) in vključki – vsako je mogoče preprečiti z redukcijskim razmerjem, nadzorom temperature in pregledom.

Superzlitine so neprizanesljive: ohranjajo svojo trdnost pri temperaturi kovanja, imajo ozko delovno okno in so občutljive na hitrost deformacije, zato napačna temperatura ali povečanje povzroči mikrorazpoke. Ingoti lahko nosijo centralno segregacijo in v velikih odsekih vodikove kosmiče – notranje mikrorazpoke, ki lahko preživijo strojno obdelavo in povzročijo nenadno odpoved. Preprečevanje je dobro uveljavljeno.

Pogoste napake pri kovanju turbin in njihove kontrole

Kateri preskusi mehanskih lastnosti dokazujejo, da kovanje ustreza specifikaciji?

Sprejemljivost se dokazuje z najmanjšimi preskusi nateznosti in trdote, plus pretrganje pod napetostjo ali lezenje in udarci, kjer to zahteva dolžnost, vse vzeto z določene lokacije in usmeritve kupona.

V poročilu o preskusu materiala so zabeležene natezne lastnosti po ASTM E8, trdota po ASTM E18 in - za visokotemperaturno delovanje - podatki o napetosti, zlomu ali lezenju po ASTM E139 in pogosto Charpyjev udar po ASTM E23. Najpomembneje je, da se kupon vzame v orientaciji in na podlagi imena specifikacije (pogosto podaljšanje kovanja), tako da številke predstavljajo del, ne primeren odrezek. Velikost zrn je navedena po ASTM E112, kemija pa glede na toploto po ASTM E1473. Odkovek, ki uspešno opravi kemijo, ne opravi pa usmerjene natezne trdnosti, je zavrnjen – test je dokaz, ne le certifikat.

• Natezna trdnost: ASTM E8 (končna, izkoristek, raztezek).
• Trdota: ASTM E18 (pogosto se uporablja za preverjanje toplotne obdelave).
• Porušitvena napetost / lezenje: ASTM E139 (visoka temperatura).
• Vpliv: ASTM E23 (primeri nizke temperature ali tolerance napak).
• Velikost zrn: ASTM E112 (odvisno od kupona).
• Kemija: ASTM E1473 / spektro, do vročine.

Kako poteka sledljivost in dokumentacija za turbinske odkovke?

Kovanje letalske turbine je dokazano tako s papirologijo kot s kovino – poročilom o preskusu materiala EN 10204 3.1 s sledljivostjo toplotnega števila, potrdilom o skladnosti, pregledom prvega izdelka in zapisi NADCAP.

Paket dokumentacije prikazuje vsako spremenljivko, ki bi lahko tiho uničila del: identiteto začetne zaloge in pot taljenja, zaporedje deformacij, termično kontrolo, grafikone toplotne obdelave, ravnanje, kondicioniranje površine, rezultate NDT in dokaze o preskusih. NADCAP (ki ga upravlja Performance Review Institute) revidira posebne postopke, kot sta toplotna obdelava in NDT, glede na zahteve v vesolju, rezultati revizije pa so javni. Kupec mora pričakovati vsaj MTR, COC in poročilo o inšpekcijskem pregledu prvega izdelka, podprto s tabelami toplotne obdelave in poročili NDT.

• Poročilo o preskusu materiala (MTR) s sledljivostjo toplotnega števila - EN 10204 3.1 (3.2 s pričo).
• Certifikat o skladnosti (COC).
• Pregled prvega artikla (FAI) za nove modele.
• Tabele toplotne obdelave, ki prikazujejo dejanske cikle peči.
• NDT poročila s kriteriji sprejemljivosti in rezultati.
• Akreditacija NADCAP za toplotno obdelavo in NDT, kjer je kritično letenje.

Katere dokumente o kakovosti mora kupec zahtevati v RFQ?

V RFQ vpišite kakovost, del, pot obremenitve, pot taljenja, redukcijsko razmerje, smer toka zrn, stanje toplotne obdelave, NDT obseg in dokumentacijo – nato preverite prvi artikel pred sprostitvijo proizvodnje.

Nejasen povabilo 'Inconel kovanje' proizvede palico, ki je videti pravilna in kasneje ne uspe. Spodnji kontrolni seznam je isti, kot ga uporabljajo proizvajalci originalne opreme za turbine; reproduciran je kot postopni postopek, tako da ga je mogoče kopirati naravnost v zahtevo za ponudbo.

1. korak. Poimenujte natančen razred in specifikacijo izdelka:Ne pišite 'Inconel'. Določite Inconel 718 za AMS 5662 ali AMS 5663 ali Waspaloy za AMS 5708 - razred in specifikacija izdaje določata vsak nadaljnji test.

2. korak. Navedite del, njegovo pot obremenitve in delovno temperaturo:Disk, gred, ohišje, tesnilo ali strojna oprema zgorevalne komore je vsaka izpostavljena različnim obremenitvam in temperaturam; dolžnost določa zlitino in smer toka zrn, ki ji mora slediti kovanje.

Korak 3. Določite pot taljenja:Navedite VIM+ESR za splošno uporabo ali VIM+ESR+VAR (trojna talina) za vrteče se dele in zahtevajte sledljivost toplotnega števila nazaj do prvotne taline.

Korak 4. Nastavite razmerje zmanjšanja kovanja in smer toka zrn:Pokličite minimalno zmanjšanje 4:1 (6:1-8:1 za vrtljive dele) in konturo, ki ji mora slediti tok zrn; to mora dokazati poročilo o makrojedkanju.

Korak 5. Določite pogoj toplotne obdelave:Poimenujte pogoje dostave – obdelana raztopina ali raztopina obdelana in starana do cikla AMS/B637 – ter kdo to izvaja in certificira.

Korak 6. Nastavite obseg NDT in sprejemni razred:Zahteva 100-odstotno ultrazvočno testiranje po AMS 2154 razreda AA (ali ASTM A388 / E2375), površinsko PT (ASTM E165) ali MT (ASTM E1444) in makrojedkanje po ASTM E381 / E340; poimenujte stopnjo sprejemljivosti za vsako.

7. korak. Zahtevajte paket dokumentacije:Zahtevajte EN 10204 3.1 MTR, potrdilo o skladnosti, poročilo o inšpekcijskem pregledu prvega izdelka, tabele toplotne obdelave in poročila NDT, z akreditacijo NADCAP za posebne procese, kjer je del kritičen za letenje.

Kako izberete pravo zlitino in specifikacijo za določen del turbine?

Izberite zlitino glede na temperaturni pas in obremenitev - 718 za običajne diske/gredi do 650 C, Waspaloy ali Rene 41, kjer velja lezenje nad 650 C, 625 ali Hastelloy X za ohišja in zgorevalno komoro - nato navedite razred ASTM in izdajo AMS, ne le trgovskega imena.

Odločitev je tristransko ujemanje temperature, napetosti in izdelave. Pod približno 650 C z visoko potrebo po trdnosti in varljivosti je privzeta vrednost 718. Kjer lezenje nad 620-650 C ureja vrtljivi del, se pomaknite na Waspaloy, za najbolj vroče obremenjene pločevine/odkovke pa na Rene 41.

Ohišja, obroči, tesnila in kanali uporabljajo trdno raztopino 625; obloge zgorevalne komore uporabljajo Hastelloy X. Vsaka izbira se nato spremeni v specifikacijo: 718 po ASTM B637 / AMS 5662, Waspaloy po ASTM B637 / AMS 5708 itd. Naše strani družine Inconel in Hastelloy navajajo stopnje zalog za temi izbirami.

Vodnik za izbiro zlitin glede na del turbine

Kakšni so stroški in čas izvedbe za odkovke turbin iz superzlitin?

Cena turbinskega odkovka je določena s premijo za zlitino, razmerjem med nakupom in letom, potjo taline, obsegom NDT in orodjem - ne s ceno palice na kilogram.

Nikljeve superzlitine stanejo večkrat več kot ogljikovo ali nerjavno jeklo, zato masa, ki jo plačate, a nikoli ne poletite, prevladuje nad ceno. Trojno taljenje, 100-odstotni razred AA UT, makrojedkanje in celoten paket dokumentacije povečajo realne stroške, vendar so dokaz, da je del kvalificiran. Časovni nizi od taljenja gredic, ponovnega segrevanja kovanja, toplotne obdelave in NDT, z zaprto matrico ali izotermnim orodjem na vrhu - načrtujte za tedne do mesece, dlje za velike dele ali dele, ki so kritični za letenje. Nakup po strogih, pravilnih specifikacijah in skoraj neto poti je tisto, kar dejansko nadzira tako stroške kot urnik.

Za primerjavo s svetom kovanih izdelkov naše strani s kovanimi priključki ASME B16.11 in kovanimi priključki za cevi pokrivajo manjše kovane komponente, naše strani Incoloy 800H / 800HT pa pokrivajo visokotemperaturne kovane zlitine, ki se uporabljajo v toplejših in manj obremenjenih območjih stroja.

Pogosto zastavljena vprašanja

Najpogostejši so diski, gredi, rezila, tesnila in obroči iz Inconela 718; Rotorski diski in gredi Waspaloy in Rene 41 za bolj vroče odseke; Inconel X-750 rezila, vijaki in vzmeti; in ohišja, obroči in tesnila iz trdne raztopine Inconel 625 ter obloge zgorevalne komore Hastelloy X in prehodni kanali. Za podrobnosti o kakovosti glejte Inconel 718 in Hastelloy X.

Kakšna je razlika med Inconel 718 in Waspaloy za odkovke?

718 je ojačan z gama-double-prime (Ni3Nb) in daje najvišjo trdnost pri sobni temperaturi in enostavno varljivost do približno 650 C; Waspaloy je gama-prime (Ni3(Al,Ti)) ojačen in ohranja odpornost proti lezenju nad približno 620-650 C, do 870 C za statične dele, vendar ga je težje variti. Oba sta zajeta v ASTM B637.

Kakšno temperaturo lahko prenese turbinsko kovanje Inconel 718?

Inconel 718 se neprekinjeno uporablja do približno 650 C (1200 F) in za kratka obdobja do 700 C (1290 F). Nad približno 700 C se oborina gama dvojno praznega zgosti in pretvori v delta fazo, zlitina pa izgubi svojo trdnostno prednost.

Kaj zajema ASTM B637?

ASTM B637 je specifikacija za palice iz nikljeve zlitine, ki se utrjujejo z izločanjem, odkovke in surovine za kovanje za uporabo pri visokih temperaturah – vključno z Inconelom 718, X-750, 706 in Waspaloyjem. Spremljevalne izdaje AMS (na primer AMS 5662 za 718, AMS 5708 za Waspaloy) nastavijo natančno toplotno obdelavo in preskusne podrobnosti.

Kaj zajema ASTM B564?

ASTM B564 širše pokriva odkovke iz nikljevih zlitin – Inconel 625, 600 in X-750, Hastelloy X in C-276, Incoloy 825, Monel 400 in druge – za splošno uporabo, odporno proti koroziji in vročini. To je običajna specifikacija za surovine in odkovke za turbine s trdno raztopino.

Zakaj je pretok zrn pomemben pri kovanju turbinskih diskov?

Razpoke zaradi utrujenosti sledijo poti najmanjšega upora, zato tok zrn, ki sledi konturi diska, usmerja razpoke stran od površine z visokimi obremenitvami. Makrojedkanje po ASTM E381 / E340 je dokaz, da se tok ujema z risbo, smer toka pa je določena na odkovku in ni domnevna.

Kakšno redukcijsko razmerje je potrebno za kovanje turbine?

Značilno je minimalno zmanjšanje pri kovanju približno 4:1, vrtljivi deli, kot so diski in gredi, pa so običajno določeni na 6:1 do 8:1, da razbijejo ulito dendritično strukturo in zaprejo poroznost.

Kaj je kovanje sub-solvus v primerjavi s super-solvus?

Kovanje 718 pod delta (Ni3Nb) solvusom daje fino rekristalizirano zrno z visoko trdnostjo in dobro življenjsko dobo nizkociklične utrujenosti; kovanje nad solvusom daje grobo zrnatost z boljšo življenjsko dobo pri lezenju/počitku in počasnejšo rastjo razpoke zaradi utrujenosti pri zadrževanju. Izbira je premišljena in nastala velikost zrn je preverjena v skladu z ASTM E112.

Kakšno neporušno testiranje je potrebno za odkovke turbin?

Kovanje, ki je kritično med letom ali močjo, dobi 100-odstotno volumetrično ultrazvočno testiranje (AMS 2154 razred AA ali ASTM A388 / ASTM E2375), površinsko penetrantno testiranje (ASTM E165) ali testiranje magnetnih delcev (ASTM E1444) in makrojetkanje (ASTM E381 / E340) za dokaz pretoka zrn. Noben posamezen test ne vidi vsega, zato se plasti dopolnjujejo.

Kaj je AMS 2154 razred AA?

AMS 2154 je vesoljska specifikacija za ultrazvočni pregled kovane kovine; Razred AA je njegova najstrožja stopnja sprejemljivosti, ki se uporablja za vrhunske vrtljive dele, kot so turbinski diski in gredi, kjer je notranja trdnost kritična.

Kakšna praksa taljenja se uporablja za odkovke iz superzlitin v vesolju?

Odkovki letalske in vesoljske kakovosti se začnejo z vakuumskim indukcijskim taljenjem in pretaljevanjem z elektro žlindro (VIM+ESR); vrteči se deli so običajno trikrat pretopljeni (VIM+ESR+VAR). Toplotno število sledi končnemu delu nazaj do prvotne taline.

Zakaj je odkovke iz superzlitin težko kovati?

Ohranjajo trdnost pri temperaturi kovanja, imajo ozko delovno okno in so občutljivi na hitrost deformacije, zato napačna temperatura ali ramping povzroči mikrorazpoke. Nadzorovano segrevanje, ramping in redukcija so tisto, kar naredi čisto kovanje.

Katere dokumente mora vsebovati pošiljka odkovka turbine?

Najmanj EN 10204 3.1 poročilo o preskusu materiala s sledljivostjo toplotnega števila, potrdilo o skladnosti, pregled prvega izdelka, diagrami toplotne obdelave in poročila o NDT; Pričakuje se akreditacija NADCAP za posebne procese, kritične za letenje.

Ali je Inconel 718 varljiv?

Da – boljši od večine superzlitin visoke trdnosti. Njegova gama-double-prime precipitat se tvori počasi, tako da je 718 mogoče variti v stanju, obdelanem z raztopino, in ga nato starati brez razpok zaradi deformacijske starosti, ki vpliva na gama-prime zlitine, kot sta Waspaloy in Rene 41.

Ali je Hastelloy X mogoče kovati za dele turbin?

ja Hastelloy X (UNS N06002) je kovan za obloge zgorevalnih komor, prehodne kanale, obroče in strojno opremo za naknadno zgorevanje, kjer je odpornost proti oksidaciji do približno 870 C (1600 F) pomembna bolj kot konična trdnost. Odkovki so zajeti v ASTM B564; glej Hastelloy X.

Kakšno je razmerje med nakupom in letom in zakaj je pomembno?

Buy-to-fly je razmerje med maso surove gredice in maso končnega dela. Skoraj neto izotermično kovanje 718 lahko doseže približno 1,3:1, medtem ko se velika odprta predoblika lahko začne nad 4:1; superzlitina, ki jo plačate, vendar nikoli ne poletite, je velik del cene dela, zato se splača zasledovati skoraj neto poti in HIP vrhunskega materiala.

Kako dolgo traja izdelava superzlitine turbine?

Časovni nizi od taljenja gredic, ponovnega segrevanja kovanja, toplotne obdelave in NDT, z zaprto matrico ali izotermnim orodjem na vrhu - običajno od tednov do mesecev in dlje za velike dele ali dele, kritične za letenje. Natančna, pravilna specifikacija in skoraj neto pot sta tisti nadzorni urnik.

Ali turbinski odkovki potrebujejo vroče izostatično stiskanje (HIP)?

HIP se uporablja na vrhunskih odkovkih in skoraj neto oblikah za zapiranje notranje poroznosti ter izboljšanje utrujenosti in preglednosti ter je običajen za kritične vrtljive dele; ali je to potrebno, se odloči glede na nabavno specifikacijo in sprejemljivi razred NDT.