Жаропрочные стали в турбопроизводстве. Основные характеристики материала

Жаропрочные стали и сплавы в качестве особого типа конструкционных материалов начали достаточно интенсивно применяться в связи с развитием турбостроительной отрасли. Турбины в виде преобразователя или источника энергии используются в теплоэнергетическом оборудовании, авиационных и судовых двигателях. Сравнительно недавно получили распространение газовые турбинные конструкции для наземных подвижных составов (грузовых автомобилей, локомотивов).

С увеличением температуры газа на входе снижается удельный топливный расход на единицу мощности. В связи с этим в достаточно короткие сроки появились жаропрочные стали. Сегодня эти материалы в конструкциях турбин составляют до 50% от всей массы.

Жаропрочная сталь является материалом, работающим не только при повышенных температурах. Он применим в условии сложнонапряженного состояния на протяжении заданного временного периода. Основной характеристикой, определяющей работоспособность указанного материала, является жаропрочность.

Под этим качеством понимают вызывающее не приводящее к разрушению заданной деформации напряжение, которое способен выдержать металлический материал в определенной конструкции при заданной температуре за конкретный временной отрезок. Когда оговариваются время и напряжение, то характеристику называют пределом прочности (длительной). Если определяется деформация, время и напряжение, то качество называют пределом ползучести.

Жаропрочные стали обладают, кроме прочности, пластичностью, которая должна сохраняться до конца эксплуатации. По показателям запаса пластичности оценивается надежность работы металла.

Немаловажной характеристикой материала является чувствительность к надрезу. Данное качество определяется в форме отношения времени, прошедшего до разрушения гладкого и надрезанного образца, испытанных при одинаковой температуре напряжения. Жаропрочные стали считаются нечувствительными к надрезу при соотношении, равном или большем единицы.

В связи с тем, что повышение до рабочей температуры происходит с течением времени, при этом начало работы соответствует, как правило, внешней температуре, большое внимание уделяется значениям эластичности и прочности. Важно, чтобы значения, которыми обладает материал при комнатной температуре, были достаточно высокими.

В связи с тем, что жаропрочные стали работают в условиях сложнонапряженного состояния, которое характеризуется постоянным изменением знака и величины нагрузок, немаловажен и высокий показатель сопротивления усталости.

Сегодня применение сложных технических решений при создании конструкций вызывает необходимость иметь металлические материалы, обладающие высокими технологическими характеристиками. Так, при производстве лопаток в газотурбинных двигателях используются ковка, точная штамповка, шлифовка, обработка механическим методом готовых изделий и прутков, прецизионное литье, полировка. Производство камер сгорания из жаропрочных металлических листов осуществляется с применением прессовки, холодной штамповки, точечной сварки и прочих технологий. Наиболее распространенными технологиями являются сварка электродом, трением, диффузионная сварка, пайки изделий. Все эти манипуляции требуют высоких качественных характеристик применяемого материала.

Жаропрочные сплавы и стали по природе своей способны сохранять повышенные показатели прочности, как до рабочих, так и до технологических температур. Это, в свою очередь, накладывает специфический отпечаток на всю применяемую технологию металлического передела, с самой деформации слитка и до завершающих операций по доводке изделий до необходимой чистоты поверхности и требуемых размеров.

Статья закончилась. Вопросы остались?
Добавить смайл
  • :smile:
  • :wink:
  • :frowning:
  • :stuck_out_tongue_winking_eye:
  • :smirk:
  • :open_mouth:
  • :grinning:
  • :pensive:
  • :relaxed:
  • :heart:
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
Следят за новыми комментариями — 5
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.