В ПНИПУ нашли способ сократить время и затраты на ремонт газотурбинных установок
Газотурбинные установки (ГТУ) при эксплуатации служат одним из самых мощных источников энергии в современном производстве. Однако лопатки в двигателях этих устройств подвержены негативному воздействию высоких температур и механических нагрузок, что приводит к образованию плотного оксидного слоя. Он замедляет ремонтные работы, которые нужны для увеличения срока службы лопаток и снижения затрат на производство. Ученые Пермского Политеха разработали новый метод с использованием раствора серной и ортофосфорной кислот и выявили их оптимальную концентрацию, необходимую для эффективной очистки приборов.
Статья опубликована в журнале «Металловедение и термическая обработка металлов» за 2024 год. Исследование проведено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Для выработки энергии ГТУ используют топливо, при сгорании которого образуется газ. Сопловый аппарат турбины преобразует и передает полученную из него энергию. Он состоит из множества жаропрочных лопаток, которые и задают для газа верное направление.
Несмотря на устойчивость к высокой температуре, лопатки ГТУ все же подвержены ее негативному влиянию и механическим нагрузкам. В процессе эксплуатации на их поверхности появляются микротрещины и устойчивые оксиды металлов (в основном никеля, алюминия, титана, вольфрама, хрома). Они образуют оксидную пленку и затрудняют восстановление поверхности лопаток при ремонте, который важен для продления их жизненного цикла.
При починке лопаток ГТУ одна из важных задач — очистка поверхности от оксидов металлов в труднодоступных местах и образовавшихся микротрещинах. Для избавления от нагара и других компонентов применяют способы с помощью различных моющих средств, но ни один не позволяет в полной мере отделить оксидную пленку. Существует также метод катодной очистки с использованием электрического тока. Однако для использования такой технологии необходимо обработать поверхность растворителями и щелочными реагентами, которые повышают риск разрушения металла.
Ученые Пермского Политеха разработали новый способ очистки сопловой лопатки двигателя ГТУ с помощью раствора серной и ортофосфорной кислот в автоклаве. Автоклав — герметичный прибор, который применяют для нагрева и обработки материалов под высоким давлением.
Очистку выполняли в две стадии. Сначала образец поместили в автоклав с водным раствором серной и ортофосфорной кислот разной концентрации (5%; 7,5%; 10%) и в течение одного часа очищали при температуре 230 °C. Затем в течение 30 мин при комнатной температуре в дистиллированной воде удаляли остатки оксидной пленки с помощью ультразвуковой обработки. Чтобы выявить результаты, провели анализ участков поверхности образца электронным сканирующим микроскопом.
«Мы выяснили, что обработка раствором кислот с концентрацией 5% помогает частично удалить оксиды металла с поверхности лопатки. Раствор 7,5% более эффективен, но все же оставляет нетронутые участки. После очистки 10%-ным раствором поверхность образца полностью избавилась от оксидов металлов. Отслоившаяся пленка не растворилась в смеси. Это означает, что используемые кислоты в первую очередь разъедают слой поверхности сплава лопатки, расположенный под оксидной пленкой, а саму пленку оставляют более-менее цельной», – пояснил доктор технических наук, профессор кафедры химических технологий Пермского Политеха Владимир Пойлов.
Эксперименты ученых ПНИПУ помогли определить идеальную концентрацию растворов серной и ортофосфорной кислот при двухстадийной очистке поверхности лопаток двигателя ГТУ от оксидов металлов. Результаты исследования применимы во всех отраслях производства, где в качестве источника энергии используются газотурбинные установки. Применение 10%-ного раствора кислот в автоклаве поможет ускорить ремонтные работы и тем самым снизить трату ресурсов, а также увеличить экономическую выгоду при производстве лопаток.
Telegram 
Дзен 
VK После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вполне возможно, что примерно 55 тысяч лет назад неандертальцы обитали гораздо южнее, чем считалось до сих пор. На то, что они могли приспособиться к жизни в условиях пустыни, указали каменные орудия, обнаруженные на Аравийском полуострове.
С помощью ускорителей ученые имитируют процессы, происходившие в первые мгновения жизни Вселенной. Так пытаются решить загадки наблюдаемой реальности: почему материи больше, чем антиматерии, состоят ли кварки из других частиц, как сохраняется барионное число. В этот раз анализ столкновений на коллайдере RHIC предоставил сильное свидетельство того, что барионное число переносится не кварками, а глюонной перемычкой внутри протонов.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
У любителей кофе выявили расхождение в уровнях тестостерона: одна форма этого гормона повышалась вместе с количеством выпитого, а другая, напротив, снижалась. Результат оказался особенно интересным на фоне изменений других показателей, связанных с обменом веществ и здоровьем сердца.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Остров Пекан недалеко от Мексиканского залива в Луизиане вскоре перейдет в собственность компании Илона Маска. Здесь будет новый космодром для Starship, почти в 20 раз больше, чем в Бока-Чике, где уже стоят две стартовых площадки. Уникальное местоположение позволит компании попытаться реализовать амбициозную цель о запуске миллиона низкоорбитальных спутников на орбиты, где сегодня находится подавляющее меньшинство спутников Земли.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно