Otkovci od visokotemperaturnih legura za plinske turbine: razredi materijala i zahtjevi za kvalitetom

Disk plinske turbine vrti se desetinama miliona ciklusa na temperaturama koje bi omekšale običan čelik. Dio je dobar koliko i legura i, isto toliko važno, kovanje, termička obrada i inspekcija iza njega.

Ovaj vodič pokriva razrede superlegura nikla koji se koriste za otkovke turbina -Inconel 718, Waspaloy, Rene 41, X-750, 706, 625 i Hastelloy X - i zahtjevi kvaliteta (ASTM i AMS razredi, redukcija kovanja, protok zrna, NDT i sljedivost) koji odvajaju kovanje u svemiru od sličnog šipka.

Zašto se za rotirajuće dijelove turbine biraju otkovci umjesto odljevaka ili ploča?

Kovani turbinski disk ili osovina se biraju jer kovanje usklađuje tok zrna sa putanjom naprezanja i omogućava 100% volumetrijsku inspekciju da dokaže da je deo iznutra ispravan - dve stvari livenje ne može da pruži uz istu cenu i rizik za komponentu koja je kritična za umor.

Turbinski disk je rotirajuća masa koja vidi zamor niskog ciklusa od svakog start-stopa, zamor visokog ciklusa od prolaska lopatice i stabilno centrifugalno opterećenje. Lijevanje može reproducirati složen oblik u blizini mreže, ali njegovo grubo, ravnoosno zrno i moguća poroznost skupljanja su slabe točke za zamor i za ultrazvučnu inspekciju. Otvoreno i zatvoreno kovanje razbijaju livenu dendritsku strukturu, rafiniraju zrno i - kroz kontroliranu deformaciju - usmjeravaju tok zrna oko oboda i provrta gdje je naprezanje najveće. Ta obrađena struktura zrna je takođe ono što naknadni ultrazvučni test čini smislenim: čisto kovanje daje čist, čitljiv UT trag.

Ploča ili šipka izrezana u oblik gube u oba slučaja: zrno prolazi ravno kroz profil umjesto da prati konturu, a materijal se ne obrađuje kao kovanje. Za statičan hardver s nižim naprezanjem kao što su kućišta i kanali, ploče i limovi ostaju uobičajeni - pogledajte naše napomene oHastelloy XiInconel 625u toplom delu.

Koje se superlegure nikla koriste za otkovanje gasnih turbina?

Porodica kovanja turbina dijeli se na legure diskova/osovina otvrdnute prema padavinama (Inconel 718, Waspaloy, Rene 41, X-750, 706, Incoloy 901) i legure kućišta/sagorijevača sa čvrstim rješenjem (Inconel 625, Hastelloy, i svaka traka odgovara temperaturi X)

Rotirajući dijelovi kojima je potrebna visoka čvrstoća na temperaturi koriste gama-prime (gama') ili gama-double-prime (gamma'') precipitacijski kaljene legure nikla. Strukturni dijelovi i dijelovi vrućeg presjeka kojima je potrebna sposobnost oblikovanja, otpornost na oksidaciju i umjerena čvrstoća koriste legure čvrstih otopina. Tabela grupiše uobičajene klase kovanja prema poslu koji obavljaju.

Tipovi kovanja superlegura nikla koji se koriste u gasnim turbinama

Šta čini Inconel 718 radnom legurom turbina i diska?

Inconel 718 zaslužuje svoje mjesto jer gama-double-prime precipitat daje vrlo visoku čvrstoću, ali se formira sporo, tako da se legura zavari bez pucanja nakon deformacije i ravnomjerno stari kroz debele preseke - upravo ono što je potrebno velikom disku ili osovini.

718 je Ni-Cr-Fe-Nb-Mo superlegura, UNS N07718 (W.Nr 2.4668), sa otprilike 50-55% nikla, 17-21% hroma, gvožđa kao balans, 4.75-5.50% niobijuma plus tantal0.molij-32. 0,65-1,15% titanijuma i 0,20-0,80% aluminijuma; ugljenik je ograničen na 0,08%. Njegova snaga dolazi uglavnom od tetragonalne gama-duplo-prime faze Ni3Nb u centru tijela, sa manjim doprinosom gama' (Ni3(Al,Ti)). Gustina je 8,19 g/cm3.

U stanju tretiranom rastvorom i odležanom 718 dostiže minimalnu zateznu čvrstoću od 1276 MPa (185 ksi) i 0,2% prinosa od 1034 MPa (150 ksi) sa najmanje 12% istezanja (AMS 5662), i zadržava korisnu čvrstoću od kratkoročnih kapacionih temperatura50 do oko 16 kontinualnih temperatura F0 do C. prema 700 C (1290 F). Iznad otprilike 700 C, gama-duple-prime grubo se pretvara u nekoherentnu delta fazu i legura gubi svoju prednost.

Podaci o kovanju Inconel 718 (UNS N07718, prema AMS 5662 / ASTM B637)

Budući da je taloženje gama-duplo-prime sporo, 718 se može zavarivati u stanju tretiranom rastvorom i nakon toga odležati bez pukotina nakon deformacije koje utječu na gama-prime legure kao što su Waspaloy i Rene 41. Ta zavarljivost, plus ujednačen odziv kroz presjek, je razlog zašto se specificira 718 od turbine glave turbo hardware-a od turbine turbo hardware-a. diskovi i osovine. Pogledajte našeInconel 718 svojstva materijalastranica iInconel 718 u vazduhoplovstvuza više.

Kada je Waspaloy bolji izbor od 718 za diskove i osovine?

Odaberite Waspaloy (UNS N07001) kada dio radi iznad otprilike 620-650 C i treba mu vijek trajanja puzanja koji 718 ne može isporučiti; odaberite 718 kada vam je potrebna najveća čvrstoća na sobnoj temperaturi i laka zavarljivost ispod oko 650 C.

Waspaloy je nikl-hrom-kobalt, gama-prime-ojačana superlegura: oko 58% nikla, 18-21% hroma, 12-15% kobalta, 3,5-5,0% molibdena, 2,75-3,25% titanijuma, 2,75-3,25% aluminijuma i 1.20% ograničeno na 2%. Kobalt i molibden daju čvrstoću čvrstog rastvora; titanijum i aluminijum talože gama-prime Ni3(Al,Ti) koji nosi čvrstoću na visokim temperaturama. Gamma-prime je daleko stabilniji od gama-double-prime koji jača 718, tako da Waspaloy održava korisnu čvrstoću na oko 650 C (1200 F) u rotirajućim dijelovima i na oko 870 C (1600 F) u statičkim dijelovima s nižim naprezanjem, a njegova snaga puzanja718 na kidanje je iznad ro-60.

Trgovina je dvostruka. Minimalna vlačna otpornost Waspaloya u starosti je oko 1441 MPa (209 ksi) sa prinosom od 0,2% od oko 1076 MPa (156 ksi) - niže od 718 na sobnoj temperaturi - a njegov gama-prime čini ga sklonim pucanju nakon deformacije, tako da je zavarivanje teže. Tipična trostepena toplotna obrada je rastvor na oko 1080 C (1975 F) tokom 4 h, hlađenje na vazduhu; stabilizirati na oko 845 C (1550 F) 4 h, hladiti na zraku; zatim odležati na oko 760 C (1400 F) 16 h, ohladiti na vazduhu (proveriti tačan ciklus u odnosu na važeće AMS oslobađanje). Specifikacije su ASTM B637 i AMS 5704 / 5706 / 5708 serije.

Inconel 718 vs Waspaloy za turbinske otkovke

Kako legure čvrstih rastvora služe vrućoj sekciji?

Inconel 625 i Hastelloy X nisu otvrdnuti starenjem, tako da zamjenjuju vršnu snagu za formabilnost i otpornost na oksidaciju/koroziju - što je upravo ono što je potrebno kućištima, prstenovima, zaptivkama i hardveru za sagorijevanje.

Ojačanje u čvrstom rastvoru dolazi od otopljenog molibdena, niobija i hroma, a ne od istaložene faze, tako da ove legure ostaju duktilne i zavarljive i mogu se oblikovati u velike ili tanke oblike. Inconel 625 (UNS N06625: Ni balans, 20-23% Cr, 8-10% Mo, 3,15-4,15% Nb) je standardni izbor za kućišta, prstenove, zaptivke i kanale do oko 650 C, a njegova otpornost na udubljenje klorida je bonus u pomorskim i morskim turbinama.

Hastelloy X (UNS N06002: Ni balans, 20,5-23% Cr, 17-20% Fe, 8-10% Mo, 0,2-1,0% W) nosi ložište: obloge, prelazne kanale i hardver za naknadno sagorevanje gde je otpornost na oksidaciju na oko 870 C (jačina od 1600 F) bitna. Kovački materijal i otkovci su obuhvaćeni ASTM B564; pogledajte naše Inconel 625 B564 otkovke i Hastelloy X stranice.

Osim nikla: gdje je turbini potrebna otpornost na oksidaciju iznad oko 900 C, legure na bazi kobalta kao što je UNS R30188 (kobalt-nikl-hrom-volfram sa lantanom) proširuju rad do 980 C (1800 F) za ložište i prelazne obloge. Oni se isporučuju na zahtjev, a ne kao standardna zaliha.

Koje temperaturne granice se primjenjuju na svaku leguru u turbinskom radu?

'Radna temperatura' turbinskog kovanja nije jedan broj - to je donja od granice čvrstoće legure pri naprezanju i granice oksidacije komponente, i razlikuje se za desetine do stotine stupnjeva između rotirajućih i statičkih dijelova.

Koristite tabelu kao vodič za planiranje, a ne vrednost dizajna. Regulirajuća granica za napregnuti rotirajući dio je čvrstoća puzanja i pucanja pri radnom naprezanju; za lagano opterećenu oblogu ložišta to je oksidacija. Uvijek potvrdite dozvoljeni napon u odnosu na trenutni ASME ili OEM tehnički list za tačno stanje.

Kontinuirana i kratkoročna ograničenja temperature za legure turbinskog kovanja

Kako se talog za jačanje razlikuje između 718 i gama-prime legura?

718 je ojačan gama-double-prime (Ni3Nb), koji se formira sporo i daje dobru zavarljivost; Waspaloy, Rene 41 i X-750 su ojačani gama prajmom (Ni3(Al,Ti)), koji je temperaturno stabilniji, ali otežava zavarivanje i popravku.

Gama-double-prime je uređena tetragonalna faza usmjerena na tijelo. Budući da nastaje i raste sporo, 718 kovanje se može zavariti u stanju tretiranom mekom otopinom, a zatim odležati do pune čvrstoće bez intergranularnog pucanja koje trpe gama-prime legure tokom starenja nakon zavarivanja (pucanje nakon deformacije). Gama-prime je, nasuprot tome, koherentan i izuzetno stabilan na temperaturi, zbog čega legure gama-prime traju 718 u puzanju i pucanju iznad oko 620-650 C - ali njihovi prozori za zavarivanje su uski i popravke zahtijevaju pažljivu termičku kontrolu. Tip precipitata, a ne sadržaj nikla, je ono što odlučuje i o gornjoj temperaturi i o putu proizvodnje.

Koji proces kovanja pretvara gredicu u turbinski disk?

Turbinski diskovi se izrađuju kovanjem otvorenog ili zatvorenog kalupa (često izotermno kovanje od 718) od pretopljene gredice, pri čemu je temperatura kovanja odabrana ispod delta solvusa za fino zrno ili iznad nje za krupno zrno - namjeran izbor, a ne slučajnost.

Polazna tačka je VIM+ESR (ili trostruko topljenje VIM+ESR+VAR) gredica čija je kemija i čistoća dokumentirana do topline. Zagrijana i obrađena gredica - otvorena matrica za prstenove, blokove i predforme; zatvoreno (i sve više izotermno) kovanje za diskove koji su blizu mreže koji minimiziraju zalihe za obradu. Za 718 prozor za kovanje je otprilike 950-1150 C (1750-2100 F); turbinski diskovi se obično kovaju blizu 1000-1025 C.

Ključna kontrola je sub-solvus u odnosu na super-solvus kovanje. Kovanje ispod delta (Ni3Nb) solvusa daje finu, rekristalizovanu zrnastu strukturu sa visokom čvrstoćom, duktilnošću i vijekom trajanja pri niskom ciklusu zamora - izbor za većinu 718 diskova. Kovanje iznad solvusa daje grubo zrnastu strukturu koja mijenja određenu snagu za bolji vijek trajanja puzanja/puzanja i sporiji rast pukotina od zamora zbog zadržavanja, a koristi se tamo gdje vlada dugotrajno puzanje. Veličina zrna koju proces postavlja kasnije se provjerava prema ASTM E112 i dio je zapisnika o prihvatanju kovanja.

Buy-to-fly odnos je tihi pokretač troškova. Precizno-izotermni 718 disk može imati omjer otkupa i letenja blizu 1,3:1 (mali otpad), dok velika otvorena predforma može početi od 4:1 ili više od gredice koja se mašinski obrađuje. Sirova superlegura koju plaćate, ali nikada ne letite, veliki je dio cijene dijela - zbog čega vrijedi tražiti kovanje gotovo mreže i HIP od vrhunskog materijala.

Koji omjer redukcije i zahtjevi za protok zrna trebaju turbinske otkovke?

Tipičan je minimalni omjer smanjenja kovanja od oko 4:1, koji se povećava na 6:1-8:1 za rotirajuće dijelove, a protok zrna mora pratiti konturu dijela - oba su provjerena, a ne pretpostavljena.

Omjer redukcije je omjer početnog poprečnog presjeka i gotovog poprečnog presjeka. Mora biti dovoljno visoka da zatvori poroznost livenja i razbije dendritsku strukturu ingota; uobičajeni minimum je 4:1, a rotirajući dijelovi u svemiru često su specificirani na 6:1 do 8:1. Ali samo redukcija nije dovoljna: smjer rada mora usmjeriti tok zrna duž putanje naprezanja. Obod diska opterećen zatezanjem obruča treba da pokazuje obodni tok zrna; osovina u torziji i savijanju treba da pokazuje aksijalni tok. Makroetch (vidi dolje) je dokaz.

• Minimalna redukcija: tipično oko 4:1; 6:1-8:1 za rotirajuće diskove i osovine.
• Protok zrna: mora pratiti konturu dijela, a ne prolaziti pravo kroz njega.
• Dendritična struktura: potpuno razbijena, bez središnje segregacije ili trake.
• Veličina zrna: kontrolisana i verifikovana u skladu sa važećim zahtevima ASTM E112.
• Višesmjerno kovanje: koristi se za složene oblike za poravnavanje protoka u više od jednog smjera.

Koje su termičke obrade specificirane za otkovke turbine otvrdnute precipitacijom?

Otkovci za turbine otvrdnuli taloženjem se isporučuju tretirani rastvorom (i, za disk legure, dvostruko ostareli do AMS/B637 ciklusa); tačne temperature i držanja su upisani u specifikaciju kupovine i zabilježeni na tablici toplinske obrade.

718 se tipično isporučuje sa rastvorom tretiranim na 925-1010 C (1700-1850 F), hlađenim vazduhom ili brže, zatim dvostruko odležanim: 720 C (1325 F) tokom 8 h, peć ohlađena na 620 C (1150 F) i držana ukupno 18 h na vazduhu. Waspaloy koristi sekvencu za stabilizaciju i starost kao što je gore opisano. Ciklus peći za termičku obradu je ucrtan i zadržan kao dio zapisa o kvaliteti, a očekuje se da će posebni procesi kao što je termička obrada nositi NADCAP akreditaciju za dijelove koji su kritični za let. Prekomjerno starenje ili rješenje izvan prozora može pomaknuti veličinu zrna i precipitirati distribuciju dovoljno da padne na mehaničke testove, tako da se o ciklusu ne može pregovarati.

Koje ASTM i AMS specifikacije regulišu ove otkovke?

ASTM B637 reguliše šipke od legure nikla koje se stvrdnjavaju taloženjem, otkovke i materijal za kovanje (718, X-750, 706, Waspaloy i slično); ASTM B564 upravlja širom porodicom kovanja od legura nikla (625, 600, 825, X-750, 718, C-276 i drugi). AMS objavljuje naziv tačne termičke obrade i detalja ispitivanja.

Samo navođenje ASTM klase nije dovoljno - AMS ili OEM izdanje odlučuje o temperamentu, ciklusu termičke obrade i testovima prihvatljivosti. U nastavku su navedena najčešće korištena oslobađanja za otkovke turbina; naše stranice sa prirubnicama Inconel 718 ASTM B637 i Inconel 718 B564 sadrže detalje na nivou razreda.

Ključne specifikacije za otkovke od legure gasnih turbina

Koja ispitivanja bez razaranja su obavezna za otkovke turbina?

Kovanje turbine koje je kritično za let ili snagu dobija 100% volumetrijsko ultrazvučno ispitivanje, površinsko penetrantno ispitivanje ili ispitivanje magnetnim česticama, i makroetch za dokazivanje protoka zrna - svaki prema imenovanoj prihvatljivoj klasi.

Nijedan pojedinačni test ne vidi sve: čista površina ne dokazuje unutrašnju ispravnost, a čist UT ne dokazuje zalihe ili stanje površine. Tri sloja su komplementarna. Tabela prikazuje svaki test prema uobičajenom standardu za otkovke od superlegure.

Stalak za ispitivanje bez razaranja za turbinske otkovke

Prolazni površinski test ne utvrđuje unutrašnju čvrstoću, a prolazni UT ne utvrđuje zalihe za obradu. Najjeftinija ponuda je često ona koja izostavlja inspekciju koja bi otkrila nedostatak koji cijena već skriva - zato navedite klasu prihvatljivosti, a ne samo 'UT testirano'.

Kako se provjerava protok zrna i zašto je to bitno za umor?

Tok zrna se provjerava makrogrizanjem reprezentativnog presjeka, a to je bitno jer pukotine od zamora idu putem najmanjeg otpora - kontura koja prati tok zrna odvodi pukotine od površine pod visokim naprezanjem.

Makroetch (ASTM E381 za otkovke, ASTM E340 općenito) otapa pripremljeni poprečni presjek kako bi se otkrio deformirani uzorak zrna. Izvještaj pokazuje da li linije protoka obavijaju obod diska, idu aksijalno duž osovine ili seku ravno preko kritične karakteristike. Tamo gdje je protok prekinut ili teče poprečno na napon, ta lokacija postaje kandidat za inicijaciju zamora. Iz tog razloga crtež kovanja - ne samo hemija - definiše traženi pravac protoka, a makroetch je dokaz da ga kovanje ispunjava.

Koja praksa taljenja je potrebna za kovanje superlegura kvaliteta u svemiru?

Kovanje turbina vazduhoplovnog kvaliteta počinje vakuumskim indukcijskim topljenjem plus pretapanjem elektrošljake (VIM+ESR), a rotirajući dijelovi su obično trostruko topljeni (VIM+ESR+VAR); ruta topljenja se može pratiti od gotovog dijela natrag do topline.

Pretapanje je ono što otkovcima od superlegure daje njihovu čistoću i slobodu od segregacije na središnjoj liniji i inkluzija koje bi izazvale zamorne pukotine. Vakuumsko indukcijsko topljenje kontrolira hemiju i otopljene plinove; pretapanje elektrošljake rafinira strukturu ingota; vakuumsko lučno pretapanje (VAR korak u trostrukom topljenju) pooštrava ujednačenost kompozicije duž ingota. Toplotni broj putuje sa gredicom, kovanjem i svakim testnim kuponom, tako da se sumnjivi rezultat može pratiti do tačnog rastapanja. Naš pregled legura nikla pokriva porodice kvaliteta kojima ova praksa topljenja služi.

Koji se nedostaci mogu pojaviti u otkovcima od superlegure i kako ih spriječiti?

Defekti koji su bitni u otkovcima turbina su preklopi i nabori, mikropukotine brzine deformacije, segregacija i trake, vodonikove ljuspice (bijele mrlje) i inkluzije - svaki se može spriječiti omjerom redukcije, kontrolom temperature i inspekcijom.

Superlegure su neoprostive: zadržavaju svoju čvrstoću na temperaturi kovanja, imaju uski radni prozor i osjetljive su na brzinu deformacije, tako da pogrešna temperatura ili ramping uzrokuju mikropukotine. Ingoti mogu nositi središnju segregaciju i, u velikim dijelovima, vodikove ljuspice - unutrašnje mikropukotine koje mogu preživjeti strojnu obradu i uzrokovati iznenadni kvar. Prevencija je dobro uspostavljena.

Uobičajeni defekti turbinskog kovanja i njihove kontrole

Koja ispitivanja mehaničkih svojstava dokazuju da kovanje ispunjava specifikacije?

Prihvatljivost se dokazuje minimalnim testovima zatezanja i tvrdoće, plus naprezanje-razbijanje ili puzanje i udar tamo gdje to zahtijeva rad, sve uzeto sa određene lokacije i orijentacije kupona.

Izveštaj o ispitivanju materijala beleži zatezna svojstva prema ASTM E8, tvrdoću prema ASTM E18, i - za rad na visokim temperaturama - podatke o naponu-razbijanju ili puzanju prema ASTM E139 i često Charpyjevom udaru prema ASTM E23. Važno je da se kupon uzima u orijentaciji i sa lokacije nazivi specifikacija (često produžetak kovanja), tako da brojevi predstavljaju dio, a ne zgodan odsječak. Veličina zrna je prijavljena ASTM E112, a kemija toplinom prema ASTM E1473. Kovanje koje prolazi hemiju, ali ne zadovoljava orijentisanu zateznost se odbija - test je dokaz, a ne samo sertifikat.

• Vlačnost: ASTM E8 (krajnji, popuštanje, izduženje).
• Tvrdoća: ASTM E18 (često se koristi za verifikaciju termičke obrade).
• Naprezanje ruptura / puzanje: ASTM E139 (rad pri visokim temperaturama).
• Uticaj: ASTM E23 (slučajevi niske temperature ili tolerancije kvarova).
• Veličina zrna: ASTM E112 (specifično za kupon).
• Hemija: ASTM E1473 / spektro, do topline.

Kako se postupa sa sljedivosti i dokumentacijom za otkovke turbina?

Kovanje vazduhoplovnih turbina je dokazano svojom papirologijom koliko i metalom - EN 10204 3.1 izveštaj o ispitivanju materijala sa sledljivošću toplotnog broja, sertifikatom o usklađenosti, inspekcijom prvog artikla i NADCAP zapisima.

Paket dokumentacije mapira svaku varijablu koja bi mogla tiho uništiti dio: identitet početne zalihe i putanju taljenja, sekvencu deformacije, termičku kontrolu, grafikone toplinske obrade, ispravljanje, kondicioniranje površine, NDT rezultate i dokaze ispitivanja. NADCAP (kojim administrira Institut za reviziju učinka) vrši reviziju posebnih procesa kao što su termička obrada i NDT u skladu sa zahtjevima iz svemira, a rezultati revizije su javni. Kupac bi trebao očekivati, u najmanju ruku, MTR, COC i izvještaj o inspekciji prvog artikla potkrijepljen grafikonima termičke obrade i NDT izvještajima.

• Izveštaj o ispitivanju materijala (MTR) sa sledljivošću toplotnog broja - EN 10204 3.1 (3.2 sa svedokom).
• Certifikat o usklađenosti (COC).
• Inspekcija prvog artikla (FAI) za nove dizajne.
• Dijagrami termičke obrade koji prikazuju stvarne cikluse peći.
• NDT izvještaji sa kriterijima prihvatanja i rezultatima.
• NADCAP akreditacija za termičku obradu i NDT gdje je kritično za let.

Koje kvalitetne dokumente kupac treba da traži u RFQ?

Upišite razred, dio, putanju opterećenja, put topljenja, omjer redukcije, smjer protoka zrna, stanje termičke obrade, NDT opseg i dokumentaciju u RFQ - zatim provjerite prvi članak prije nego što pustite proizvodnju.

Nejasan poziv 'Inconel kovanje' proizvodi šipku koja izgleda ispravno i kasnije propada. Kontrolna lista ispod je ista ona koju koristi OEM turbina; reprodukuje se kao korak procedure tako da se može kopirati direktno u zahtev za ponudu.

Korak 1. Navedite tačnu ocjenu i specifikaciju proizvoda:Nemojte pisati 'Inconel'. Specificirajte Inconel 718 na AMS 5662 ili AMS 5663, ili Waspaloy na AMS 5708 - da ocjena i specifikacija za izdavanje odlučuju o svakom daljnjem testu.

Korak 2. Navedite dio, njegovu putanju opterećenja i radnu temperaturu:Disk, osovina, kućište, brtva ili hardver za sagorijevanje svaki vidi različit napon i temperaturu; Dužnost postavlja leguru i smjer protoka zrna koji kovanje mora pratiti.

Korak 3. Odredite put topljenja:Navedite VIM+ESR za opštu upotrebu ili VIM+ESR+VAR (trostruki topljenje) za rotirajuće delove i zahtevajte sledljivost toplotnog broja nazad do originalne taline.

Korak 4. Postavite omjer smanjenja kovanja i smjer protoka zrna:Pozovite minimalno smanjenje 4:1 (6:1-8:1 za rotirajuće dijelove) i konturu po kojoj tok zrna mora pratiti; to je ono što izvještaj o makroetchu mora dokazati.

Korak 5. Definirajte uvjet toplinske obrade:Navedite uvjet isporuke - tretirana otopinom ili otopina tretirana i odležana do AMS/B637 ciklusa - i ko to izvodi i certificira.

Korak 6. Postavite NDT opseg i klasu prihvatanja:Zahtijeva 100% ultrazvučno testiranje za AMS 2154 Klasa AA (ili ASTM A388 / E2375), površinski PT (ASTM E165) ili MT (ASTM E1444) i makroetch prema ASTM E381 / E340; navedite nivo prihvatljivosti za svaki.

Korak 7. Zahtijevajte paket dokumentacije:Zatražite EN 10204 3.1 MTR, certifikat o usklađenosti, izvještaj o inspekciji prvog artikla, karte termičke obrade i NDT izvještaje, sa NADCAP akreditacijom za posebne procese gdje je dio kritičan za let.

Kako odabrati pravu leguru i specifikaciju za dati dio turbine?

Odaberite leguru prema temperaturnom opsegu i napunite - 718 za opće diskove/osovine na 650 C, Waspaloy ili Rene 41 gdje vlada puzanje iznad 650 C, 625 ili Hastelloy X za kućišta i ložište - zatim navedite ASTM klasu i AMS izdanje, a ne samo trgovačko ime.

Odluka je trosmjerno podudaranje temperature, naprezanja i mogućnosti izrade. Ispod oko 650 C sa visokom čvrstoćom i potrebama zavarljivosti, 718 je zadana vrijednost. Tamo gdje puzanje iznad 620-650 C upravlja rotirajućim dijelom, prijeđite na Waspaloy, a za najtoplije napregnuti lim/otkovke na Rene 41.

Kućišta, prstenovi, brtve i kanali koriste čvrstu otopinu 625; Oblozi za sagorijevanje koriste Hastelloy X. Svaki izbor se tada rješava specifikacijom: 718 do ASTM B637 / AMS 5662, Waspaloy do ASTM B637 / AMS 5708, i tako dalje. Naše porodične stranice Inconel i Hastelloy navode ocjene zaliha iza ovih izbora.

Vodič za odabir legure po dijelu turbine

Koji su pokretači cijene i vremena isporuke za otkovke turbina od superlegure?

Cena turbinskog kovanja je određena premium legure, odnosom kupovine i letenja, putanjom topljenja, NDT opsegom i alatom - a ne cenom bara po kilogramu.

Superlegure nikla koštaju mnogo puta više od ugljika ili nehrđajućeg čelika, tako da masa koju plaćate, a nikada ne letite, dominira u cijeni. Trostruko topljenje, 100% klasa AA UT, makroetch i kompletan paket dokumentacije dodaju stvarnu cijenu, ali su dokaz da je dio kvalifikovan. Vremenski rokovi od taline gredica, ponovnog zagrevanja kovanja, termičke obrade i NDT-a, sa zatvorenim kalupom ili izotermnim alatom na vrhu - planirajte nedeljama do mesecima, duže za velike delove ili delove koji su kritični za let. Kupovina prema uskim, ispravnim specifikacijama i gotovo neto ruti je ono što zapravo kontrolira i troškove i raspored.

Za usporedbu sa svijetom kovanih proizvoda, naše stranice ASME B16.11 kovane armature i kovane cijevi za cijevi pokrivaju manje kovane komponente, a naše stranice Incoloy 800H / 800HT pokrivaju visokotemperaturne kovane legure koje se koriste u toplijim zonama s nižim naprezanjem mašine.

Često postavljana pitanja

Najčešći su Inconel 718 diskovi, osovine, lopatice, brtve i prstenovi; Waspaloy i Rene 41 rotorski diskovi i osovine za toplije sekcije; Inconel X-750 oštrice, vijci i opruge; i Inconel 625 kućišta, prstenovi i brtve plus Hastelloy X obloge za sagorijevanje i prijelazni kanali. Pogledajte Inconel 718 i Hastelloy X za detalje o razredu.

Koja je razlika između Inconela 718 i Waspaloy za kovanje?

718 je ojačan gama-double-prime (Ni3Nb) i daje najveću čvrstoću na sobnoj temperaturi i laku zavarljivost do oko 650 C; Waspaloy je gama-prime (Ni3(Al,Ti)) ojačan i održava snagu puzanja na lomljenju iznad otprilike 620-650 C, do 870 C za statične dijelove, ali je teže zavariti. Oba su pokrivena ASTM B637.

Koju temperaturu može izdržati kovanje turbine Inconel 718?

Inconel 718 se koristi kontinuirano do oko 650 C (1200 F) i kratkotrajno do 700 C (1290 F). Iznad otprilike 700 C, gama-dvostruki precipitat se ugrubljuje i pretvara u delta fazu i legura gubi prednost u čvrstoći.

Šta pokriva ASTM B637?

ASTM B637 je specifikacija za šipke od legure nikla koje se stvrdnjavaju na udaru, otkovke i materijal za kovanje za rad na visokim temperaturama - uključujući Inconel 718, X-750, 706 i Waspaloy. Prateća AMS izdanja (na primjer AMS 5662 za 718, AMS 5708 za Waspaloy) postavljaju tačnu toplinsku obradu i detalje testiranja.

Šta pokriva ASTM B564?

ASTM B564 šire pokriva otkovke od legura nikla - Inconel 625, 600 i X-750, Hastelloy X i C-276, Incoloy 825, Monel 400 i druge - za opću upotrebu otporne na koroziju i toplinu. To je uobičajena specifikacija za turbinske kovane materijale i otkovke.

Zašto je protok zrna važan u kovanju turbinskih diskova?

Pukotine usled zamora prate put najmanjeg otpora, tako da tok zrna koji prati konturu diska odvaja pukotine od površine pod visokim naprezanjem. Makroetch po ASTM E381 / E340 je dokaz da protok odgovara crtežu, a smjer toka je specificiran na kovanju, a ne pretpostavlja se.

Koji je omjer redukcije potreban za kovanje turbine?

Minimalno smanjenje kovanja od oko 4:1 je tipično, a rotirajući dijelovi kao što su diskovi i osovine obično su specificirani na 6:1 do 8:1 kako bi se razbila livena dendritska struktura i zatvorila poroznost.

Šta je sub-solvus naspram super-solvus kovanja?

Kovanje 718 ispod delta (Ni3Nb) solvusa daje fino rekristalizovano zrno visoke čvrstoće i dobrog veka trajanja niskog ciklusa zamora; kovanje iznad solvusa daje grubo zrno sa boljim trajanjem puzanja/puzanja i sporijim rastom pukotina od zamora. Izbor je nameran i rezultujuća veličina zrna je verifikovana prema ASTM E112.

Koja su ispitivanja bez razaranja potrebna za otkovke turbina?

Kovanje koje je kritično za let ili snagu dobija 100% volumetrijsko ultrazvučno ispitivanje (AMS 2154 klasa AA, ili ASTM A388 / ASTM E2375), ispitivanje površinskim penetrantom (ASTM E165) ili magnetnim česticama (ASTM E1444) i ispitivanje makroetchingom/protokom (ASTM E380). Nijedan test ne vidi sve, tako da su slojevi komplementarni.

Šta je AMS 2154 klase AA?

AMS 2154 je vazduhoplovna specifikacija za ultrazvučnu inspekciju kovanog metala; Klasa AA je najstroži nivo prihvatljivosti, koristi se za vrhunske rotirajuće dijelove kao što su turbinski diskovi i osovine gdje je unutrašnja čvrstoća kritična.

Koja praksa topljenja se koristi za kovanje od superlegura u svemiru?

Kovanje vazduhoplovnog kvaliteta počinje vakuumskim indukcijskim topljenjem plus pretapanjem elektrošljake (VIM+ESR); rotirajući dijelovi su obično trostruko rastopljeni (VIM+ESR+VAR). Toplotni broj prati gotovi dio natrag do originalnog rastapanja.

Zašto je kovanje od superlegure teško kovati?

Zadržavaju snagu na temperaturi kovanja, imaju uski radni prozor i osjetljivi su na brzinu deformacije, tako da pogrešna temperatura ili nagib uzrokuje mikropukotine. Kontrolirano grijanje, ramping i redukcija su ono što čini čisto kovanje.

Koje dokumente treba uključiti pošiljka kovanja turbine?

Najmanje EN 10204 3.1 izvještaj o ispitivanju materijala sa sljedivosti toplotnog broja, potvrdom o usklađenosti, inspekcijom prvog artikla, grafikonima termičke obrade i NDT izvještajima; Očekuje se NADCAP akreditacija za specijalne procese koji su kritični za let.

Da li je Inconel 718 zavarljiv?

Da - bolje od većine superlegura visoke čvrstoće. Njegov gama-double-prime precipitat se formira sporo, tako da se 718 može zavariti u stanju tretiranom rastvorom i nakon toga odležati bez pucanja nakon deformacije koje utiče na gama-prime legure kao što su Waspaloy i Rene 41.

Može li se Hastelloy X kovati za dijelove turbina?

Da. Hastelloy X (UNS N06002) je kovan za obloge sagoreva, prelazne kanale, prstenove i hardver za naknadno sagorevanje gde je otpornost na oksidaciju na oko 870 C (1600 F) važnija od vršne čvrstoće. Otkovci su pokriveni ASTM B564; vidi Hastelloy X.

Koji je omjer kupovine i prodaje i zašto je bitan?

Buy-to-fly je omjer mase sirove gredice i mase gotovog dijela. Gotovo neto izotermno kovanje od 718 može doseći oko 1,3:1, dok velika otvorena predforma može početi iznad 4:1; superlegura koju plaćate, ali nikada ne letite, veliki je dio cijene dijela, tako da su rute blizu mreže i HIP vrhunskih materijala vrijedni pokušaja.

Koliko dugo je potrebno da se napravi kovanje turbine od superlegure?

Vremenski rokovi od taline gredica, ponovnog zagrevanja kovanja, termičke obrade i NDT-a, sa zatvorenim kalupom ili izotermnim alatom na vrhu - obično nedeljama do mesecima, i duže za velike delove ili delove koji su kritični za let. Čvrsta, ispravna specifikacija i ruta blizu mreže su ono što je raspored kontrole.

Da li je turbinskim otkovcima potrebno vruće izostatičko prešanje (HIP)?

HIP se koristi na vrhunskim otkovcima i oblicima koji su blizu mreže za zatvaranje unutrašnje poroznosti i poboljšanje zamora i mogućnosti pregleda, a uobičajen je za kritične rotirajuće dijelove; da li je to potrebno, odlučuje specifikacija kupovine i klasa prihvatljivosti NDT.