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 Каждый год на месторождениях происходят десятки плановых остановок скважин для ремонта или профилактики. Чтобы во время простоев предотвратить выброс нефти и газа на поверхность, скважины глушат и закачивают в них специальные жидкости, в качестве которых нередко используют обратные эмульсии. Раньше считалось, что они безвредны и легко удаляются, поэтому, когда после глушения проницаемость уменьшалась, это списывали на другие факторы — например, отложение парафинов. Комплексно не изучалось, как именно эти составы влияют на снижение добычи. Ученые Пермского Политеха изучили обратные эмульсии и впервые объяснили, как они влияют на проницаемость горных пород. Проведенное исследование позволяет заранее определить, насколько опасен тот или иной состав и какой способ очистки сработает лучше. Это поможет нефтяным компаниям минимизировать потери добычи и избежать дорогостоящих восстановительных работ.
Переход к оседлой жизни и выращиванию кукурузы на юге Анд оказался историей затяжного кризиса. Международная группа ученых выяснила, как местные сообщества и группы мигрантов сообща пытались пережить последствия этой трансформации.
Большой взрыв мог быть не началом Вселенной, а моментом рождения самой гравитации в привычном нам виде. Новая модель предлагает иную, квантовую форму гравитации, которая могла запустить инфляцию и избавить космологию от проблемы сингулярности, где законы физики перестают работать.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
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