CC BY
30
_ВЕСТНИК ПНИПУ_
2023 Химическая технология и биотехнология № 1
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Б01: 10.15593/2224-9400/2023.1.02 Научная статья
УДК 621.433, 546.11
Д.И. Логинова, Д.Д. Фомина, О.А. Федотова, В.З. Пойлов
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия
СПОСОБЫ ОЧИСТКИ СОПЛОВЫХ ЛОПАТОК ГАЗОТРУБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ
Современные газотурбинные двигатели в своей конструкции предусматривают рабочие или сопловые лопатки. Лопатки изготавливаются из жаропрочного никелевого сплава. В ходе эксплуатации в агрессивной среде на поверхности лопаток образуются оксидные пленки таких металлов, как М, А1, Т1, Сг, Со, Ж, Мо и др. Под воздействием динамических нагрузок могут образовываться микротрещины на поверхности, которые ведут к разрушению лопаток и содержат оксидные пленки, мешающие ремонту.
Из-за оксидных пленок осуществление запаивания микротрещин невозможно, поэтому остро встает вопрос очистки микротрещин и труднодоступных участков поверхности сопловых лопаток от оксидов металлов. Основная проблема заключается в том, что оксиды алюминия, титана и хрома являются трудноудаляемыми компонентами с поверхности лопаток и микротрещин.
В обзоре литературных данных рассмотрены возможные способы очистки лопаток от продуктов нагара и оксидов металлов. Выполнен анализ способов очистки от оксидов металлов лопаток: химическая очистка чистящими и моющими химическими растворами при температурах, не превышающих температуру кипения растворов, ультразвуковая очистка, механическая очистка абразивными составами, включая льдообразующие компоненты, в потоке напорных струй, очистка химическими составами и расплавами при повышенных температурах и давлениях, химическая очистка фтористым водородом при высоких температурах и металло-органическими соединениями в реакторах, очистка фтористым водородом и водородом при высоких температурах и давлении ниже атмосферного.
Определены более эффективные способы очистки, к которым относятся химический метод, а также методы с участием газовой фазы и при использовании сплавов.
Ключевые слова: газотурбинный двигатель, лопатки, микротрещины, очистка, оксиды металлов, чистящий раствор, расплав, газ, фторид водорода, водород.
D.I. Loginova, D.D. Fomina, O.A. Fedotova, V.Z. Poilov
Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation
METHODS OF CLEANING THE NOZZLE BLADES OF A GAS TURBINE ENGINE FROM METAL OXIDES
Modern gas turbine engines in their design provide working or nozzle blades. The blades are made of heat-resistant nickel alloy. During operation in an aggressive environment, oxide films of metals such as Ni, Al, Ti, Cr, Co, W, Mo, etc. are formed on the surface of the blades. Under the influence of dynamic loads, microcracks can form on the surface, which lead to the destruction of the blades and contain oxide films that interfere with repair.
Due to oxide films, the sealing of microcracks is impossible, therefore, the issue of cleaning microcracks and hard-to-reach areas of the surface of the nozzle blades from metal oxides is acute. The main problem is that aluminum, titanium and chromium oxides are hard-to-remove components from the surface of the blades and microcracks.
In the review of the literature data, possible methods of cleaning the blades from carbon deposits and metal oxides are considered. The article analyzes the methods of cleaning from metal oxides of blades: chemical cleaning with cleaning and washing chemical solutions at temperatures not exceeding the boiling point of solutions, ultrasonic cleaning, mechanical cleaning with abrasive compounds, including ice-forming components, in the flow of pressure jets, cleaning with chemical compounds and melts at elevated temperatures and pressures, chemical cleaning with hydrogen fluoride at high temperatures and organometallic compounds in reactors, purification with hydrogen fluoride and hydrogen at high temperatures and pressure below atmospheric.
More effective methods of purification, which include the chemical method, with the participation of the gas phase, as well as with the use of alloys, have been determined.
Keywords: gas turbine engine, blades, microcracks, cleaning, metal oxides, cleaning solution, melt, gas, hydrogen fluoride, hydrogen.
Надежность газотурбинных двигателей (ГТД) в значительной степени зависит от надежности работы лопаток турбины, поскольку они являются наиболее нагруженными деталями. Лопатки подвергаются действию статических, динамических, циклических нагрузок, а также испытывают циклические термические напряжения. Лопатки ГТД в ходе эксплуатации также подвергаются газовой коррозии, сопровождаемой образованием на поверхности лопаток в основном оксидов металлов, соединений серы, хлоридов. Газовая коррозия протекает при контакте металлов с газами и парами агрессивных веществ при высоких температурах в присутствии паров растворов морских солей. В ходе эксплуатации газотурбинных двигателей при повышенных температурах наблюдается образование на поверхности сопловых лопаток оксидов металлов: WO3, CrO2, СГ2О3, AI2O3, TiO2, MoO3, NbO2. А при взаимодействии с диоксидом серы (SO2 - один из продуктов сгорания
топлива) и солями морской воды возможно образование сульфатов и сульфидов металлов, которые весьма неустойчивы при высоких температурах (1000-1350 оС) эксплуатации двигателя, поэтому достаточно быстро распадаются с выделением оксидов металлов. В большинстве случаев образовавшиеся продукты газовой коррозии остаются на металле в виде трудноудаляемых оксидов алюминия, никеля, хрома, титана, которые в значительной степени снижают возможности проведения ремонтных работ по устранению микротрещин [1-6].
В связи с этим актуальной задачей является удаление оксидов металлов с поверхности и микротрещин лопаток ГТД. Анализ информационных источников по проблеме очистки лопаток от продуктов коррозии [7-16] показал, что существуют следующие методы очистки:
1. Химическая очистка чистящими и моющими химическими растворами при температурах, не превышающих температуру кипения растворов в ваннах.
2. Ультразвуковая очистка в ваннах.
3. Механическая очистка абразивными составами, включая льдо-образующие компоненты, в потоке напорных струй.
4. Очистка химическими составами и расплавами при повышенных температурах и давлениях (Т = 150...500 оС, Р = 0,1...24 МПа) в автоклавах.
5. Химическая очистка фтористым водородом при высоких температурах (более 500 оС) и металлоорганическими соединениями в реакторах.
6. Очистка фтористым водородом и водородом при высоких температурах и давлении ниже атмосферного в реакторах.
Ниже рассмотрены достоинства и недостатки указанных способов.
Способ очистки газотурбинного двигателя чистящим раствором [7]. Одним из известных механизмов загрязнения газотурбинного двигателя является повышенная шероховатость компонентов турбины, вызванная попаданием минеральной пыли. В частности, эта повышенная шероховатость является результатом образования микротрещин, вызванных хаотичным движением частиц пыли. Впоследствии частицы минеральной пыли накапливаются в этих углублениях и блокируют каналы охлаждения, образуя в них слои загрязняющего материала.
Высокие температуры на поверхностях нижележащих ступеней турбины приводят к термическому изменению и твердофазным реакциям накопленных частиц минеральной пыли, в результате чего образуется продукт реакции на основе кальция, оксида алюминия. Поэтому процедуры промывки одной водой, которые часто используются для
очистки компонентов турбины, обычно не приносят успеха в удалении скопившейся минеральной пыли и ее вторичных продуктов реакции.
В данном методе применяется чистящий раствор, в состав которого входят:
• вода (содержание от 68,65 до 99,63 % по объему чистящего раствора);
• первый органический кислотный компонент (от 0,1 до 15 % по объему чистящего раствора), включающий в себя лимонную кислоту;
• второй органический кислотный компонент (от 0,1 до 15 % по объему чистящего раствора), включающий в себя гликолевую кислоту;
• сульфонат изопропиламина (от 0,07 до 0,14 % по объему чистящего раствора);
• этоксилат спирта, триэтаноламин (от 0,035 до 0,07 % по объему чистящего раствора);
• лауриминодипропионат натрия (от 0,03 до 1 % по объему чистящего раствора).
При этом чистящий раствор имеет рН от 2,5 до 7,0. Поток чистящего раствора направляют к компоненту при диапазоне температур от 15 до 200 °С в течение 200 мин при давлении в диапазоне от 1 до 50 атм во внутреннюю часть газотурбинного двигателя через отверстие во внешней стенке. Благодаря использованию данного раствора удаляются образованные на поверхностях авиационных компонентов нежелательные продукты термических реакций - оксиды металлов [7].
Способ регенерации лопатки газотурбинного двигателя промывочными кислотными растворами [8]. Для защиты поверхности лопатки газовой турбины от высокотемпературного газа сгорания поверхность лопатки газовой турбины покрывают, например, сплавом кобальт-никель-хром-алюминий-иттрий с последующим окислением, тем самым формируя на поверхности керамический огнеупорный слой. Покрытие и керамический огнеупорный слой на лопатке газовой турбины, которые использовались в течение длительного периода времени, подлежат регенерации или ремонту. Перед регенерацией или ремонтом лопатки газовой турбины покрытие удаляют путем проведения кислотной промывки.
В лопатке газовой турбины может возникать остаточное напряжение из-за деформации лопатки газовой турбины во время эксплуатации. Если в этой ситуации проводить кислотную промывку, в лопатке газовой турбины может возникнуть коррозионное растрескивание под напряжением. Для его предотвращения остаточное напряжение в ло-
патке необходимо удалить путем термической обработки перед проведением кислотной промывки.
Способ очистки с применением кислотных растворов был создан с учетом вышеуказанных обстоятельств. Лопатку газовой турбины после эксплуатации погружают в сильный щелочной промывочный раствор при температурах от 70 до 90 °С, а затем промывают водой. Сильный щелочной промывающий раствор представляет собой водный раствор гидроксида щелочного металла, содержащий соль перманганата щелочного металла. После чего промывают погружением в слабокислотный промывочный раствор и далее подвергают термической обработке от 80 до 90 °С. Слабокислотный промывающий раствор представляет собой водный слабокислотный раствор лимонной кислоты и диаммониевой соли лимонной кислоты. Затем лопатку газовой турбины погружают в моющий раствор с сильной кислотой, где лопатка газовой турбины подвергается воздействию тепла, выделяемого при сгорании в двигателе. Моющим раствором сильной кислоты выступает соляная кислота. В результате проведения процесса очистки механические свойства основного материала лопатки газовой турбины не изменяются, а оксидные соединения на поверхности материала удаляются [8].
Способ очистки поверхности сопловых лопаток с применением каликсарена и комплексообразователя [9]. Сущность данной технологии очистки заключается в сочетании механического и химического воздействия на оксидные соединения, а также сочетании комплексообра-зующих и поверхностно-активных свойств в одной молекуле активного компонента (каликсарена). Концентрированный раствор, содержащий комплексообразователь и каликсарен, в реакции с перекисью водорода с последующим разбавлением водой приводит к интенсивному газообразованию на поверхности и внутри пор оксидных соединений. В результате чего образуются пузырьки радиусом от 1,3-Ю"6 до 210-3 м, которые поддерживают в зоне локального разложения при температуре 150 °С и давлении от 0,1 до 15 МПа.
Раствор для очистки содержит в своем составе:
• перекись водорода (2-90 мас. %);
• комплексообразователь (3-30 мас. %), содержащий многоосновную органическую кислоту или ее натриевую соль, или производное фосфорной кислоты;
• водорастворимый каликсарен (0,01-10 мас. %);
• воду.
Комплексообразователь используется в количестве 3-30 мас.%. В качестве комплексообразующих агентов можно использовать водорастворимые хелатообразующие агенты, например, натриевые соли многоосновных органических кислот или сами многоосновные органические кислоты, такие как ЭДТА, а также производные фосфорных кислот. Применение хелатирующего агента в концентрации менее 3 % не обеспечивает необходимого эффекта комплексообразования, а при концентрации более 30 % хелатирующий агент растворяется не полностью.
Дополнительно может быть введена органическая кислота в количестве 3-30 мас.%, например уксусная, муравьиная, пропановая, бу-тановая, щавелевая, лимонная, сульфаминовая, адипиновая, винная, молочная кислота, ангидриды указанных кислот или любая их возможная комбинация. В этом способе очистки используется экзотермический эффект разложения пероксидных соединений с интенсивным газообразованием на поверхности и внутри отложений. Этот эффект не позволяет нагревать чистящий раствор, поскольку для этих целей используется энергия разложения.
Достоинства данного метода:
• использование каликсаренов в сочетании с пероксидными соединениями способствует снижению прочности устойчивых оксидов металлов при очистке (эффект Ребиндера);
• интенсивное газообразование способствует разрыхлению и десорбции отложений с поверхности очищаемого оборудования;
• благодаря составу каликсаренов создается возможность образования мицеллярных структур. С их помощью достигается полный сдвиг равновесия в сторону растворения оксидных соединений, в частности растворения оксидов металлов при очистке металлических поверхностей [9].
Способ очистки газотурбинного двигателя с использованием моющего раствора и воды [10]. Данный способ очистки начинается с подачи моющего раствора и воды с нормированным давлением и расходом на вход в двигатель. Далее осуществляется очистка проточной части, наружных поверхностей форсунок камеры сгорания и уплотнений предмасляных полостей двигателя. По окончании процедуры производится слив моющего раствора и воды из проточной части двигателя через дренажную систему. Данный способ позволяет:
• снизить затраты на эксплуатацию газотурбинного двигателя за счет исключения слива масла после каждой промывки двигателя и сокращения времени простоя двигателя при заливе нового масла, а также
за счет исключения разборки двигателя и механической очистки форсунок камеры сгорания;
• повысить ресурс и надежность двигателя за счет повышения ресурса элементов маслосистемы и камеры сгорания, уменьшения потребляемой мощности компрессора, повышения его КПД и смещения границы помпажа компрессора в сторону его рабочей зоны.
Недостатками данного решения являются:
• очистка газотурбинного двигателя происходит без наддува опор воздухом, в результате чего через подвижные уплотнения вода и моющий раствор может попадать в маслосистему, что, в первую очередь, приводит к тому, что все масло, присутствующее при очистке двигателя, утилизируют, для дальнейшей работы необходимо залить новое масло, что является достаточно дорогостоящей операцией;
• также попадание воды в маслосистему не исключает в будущем развитие коррозии на элементах маслосистемы;
• попадание моющего раствора в выходные отверстия форсунок камеры сгорания приводит к их закупорке при высыхании моющего раствора [10].
Высокоинтенсивная ультразвуковая очистка охлаждаемых лопаток газотурбинных двигателей [11]. Решение задачи очистки охлаждаемых каналов лопаток турбины может быть осуществлено посредством применения метода ультразвуковой очистки, который позволит резко снизить количество брака по засорам охлаждаемых лопаток. Ультразвуковые колебания, вызывающие кавитацию в жидкой среде, интенсифицируют процесс очистки, отделяя загрязнения микроударами частиц технической моющей среды об очищаемую поверхность, а также вынос загрязнения из зоны очистки.
Химическое воздействие возможно интенсифицировать посредством повышения температуры моющей среды. Для очистки прецизионных изделий широко применяются ультразвуковые ванны, которые работают на частоте от 20 до 40 кГц при интенсивности излучения в моющую среду до 2,5 Вт/см. Ультразвуковая очистка в таких ваннах эффективна в основном для наружных поверхностей деталей.
В ходе проведения данного метода очистки установлено, что в процессе высокоинтенсивной ультразвуковой очистки в кавитацион-ном поле может происходить процесс упрочнения поверхностного слоя обрабатываемой детали.
В процессе очистки были получены следующие результаты:
• средняя масса удаленных из одной лопатки загрязнений -50-110 г при времени обработки до 2 мин;
• оптимальный зазор от торца волновода до зоны обработки от 2 до 7 мм;
• при обработке лопатки выделяется в 2-2,5 раза загрязнений больше, но качество очистки повышалось при последовательной обработке со всех сторон.
Результаты работы позволили уменьшить количество брака по засорам внутренних охлаждающих каналов лопаток турбины высокого давления изд. 99 (АЛ-31Ф и его модификации) на 30-35 % после операции хромалитирования [11].
Способ очистки проточной части газотурбинного двигателя мелкодисперсным сухим льдом (СО2) и бикарбонатом натрия [12]. В данном способе чистящий материал (мелкодисперсный сухой лед) подают на вход компрессора двигателя при его прокрутке или на режимных оборотах за счет разрежения, создаваемого на входе компрессора, либо чистящий материал подают через сопло газом под давлением при ремонте. К частицам сухого или водяного льда добавляют бикарбонат натрия в количестве 1-5 % от объема льда. При температурах 30-40 °С окружающей среды на вход двигателя подают частицы водяного льда в количестве 1-10 % от массового расхода воздуха через двигатель.
Достоинства данного способа очистки:
• способ позволяет снизить загрязнение окружающей среды;
• понижается опасность забивания лопаток турбины твердыми частицами.
Однако данный способ имеет недостатки:
• происходит загрязнение наружной поверхности газотурбинного двигателя, узлов и агрегатов топливомасляных систем вследствие выброса жидкой массы сажемасляных водяных растворов, затруднявших эксплуатацию двигателя, регулирование систем топливо подачи;
• водяные растворы, протекая в смеси с воздухом, вызывают коррозию частей двигателя, включая камеру сгорания, лопатки и их системы охлаждения турбины;
• шлам сажемасляных отложений, снятых с частей проточной части двигателя, требует захоронения с целью исключения его сброса в окружающею среду [12].
Приведенные выше два способа способствуют очистке конструкций авиационного назначения лишь с поверхности лопатки, далее рас-
смотрены наиболее эффективные способы очистки от оксидов, содержащихся в микротрещинах.
Способ очистки деталей из жаропрочных сплавов на никелевой основе газотурбинного двигателя от продуктов высокотемпературного окисления и сульфидной коррозии в расплаве фторидных солей и водном щелочном растворе [13]. Обработку деталей в расплаве фторидных солей (например, бифторида калия) проводят при температуре от 320 до 370 °С, а также в водном щелочном растворе под давлением от 20 до 24 МПа при температуре от 350 до 450 °С в атмосфере инертного газа. В качестве щелочного раствора используют водный раствор щелочей КОН или КаОИ, или их смесь. Обработку деталей в водном щелочном растворе необходимо проводить в защитной атмосфере инертного газа, так как присутствие кислорода, содержащегося в воздухе, приводит при высоких температурах 320-450 °С к окислению основной структурной составляющей жаропрочных никелевых сплавов.
Достоинство данного метода: последовательная обработка в расплаве фторидных солей и водном растворе щелочи в автоклаве позволила полностью очистить поверхность соплового аппарата (полостей лопаток и полок) и термоусталостных трещин от продуктов сульфидной коррозии и высокотемпературных окислов.
Недостаток этого метода очистки - долгое время проведения процесса (время обработки может быть от 30 мин до 6 ч в зависимости от степени окисления и повреждения сульфидной коррозии поверхности лопатки в процессе эксплуатации) [13].
Способ очистки поверхностей лопаток турбин с использованием расплавов при повышенных температурах и давлениях [14]. Очистка проводится в химически активных средах (№ОИ при концен -трации 68 %) при температуре выше температуры плавления химической среды (170 °С) на 11-25 °С, а также при давлении газа, превышающем критическое давление химически активной среды от 2,2 до 4 МПа. Во время выдержки осуществляют периодическое изменение уровня химически активной среды за счет снижения температуры среды в рабочей камере ниже ее температуры плавления на 3-9 °С с последующим нагревом до исходной температуры, а также за счет уплотнения паров жидкой составляющей химически активной среды инертным газом, подаваемым компрессором с последующим сбросом давления в интервале 0,1-0,4 МПа.
Описанный выше способ позволяет:
• очистить поверхность лопаток турбин от остатков литейной формы и нагара;
• увеличить срок службы очищенных лопаток турбин;
• снизить количество брака при производстве лопаток и расширить технологические возможности обработки лопаток турбин.
Недостатком описанного выше способа является узкий температурный интервал колебаний щелочного раствора, который существенно усложняет обработку изделий и ограничивает области применения данного способа [14].
Способ очистки газовыми средами, содержащими фтористый водород [15]. В рассматриваемом способе очистки используется твердый прекурсор, выделяемый фтористый водород ИБ. В качестве твердого прекурсора применяется кислый неорганический бифторид, например, биф-торид аммония МИБ-НР. В зоне осаждения реактора химического осаждения при температуре 250-400 °С размещается подложка. Осаждение фторидного покрытия на подложку проводится смешением потока метал-лоорганических соединений (их испаряют в температурном интервале 150-300 °С и давлении 1-20 Мбар) и фторидобразующего потока. В качестве металлоорганических соединений используют летучие металлоорга-нические соединения, не содержащие фтор. Потоки металлоорганических соединений и фторидобразующий подают в зону осаждения или коаксиальным введением потоков, или противотоком в токе инертного газа, в ходе чего производится очистка металлической подложки.
Достоинствами данного способа очистки являются:
• благодаря использованию бифторидов реализуется возможность удаления оксидных пленок с подложек;
• в ходе очистки снижается температура проведения процесса, а следовательно, и стоимость затрат получаемых покрытий;
• полученная ориентация осажденного фторидного покрытия не требует дополнительной термической обработки, так как непосредственно из паровой фазы происходит кристаллизация ориентированных фторидных слоев, без образования промежуточных продуктов;
• за счет использования твердого прекурсора для генерирования фторидобразующего потока обеспечивается безопасность процесса и исключается коррозия оборудования, поскольку образовавшийся фторид водорода сразу же потоком инертного газа подается в зону осаждения, где смешивается с металлоорганическим потоком.
Недостатками способа являются:
• сложность осуществления;
• многостадийность;
• высокая стоимость;
• неизбежная коррозия оборудования;
• используемый в качестве фторидобразующего агента фторово-дород отнесен ко второму классу опасности для окружающей среды и является ядовитым газом [15].
Способ очистки фторид-ионами при давлении ниже атмосферного [16]. Данный процесс очистки (Дейтон-процесс) проводится при температуре от 900 до 1000 °С (в зависимости от очищаемого материала подложки на основе никеля) и при давлении ниже атмосферного. Газы ИБ и И2 вводятся в систему посредством точного дозирования, так что параметры управления процессом, такие как время и концентрация газа, могут быть точно отрегулированы и адаптированы для каждого материала подложки. Циклы подачи И2 и ИБ могут чередоваться (импульсно) для обеспечения полного удаления глубоко внедренных оксидов. Концентрация ИБ колеблется от 2 до 20 %. Газ равномерно распределяется по обрабатываемым деталям с помощью системы газораспределения. Газообразный конечный продукт, содержащий Н2 и продукты реакции с фторидом, затем очищается и нейтрализуется. Благодаря данному способу очистки были достигнуты следующие показатели:
• длина микротрещин в образцах до очистки составляла 7 мм. Однако после процесса очистки длина микротрещин составляла 3,5 мм;
• образцы, не прошедшие цикл очистки, имели скорость роста трещин 1,1-10"3 мм/цикл. Тогда как образцы, прошедшие цикл, имели скорость роста трещин 3-10"4 мм/цикл;
• испытания показали, что образцы без очистки обладали пороговым коэффициентом интенсивности напряжений 14 МПа^л/м. Тогда как образцы, прошедшие цикл, имели значение данного параметра 19 МПа^л/м [16].
Выводы:
1. Из рассмотренных способов очистки конструкций газотурбинных двигателей (в частности, сопловых лопаток) от нагара наиболее качественные результаты были выявлены при использовании водных щелочных растворов, чистящих кислотных растворов, а от оксидов металлов - расплавов бифторидов и очистки с применением фторида водорода и водорода при повышенных температурах.
2. Метод механической очистки мелкодисперсным сухим льдом (СО2) и бикарбонатом натрия применим в основном для абразивного удаления нагара и остатков керамических фрагментов с поверхности лопаток, но нет данных по удалению оксидов металлов из микротрещин.
3. Аналогичный с механической очисткой эффект наблюдается при использовании метода ультразвуковой очистки, позволяющий сократить длительность проведения процесса до 2 мин на цикл. В результате применения метода очистки на производстве количество брака по засорам охлаждаемых лопаток газотурбинных двигателей снижается, остается неясным эффективность очистки микротрещин лопаток от оксидов металлов.
4. При использовании газовой среды используются газообразные реагенты, например, фтороводород HF и водород. Так, фторид водорода, взаимодействуя с оксидной пленкой, способствует получению фторидов металлов, а водород - восстановлению фторидов до металлов. В среднем температура очистки варьируется в интервале температур 320-1000 оС. Более высококачественные результаты были достигнуты при повышенных температурах. Продолжительность процесса очистки в среднем составляет 1-1,5 ч.
Список литературы
1. Крымов В.В., Елисеев Ю.С., Зудин К.И. Производство лопаток газотурбинных двигателей / под ред. В.В. Крымова. - М.: Машиностроение, 2002. - 376 с.
2. Пашаев А.М., Джанахмедов А.Х., Джаббаров Т.Г. Авиационное материаловедение: учеб. для вузов. - Баку: Апострофф, 2016. - 656 с.
3. Comparative cyclic oxidation behavior and effect of oxides on hardness of wear resistance coating alloys T-401 and T-900 / A. Rehman, Y. Liang, M.H.S. Bi-dabadi, Z.Yu, C. Zhang, H. Chen, Z.G. Yang // Journal of Iron and Steel Research International. - 2019. - Vol. 26. - P. 1069-1079.
4. Vaporization of Ni, Al and Cr in Ni-base alloys and its influence on surface defect formation during manufacturing of single-crystal components / Z.H. Dong, D. Sergeev, D. Kobertz, N. D'Souza, S. Feng, M. Muller, H.B. Dong // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2020. - Vol. 51A. - P. 309-322.
5. Романченко Н.М. Защита сельскохозяйственной техники от коррозии: учеб. пособие. - Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск. 2016. - 188 с.
6. Барунин А.А., Лебедев В.Н., Маслобоев Д.С. Коррозия металлов: учеб. пособие / Балт. гос. техн. ун-т. - СПб., 2017. - 36 с.
7. Nicole T.J., Evan D.J., Bernard B.P., Denise A.A., Nathan M.D., Eric T.J., Frank W. Patent U.S. 9,926, 516. - 2018.
8. Kawakami T., Koshiro I., Haruna R., Uemura Y. Patent JP. 8,876,978. - 2014.
9. Alexandr A.S., Daniil R.B. Patent U.S. 1,100,1791. - 2021.
10. Способ очистки газотурбинного двигателя: пат. 2706516 Рос. Федерация / Канахин Ю.А., Куприк В.В., Марчуков Е.Ю., Некрасова Е.С., Ста-родумова И.М.; заявитель и патентообладатель ПАО «ОДК-УМПО». -№ 2018139115; заявл. 07.11.18; опубл. 19.11.19. Бюл. № 32.
11. Сироткин И.А. Ультразвуковая очистка охлаждающих каналов лопаток турбины газотурбинных установок // Новые материалы и технологии: материалы Всерос. науч.-техн. конф. - М.: Рос. гос. технол. ун-т им. К.Э. Циолковского, МАТИ. - М., 2008. - С. 47-48.
12. Способ очистки проточной части газотурбинного двигателя: пат. 2280773 Рос. Федерация / Новиков В.В., Шитарев И.Л., Перепелица А.Н., Про-шунин В.А., Елизаров И.А; заявитель и патентообладатель Новиков В.В. -№ 2005103849/06; заявл. 15.02.05; опубл. 27.07.06. Бюл. № 21.
13. Способ очистки деталей газотурбинного двигателя из жаропрочных сплавов на никелевой основе от продуктов высокотемпературного окисления и сульфидной коррозии: пат. 2357010 Рос. Федерация / Поклад В.А., Оспенни-кова О.Г., Орлов М.Р., Шкретов Ю.П., Терехин А.М., Минаков А.И.; заявитель и патентообладатель ФГУП "ММПП "САЛЮТ". - № 2007148000/02; заявл. 25.12.07; опубл. 27.05.09. Бюл. №15.
14. Способ очистки поверхностей лопаток турбин в агрегате для обработки лопаток турбин: пат. 2466212 Рос. Федерация / Судинин М.А.; заявитель и патентообладатель Судинин М.А. - № 22010130904/02; заявл. 26.07.10; опубл. 10.02.2012. Бюл. №31.
15. Способ получения ориентированных фторидных покрытий из газовой фазы: пат. 2405857 Рос. Федерация / Кауль А. Р., Горбенко О.Ю., Самойлен-ков С.В., Корсаков И.Е., Бледнов А.В., Селезнев Б.В.; заявитель и патентообладатель Закрытое акционерное общество "СУПЕРОКС". - № 2008139740/02; заявл. 08.10.08; опубл. 10.12.10. Бюл. №34.
16. Advantages of fluoride ion cleaning at sub-atmospheric pressure / Warren Miglietti, Fritz Blum // Engineering Failure Analysis. - 1998. - Vol. 5(2). -P. 149-169. DOI: 10.1016/S1350-6307 (98)00013-2
References
1. Krymov V.V., Eliseev Ju.S., Zudin K.I. Proizvodstvo lopatok gazoturbin-nyh dvigatelej [Production of gas turbine engine blades] / Pod red. V.V. Krymova. -Moskva: Mashinostroenie, 2002. - 376 p.
2. Pashaev A.M., Dzhanahmedov A.H., Dzhabbarov T.G. Aviacionnoe materialovedenie: uchebnik dlja vuzov [Aviation Materials Science: textbook for universities]. Baku, «Apostroff», 2016, 656 p.
3. Comparative cyclic oxidation behavior and effect of oxides on hardness of wear resistance coating alloys T-401 and T-900. A. Rehman, Y. Liang, M.H.S. Bi-
dabadi, Z.Yu, C. Zhang, H. Chen, Z.G. Yang. Journal of Iron and Steel Research International,, 2019, Vol. 26, pp. 1069-1079.
4. Vaporization of Ni, Al and Cr in Ni-base alloys and its influence on surface defect formation during manufacturing of single-crystal components. Z.H. Dong, D. Sergeev, D. Kobertz, N. D'Souza, S. Feng, M. Muller, H.B. Dong. Metallurgical and Materials Transactions A., 2020, Vol. 51A, pp. 309-322.
5. Romanchenko N.M. Zashhita sel'skohozjajstvennoj tehniki ot korrozii: uchebnoe posobie [Protection of agricultural machinery from corrosion: textbook]. Krasnojarsk, Krasnojar. gos. agrar. un-t, 2016, 188 p.
6. Barunin A.A., Lebedev V.N., Masloboev D.S. Korrozija metallov: uchebnoe posobie [Corrosion of metals: textbook]. Baltijskij gosudarstvennyj tehnicheskij universitet. - Sankt - Peterburg, 2017, 36 p.
7. Nicole T. J., Evan D.J., Bernard B. P., Denise A.A., Nathan M.D., Eric T.J., Frank W. Patent U.S. 9,926, 516 (2018).
8. Kawakami T., Koshiro I., Haruna R., Uemura Y. Patent JP. 8,876,978 (2014).
9. Alexandr A.S., Daniil R.B. Patent U.S. 1,100,1791 (2021).
10. Kanahin Ju. A., Kuprik V. V., Marchukov E. Ju., Nekrasova E. S., Starodumova I. M. Sposob ochistki gazoturbinnogo dvigatelja [Gas turbine engine cleaning method]. Patent Rossiiskaya Federaciya no. 2018139115 (2019).
11. Sirotkin I.A. Ul'trazvukovaja ochistka ohlazhdajushhih kanalov lopatok turbiny gazoturbinnyh ustanovok [Ultrasonic cleaning of cooling channels of turbine blades of gas turbine installations]. Materialy Vserossijskoj nauchno-tehnicheskoj konferencii «Novye materialy i tehnologii NMT-2008». Moscow, Rossijskij gos. tehnologicheskij un-t im. K.Je. Ciolkovskogo, MATI, 2008, pp. 47-48.
12. Novikov V. V., Shitarev I. L., Perepelica A. N., Proshunin V. A., Elizarov I. A. Sposob ochistki protochnoj chasti gazoturbinnogo dvigatelja [Method of cleaning the flow part of a gas turbine engine]. Patent Rossiiskaya Federaciya no 2005103849/06 (2006).
13. Poklad V. A., Ospennikova O. G., Orlov M. R., Shkretov Ju. P., Terehin A. M., Minakov A. I. Sposob ochistki detalej gazoturbinnogo dvigatelja iz zharoprochnyh splavov na nikelevoj osnove ot produktov vysokotemperaturnogo okislenija i sul'fidnoj korrozii [A method for cleaning gas turbine engine parts made of heat-resistant nickel-based alloys from products of high-temperature oxidation and sulfide corrosion]. Patent Rossiiskaya Federaciya no 2007148000/02 (2009).
14. Sudinin M.A. Sposob ochistki poverhnostej lopatok turbin v agregate dlja obrabotki lopatok turbin [A method for cleaning the surfaces of turbine blades in a turbine blade processing unit]. Patent Rossiiskaya Federaciya no 22010130904/02 (2012).
15. Kaul' A. R., Gorbenko O.Ju., Samojlenkov S.V., Korsakov I.E., Bled-nov A.V., Seleznev B.V. Sposob poluchenija orientirovannyh ftoridnyh pokrytij iz gazovoj fazy [Method for obtaining oriented fluoride coatings from the gas phase]. Patent Rossiiskaya Federaciya no 2008139740/02 (2010).
16. Warren Miglietti, Fritz Blum. Advantages of fluoride ion cleaning at sub-atmospheric pressure. Engineering Failure Analysis, 1998, vol. 5(2), pp. 149-169. DOI: org/10.1016/S1350-6307 (98)00013-2.
Об авторах
Логинова Дарья Игоревна (Пермь, Россия) - магистрант кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990 г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: [email protected]).
Фомина Дарья Дмитриевна (Пермь, Россия) - ассистент кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (e-mail: [email protected]).
Федотова Ольга Александровна (Пермь, Россия) - кандидат технических наук, доцент кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: [email protected]).
Пойлов Владимир Зотович (Пермь, Россия) - кандидат технических наук, профессор, доцент кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: [email protected]).
About the authors
Da^ I. Loginova (Perm, Russian Federation) - Master's Student of the Department of Chemical Technologies of Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., Perm, 614990, e-mail: [email protected]).
Daria D. Fomina (Perm, Russian Federation) - Assistant of Technical Sciences, Department of chemical Technology of Inorganic Substances of Perm National Research Polytechnic University (e-mail: [email protected]).
Olga A. Fedotova (Perm, Russian Federation) - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Chemical Technologies of Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., Perm, 614990, e-mail: [email protected]).
Vladimir Z. Poilov (Perm, Russian Federation) - Ph.D. in Technical Sciences, Professor, Associate Professor of the Department of Chemical Technologies of Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., Perm, 614990, e-mail: [email protected]).
Поступила: 16.01.2023
Одобрена: 15.02.2023
Принята к публикации: 15.03.2023
Финансирование. Результаты получены при выполнении государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации на выполнение фундаментальных научных исследований (проект FSNM-2023-0004).
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов равноценен.
Просьба ссылаться на эту статью в русскоязычных источниках следующим образом:
Способы очистки сопловых лопаток газотрубинного двигателя от оксидов металлов / Д.И. Логинова, Д.Д. Фомина, О.А. Федотова, В.З. Пойлов // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. - 2023. - № 1. - С. 19-34.
Please cite this article in English as:
Loginova D.I., Fomina D.D., Fedotova O.A., Poilov V.Z. Methods of cleaning the nozzle blades of a gas turbine engine from metal oxides. Bulletin of PNRPU. Chemical Technology and Biotechnology, 2023, no. 1, pp. 19-34 (In Russ).
