I. N. Tsareva , O. B. Berdnik , S. V. Kirikov
STUDY OF FATIGUE PROCESSES IN THE MATERIAL COMPRESSOR BLADES OF A GAS TURBINE ENGINE AFTER LONG-LAST OPERATING
DOI: 10.17804/2410-9908.2019.1.070-075 The paper studies the microstructure and mechanical properties of the material of an axial compressor incorporated in a gas pumping unit after long-term operation. It is known that, during long-term operation, fatigue damage accumulates in the material. This is due to the simultaneous impact of vibration and mechanical loads on the material of the blades, as well as the influence of air flow at elevated temperatures. In order to determine the stage of fatigue, the microstructure and mechanical properties of the material (steel 20Kh13) were studied. Such changes as the formation of microporosity, the disintegration of sub-grained blocks of the α-Fe phase, and the coagulation of the carbide phase are found in the material structure. The accumulation of fatigue damages is most pronounced in the material of the 5th stage blades and it is manifested in the increasing microhardness of the airfoil surface and decreased tensile strength near the blade root.
Acknowledgements: The work was carried out within the framework of the state assignment for the IAP RAS for conducting basic research in 2013–2020, theme No. 0035-2014-0401 (State registration number 01201458049). Keywords: gas turbine engine, compressor blades, microstructure, porosity, dislocations, hardness, strength Bibliography:
1. Zheganina I.P., Morozov L.V. Definition of pre-destruction diagnostic signs on condition of surface layers of heat resistant nickel alloys Determination of diagnostic signs of predestruction on a condition of blankets of heat resisting nickel alloys. VIAM, 2015, no. 4. DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-4-4-4. Available at: http://www.viam-works.ru (accessed 24.12.2015). (In Russian).
2. Tsareva I.N., Berdnik O.B., Krivina L.A., Fel Ya.A. The way to estimate engineering state of compressor’s working blades made of EI961 alloy for gas-turbine power plant-45-3. In: Prikladnaya mekhanika i tekhnologii mashinostroeniya. Sbornik nauchnykh trudov (Applied Mechanics and Machinery Manufacturing Technologies. Collection of Scientific Papers), Nizhni Novgorod, Intelservis Publ., 2013, no. 1 (22), pp. 37–42. (In Russian).
3. Palatnik L.S., Fuks M.Ya., Kosevich V.M. Mekhanizm obrazovaniya i substruktura kondensirovannykh plenok (Mechanism of Formation and Substructure of Condensed Films). M., Nauka Publ., 1972. (In Russian). И. Н. Царева, О. Б. Бердник, С. В. Кириков
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УСТАЛОСТИ В МАТЕРИАЛЕ КОМПРЕССОРНЫХ ЛОПАТОК ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСЛЕ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
В данной статье исследовано состояние материала рабочих лопаток осевого компрессора после натурной эксплуатации в составе газоперекачивающего агрегата ГТК-10И в течение ~ 110 000 ч. Известно, что при длительной эксплуатации в результате одновременного воздействия вибрационных и механических нагрузок, воздушного потока повышенной температуры (до 400 °C) в материале протекают процессы пластической деформации, сопровождающиеся накоплением усталостных повреждений. С целью определения стадии усталости в работе проведены исследования микроструктуры и механических свойств материала (стали 20×13). Обнаружены изменения в структуре материала: образование микропористости, размельчение субзеренных блоков фазы α-Fe и коагуляция частиц карбидной фазы. Установлено, что накопление усталостных повреждений наиболее выражено в материале лопаток 5-ой ступени и проявляется в повышении микротвердости поверхности перовой части и снижении предела прочности в пригалтельной области.
Ключевые слова: газотурбинный двигатель, компрессорные лопатки, микроструктура, пористость, дислокации, твердость, прочность Библиография:
1. Жегина И. П., Морозова Л. В. Определение диагностических признаков предразрушения по состоянию поверхностных слоев жаропрочных никелевых сплавов // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. – 2015. – № 4, cт. 04. – DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-4-4-4. – URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 24.12.2015).
2. Оценка технического состояния рабочих лопаток компрессора из сплава ЭИ961 энергетической установки ГТЭ-45-3 / И. Н. Царева, Л. А. Кривина, О. Б. Бердник, Я. А. Фель // Прикладная механика и технологии машиностроения : cборник научных трудов. – 2013. – № 22 (1). – С. 37–42. – Нижний Новгород : Интелсервис, 2013.
3. Палатник Л. С., Фукс М. Я., Косевич В. М. Механизм образования и субструктура конденсированных пленок. – М. : Наука, 1972. – 318 с. 
Библиографическая ссылка на статью
Tsareva I. N., Berdnik O. B., Kirikov S. V. Study of Fatigue Processes in the Material Compressor Blades of a Gas Turbine Engine after Long-Last Operating // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. -
2019. - Iss. 1. - P. 70-75. - DOI: 10.17804/2410-9908.2019.1.070-075. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2019-1/2019-1_198.html (accessed: 21.11.2024).
|
