تحلیل تجربی و شبیه سازی شکست پره‌های تیتانیومی کمپرسور نیروگاه گازی هسا
چکیده :
در این مقاله، مکانیزم تخریب پره های کمپرسور توربین‌های نیروگاه گازی هسا مورد بررسی قرار گرفته است. موارد متعدد شکست زودهنگام در ریشه پره های مرحله نهم ناحیه پرفشار کمپرسور این توربین‌ها اتفاق افتاده است. به منظور بررسی علل و مکانیزم تخریب، مشخصات متالورژیکی و مکانیکی ایرفویل و ریشه پره‌ها و سطوح شکست آنها بررسی شد. همچنین به کمک نرم‌افزار المان محدود ANSYS شرایط تنشی حاکم بر پره‌ها در شرایط کاری پایا مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج آزمایشات انجام شده نشان داد که ریز ساختار ریشه و ایرفویل پره ها، سختی و خواص کششی، تماما" مطابق با مشخصات ارائه شده در استانداردQ 4928AMS می‌باشد. نتایج این آزمایشات، هیچ گونه عیوب مکانیکی و متالورژیکی در مواد پره ها را نشان نمی‌دهد.آزمایشات شکست نگاری، جوانه زنی چندگانه ترک ها را نشان می دهد. در میکرو شکست نگاری ریشه پره ها، ذرات ریز اکسید تیتانیوم در سطوح شکست و در دهانه ترک ها مشاهده شد. تحلیل المان محدود نیز نشان داد که حداکثر تمرکز تنش، در لبه ناحیه تماس ریشه پره با دیسک می‌باشد که توافق خوبی با محل جوانه‌زنی ترک‌ها دارد. از بین عوامل مختلف تمرکز تنش، تماس نامناسب پره و دیسک در ناحیه ریشه به عنوان عامل اصلی ایجاد سایش در ریشه پره و شکست زودهنگام آن تعیین گردید.
مقدمه:
در سال‌های اخیر چند مورد شکست در کمپرسور نیروگاه گازی هسا در اصفهان رخ داده است. سه مورد از موارد فوق مربوط به مرحله نهم ناحیه پرفشار کمپرسور بوده است. هر دو تخریب از ناحیه ریشه پره ها و به طور کاملا" مشابه اتفاق افتاده است. با توجه به ضررهای مالی زیادی که انهدام این پره ها برای نیروگاه و شبکه برق کشور دارد آنالیز تخریب این پره ها بسیار مهم به نظر می‌رسد. انهدام‌های متعددی به خاطر جوانه زنی و رشد ترک های خستگی در پره های کمپرسور مشاهده شده است [1]. روش‌هایی چون اعمال تنش پسماند و پوشش دهی برای افزایش استحکام خستگی این قطعات استفاده می‌شود [3-2].
خستگی سایشی آسیبی است که از حرکت های نسبی موضعی با دامنه کمتر از 50 میکرون بین قطعات تحت بار نوسانی اتفاق می افتد و باعث جوانه زنی ترک های زودرس و انهدام می شود. بسیاری از قطعات مورد استفاده در توربین‌های گازی و یا کمپرسور، بسیار حساس به آسیب و تشکیل ترک در نواحی اجزاء تماسی خود هستند که این به خاطر نیروی گریز از مرکز و لرزش های نوسانی تحریک می شوند. این پدیده خستگی سایشی شناخته می شود [8-4]. تخریب خستگی سایشی در ابتدا از سطح نمونه و نزدیک سطح نمونه با آسیب هایی که ناشی از سایش است آغاز می‌گردد. این آسیب ها باعث تغییر شکل پلاستیک شدید، توزیع فیلم‌ها یا اکسیدها در سطح و انتقال مواد می‌گردد. توزیع فیلم‌های سطحی یا اکسید های ناشی شده از سایش به شدت می توانند انهدام خستگی را تسریع کنند زیرا با افزایش تماس مستقیم فلز با فلز و ایجاد میکروجوش ها، نیروهای برشی موضعی بالاتر می رود و از طرف دیگر، ذرات اکسیدی می توانند به عنوان جسم سوم ساینده در ناحیه تماس عمل کرده و باعث ترغیب سایش بین دو سطح و جوانه زنی ترک‌ها شوند [8-7]. کاهش لرزش‌ها و همچنین کاهش ضریب اصطکاک بین دو سطح تماس می‌توانند در کاهش جوانه زنی و رشد موقت آنها دخیل باشند [9].
هدف از کار حاضر، تعیین مکانیزم تخریب پره‌های کمپرسور نیروگاه گازی هسا می‌باشد. بدین منظور از آزمایش‌های مختلف متالورژیکی و مکانیکی و نیز تحلیل المان محدود شرایط کاری پره ها استفاده شده است.
چکیده :
در این مقاله، مکانیزم تخریب پره های کمپرسور توربین‌های نیروگاه گازی هسا مورد بررسی قرار گرفته است. موارد متعدد شکست زودهنگام در ریشه پره های مرحله نهم ناحیه پرفشار کمپرسور این توربین‌ها اتفاق افتاده است. به منظور بررسی علل و مکانیزم تخریب، مشخصات متالورژیکی و مکانیکی ایرفویل و ریشه پره‌ها و سطوح شکست آنها بررسی شد. همچنین به کمک نرم‌افزار المان محدود ANSYS شرایط تنشی حاکم بر پره‌ها در شرایط کاری پایا مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج آزمایشات انجام شده نشان داد که ریز ساختار ریشه و ایرفویل پره ها، سختی و خواص کششی، تماما" مطابق با مشخصات ارائه شده در استانداردQ 4928AMS می‌باشد. نتایج این آزمایشات، هیچ گونه عیوب مکانیکی و متالورژیکی در مواد پره ها را نشان نمی‌دهد.آزمایشات شکست نگاری، جوانه زنی چندگانه ترک ها را نشان می دهد. در میکرو شکست نگاری ریشه پره ها، ذرات ریز اکسید تیتانیوم در سطوح شکست و در دهانه ترک ها مشاهده شد. تحلیل المان محدود نیز نشان داد که حداکثر تمرکز تنش، در لبه ناحیه تماس ریشه پره با دیسک می‌باشد که توافق خوبی با محل جوانه‌زنی ترک‌ها دارد. از بین عوامل مختلف تمرکز تنش، تماس نامناسب پره و دیسک در ناحیه ریشه به عنوان عامل اصلی ایجاد سایش در ریشه پره و شکست زودهنگام آن تعیین گردید.
مقدمه:
در سال‌های اخیر چند مورد شکست در کمپرسور نیروگاه گازی هسا در اصفهان رخ داده است. سه مورد از موارد فوق مربوط به مرحله نهم ناحیه پرفشار کمپرسور بوده است. هر دو تخریب از ناحیه ریشه پره ها و به طور کاملا" مشابه اتفاق افتاده است. با توجه به ضررهای مالی زیادی که انهدام این پره ها برای نیروگاه و شبکه برق کشور دارد آنالیز تخریب این پره ها بسیار مهم به نظر می‌رسد. انهدام‌های متعددی به خاطر جوانه زنی و رشد ترک های خستگی در پره های کمپرسور مشاهده شده است [1]. روش‌هایی چون اعمال تنش پسماند و پوشش دهی برای افزایش استحکام خستگی این قطعات استفاده می‌شود [3-2].
خستگی سایشی آسیبی است که از حرکت های نسبی موضعی با دامنه کمتر از 50 میکرون بین قطعات تحت بار نوسانی اتفاق می افتد و باعث جوانه زنی ترک های زودرس و انهدام می شود. بسیاری از قطعات مورد استفاده در توربین‌های گازی و یا کمپرسور، بسیار حساس به آسیب و تشکیل ترک در نواحی اجزاء تماسی خود هستند که این به خاطر نیروی گریز از مرکز و لرزش های نوسانی تحریک می شوند. این پدیده خستگی سایشی شناخته می شود [8-4]. تخریب خستگی سایشی در ابتدا از سطح نمونه و نزدیک سطح نمونه با آسیب هایی که ناشی از سایش است آغاز می‌گردد. این آسیب ها باعث تغییر شکل پلاستیک شدید، توزیع فیلم‌ها یا اکسیدها در سطح و انتقال مواد می‌گردد. توزیع فیلم‌های سطحی یا اکسید های ناشی شده از سایش به شدت می توانند انهدام خستگی را تسریع کنند زیرا با افزایش تماس مستقیم فلز با فلز و ایجاد میکروجوش ها، نیروهای برشی موضعی بالاتر می رود و از طرف دیگر، ذرات اکسیدی می توانند به عنوان جسم سوم ساینده در ناحیه تماس عمل کرده و باعث ترغیب سایش بین دو سطح و جوانه زنی ترک‌ها شوند [8-7]. کاهش لرزش‌ها و همچنین کاهش ضریب اصطکاک بین دو سطح تماس می‌توانند در کاهش جوانه زنی و رشد موقت آنها دخیل باشند [9].
هدف از کار حاضر، تعیین مکانیزم تخریب پره‌های کمپرسور نیروگاه گازی هسا می‌باشد. بدین منظور از آزمایش‌های مختلف متالورژیکی و مکانیکی و نیز تحلیل المان محدود شرایط کاری پره ها استفاده شده است.
متن کامل مقاله تحلیل تجربی و شبیه سازی شکست پره‌های تیتانیومی کمپرسور نیروگاه گازی هسا را با قیمت کم از لینک زیر دریافت نمایید :
تحلیل تجربی و شبیه سازی شکست پره‌های تیتانیومی کمپرسور نیروگاه گازی هسا