Долговечность современных газотурбинных двигателей в значительной степени зависит от надежности работы лопаток турбины, поскольку они являются наиболее нагруженными деталями. Лопатки изготавливаются из жаропрочного никелевого сплава. Под воздействием динамических нагрузок и работе в агрессивной среде на поверхности лопаток образуются микротрещины, содержащие оксидные пленки разных металлов. Для ремонта отработанных лопаток необходимо очистить микротрещины и труднодоступные участки поверхности сопловых лопаток от оксидов металлов. Ученые Пермского Политеха провели анализ всех имеющихся способов очистки деталей от трудноудаляемых компонентов — оксидов алюминия, титана и хрома, и нашли более эффективные способы очистки. Технология будет полезна для разрабатываемой технологии ремонта лопаток газотурбинных двигателей.
Исследование опубликовано в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология». Разработка выполнена в рамках Программы академического стратегического лидерства «Приоритет-2030».
Ученые провели исследования и проанализировали существующие на сегодняшний день методы, позволяющие удалить оксиды металлов из микротрещин. Оксидная пленка удалялась методом: химической очистки растворами различных составов при различных условиях, ультразвуковой очисткой в ваннах, в автоклаве и последовательную очистку фтористым водородом и водородом при высоких температурах в реакторе. В среднем температура очистки варьируется в интервале 120–1000 градусов Цельсия. Продолжительность очистки составляет 1–1,5 часа.
— Анализ показал, что для очистки лопаток газотурбинных двигателей от оксидной пленки лучше всего себя показал метод с применением фторида водорода и водорода при повышенных температурах. Данный метод позволяет произвести очистку благодаря химической активности фтористого водорода, который вступает в реакцию с компонентами сплава, тем самым, образуя растворимые фториды металлов, — поделилась магистрантка кафедры «Химические технологии» Дарья Логинова.
— Проведенная нами работа сократит длительность работ по ремонту отработанных лопаток газотурбинных двигателей. А сам метод очистки увеличит срок службы очищенных лопаток турбин, снизит количество брака при их ремонте и расширит технологические возможности на производстве — рассказали аспирантка кафедры химических технологий Дарья Фомина и профессор кафедры химических технологий, доктор технических наук Владимир Пойлов.
На данный момент времени в России нет подходящего и реализуемого метода по очистке поверхности и микротрещин лопаток газотурбинного двигателя, поэтому этот вопрос достаточно актуален для машиностроительных компаний. В исследовании политехников заинтересована компания АО «ОДК-Пермские Моторы».
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.