Kaasuturbiinien korkean lämpötilan metalliseokset: materiaaliluokat ja laatuvaatimukset

Kaasuturbiinin kiekko pyörii kymmeniä miljoonia syklejä lämpötiloissa, jotka pehmentäisivät tavallista terästä. Osa on vain yhtä hyvä kuin seos ja, yhtä tärkeää, taonta, lämpökäsittely ja tarkastus sen takana.

Tämä opas kattaa nikkeli-superseoslaadut, joita käytetään turbiinien taokseen -Inconel 718, Waspaloy, Rene 41, X-750, 706, 625 ja Hastelloy X - ja laatuvaatimukset (ASTM- ja AMS-laadut, takomisen vähentäminen, raevirtaus, NDT ja jäljitettävyys), jotka erottavat ilmailu- ja avaruustakomot samankaltaisesta tangosta.

Miksi turbiinin pyöriviin osiin valitaan takomot valujen tai levyjen sijaan?

Taottu turbiinilevy tai akseli valitaan, koska takominen linjaa viljavirran jännitysreitin kanssa ja antaa 100 %:n tilavuustarkastuksen osoittaa, että osa on sisäisesti kunnossa - kahta asiaa, joita valu ei voi tuottaa samalla hinnalla ja väsymiskriittisen komponentin riskillä.

Turbiinilevy on pyörivä massa, joka näkee matalan syklin väsymisen jokaisesta käynnistys-pysäytyskerrasta, korkean syklin väsymisen siiven ohituksesta ja tasaisen keskipakokuorman. Valu voi toistaa monimutkaisen muodon lähellä verkkoa, mutta sen karkea, tasaakselinen rakeisuus ja mahdollinen kutistumishuokoisuus ovat heikkoja kohtia väsymykselle ja ultraäänitarkastettavuudelle. Avo- ja umpimuotin taonta rikkoo valetun dendriittirakenteen, jalostaa rakeita ja ohjaa raevirtausta hallitun muodonmuutoksen avulla vanteen ja porauksen ympärille, missä jännitys on suurin. Tämä työstetty raerakenne tekee myös myöhemmästä ultraäänikokeesta merkityksellisen: puhdas taonta antaa puhtaan, luettavan UT-jäljen.

Muotoon leikattu levy tai tanko menettää molemmissa tapauksissa: jyvä kulkee suoraan osan läpi sen sijaan, että se seuraa muotoa, eikä materiaalia työstetä kuten takoa. Staattisille, vähäjännitteisille laitteille, kuten koteloille ja kanaville, levyt ja levyt pysyvät yleisinä - katso huomautuksemmeHastelloy XjaInconel 625kuumalla osastolla.

Mitä nikkelisuperseoksia käytetään kaasuturbiinien taokseen?

Turbiinien taontaperhe jakautuu sadekarkaistuihin kiekko-/akseliseoksiin (Inconel 718, Waspaloy, Rene 41, X-750, 706, Incoloy 901) ja kiinteän liuoksen kotelo/polttolevyseoksiin (Inconel 625, Hastelloy X) - ja kutakin lämpötilaan sopiva osa.

Pyörivät osat, jotka vaativat suurta lujuutta lämpötilassa, käyttävät gamma-prime (gamma') tai gamma-double-prime (gamma'') saostuskarkaistuja nikkeliseoksia. Muovattavuutta, hapettumisenkestävyyttä ja kohtalaista lujuutta vaativissa rakenne- ja kuumaprofiilisissa osissa käytetään kiinteäliuosseoksia. Taulukko ryhmittelee yleiset taontalaadut niiden tekemien töiden mukaan.

Kaasuturbiineissa käytettävät nikkeli-superseostaontalaadut

Mikä tekee Inconel 718:sta työhevosturbiini-levyseoksen?

Inconel 718 ansaitsee paikkansa, koska gamma-kaksoisprime-sakka antaa erittäin suuren lujuuden, mutta muodostuu hitaasti, joten seos hitsautuu ilman venytys-ikähalkeilua ja vanhenee tasaisesti paksujen osien läpi - juuri sitä mitä suuri kiekko tai akseli tarvitsee.

718 on Ni-Cr-Fe-Nb-Mo-superseos, UNS N07718 (W.Nr 2.4668), jossa on noin 50-55 % nikkeliä, 17-21 % kromia, rautaa loppuosana, 4,75-5,50 % niobiumia plus tantaalia, ..3, 0 % tantaalia, ..2. 0,65-1,15 % titaania ja 0,20-0,80 % alumiinia; hiiliraja on 0,08 %. Sen vahvuus tulee pääasiassa kehokeskeisestä tetragonaalisesta gamma-kaksoisprime-faasista Ni3Nb, jossa on pienempi gamma' (Ni3(Al,Ti)) -osuus. Tiheys on 8,19 g/cm3.

Liuoskäsitellyssä ja vanhentuneessa tilassa 718 saavuttaa minimivetolujuuden 1276 MPa (185 ksi) ja 0,2 %:n saannon 1034 MPa (150 ksi) vähintään 12 %:n venymällä (AMS 5662), ja se pitää käyttökelpoisen lujuuden kryogeenisistä lämpötiloista aina noin 1, 20-50 °C:een (lyhytkestoisella kapasiteetilla) noin 20-50 C asti. 700 C (1290 F). Noin 700 C:n yläpuolella gamma-kaksoisprime karkenee ja muuttuu epäkoherentiksi deltafaasiksi ja seos menettää etunsa.

Inconel 718 taontatiedot (UNS N07718, AMS 5662 / ASTM B637)

Koska gamma-kaksoisprime-saostus on hidasta, 718 voidaan hitsata liuoskäsitellyssä tilassa ja vanhentaa sen jälkeen ilman venymä-ikähalkeilua, joka vaikuttaa gamma-prime-seoksiin, kuten Waspaloy ja Rene 41. Tämä hitsattavuus sekä tasainen läpileikkausvaste on syy, miksi 718:sta kaivonpäälle, pumpulle ja pumpulle on turbiinien levyt ja akselit. Katso meidänInconel 718 materiaaliominaisuudetsivu jaInconel 718 ilmailussalisää.

Milloin Waspaloy on parempi valinta kuin 718 levyille ja akseleille?

Valitse Waspaloy (UNS N07001), kun osa käy noin 620-650 C yläpuolella ja tarvitsee virumisrepeämisikää, jota 718 ei pysty toimittamaan; Valitse 718, kun tarvitset korkeinta lujuutta huoneenlämpötilassa ja helppoa hitsattavuutta alle noin 650 C:ssa.

Waspaloy on nikkeli-kromi-koboltti, gamma-prime-vahvistettu superseos: noin 58 % nikkeliä, 18-21 % kromia, 12-15 % kobolttia, 3,5-5,0 % molybdeeniä, 2,75-3,25 % alumiinia ja titaania 6 %, 1 % 20-1. 2 %. Koboltti ja molybdeeni antavat kiinteän liuoksen lujuuden; titaani ja alumiini saostavat gammaprime Ni3(Al,Ti), joka kantaa lujuutta korkeissa lämpötiloissa. Gamma-prime on paljon vakaampi kuin gamma-double-prime, joka vahvistaa 718:aa, joten Waspaloy pitää hyödyllisen lujuuden noin 650 C:ssa (1200 F) pyörivissä osissa ja noin 870 C:ssa (1600 F) alhaisemman jännityksen staattisissa osissa, ja sen virumismurtolujuus ylittää 6500 C:n -65618 C.

Kauppa on kaksijakoinen. Waspaloyn vanhentunut minimivetolujuus on noin 1441 MPa (209 ksi) ja 0,2 %:n saanto noin 1076 MPa (156 ksi) - pienempi kuin 718 huoneenlämpötilassa - ja sen gamma-prime tekee siitä alttiita venymä-ikähalkeilulle, joten hitsaus on vaikeampaa. Tyypillinen kolmivaiheinen lämpökäsittely on liuos noin 1080 C:ssa (1975 F) 4 tunnin ajan, ilmajäähdytetty; stabiloidaan noin 845 C:ssa (1550 F) 4 tuntia, ilmajäähdytetään; vanhenna sitten noin 760 C:ssa (1400 F) 16 tunnin ajan, jäähdytä ilmalla (tarkista sykliä säätelevän AMS-vapautuksen suhteen). Tekniset tiedot ovat ASTM B637 ja AMS 5704 / 5706 / 5708 -sarja.

Inconel 718 vs Waspaloy turbiinien taokseen

Kuinka kiinteät liuosseokset palvelevat kuumaa osaa?

Inconel 625 ja Hastelloy X eivät ole ikääntymiskarkaistuja, joten ne vaihtavat huippulujuuden muovattavuuden ja hapettumisen/korroosionkestävyyden kanssa – juuri sitä kotelot, renkaat, tiivisteet ja polttolaitteistot tarvitsevat.

Kiinteän liuoksen lujittaminen tulee liuenneesta molybdeenistä, niobiumista ja kromista saostuneen faasin sijaan, joten nämä seokset pysyvät sitkeinä ja hitsattavina ja niistä voidaan muodostaa suuria tai ohuita muotoja. Inconel 625 (UNS N06625: Ni-tasapaino, 20-23 % Cr, 8-10 % Mo, 3,15-4,15 % Nb) on vakiovalinta koteloihin, renkaisiin, tiivisteisiin ja kanaviin noin 650 C asti, ja sen kloridipisteenkestävyys on bonus meri- ja offshore-turbiineissa.

Hastelloy X (UNS N06002: Ni-tasapaino, 20,5-23% Cr, 17-20% Fe, 8-10% Mo, 0,2-1,0% W) kuljettaa polttokammiota: vuorauksia, siirtokanavia ja jälkipolttimen laitteistoa, joissa hapettumiskestävyys noin 870 C:een (1600 F) on tärkeämpää. Takomateriaali ja molempien takotuotteet kuuluvat ASTM B564:n piiriin; katso Inconel 625 B564 takeet ja Hastelloy X -sivut.

Nikkelin lisäksi: kun turbiini tarvitsee hapettumiskestävyyttä yli noin 900 C:ssa, kobolttipohjaiset seokset, kuten UNS R30188 (koboltti-nikkeli-kromi-volframi ja lantaani), laajentavat poltto- ja siirtymävuorausten käyttöä 980 C:een (1800 F). Nämä toimitetaan pyynnöstä eikä vakiovarastolaatuina.

Mitkä lämpötilarajat koskevat kutakin turbiinien käytössä olevaa metalliseosta?

Turbiinitaon 'käyttölämpötila' ei ole yksi luku - se on seoksen jännityslujuusrajasta ja komponentin hapettumisrajasta alempi, ja se eroaa pyörivien ja staattisten osien välillä kymmeniä - satoja asteita.

Käytä taulukkoa suunnitteluoppaana, ei suunnitteluarvona. Jännittyneen pyörivän osan hallitseva raja on virumismurtolujuus käyttöjännityksessä; kevyesti kuormitetulle polttokammion vuoraukselle se on hapettumista. Tarkista aina tarkan kunnon sallittu jännitys nykyisestä ASME- tai OEM-tietolehdestä.

Jatkuvat vs. lyhytaikaiset lämpötilarajat turbiinien taontaseoksille

Miten vahvistuva sakka eroaa 718:n ja gamma-prime-metalliseosten välillä?

718 on vahvistettu gamma-double prime (Ni3Nb), joka muodostuu hitaasti ja antaa hyvän hitsattavuuden; Waspaloy, Rene 41 ja X-750 vahvistetaan gammaprime-tekniikalla (Ni3(Al,Ti)), joka kestää paremmin lämpötilaa, mutta tekee hitsauksesta ja korjauksesta vaikeampaa.

Gamma-double-prime on järjestetty kehokeskeinen-tetragonaalinen vaihe. Koska se ydintyy ja kasvaa hitaasti, 718-taonta voidaan hitsata pehmeällä liuoskäsitellyssä tilassa ja vanhentaa sitten täyteen lujuuteen ilman rakeiden välistä halkeilua, jota gamma-prime-lejeeringit kärsivät hitsauksen jälkeisen vanhenemisen aikana (venymä-ikähalkeilu). Gamma-prime sitä vastoin on koherentti ja erittäin vakaa lämpötilassa, minkä vuoksi gamma-prime-seokset kestävät 718 pidempään virumisessa ja repeytymisessä yli noin 620-650 C - mutta niiden hitsausikkunat ovat kapeat ja korjaukset vaativat huolellista lämmönhallintaa. Sakan tyyppi, ei nikkelipitoisuus, määrää sekä lämpötilakaton että valmistusreitin.

Mikä taontaprosessi muuttaa aihion turbiinilevyksi?

Turbiinilevyt valmistetaan avoimella tai suljetulla takomalla (usein isoterminen takominen 718) uudelleensulatetusta aihiosta, jolloin taontalämpötila valitaan delta solvusin alapuolelle hienorakeiselle tai sen yläpuolelle karkealle rakeelle - tietoinen valinta, ei sattuma.

Lähtökohtana on VIM+ESR (tai kolminkertaisesti sulava VIM+ESR+VAR) aihio, jonka kemia ja puhtaus on dokumentoitu lämpöön. Aihio kuumennetaan ja työstetään - renkaat, lohkot ja aihiot; umpinainen (ja yhä isoterminen) taonta lähiverkkolevyille, jotka minimoivat koneistusmassan. Mallissa 718 taontaikkuna on noin 950-1150 C (1750-2100 F); turbiinilevyt taotaan yleensä lähellä 1000-1025 C.

Keskeinen ohjaus on sub-solvus versus super-solvus taonta. Delta (Ni3Nb) solvusin alapuolella takominen antaa hienon, uudelleenkiteytetyn raerakenteen, jolla on korkea lujuus, sitkeys ja vähäinen väsymisikä - valinta useimpiin 718-levyihin. Solvusin yläpuolella takominen antaa karkean raerakenteen, joka vaihtaa jonkin verran lujuutta paremman virumis-/murtumisiän ja hitaamman viipymäväsymishalkeaman kasvun saavuttamiseksi. Käytetään siellä, missä pitkäaikainen viruminen hallitsee. Prosessin asettama raekoko tarkistetaan myöhemmin ASTM E112:n mukaan, ja se on osa takon hyväksymistietuetta.

Osta-lentää-suhde on hiljainen kustannustekijä. Tarkkuusisotermisen 718-kiekon osto-lennot-suhde voi olla lähellä 1,3:1 (pieni romu), kun taas suuren avoimen aihion suhde voi alkaa 4:1 tai enemmän aihiosta, joka on koneistettu pois. Raaka superseos, josta maksat, mutta et lennä, on suuri osa osan hinnasta – minkä vuoksi lähiverkkotaonta ja korkealuokkaisen materiaalin HIP ovat tavoittelemisen arvoisia.

Mitä alennussuhdetta ja raevirtausvaatimuksia turbiinitakoet tarvitsevat?

Tyypillinen pienin taontavähennyssuhde on noin 4:1, pyörivien osien kohdalla se nousee arvoon 6:1-8:1, ja raevirtauksen tulee seurata osan ääriviivaa - molemmat on varmistettu, ei oletettu.

Vähennyssuhde on lähtöpoikkileikkauksen suhde valmiiseen poikkileikkaukseen. Sen on oltava riittävän korkea sulkemaan valuhuokoisuuden ja hajottamaan harkon dendriittisen rakenteen; yleinen vähimmäissuhde on 4:1, ja ilmailun pyörivät osat määritetään usein suhteeksi 6:1 - 8:1. Pelkkä pelkistys ei kuitenkaan riitä: työstösuunnan on ohjattava viljan virtaus jännityspolulle. Vanteen kireydellä ladatun levyn reunan tulee näyttää kehämäistä viljavirtausta; vääntö- ja taivutusakselin tulee näyttää aksiaalista virtausta. Makroetsaus (katso alla) on todiste.

• Pienin vähennys: noin 4:1 tyypillinen; 6:1-8:1 pyöriville levyille ja akseleille.
• Raevirtaus: tulee seurata kappaleen muotoa, ei saa kulkea suoraan sen läpi.
• Dendriittirakenne: täysin hajonnut, ei keskilinjan erottelua tai juovia.
• Raekoko: valvottu ja vahvistettu ASTM E112 -vaatimuksen mukaisesti.
• Monisuuntainen taonta: käytetään monimutkaisiin muotoihin virtauksen kohdistamiseksi useampaan kuin yhteen suuntaan.

Mitä lämpökäsittelyjä saostuskarkaistuille turbiinitakeille on määritelty?

Saostuskarkaistut turbiinitaokset toimitetaan liuoskäsiteltyinä (ja levyseosten osalta kaksinkertaisena vanhennettuna sykliin AMS/B637); tarkat lämpötilat ja pitoarvot on kirjoitettu osto-eritelmiin ja kirjattu lämpökäsittelytaulukkoon.

718 toimitetaan tyypillisesti liuoksella, joka on käsitelty 925-1010 C:ssa (1700-1850 F), ilmajäähdytetty tai nopeammin, sitten kaksinkertainen vanhennus: 720 C (1325 F) 8 tuntia, uuni jäähdytetään 620 C:een (1150 F) ja pidetään yhteensä 18 tuntia, sitten ilmajäähdytetään. Waspaloy käyttää yllä kuvattua liuoksen stabilointi-ikääntymisjärjestystä. Lämpökäsittelyuunin kierto kartoitetaan ja säilytetään osana laatutietuetta, ja erityisprosessien, kuten lämpökäsittelyn, odotetaan sisältävän NADCAP-hyväksynnän lentokriittisille osille. Ylivanheneminen tai ikkunan ulkopuolinen ratkaisu voi muuttaa raekokoa ja saostuman jakautumista niin paljon, että ne epäonnistuvat mekaanisissa testeissä, joten syklistä ei voida neuvotella.

Mitkä ASTM- ja AMS-spesifikaatiot säätelevät näitä takeita?

ASTM B637 säätelee saostuskovettuvia nikkeliseostankoja, takeita ja taontamassaa (718, X-750, 706, Waspaloy ja vastaavat); ASTM B564 hallitsee laajempaa nikkeliseostaontaperhettä (625, 600, 825, X-750, 718, C-276 ja muut). AMS-julkaisut nimeävät tarkan lämpökäsittelyn ja testin yksityiskohdat.

Pelkästään ASTM-luokan määrittäminen ei riitä - AMS- tai OEM-julkaisu päättää temperoinnin, lämpökäsittelyjakson ja hyväksymistestit. Alla on lueteltu eniten käytetyt irrottimet turbiinien taokseen; Inconel 718 ASTM B637- ja Inconel 718 B564 -laipatsivuillamme on tasotason yksityiskohdat.

Tärkeimmät tekniset tiedot kaasuturbiinimetalliseoksesta

Mitkä ainetta rikkomattomat testit ovat pakollisia turbiinitakoille?

Lento- tai tehokriittinen turbiinitaonta saa 100-prosenttisen volyymin ultraäänitestauksen, pintaläpäisy- tai magneettihiukkasten testauksen ja makrosyövytyksen, joka todistaa raevirtauksen - kukin nimettyyn hyväksyntäluokkaan.

Mikään yksittäinen testi ei näe kaikkea: puhdas pinta ei todista sisäistä kestävyyttä, ja puhdas UT ei todista koneistusmassaa tai pinnan kuntoa. Kolme kerrosta täydentävät toisiaan. Taulukko kartoittaa jokaisen testin sen tavanomaiseen superseostakoihin.

Tuhoamaton testipino turbiinitakomoille

Läpäisevä pintatesti ei varmista sisäistä jäykkyyttä, ja läpäistävä UT ei varmista koneistusmassaa. Halvin tarjous on usein se, joka jättää pois tarkastuksen, joka havaitsee hinnan jo piilottaman vian - joten nimeä hyväksymisluokka, älä vain "UT-testattu".

Miten viljan virtaus varmistetaan ja miksi sillä on merkitystä väsymyksen kannalta?

Raevirtaus varmistetaan edustavan poikkileikkauksen makrosyövytyksellä, ja sillä on merkitystä, koska väsymishalkeamat seuraavat pienimmän vastuksen polkua - ääriviivoja seuraava viljavirta ohjaa halkeamia pois korkeajännityspinnalta.

Makrosyövytys (ASTM E381 takomoille, ASTM E340 yleensä) liuottaa valmistetun poikkileikkauksen paljastaen epämuodostuneen raekuvion. Raportti näyttää, kiertävätkö virtauslinjat levyn reunaa, kulkevatko aksiaalisesti akselia pitkin vai leikkaavatko ne suoraan kriittisen ominaisuuden poikki. Kun virtaus keskeytyy tai kulkee poikittain jännityksen suhteen, siitä kohdasta tulee väsymisaloitusehdokas. Tästä syystä taontapiirros - ei vain kemia - määrittelee vaaditun virtaussuunnan, ja makroetsaus on todiste siitä, että taonta täyttää sen.

Mitä sulatuskäytäntöjä vaaditaan ilmailu- ja avaruuskäyttöön tarkoitettujen superseostakkojen valmistamiseksi?

Ilmailu- ja avaruuslaadukkaat turbiinitaokset alkavat tyhjiöinduktiosulatuksesta ja sähkökuonan uudelleensulatuksesta (VIM+ESR), ja pyörivät osat ovat yleensä kolminkertaisesti sulatettuja (VIM+ESR+VAR); sulamisreitti on jäljitettävissä valmiista kappaleesta takaisin lämpöön.

Uudelleensulatus antaa superseostakille niiden puhtauden ja vapauden keskilinjan erottelusta ja kierteissulkeuksista, jotka ydintäisivät väsymishalkeamia. Tyhjiöinduktiosulatus säätelee kemiaa ja liuenneita kaasuja; sähkökuonan uudelleensulatus jalostaa harkon rakennetta; tyhjiökaari uudelleensulatus (VAR-vaihe kolminkertaisessa sulatuksessa) kiristää koostumuksen tasaisuutta harkon varrella. Lämpöluku kulkee aihion, taon ja jokaisen testikupongin mukana, joten epäilyttävä tulos voidaan jäljittää tarkkaan sulatteeseen. Nikkeliseosten yleiskatsaus kattaa laatuperheet, joita tämä sulatuskäytäntö palvelee.

Mitä vikoja voi esiintyä superseostakoissa ja miten ne estetään?

Vikoja, joilla on merkitystä turbiinin takeissa, ovat kierrokset ja taitokset, jännitysnopeuden mikrohalkeamat, erottuminen ja nauhat, vetyhiutaleet (valkoiset täplät) ja sulkeumat - jokainen voidaan estää pelkistyssuhteella, lämpötilan säädöllä ja tarkastuksella.

Superseokset ovat anteeksiantamattomia: ne säilyttävät lujuutensa taontalämpötilassa, niillä on kapea työskentelyikkuna ja ne ovat herkkiä venytysnopeudelle, joten väärä lämpötila tai ramppaus aiheuttaa mikrohalkeamia. Harkot voivat kantaa keskilinjan erottelua ja suurissa osissa vetyhiutaleita – sisäisiä mikrohalkeamia, jotka voivat kestää koneistuksen ja aiheuttaa äkillisen vian. Ennaltaehkäisypino on vakiintunut.

Yleisiä turbiinien taontaviat ja niiden hallintalaitteet

Mitkä mekaanisten ominaisuuksien testit osoittavat, että taonta täyttää vaatimukset?

Hyväksyminen todistetaan vetolujuus- ja kovuustesteillä vähintään sekä jännitysmurtumilla tai virumilla ja törmäyksillä silloin, kun käyttö vaatii, kaikki otettu tietystä kupongin sijainnista ja suunnasta.

Materiaalitestiraportti kirjaa vetolujuusominaisuudet ASTM E8:n mukaisesti, kovuuden ASTM E18:n mukaan ja - korkean lämpötilan käytössä - jännitysmurtuman tai virumisen tiedot ASTM E139:n mukaisesti ja usein Charpy-iskun ASTM E23:n mukaan. Kriittisesti kuponki on otettu suunnassa ja sijainnista spesifikaatioiden nimet (usein taon pidennys), joten numerot edustavat osaa, eivät kätevää leikkausta. Raekoko on raportoitu ASTM E112:lle ja kemia lämmölle ASTM E1473:n mukaan. Taonta, joka läpäisee kemian, mutta epäonnistuu suuntautuneessa vetolujuudessa, hylätään - testi on todiste, ei todistus yksin.

• Veto: ASTM E8 (ultimate, myötö, venymä).
• Kovuus: ASTM E18 (käytetään usein lämpökäsittelyn todentamiseen).
• Jännitysrepeämä / viruminen: ASTM E139 (korkean lämpötilan käyttö).
• Vaikutus: ASTM E23 (matalien lämpötilojen tai vikoja sietävät tapaukset).
• Raekoko: ASTM E112 (kuponkikohtainen).
• Kemia: ASTM E1473 / spektri, lämpöön.

Miten turbiinitakoiden jäljitettävyys ja dokumentointi hoidetaan?

Lentokoneturbiinin taonta on todistettu niin paperityöllään kuin sen metallillakin - EN 10204 3.1 -materiaalitestiraportti lämpönumeroiden jäljitettävyydestä, vaatimustenmukaisuustodistus, ensimmäisen tuotteen tarkastus ja NADCAP-tietueet.

Dokumentaatiopaketti kartoittaa kaikki muuttujat, jotka voivat hiljaa pilata osan: lähtöaineen tunniste ja sulamisreitti, muodonmuutosjärjestys, lämpösäätö, lämpökäsittelykaaviot, oikaisu, pinnan käsittely, NDT-tulokset ja testitodisteet. NADCAP (performance Review Instituten hallinnoima) auditoi erityisprosesseja, kuten lämpökäsittelyä ja NDT:tä ilmailun vaatimusten mukaisesti, ja auditoinnin tulokset ovat julkisia. Ostajan tulee odottaa vähintään MTR-, COC- ja ensimmäisen artikkelin tarkastusraporttia, jota tukevat lämpökäsittelykaaviot ja NDT-raportit.

• Materiaalitestiraportti (MTR), jossa lämpölukujen jäljitettävyys - EN 10204 3.1 (3.2 ja todistaja).
• Vaatimustenmukaisuustodistus (COC).
• Ensimmäisen tuotteen tarkastus (FAI) uusille malleille.
• Lämpökäsittelykaaviot osoittavat todelliset uunikierrot.
• NDT-raportit hyväksymiskriteereineen ja tuloksineen.
• NADCAP-akkreditointi lämpökäsittelyyn ja NDT:hen, jos se on lentokriittistä.

Mitä laadukkaita asiakirjoja ostajan tulee vaatia tarjouspyynnössä?

Kirjoita tarjouspyyntöön laatu, osa, kuormitusreitti, sulatusreitti, pelkistyssuhde, viljan virtaussuunta, lämpökäsittelytila, NDT:n laajuus ja dokumentaatio - tarkista sitten ensimmäinen artikkeli ennen tuotannon vapauttamista.

Epämääräinen "Inconel-taonta" -kutsu tuottaa tangon, joka näyttää oikealta ja epäonnistuu myöhemmin. Alla oleva tarkistuslista on sama, jota turbiinin OEM käyttää; se toistetaan vaiheittain, jotta se voidaan kopioida suoraan tarjouspyyntöön.

Vaihe 1. Nimeä tarkka laatu ja tuotetiedot:Älä kirjoita "Inconel". Määritä Inconel 718 AMS 5662:lle tai AMS 5663:lle tai Waspaloy AMS:lle 5708 - arvosana ja myöntävä spesifikaatio ratkaisevat jokaisen jatkotestin.

Vaihe 2. Ilmoita osa, sen kuormitusrata ja käyttölämpötila:Levy, akseli, kotelo, tiiviste tai polttolaitteisto näkevät kukin eri jännityksen ja lämpötilan; velvollisuus määrittää metalliseoksen ja jyvän virtaussuunnan, jota takomisen on noudatettava.

Vaihe 3. Määritä sulamisreitti:Valitse VIM+ESR yleiskäyttöä varten tai VIM+ESR+VAR (kolmoissulatus) pyöriville osille ja vaadi lämpölukujen jäljitettävyys alkuperäiseen sulatukseen.

Vaihe 4. Aseta taontavähennyssuhde ja viljan virtaussuunta:Ilmoita vähintään 4:1 pienennys (6:1-8:1 pyöriville osille) ja ääriviivat, joita viljavirran on noudatettava; tämä makroetchin raportin on todistettava.

Vaihe 5. Määritä lämpökäsittelyn ehto:Nimeä toimitusehto – liuos käsitelty tai liuos käsitelty ja vanhentunut sykliin AMS/B637 asti – ja kuka sen suorittaa ja varmentaa.

Vaihe 6. Aseta NDT:n laajuus ja hyväksyntäluokka:Vaadi 100 % ultraäänitestaus AMS 2154 Class AA (tai ASTM A388 / E2375), pinta-PT (ASTM E165) tai MT (ASTM E1444) ja makrosyövytyksen ASTM E381 / E340 mukaan; nimeä kunkin hyväksymistaso.

Vaihe 7. Vaadi dokumentaatiopaketti:Vaadi EN 10204 3.1 MTR, vaatimustenmukaisuustodistus, ensimmäisen artikkelin tarkastusraportti, lämpökäsittelykaaviot ja NDT-raportit, joissa on NADCAP-hyväksyntä erityisprosesseihin, joissa osa on lentokriittinen.

Kuinka valitset oikean metalliseoksen ja spesifikaation tietylle turbiinin osalle?

Valitse seos lämpötila-alueen mukaan ja lataa - 718 yleisille levyille/akseleille 650 C:een, Waspaloy tai Rene 41, joissa ryömintä yli 650 C, 625 tai Hastelloy X koteloille ja polttokammiolle – nimeä sitten ASTM-luokka ja AMS-julkaisu, ei vain kauppanimi.

Päätös on lämpötilan, jännityksen ja valmistettavuuden kolmisuuntainen ottelu. Alle noin 650 C korkean lujuus- ja hitsattavuustarpeen ollessa 718 on oletusarvo. Jos pyörivää osaa ohjaa yli 620-650 C viruminen, siirry Waspaloyhin ja kuumimmille jännitteisille levyille/takeille Rene 41:een.

Koteloissa, renkaissa, tiivisteissä ja kanavissa käytetään kiinteää liuosta 625; polttokammioiden vuoraukset käyttävät Hastelloy X:ää. Jokainen valinta ratkaisee sitten spesifikaation: 718 - ASTM B637 / AMS 5662, Waspaloy - ASTM B637 / AMS 5708 ja niin edelleen. Inconel- ja Hastelloy-perhesivuillamme on listattu näiden valintojen taustalla olevat varastoluokat.

Seoksen valintaopas turbiiniosan mukaan

Mitkä ovat superseosturbiinitakoiden kustannukset ja läpimenoaika?

Turbiinitaon hinta määräytyy metalliseospreemion, osto-lentaa -suhteen, sulatusreitin, NDT-kiikaritähtäimen ja työkalujen mukaan - ei tangon kilohinnan mukaan.

Nikkelisuperseokset maksavat monta kertaa enemmän kuin hiili tai ruostumaton teräs, joten massa, josta maksat, mutta ei lennä, hallitsee kustannuksia. Kolminkertainen sulatus, 100 % luokan AA UT, makroetch ja täydellinen dokumentaatiopaketti lisäävät todellisia kustannuksia, mutta ovat todiste osan pätevyydestä. Toimitusaikapinot aihion sulatuksesta, taontakuumennuksista, lämpökäsittelystä ja NDT:stä, suljetuilla tai isotermisillä työkaluilla päällä – suunnittele viikoista kuukausiin, pidempään suurille tai lentokriittisille osille. Ostaminen tiukan, oikean spesifikaation ja lähes nettireitin mukaan on se, mikä itse asiassa hallitsee sekä kustannuksia että aikataulua.

Vertailun vuoksi taottuun tuotemaailmaan ASME B16.11 taotut liitososat ja taotut putkenosat -sivumme kattavat pienemmät taotut komponentit ja Incoloy 800H / 800HT -sivumme kattavat korkean lämpötilan taotut metalliseokset, joita käytetään koneen lämpimillä ja vähärasitusalueilla.

Usein kysytyt kysymykset

Yleisimmät ovat Inconel 718 -levyt, akselit, terät, tiivisteet ja renkaat; Waspaloy ja Rene 41 roottorilevyt ja akselit kuumempiin osiin; Inconel X-750 terät, pultit ja jouset; ja kiinteän ratkaisun Inconel 625 -kotelot, renkaat ja tiivisteet sekä Hastelloy X -polttoputket ja siirtokanavat. Katso Inconel 718 ja Hastelloy X tarkemmat arvot.

Mitä eroa on Inconel 718:lla ja Waspaloylla takomoille?

718 on vahvistettu gamma-double-prime-tekniikalla (Ni3Nb) ja se antaa korkeimman lujuuden huoneenlämpötilassa ja helpon hitsattavuuden noin 650 C:een; Waspaloy on gammaprime (Ni3(Al,Ti)) -vahvistettu ja pitää virumismurtolujuuden yli 620-650 C, staattisten osien 870 C:een, mutta on vaikeampi hitsata. Molemmat kuuluvat ASTM B637:n piiriin.

Minkä lämpötilan Inconel 718 -turbiinitaonta kestää?

Inconel 718:aa käytetään jatkuvasti noin 650 C (1200 F) lämpötilaan ja lyhyitä aikoja kohti 700 C (1290 F). Noin 700 C:n yläpuolella gamma-kaksoisprime-sakka karkeutuu ja muuttuu deltafaasiksi ja metalliseos menettää lujuuteensa.

Mitä ASTM B637 kattaa?

ASTM B637 on spesifikaatio sadekarkaisulle nikkeliseoksesta valmistettuille tankoille, takeille ja taontamassalle korkean lämpötilan huoltoon – mukaan lukien Inconel 718, X-750, 706 ja Waspaloy. AMS:n täydentävät julkaisut (esimerkiksi AMS 5662 mallille 718, AMS 5708 Waspaloylle) määrittävät tarkan lämpökäsittelyn ja testauksen yksityiskohdat.

Mitä ASTM B564 kattaa?

ASTM B564 kattaa nikkeliseostakokset laajemmin - Inconel 625, 600 ja X-750, Hastelloy X ja C-276, Incoloy 825, Monel 400 ja muut - yleiseen korroosion- ja lämmönkestävään huoltoon. Se on tavallinen spesifikaatio kiinteiden turbiinien taontamassalle ja takomoille.

Miksi viljan virtaus on tärkeää turbiinilevytakouksessa?

Väsymishalkeamat seuraavat pienimmän vastuksen polkua, joten kiekon muotoa seuraava viljavirta ohjaa halkeamia pois korkeajännityspinnalta. ASTM E381 / E340 mukainen makrosyövytys on todiste siitä, että virtaus vastaa piirustusta ja että virtaussuunta on määritelty takomossa, ei oletettu.

Mikä alennussuhde tarvitaan turbiinin taomiseen?

Vähimmäistaon pienennys noin 4:1 on tyypillinen, ja pyörivät osat, kuten kiekot ja akselit, määritetään yleensä suhteeksi 6:1 - 8:1 valettu dendriittisen rakenteen hajottamiseksi ja huokoisuuden sulkemiseksi.

Mikä on sub-solvus versus super-solvus taonta?

Takomalla 718 delta (Ni3Nb) solvusin alapuolelle saadaan hieno uudelleenkiteytetty rake, jolla on korkea lujuus ja hyvä alhaisen syklin väsymisikä; solvusin yläpuolella takominen antaa karkean rakeen, jolla on parempi virumis-/murtumisikä ja hitaampi väsymishalkeamien kasvu. Valinta on tahallinen ja tuloksena oleva raekoko on vahvistettu ASTM E112:n mukaan.

Mitä ainetta rikkomatonta testausta vaaditaan turbiinitakoille?

Lento- tai tehokriittinen taonta saa 100-prosenttisen volumetrisen ultraäänitestauksen (AMS 2154 Class AA tai ASTM A388 / ASTM E2375), pintaläpäisytestauksen (ASTM E165) tai magneettisen hiukkasen (ASTM E1444) testauksen ja makrosyövytyksen (E401 to /ASTM E381). Yksikään testi ei näe kaikkea, joten kerrokset täydentävät toisiaan.

Mikä on AMS 2154 Class AA?

AMS 2154 on ilmailu- ja avaruusspesifikaatio taotun metallin ultraäänitarkastukseen; Luokka AA on sen tiukin hyväksyntätaso, jota käytetään korkealuokkaisissa pyörivissä osissa, kuten turbiinilevyissä ja akseleissa, joissa sisäinen kunto on kriittinen.

Mitä sulatuskäytäntöä käytetään ilmailu- ja avaruusteollisuuden superseostakoihin?

Ilmailu- ja avaruuslaatuiset takeet alkavat tyhjiöinduktiosulatuksesta ja sähkökuonan uudelleensulatuksesta (VIM+ESR); pyörivät osat ovat yleensä kolminkertaisesti sulatettuja (VIM+ESR+VAR). Lämpönumero jäljittää valmiin osan takaisin alkuperäiseen sulatukseen.

Miksi superseostakeita on vaikea takoa?

Ne säilyttävät lujuuden taontalämpötilassa, niillä on kapea työskentelyikkuna ja ne ovat jännitysherkkiä, joten väärä lämpötila tai ramppaus aiheuttaa mikrohalkeamia. Hallittu lämmitys, ramppi ja alennus tekevät puhtaasta takomisesta.

Mitä asiakirjoja turbiinitaontalähetyksen tulee sisältää?

Vähintään EN 10204 3.1 materiaalitestiraportti, jossa on lämpönumeroiden jäljitettävyys, vaatimustenmukaisuustodistus, ensimmäisen tuotteen tarkastus, lämpökäsittelykaaviot ja NDT-raportit; NADCAP-akkreditointia odotetaan lentokriittisille erikoisprosesseille.

Onko Inconel 718 hitsattavissa?

Kyllä - parempi kuin useimmat erittäin lujat superseokset. Sen gamma-kaksoisprime-sakka muodostuu hitaasti, joten 718 voidaan hitsata liuoskäsitellyssä tilassa ja vanhentaa jälkeenpäin ilman venymä-ikähalkeilua, joka vaikuttaa gamma-prime-seoksiin, kuten Waspaloy ja Rene 41.

Voidaanko Hastelloy X:ää takoa turbiinin osia varten?

Kyllä. Hastelloy X (UNS N06002) on taottu polttokammioiden vuorauksiin, siirtokanaviin, renkaisiin ja jälkipolttimen laitteistoihin, joissa hapettumiskestävyys noin 870 C:een (1600 F) on tärkeämpää kuin huippulujuus. Taotut ovat ASTM B564:n kattamia; Katso Hastelloy X.

Mikä on osto-lentää-suhde ja miksi sillä on merkitystä?

Buy-to-fly on raaka-aihion massan suhde valmiiden osien massaan. Lähes netto-isoterminen 718:n taonta voi saavuttaa noin 1,3:1, kun taas suuri avo-aihio voi alkaa yli 4:1; superseos, josta maksat, mutta et lennä, on suuri osa osan kustannuksista, joten lähellä nettoreittejä ja korkealuokkaisen materiaalin HIP:tä kannattaa pyrkiä.

Kuinka kauan superseosturbiinitaonta kestää?

Aihion sulattamisen, taontakuumennusten, lämpökäsittelyn ja NDT:n läpimenoaika pinottuna suljetuilla tai isotermisillä työkaluilla päällä - tyypillisesti viikoista kuukausiin ja pidempään suurille tai lentokriittisille osille. Tiukka, oikea spesifikaatio ja lähiverkkoreitti ovat mitä ohjausaikataulu.

Tarvitsevatko turbiinitakiot kuumaisostaattista puristusta (HIP)?

HIP-muovia käytetään ensiluokkaisissa takeissa ja lähes verkkomuodoissa sulkemaan sisäistä huokoisuutta ja parantamaan väsymistä ja tarkastettavuutta, ja se on yleinen kriittisissä pyörivissä osissa; Tarvitaanko se, päätetään osto-eritelmän ja NDT-hyväksyntäluokan perusteella.