1

На правах рукописи

ДАВЫДОВ Марсель Николаевич

МЕТОД УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ НА

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНУЮ ГАЗОВУЮ КОРРОЗИЮ

СОПЛОВЫХ ЛОПАТОК ТУРБИН ГТД

Специальность: 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели

и энергоустановки летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа 2006 2

Работа выполнена в Уфимском государственном авиационном техническом университете на кафедре авиационных двигателей.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Гишваров Анас Саидович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Смыслов Анатолий Михайлович кандидат технических наук Салихов Равиль Зарипович Ведущее предприятие: ФГУП «НПП «Мотор» (г. Уфа).

Защита состоится « 29» декабря 2006 г. в час на заседании диссертационного совета Д-212.288.05 при Уфимском государственном авиационном техническом университете (450000, Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12, УГАТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного авиационного технического университета.

Автореферат разослан «28» ноября 2006 года

Ученый секретарь диссертационного совета, д-р техн. наук, проф. Бакиров Ф.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современный период развития техники характеризуется высокими требованиями к ее надежности, большому ресурсу, сжатыми сроками создания и внедрения в эксплуатацию. В этих условиях актуальными являются разработка и внедрение научно-обоснованных методов ускоренных испытаний ГТД, обеспечивающих получение необходимой информации о надежности и ресурсе при минимальных временных и материальных затратах.

Известно, что надежность и ресурс газотурбинных двигателей определяются в основном элементами «горячей» части (рабочими и сопловыми лопатками, дисками турбин), подверженными действию статических, циклических, повторно-статических нагрузок, а также действию процессов газовой коррозии.

Сульфидно-оксидная газовая коррозия, связанная с коррозионным воздействием золовых и газовых продуктов сгорания ГТД, поступающих в их проточную часть, является одним из серьезных видов повреждений лопаток, вызывающих снижение надежности и экономичности газовых турбин. Интенсивность сульфидно-оксидной коррозии в некоторых случаях столь велика, что лопатки турбины выходят из строя в течение нескольких сот часов.

Существующие методы автономных испытаний лопаток на надежность и ресурс при длительном статическом, повторно-статическом и других видах механического нагружения не воспроизводят полную картину повреждаемости, поскольку при этом не моделируется рабочая среда, и это естественно снижает достоверность оценки надежности и ресурса лопаток. Ускоренные испытания лопаток в системе двигателя, проводимые с форсированием режима нагружения по частоте вращения, температуре, вибрации и др., также не воспроизводят полную картину коррозии по причине малой (по сравнению с ресурсом) длительности пребывания лопатки в газовой среде.

Таким образом, существующие методы испытаний лопаток турбин имеют или низкий уровень воспроизведения коррозионной повреждаемости или требуют большой длительности и затрат на испытания. Воспроизведение коррозионной повреждаемости лопаток в испытаниях позволяет повысить достоверность оценки таких механических свойств материалов как длительная прочность, ползучесть, усталостная прочность, в результате чего возрастает достоверность комплексной оценки надежности лопаток ГТД. В связи с этим актуальным является разработка методов ускоренных испытаний, обеспечивающих достоверную проверку коррозионной стойкости в условиях высокотемпературной газовой коррозии при минимальных временных и материальных затратах на испытания.

Исследования по теме диссертационной работы проводились в рамках «Государственных научно-технических программ АН РБ (Темы "Прочность, надежность и ресурс технических изделий авиа-, энерго- и общего машиностроения" (2002-2004 гг.), "Разработка методов оценки и прогнозирования технического состояния энергетических установок" (2005 - 2007гг.)), а также в рамках гранта ""Исследование и разработка методики ускоренных испытаний на надежность и ресурс лопаток газотурбинных двигателей" (А03-3.18-472, 2003-2004 гг., С.-Петербург).

Актуальность темы исследований по надежности и ресурсу двигателей отражена также в Федеральной целевой Программе «Развитие гражданской авиационной техники России на 2001…2010 годы и на период до 2015 года».

Цель работы. Разработка метода ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин ГТД на высокотемпературную газовую коррозию.

Для достижения данной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:

1) теоретическое обоснование метода ускоренных испытаний лопаток турбин ГТД, выполненных из жаропрочного никелевого сплава и подверженных действию высокотемпературной газовой коррозии;

2) разработка метода ускоренных испытаний на высокотемпературную газовую коррозию сопловых лопаток турбин, выполненных из жаропрочного никелевого сплава ЖС6К;

3) экспериментальное исследование влияния различных факторов на эффективность ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин как в плане сокращения их длительности, так и обеспечения их эквивалентности эксплуатационным по толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов и фазовому составу;

4) экспериментальная проверка метода ускоренных испытаний сопловых лопаток 1 ступени турбины ВСУ ТА-6А на высокотемпературную газовую коррозию.

Методы исследования и аппаратура. Полученные автором результаты базируются на использовании методов теорий: высокотемпературной газовой коррозии, химического травления, электрохимической обработки, надежности, моделирования, эффективности, планирования эксперимента, воздушнореактивных двигателей и лопаточных машин, системного анализа.

В процессе экспериментальных исследований использовалась аппаратура:

потенциостат "ЕP-21", стабилизатор "ESN-550", микроскопы "МБР-1", "NeofotZeiss), вольтметр "В7-26", твердомер ПМТ-3, разработанная для испытаний экспериментальная малоинерционная электрическая печь с кремнийорганическими нагревателями, тигель из жаростойкого бетона, трансформатор, весы "ВЛА-200", потенциометр "КС-4" с хромель-алюмелевыми термопарами, оже-спектрометр "LAS-200", микрорентгеноспектроанализатор "SuperprobОсновные результаты исследования, выносимые на защиту:

1. Теоретически обоснованный метод ускоренных испытаний лопаток турбин ГТД на высокотемпературную газовую коррозию, реализуемых в последовательности: подготовка образцов, травление, электрохимическая обработка, высокотемпературная обработка в среде агрессивных газов.

2. Метод ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин ГТД, выполненных из жаропрочного никелевого сплава ЖС6К и подверженных действию высокотемпературной газовой коррозии.

3. Результаты экспериментального исследования влияния различных факторов на эффективность ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин как в плане сокращения их длительности, так и обеспечения их эквивалентности эксплуатационным по толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов и фазовому составу 4. Результаты экспериментальной проверки метода ускоренных испытаний сопловых лопаток 1 ступени турбины ВСУ ТА-6А на высокотемпературную газовую коррозию.

Научная новизна 1. Впервые теоретически обоснован метод ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин ГТД, изготовленных из жаропрочного никелевого сплава и подверженных в эксплуатации действию высокотемпературной газовой коррозии, который позволяет обеспечивать эквивалентность ускоренных и эксплуатационных испытаний по толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов в поверхностном слое и микроструктуре. При этом эквивалентность испытаний достигается нагружением лопаток в последовательности:

"травление - электрохимическая обработка - высокотемпературная обработка в среде агрессивных газов".

2. Впервые определены:

• режим травления, заключающийся в выдерживании образцов лопаток в течение 5 мин в электролите состава 0,8% лимонной кислоты в водном растворе, 0,9% сульфата аммония (NH4)2SO4, чем обеспечивается получение обезлегированного слоя образцов лопаток, эквивалентного эксплуатационному по содержанию легирующих элементов;

• состав электролита, включающий 15% NaNO3, 5% Na2S и 5% глицерина и позволяющий формировать в ускоренных испытаниях коррозионный слой образцов лопаток, эквивалентный эксплуатационному по толщине;

• режим высокотемпературной обработки образцов лопаток, заключающийся в нагреве до температуры 920 оС, выдержке в течение 5 час в среде агрессивных газов, получаемых разложением солей MgCO3 и Na2SO3, и охлаждении до комнатной температуры в течение 2,5 час, что позволяет воспроизводить механизм ускоренной коррозии, свойственный эксплуатационному по фазовому составу.

3. Установлено:

• применение катализаторов процесса коррозии V2O5 и NaCl (часто используемых при проведении ускоренных испытаний с целью сокращения их длительности) в данном методе ускоренных испытаний приводит к изменению механизма коррозии и поэтому является неприемлемым;

• исключение эффекта Ребиндера, искажающего реальный механизм коррозии в ускоренных испытаниях, обеспечивается за счет применения при высокотемпературной обработке образцов лопаток фиксирующей подставки из сплава ЭИ-437Б.

4. На примере сопловых лопаток 1 ступени турбины ВСУ ТА-6А, выполненных из сплава ЖС6К, получено существенное сокращение длительности коррозионных испытаний (в 146 раз) с обеспечением эквивалентности испытаний по толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов в поверхностном слое и микроструктуре.

Обоснованность и достоверность результатов исследования.

Достоверность проведенных в работе исследований подтверждена:

• использованием известных методов электрохимической обработки, травления, подготовки шлифов для анализа поверхностного слоя и др.;

• совпадением результатов ускоренных испытаний лопаток с результатами эксплуатационных испытаний по толщине коррозионного слоя, содержанию легирующих элементов и фазовому составу;

• проведением анализов поверхностного слоя с применением методов электронной оже-спектроскопии (LAS-200), микроренгеноспектрального анализа поверхностного слоя (Superprob-733).

Практическая значимость. Практическая значимость работы заключается в возможности применения данного метода ускоренных испытаний для экспресс оценки коррозионной стойкости лопаток турбин ГТД при проведении испытаний как на отдельных установках, так и в системе двигателя (когда проверяется надежность одновременно нескольких наиболее важных элементов, ответственных за надежность и ресурс двигателя в целом).

Метод применим при создании двигателей на этапе научноисследовательских работ, при их доводке, а также в процессе серийного производства.

При этом достигается существенное сокращение длительности испытаний по сравнению с существующими методами.

Совместная реализация метода ускоренных испытаний (при автономных испытаниях образцов лопаток) с испытаниями на длительную прочность, малои многоцикловую прочность позволяет повысить достоверность комплексной оценки надежности и ресурса лопаток турбин ГТД.

Внедрение. Результаты работы внедрены в ФГУП УАП «Гидравлика», а также в учебном процессе УГАТУ в дисциплине «Испытания авиационных двигателей» специальности 160301 «Авиационные двигатели и энергетические установки».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на МНТК "Интеллектуальные системы управления и обработки информации", Уфа, УГАТУ, 2001; РНТК “Компьютерное и математическое моделирование в естественных и технических науках”, Тамбов, ИМФИ ТГУ; РНТК “Проблемы современного энергомашиностроения” Уфа, УГАТУ, 2002; МНТК "Проблемы и перспективы развития двигателестроения", Самара, СГАУ, 2003; МНТК "VII Королевские чтения", Самара, СГАУ, 2003; МНТК "XXX Гагаринские чтения", Москва, МАТИ, 2004;

МНТК «Проблемы современного машиностроения», Уфа, УГАТУ, 2004; МНТК "XXXI Гагаринские чтения", Москва, МАТИ, 2005; РНТК "Инновационные проблемы развития машиностроения в Башкортостане", Уфа, УГАТУ, 2003, 2004; МНТК "Рабочие процессы и технология двигателей" КГТУ, Казань, 2005;

РНТК «Мавлютовские чтения. Современные проблемы расчета, проектирования и производства авиационно-ракетной техники», Уфа, УГАТУ, 2006; МНТК «Проблемы и перспективы развития двигателестроения», Самара, 2006; LIII научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин. Москва, 2006; IX РНТК «Аэрокосмическая техника и высокие технологии», Пермь, 2006.

Публикации. Результаты исследований отражены в 29 публикациях.

На способ ускоренных испытаний авиационного ГТД получен патент RU 2270431 C1.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов работы, приложений, списка литературы (181 наименование).

Основная часть работы содержит 113 страниц, 49 иллюстраций, 26 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируются ее задачи, отмечается новизна и практическая ценность результатов.

Первая глава диссертации посвящена анализу состояния проблемы ускоренных испытаний лопаток турбин ГТД на высокотемпературную газовую коррозию. Проведен анализ условий работы и повреждений лопаток турбин ГТД, обусловленных влиянием высокотемпературной газовой коррозии.

Рассмотрены основные методы ускоренных испытаний лопаток турбин на высокотемпературную газовую коррозию, включая:

• испытания в системе двигателя;

• автономные испытания на стендах;

• испытания в тиглях в расплавах солей;

• испытания в расплавах солей с электрохимическим воздействием;

• испытания с предварительным нанесением коррозионной обмазки.

Проведен сравнительный анализ данных методов ускоренных испытаний.

Отмечено, что существующие в настоящее время методы ускоренных испытаний или не обеспечивают эквивалентность эксплуатационным повреждениям, или имеют большую длительность. Поэтому актуальным является разработка метода ускоренных испытаний на высокотемпературную газовую, который по длительности приближался бы к электрохимическому методу испытаний, а по достоверности – к испытаниям лопаток в системе двигателя.

На основании проведенного анализа сформулированы основные задачи, решаемые в диссертационной работе.

Во второй главе рассмотрены теоретические основы метода ускоренных испытаний на высокотемпературную газовую коррозию образцов лопаток турбин ГТД. Коррозионная повреждаемость лопатки в работе оценивалась:

• толщиной hкор и массой mкор коррозионного поверхностного слоя лопатки;

• микроструктурой (фазовым составом) поверхностного слоя лопатки:

Фкор = [Ф1,...,Фi ]т, где Фi – i - ая фаза микроструктуры [,,, `,..];

• твердостью приповерхностной зоны лопатки HV.

В соответствии с принципом независимости суммарного запаса ресурса изделия от режима испытаний, широко используемым в теории надежности технических систем, эксплуатационная повреждаемость лопатки может быть воспроизведена в испытаниях различными способами, включая как традиционно используемые методы ускоренных испытаний, так и применяя новые методы. В частности, в данной работе предлагается ускоренные испытания сопловых лопаток турбин ГТД проводить в виде последовательно реализуемых нагружений Ri (рис. 1):

• травление лопатки в электролите Rтр;

• электрохимическая обработка (ЭХО) Rэхо;

• высокотемпературная обработка (ВТО) в среде агрессивных газов Rвто :

Такая последовательность испытаний позволяет проводить: "формирование обезлегированной зоны на поверхности металла - насыщение поверхностного слоя образцов лопаток серой и образование оксидной пленки - ускоренную газовую коррозию " (рис. 2).

Условие эквивалентности ускоренных и эксплуатационных испытаний имеет вид:

где П кор.исп, П кор.экс коррозионная повреждаемость лопатки в ускоренных испытаниях и эксплуатационных условиях; экс( R экс ) длительность нагружения лопатки в эксплуатации в режиме, характеризуемом векторной величиной R экс.

Рис. 2. Общая схема проведения ускоренных испытаний образцов сопловых лопаток на высокотемпературную газовую коррозию Далее в работе приведена целевая функция, реализующая условие эквивалентности испытаний.

На этапах травления и ЭХО в ускоренных испытаниях формируется коррозионный слой, эквивалентный эксплуатационному по толщине и составу продуктов коррозии:

где hкор.исп, hкор.исп толщина коррозионного слоя после травления и ЭХО; Э тр, Э ЭХО электролиты, включающие eтр.1,..., eтр.n и eэхо.1,…, eэхо.n компонент (соли для приготовления раствора электролита); C кор.исп, C кор.исп состав поверхностного слоя после травления и ЭХО; JЭХО – ток ЭХО; ТТР и ТЭХО температура травления и ЭХО; ТР и ЭХО длительность травления и ЭХО.

Электрохимическая обработка позволяет увеличить содержание серы и способствует образованию оксидов.

На этапе ВТО на образцах лопаток формируется коррозионный слой, эквивалентный эксплутационному по фазовому составу:

где ТВТО температура; ВТО.1, ВТО.2, ВТО.3 длительность нагрева, выдержки и охлаждения испытываемого образца лопатки при ВТО.

Место вырезки образца из лопатки выбирается из условия соответствия максимальной эксплуатационной повреждаемости.

Далее в работе рассматриваются различные варианты травления лопаток.

Показано, что ЭХО образцов лопаток возможно с использованием одно- и многокомпонентных растворов электролитов. При этом никельхромовые сплавы растворяются с минимальной скоростью в электролите NaCl и с максимальной скоростью в электролите NaNO3.

Для ускорения высокотемпературной газовой коррозии предлагается использовать в испытаниях катализаторы коррозии: соли NaCl и NH4VO3, однако это требует экспериментального подтверждения и рассматривается в главе диссертации.

В третьей главе рассматривается структура и содержание основных этапов метода ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин ГТД на высокотемпературную газовую коррозию.

Рассматривается процесс подготовки образцов лопаток к испытаниям.

Анализируются несколько способов травления: а) химическое растворение; б) нагрев; в) пропускание через раствор электрического тока.

Выбор кислоты для травления лопаток в ускоренных испытаниях требует проведения экспериментального исследования и рассматривается в главе 4 диссертации.

С учетом добавок к основному электролиту рассматриваются 12 вариантов растворов для ЭХО. Выбор окончательного варианта ЭХО проводится экспериментально и рассмотрен в главе 4 диссертации.

Применение в качестве добавки глицерина способствует образованию окислов и уменьшению шероховатости поверхности образцов лопаток.

ВТО образцов лопаток в ускоренных испытаниях возможна нагревом образцов: а) токами высокой частоты; б) газовой горелкой; в) в электрической печи. Показано, что наиболее целесообразным для ускоренных испытаний является нагрев образцов лопаток в электрической печи.

Получение агрессивной атмосферы возможно смешиванием чистых газов (оксидов серы, углекислого газа, угарного газа и др.), а также разложением солей при высокой температуре. Второй способ характеризуется низкими затратами, поэтому и рекомендован для проведения ускоренных испытаний.

Отмечено, что получение коррозионно-активной среды (SO2, SO3, CO, CO2) возможно разложением солей: Na2SO4, Na2SO3, MgCO3 и их смесей.

В четвертой главе приведены результаты исследования эффективности ускоренных испытаний на высокотемпературную газовую коррозию сопловых лопаток 1 ступени турбины ВСУ ТА-6А, выполненных из жаропрочного никелевого сплава ЖС6К.

Электрохимическая поляризация образцов, проведенная при комнатной температуре в 15% водных растворах солей NaCl, NaNO3, NH4NO3, NH4Cl и Na2SO4, а также в двух- и трехкомпонентных электролитах солей с добавками этиленгликоля, глицерина и сульфида натрия, показала, что оптимальным для проведения ускоренных испытаний лопаток турбин является электролит на основе 15% раствора нитрата натрия. По сравнению с другими электролитами, соль NaNO3 создает нейтральную среду, обладает меньшей рассеивающей способностью и позволяет получать более прочную оксидную пленку за более короткое время. При введении в раствор нитрата натрия различных электролитов скорость растворения сплавов резко увеличивается, что объясняется увеличением электропроводности электролита.

Оптимальным для ускоренных испытаний является режим ЭХО в течении 1 часа при комнатной температуре при токе поляризации 100 mA в трехкомпонентном растворе, содержащем 15% NaNO3, 5% Na2S и 5% глицерина.

По результатам проведенных экспериментов, в качестве оптимальных выбраны соли MgCO3 и Na2SO3, как создающие необходимое количество агрессивных газов.

После завершения испытаний образцы: прошедшие испытания, отработавшие в эксплуатации, а также, полученные из новых лопаток, исследовались в ВИАМЕ. Исследование проводилось с применением метода электронной ожеспектроскопии на спектрометре ЛАС-200 фирмы РИБЕР (Франция), метода растровой электронной микроскопии (РЭМ) и микрорентгеноспектрального анализа (МСРА) на установке «Суперпроб-733» с приставкой «Линк».

Микроструктура лопаток приведена на рис. 3, а результаты МРСА по оценке содержания легирующих элементов в табл.1.

Рис. 3. Микроструктура лопаток: а – после эксплуатации;

Высокотемпературное окисление никелевых жаропрочных сплавов с высоким содержанием хрома и алюминия при эксплуатации связано с потерей алюминия и образованием обедненной приповерхностной зоны. Аналогичный результат наблюдался на образцах, прошедших ускоренные испытания.

Содержание легирующих элементов по атомарному составу в сплаве ЖС6К показало, что расхождение результатов эксплуатационных и ускоренных испытаний (при погрешности оценки легирующих элементов, равной 5 % и выше) не превышает 7 % (табл.1).

2. Cr 3. Ti 5. Ni Исследование микротвердости приповерхностной зоны образцов лопаток, прошедших ускоренные испытания и лопаток, отработавших в эксплуатации, проводилось на твердомере ПМТ-3 при нагрузке 50 г (относительная погрешность составляет 15%). Результаты исследования показали (табл. 2), что микротвердость поверхностного слоя образцов лопаток, прошедших ускоренные испытания и отработавших в эксплуатации, совпадает (погрешность не превышает 4%).

После эксплуатации HV ЭКС После ускоренных испытаний HV ИСП HVЭКС В табл. 3 приведено относительное изменение веса образцов и лопаток, при этом различие в показаниях не превышает 5 %.

Масса образцов лопаток, г Таким образом, в целом полученные результаты подтверждают эквивалентность ускоренных и эксплуатационных испытаний сопловых лопаток турбины.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Впервые для оценки коррозионной стойкости сопловых лопаток турбин, выполненных из жаропрочного никелевого сплава ЖС6К, разработана методика ускоренных испытаний, позволяющая получать коррозионные повреждения лопаток, аналогичные эксплуатационным, за время, в 146 раз меньшее длительности эксплуатационных испытаний.

2. На основе принципа независимости суммарного запаса ресурса изделия от режима испытания, широко используемого в теории надежности технических систем, эксплуатационная коррозионная повреждаемость лопатки может быть воспроизведена в испытаниях различными способами, включая как традиционно используемые методы (ускоренные испытания с форсированием режима нагружения, исключение слабовлияющих режимов и др.), так и применяя новые методы. В частности, в данной работе предложен метод ускоренных испытаний сопловых лопаток турбин ГТД, реализуемый в виде последовательности нагружений:

• травление лопатки в электролите;

• электрохимическая обработка;

• высокотемпературная обработка в среде агрессивных газов.

На этапах травления и электрохимической обработки в ускоренных испытаниях формируется коррозионный слой, эквивалентный эксплуатационному по толщине и составу продуктов коррозии.

Электрохимическая обработка позволяет увеличить содержание серы и способствует образованию оксидов, а высокотемпературная обработка позволяет формировать коррозионный слой, эквивалентный эксплуатационному по микроструктуре (фазовому составу).

3. Установлено, что для получения состава легирующих элементов в поверхностном слое, аналогичного эксплуатационному, оптимальным является химический способ травления, осуществляемый погружением и выдержкой в течение 5 мин. образцов лопаток в травящем растворе состава: 0,8 % раствор лимонной кислоты и 0,9% (NH4)2SO4.

4. Исследование различных вариантов электрохимической обработки, отличающихся током обработки и временем выдержки в электролите, показало, что получение коррозионного слоя, эквивалентного эксплуатационному, обеспечивается выдержкой в электролите состава 15% NaNO3, 5% глицерина и 5% Na2S при токе 100 mA в течение 1 часа.

5. Оптимальным вариантом нагрева испытываемых образцов лопаток при проведении высокотемпературной обработки является нагрев в электрической печи.

Получение агрессивной атмосферы в печи обеспечивается разложением солей при высокой температуре.

Получение фазового состава поверхностного слоя лопаток в испытаниях, аналогичного эксплуатационному, достигается высокотемпературной обработкой образцов в среде агрессивных газов: нагрев до температуры 920 оС, выдержка в течение 5 часов в среде агрессивных газов, получаемых разложением солей MgCO3 и Na2SO3, охлаждение до комнатной температуры в течение 2, часов.

6. Установлено, что применение катализаторов V2O5 и NaCl, часто используемых в ускоренных испытаниях для сокращения их длительности, приводит к изменению механизма коррозии и поэтому в рассматриваемом методе ускоренных испытаний неприемлемо.

Исключение эффекта Ребиндера при высокотемпературной обработке достигается использованием фиксирующей подставки из сплава ЭИ-437Б.

7. Визуальный осмотр лопаток, прошедших эксплуатацию и ускоренные испытания, показал схожую макрокартину повреждений: вспученные области язвенных зон, образование различных бугорков, близкие цветовые палитры.

Исследование поверхности методом электронной оже-спектроскопии показало, что содержание легирующих элементов в поверхностном слое лопаток после испытаний и эксплуатации совпадает (расхождение результатов не превышает 7%);

Коррозионный слой образцов, прошедших испытания по данному методу, эквивалентен эксплуатационному по толщине, фазовому составу и микроструктуре поверхностного слоя.

8. Областью применения данного метода является сравнительная экспресс-оценка характеристик сопловых лопаток ГТД как на отдельных установках, так и в системе двигателя, при проведении совмещенных ускоренных испытаний (когда проверяется надежность одновременно нескольких наиболее важных элементов, ответственных за надежность и ресурс двигателя в целом) с различными вариантами комбинирования рассмотренного метода испытания с другими известными и используемыми на практике методами сокращения длительности ресурсных испытаний.

Метод применим при создании двигателей на этапе научноисследовательских работ, при их доводке, а также в процессе серийного производства при проведении технологических испытаний, направленных на повышение надежности и ресурса лопаток турбин.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации, вошедшие в издания перечня ВАК 1. Давыдов М.Н. Ускоренное моделирование высокотемпературной газовой коррозии лопаток турбин // Известия вузов. Авиационная техника. – Казань: КГТУ, 2005, №4, С.32–33.

2. Давыдов М.Н. Ускоренное моделирование высокотемпературной газовой коррозии лопаток турбин ГТД / А.С. Гишваров, М.Н. Давыдов // Вестник УГАТУ. – Уфа: УГАТУ, 2006, – Т.3. – С. 51–60.

3. Давыдов М.Н. Ускоренное моделирование высокотемпературной газовой коррозии лопаток турбины ГТД / А.С. Гишваров, М.Н. Давыдов // Вестник СГАУ. – Самара: СГАУ, 2003, С. 455–461.

4. Давыдов М.Н. Патент RU 2270431 C1. Способ ускоренного испытания авиационного ГТД / А.С. Гишваров, М.Н. Давыдов. МПК7 G01 M 13/00. Опубл.

20.02.06. Бюл. №5.

5. Давыдов М.Н. Ускоренные испытания на высокотемпературную газовую коррозию лопаток турбины ГТД / А.С. Гишваров, М.Н. Давыдов // Вопросы теории и расчета рабочих процессов тепловых двигателей: Межвуз. сб. науч.

тр. №20. Уфа: УГАТУ, 2002, С. 142 –157.

6. Давыдов М.Н. Сульфидно-оксидная коррозия лопаток газотурбинных установок / А.С. Гишваров, М.Н. Давыдов // Вопросы теории и расчета рабочих процессов тепловых двигателей: Межвуз. сб. науч. тр. №20. Уфа: УГАТУ, 2002, С. 157–169.

7. Давыдов М.Н. Анализ видов коррозионного разрушения деталей газотурбинных установок / А.С. Гишваров, М.Н. Давыдов // Проблемы современного энергомашиностроения: Сб. тр. Всерос. науч. техн. конф. – Уфа: УГАТУ, 2002, С. 138.

8. Давыдов М.Н. Методика моделирования высокотемпературной газовой коррозии в системе двигателя / А.С. Гишваров, М.Н. Давыдов // Проблемы современного энергомашиностроения: Сб. тр. Всерос. науч. техн. конф. – Уфа:

УГАТУ, 2002, С. 137.

9. Давыдов М.Н. Анализ гипотез высокотемпературного коррозионного разрушения лопаток турбин ГТД / А.С. Гишваров, М.Н. Давыдов, А.В. Безруков //VII Королевские чтения: Сб. тр. Междунар. науч. техн. конф. – Самара: СГАУ, 2003, С.102-103.

10. Давыдов М.Н. Ускоренное моделирование газовой коррозии сопловых лопаток газотурбинных двигателей / А.С. Гишваров, М.Н. Давыдов // Инновационные проблемы развития машиностроения в Башкортостане: Сб. науч. тр.

АН РБ. – Уфа: Гилем, 2003, C. 82–90.

11. Давыдов М.Н. Экспресс-метод оценки коррозионной стойкости жаропрочных сплавов, используемых в турбинах ГТД / А.С. Гишваров, М.Н. Давыдов // Мавлютовские чтения. Современные проблемы расчета, проектирования и производства авиационно-ракетной техники: Сб. тр. Рос. науч. техн. конф. – Уфа: УГАТУ, 2006, С. 47–52.

12. Давыдов М.Н. Повышение эффективности ускоренных коррозионных испытаний сопловых лопаток ГТД / А.С. Гишваров, М.Н. Давыдов // Проблемы и перспективы развития двигателестроения: Сб. тр. межд. науч. техн. конф. – Самара: СГАУ, 2006, С. 78–80.

МЕТОД УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ НА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНУЮ

ГАЗОВУЮ КОРРОЗИЮ СОПЛОВЫХ ЛОПАТОК ТУРБИН ГТД

Специальность: 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов Подписано к печати 28.11.2006 г. Формат 6084 1/16. Бумага офсетная.

Печать плоская. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,0.

ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет