Türbin Kanatlarının Yeniden Kaplanması
12 Temmuz 2007
Türbin Kanatlarının Yeniden Kaplanması
Modern türbin kanatlarını hızlanmış sıcak çürüme atağından korumak için, bunlara çürümeye dirençli kaplama sağlanır. Bu kaplamalar, baskın olarak paket sementasyon, plazma püskürtme veya fiziksel buhar biriktirme prosedürü ile uygulanır. Ticari olarak sunulan kaplama varyantlarının sayısı oldukça akıl karıştırıcıdır, hangi işlemin hangi malzeme ile kullanılması gerektiği konusunda özel tavsiyeler vermek pratik olmayacaktır. Genelde, imalatçı her bir spesifik kanat sırasına en uygun kaplamayı belirlemek konusunda en iyi pozisyondadır. Farklı çalıştırma koşulları sebebiyle, kanatlar maruz kaldığından, imalatçı her zaman kanat kaplamasının ilgili taban malzemesine uygunluğunu, çalıştırma sıcaklıkları, yakıt tipi, hem Tip I hem de Tip II çürümeye uygunluk, kaplamanın tekrarlanabilirliği olduğu kadar maliyet fonksiyonunu da hesap ederek tercihte bulunmalıdır. Bu kararlar büyük sayıda ünite üzerinde uzun süreli çalıştırma deneyimine ve farklı kaplanmış kanatlarla yapılan özel mukayeseli araştırmalara dayalıdır. Şekil 15, bu tip bir programın bir kısmını göstermektedir. On farklı kaplama sistemi bir Model V93 gaz türbininin birinci aşama kanatları üzerinde test edilmiştir. Bu özel makine taban yüklenmiş, ve bozuk mazot ve kompresör giriş havasındaki yüksek sodyum kirliliğine bağlı çürütücü koşullara maruz bırakılmıştır. Sonuçlar şekil 15in alt yarısında sunulmuştur. Kaplamaların çoğu, ilk penetrasyondan önce 5.000 civarında tutuşmalı saat geçirdiler. Üç başka kaplama 10.000 ve 20.000 saat arasında bir işlem süresine dayandı. Sadece kromlu kanatlar, diğer tüm kaplama sistemleri ne ayrı bir üstünlük gösterdiler. Plazma püskürtme teknikleri daha da geliştirilerek, daha yüksek bir türbin giriş sıcaklığında çalışan başka bir Model V94 gaz türbinine test esasına göre daha yeni kaplamalar takıldı. Bugüne kadar, tüm Siemens/KWU deneyimi açıkça halihazırda elverişli kaplamaların bugünün modern dayanıklı sabit gaz türbinlerinin kanatlarının mekanik ömrüne erişemediğini göstermiştir. Bunun sonucu olarak, kanatlar, yakıt kalitesine ve kompresör giriş havasının kirliliğine bağlı olarak belli bir süre sonra yeniden kaplanmalıdır. Koruyucu bakım, kaplamaların uygun zamanda değiştirilebilmesi için kanatların durumunun düzenli denetimini temin etmelidir. Halihazırda bahsedildiği üzere, maliyet yoğun kanat tamirleri veya hatta tam kanat hataları bu yolla nispeten düşük masrafla önlenebilir. Siemens/KWUnun tecrübesi kromlamanın hala türbin kanatları için etkin ve ekonomik bir çürüme koruması sunduğunu göstermiştir. Diğer kaplama sistemlerine göre servis ömrünün çoğu durumda yeterli olduğu ispatlanmıştır, buna karşılık kromlamanın maliyeti plazma püskürtme kaplama sistemlerinin maliyetinin üçte, veya hatta beşte birine karşılık gelir. Yazar, bu sebeple, genel olarak, zayıflayan aksam sebebiyle ilave performans kayıplarını önlemek için büyük elden geçirmeler esnasında operatörün her zaman sonraki servis dönemi için en iyi yedek aksamını kullanması gerektiğini tavsiye eder. Bundan sonra çıkarılmış kullanılmış parçaları yenilemek için yeterli zamanı olur. Kanatların yenilenip yenilenmemesi ya da nasıl yenilenmesi gerektiği konusunda karar vermeden önce değerlendirilmesi gereken pek çok karmaşık teknik yön bulunduğundan,
Yazar, operatörlerin her zaman uygun yenileme tekniklerinin en son gelişmelerinden istifade etmek ve kanatların yanlış işlemlerinden kaçınmak için gaz türbini imalatçısına başvurmalarını tavsiye eder.
Türbin Kanadı Malzemelerinin Değerlendirilmesi
Türbin kanadı malzemelerinin değerlendirmesi herhangi koruyucu bakım programının temel amacı olmalıdır. Çevresel etkilerden doğrudan etkilenmemesine karşın, kanat malzemeleri sebep olunan aşırı ısınma, örneğin kanatların daha yüksek yüzey pürüzlülüğüne bağlı ısı transferi artışı veya yakıt sisteminin yıpranmasına bağlı tek tip olmayan sıcaklık alanı sebebiyle bozulabilir. Bu, kanat malzemelerinin sünme hasarının hızlanmasına sebep olabilir. Buna ilave olarak, işlem esnasında eşit olmayan yaş sertleşmesi, normal işlemsel titreşim gerilimine dayanma kapasitesini olumsuz yönde etkileyen, malzemelerin şekil verilebilirliğinin azalmasına sebep olabilir. bu zarar normal olarak tane sınırlarının boş yerlerinin nüve halini alması ve kanadın yüzeyinde meydana gelen küçük çatlaklarla görünür.
Bu tip maddi bozulma, özellikle nikel tabanlı alaşımlardan işlenmiş türbin kanatlarında birkaç yıl önce tecrübe edilmiştir. Bu fenomene bağlı kanat hataları bile rapor edilmiştir. İki aşamalı ısı muamelesinin kullanıldığı bazı durumlarda bile, örneğin Nimonic 90 kanatlarında, malzemenin şekil verilebilirliğinin yetersiz olduğu bulunmuştur. Bu sebeple, bugünlerde maddi özelliklerin geliştirilmesi için değiştirilmiş ısı uygulamaları benimsenmiştir.
Siemens/KWU, özellikle işlenmiş Nimonic 90 kanatları için sıcak-izostatik baskı (HIP) işlemi ile birlikte kendi yenileştirme ısı muamelesi işlemini geliştirmiştir. İlk olarak önceki iki aşamalı ısı muamelesi işlemine tabi tutulmuş kanatlar üzerinde bir kez yapılması tavsiye olunur. Tane sınırlarındaki herhangi nükleer boş yeri gidermek için HIP işlemini, kanatlarda asgari artık gerilim temin eden üç aşamalı bir ısı muamelesi ve yeterli dirençle yüksek şekil verilebilirliği ile birleştirir. Tüm süreç, hippingin spesifik bir sırası ve malzemeyi olumsuz etkileyebilecek geri çevrilemez hataları önlemek için ara kalite kontrolleriyle beraber ısı muamelesi aşamaları özelliğini taşımaktadır. Bu kontroller, belirlenen HIP parametrelerinin geçilmemesini, kanadın, özellikle kanat kökünün şeklinin bozulmamasını, kanat frekanslarının izin verilen aralıkta kalmasını, maddi özelliklerin elde edilmesini, varsa, çürümeyi önleyici kaplamanın belirlenen durumda tutulmasını, ve diğer pek çok kriterin karşılanmasını sağlar. Buna ilave olarak, Siemens/KWU, genel olarak, ısı muamelesi sürecinin uygun şekilde yürütülmesini ve başarısını temin etmek için işlemin iyice değerlendirilmesine olanak sağlamak üzere çoğunlukla kanat seti ile birlikte işlenen hurda kanat formunda, eşlik eden numuneler kullanırlar. Aslında, Siemens/KWU tarafından geliştirilen ısı muamele süreci, kaliteyi sağlamak için aktif çalışma aşamalarından daha çok faaliyet getirir. Bu, yanlış aşamaların ve yanlış işleme parametrelerinin, yeni ısı muamelesinden önceki duruma göre kanatların durumunu fiilen kötüleştirmesi mümkün olduğundan, gereklidir. Bu yukarıda tarif edilen şekliyle yenileştirme ısı muamelesi, bu sebeple, sadece imalatçı ile yakın işbirliği halinde yapılmalı, ve kalite teminatına özel ihtimam gösterilmelidir.
Operatörler bu tavsiyeleri yerine getirir ve zamanında yapıldığından emin olurlarsa, pahalı kanat hasarlarından uzak kalarak bakım ve işletim maliyetlerini düşük tutmakta başarılı olacaklardır.
Kategori: Eğitim