تخمین عمر خزشی پره متحرک ردیف اول توربین گازی V94.2 از جنس IN738LC

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• علی رضا طوسی ¹
• فاطمه سادات سیدان ²

¹ گروه مهندسی متالورژی و مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

² گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

10.22067/jmme.2025.91255.1174

چکیده

هدف از پژوهش حاضر، محاسبه و تخمین عمر باقی‌مانده پره متحرک ردیف اول توربین گازی V94.2 از جنس سوپرآلیاژ اینکونل 738 کم‌کربن با استفاده از روش‌های غیرمخرب، مخرب و محاسباتی می‌باشد. ارزیابی‌های انجام شده شامل بررسی‌های متالوگرافی و ریزساختاری به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی و آزمون‌های خواص مکانیکی می‌باشد. ابتدا آزمون‌های غیرمخرب بازرسی چشمی و مایع نافذ روی پره مورد آزمایش انجام شد و سپس ریزساختار قسمت ریشه، لبه حمله و لبه فرار با یکدیگر مقایسه شد. خواص مکانیکی پره شامل آزمون کشش در دمای محیط و دمای بالا، سختی و تنش گسیختگی قسمت میانی پره و ریشه با حداقل خواص مجاز به سرویس مقایسه شد. در نهایت با استفاده از پارامتر لارسون- میلر و رابطه کسر عمر باقی‌مانده خزشی، عمر پره تخمین زده شد. نتایج نشان داد با توجه به دمای کاری پایین در ریشه پره، این قسمت ساختار مکعبی شکل خود را نسبت به لبه‌های حمله و فرار حفظ کرده است. همچنین کسر فازی ذرات گاماپرایم ثانویه در ریشه برخلاف لبه حمله و لبه فرار کاملا مشهود بود. با توجه به بالاتر بودن استحکام تسلیم و کششی نهایی ایرفویل و پره نسبت به حداقل خواص مجاز به سرویس می‌توان اظهار داشت در صورت احیا و جوان‌سازی ریزساختار، قطعات پره‌های ردیف اول توربین قابلیت استفاده مجدد را خواهند داشت. عمر باقی‌مانده در حدود 10032 ساعت براورد شد که کمتر از بازه مورد نیاز برای تعمیرات اساسی یعنی 33000 ساعت می‌باشد. بنابراین، اصلاح ساختار و جوان‌سازی پره‌ها الزامی و استفاده از آن به مدت 10032 ساعت بلامانع می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

• عمر خزشی
• پره توربین
• سوپرآلیاژ پایه نیکل

موضوعات

• متالورژی مکانیکی

---

عنوان مقاله [English]

Creep Life Assessment of the IN738LC Superalloy in V94.2 Gas Turbine First Stage Blade

نویسندگان [English]

• Alireza Toosi ¹
• Fatemehsadat Sayyedan ²

¹ Department of Materials Science and Engineering, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad

² Department of Materials Science and Engineering Faculty of Engineering Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad

چکیده [English]

The aim of this research was to estimate the creep life of the V94.2 gas turbine first stage blade made of Inconel 738 LC superalloy using non-destructive, destructive, and computational methods. Metallographic and microstructural examinations were performed using field emission scanning electron microscopy (FESEM) and mechanical properties tests. Visual inspection and liquid penetrant were performed on the blade followed by comparing the microstructure of the root, leading edge, and trailing edge. Mechanical properties of the blade, including ambient and high temperature tensile tests, hardness, and stress-rupture of the middle part of the blade and the root, were compared with the minimum properties allowed for service. The blade life was assessed using the Larson-Miller parameter and the creep residual life fraction relationship. The results revealed that the blade root has maintained its cubic structure compared to the leading and trailing edges due to the low operating temperature at this part. The phase fraction of secondary gamma prime particles at the root was clearly visible, unlike the leading and trailing edges. Considering the yield and ultimate tensile strength of the airfoil and blade higher than those of the minimum properties allowed for service, the first stage blade will be reusable in case of restoration and rejuvenation of the microstructure. The blade life was estimated to be 10032 h, which was less than the required period for overhaul, i.e. 33000 h. So, structural modification and rejuvenation of the blades are essential and its subsequent use will be unimpeded for 10032 h.

کلیدواژه‌ها [English]

• Creep life
• Turbine blade
• Ni-based Superalloy