گسترش پوشش هاي سد حرارتي براي توربين هاي گازي

[ریپورتر]

توربين هاي گازي داراي شرايط كاري سخت مي باشند و قطعاتي نظير پره هاي توربين بايد در درجه حرارت هاي بالا استحكام مناسبي داشته باشند. همچنين به دليل اتمسفر شديدا اكسيدكننده و خورنده توربين ها، قطعات مختلف توربين بويژه پره ها بايد مقاومت بالايي در برابر خوردگي داغ و اكسيداسيون داشته باشند. تاكنون آلياژهاي پايه نيكل و پايه كوبالت بهترين آلياژها براي ساخت قطعات توربين بوده اند اما حتي با بهينه كردن تركيب شيميايي سوپر آلياژها امكان دستيابي به كليه خواص مطلوب فوق وجود ندارد لذا براي مقاوم سازي اين آلياژها در برابر خوردگي داغ، اكسيداسيون و سايش، پوشش هايي در سطح آنها صورت مي گيرد . يك نوع از پوشش هاي كار آمد براي اين منظور پوشش هاي سد حرارتي (Thermal Barrier Coatings) هستند كه به اختصار پوشش هاي TBC ناميده مي شوند.
اغلب پوشش هاي TBC بر پايه زيركونيا ( Zro2 ) مي باشند كه با افزودن تركيباتي مثل ايتر يا (Y2o3 ) پايدار مي گردند. Zro2 داراي هدايت حرارتي كم و ضريب انبساط حرارتي بالا مي باشد و افزودن Y2o3 به آن موجب ايجاد مقاومت بيشتر در برابر شرايط سيكل حرارتي مي گردد. با بكارگيري اين پوشش ها و با استفاده از خاصيت هدايت حرارتي كم آنها راندمان توربين هاي گازي افزايش مي يابد زيرا با حضور اين پوششها دماي فلز پايه تا 170˚C كاهش پيدا ميكند ودرنتيجه امكان افزايش دماي كاري توربين فراهم ميشود.
در حال حاضر تحقيقات براي توسعه اينگونه پوشش ها و همچنين بكارگيري نوع ديگري از پوشش هاي فلزي كه بعنوان لايه bond coat بين فلز پايه و پوشش سراميكي قرار مي گيرند، در حال گسترش مي باشد.
لايه bond coat معمولا يك پوشش فلزي است كه چسبندگي پوشش سراميكي را به فلز پايه افزايش مي دهد. درحال حاضر برروي سوپر آلياژها ابتدا يك لايه از پوشش فلزي bond coat به ضخامت 80-150μm داده شده است و بر روي آن پوشش سد حرارتي با ضخامتي در حدود 300μmتا 2 mmبكار گرفته مي شود.
برنامه (Industrrial Power Generation) IPG يك همكاري مشترك از سازندگان توربين گاز، دانشگاهها، شركتهاي گاز طبيعي، توليد كنندگان انرژي الكتريكي، آزمايشگاههاي ملي و استفاده كنندگان صنعتي مي باشد. همكاري فوق كه شامل طيف وسيعي از مشاركت كنندگان مختلف است منابع و امكانات فني- اقتصادي- تحقيقاتي مناسبي را براي ايجاد يك تحول اساسي در فن آوري توربين گاز فراهم مي آورد. يكي از قدمهاي اوليه اين برنامه توليد پوشش سد حرارتي TBC براي توربينهاي گاز بوده است.