انواع پوشش پره توربین گازی

پره‌های توربین گازی به دلیل قرار گرفتن در دماهای بسیار بالا (گاهی بالاتر از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد) و محیط‌های خورنده، باید از مواد و پوشش‌های خاصی برای جلوگیری از خوردگی، اکسیداسیون و تغییرات ساختاری محافظت شوند. انواع پوشش پره توربین گازی مورد استفاده در پره‌های توربین گازی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

پوشش‌های مقاوم در برابر اکسیداسیون (TBC – Thermal Barrier Coatings)

این نوع پوشش‌ها برای محافظت از پره‌ها در برابر دماهای بسیار بالا استفاده می‌شوند. از موادی مانند زیرکونیای پایدار شده با ایتریا (YSZ) برای این نوع پوشش استفاده می‌شود که عایق حرارتی عالی محسوب می‌شوند و دمای سطحی پره را کاهش می‌دهند. زیرکونیا به دلیل ساختار کریستالی خاص خود توانایی تحمل دماهای بالا را دارد و از ایجاد ترک‌های حرارتی جلوگیری می‌کند.

لایه‌های مختلف در TBC:

لایه پوشش سرامیکی (Top Coat): از YSZ ساخته می‌شود و وظیفه آن عایق حرارتی است.
لایه اتصال (Bond Coat): بین لایه سرامیکی و فلز پایه قرار دارد و از خوردگی اکسیدی جلوگیری می‌کند.

پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی و سولفیداسیون (MCrAlY)

این پوشش‌ها از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی ساخته شده‌اند که شامل ترکیباتی از کروم، آلومینیوم، ویتریوم و یک فلز اصلی مانند نیکل یا کبالت هستند. این پوشش‌ها یک لایه محافظ ایجاد می‌کنند که از پره‌ها در برابر محیط‌های خورنده محافظت می‌کند. ترکیب آلومینیوم در این پوشش‌ها با اکسیژن واکنش داده و یک لایه اکسید آلومینیوم تشکیل می‌دهد که به عنوان مانعی برای جلوگیری از نفوذ اکسیژن و خوردگی پره‌ها عمل می‌کند.

پوشش‌های مقاوم در برابر فرسایش (Erosion Resistant Coatings)

این پوشش‌ها برای حفاظت از پره‌ها در برابر ذرات جامد موجود در جریان هوا (مانند گرد و غبار و ذرات دیگر) استفاده می‌شوند که می‌توانند باعث فرسایش سطحی شوند. معمولاً از مواد سرامیکی با سختی بالا برای این منظور استفاده می‌شود.

تعمیر انواع پوشش پره توربین گازی

تعمیر پوشش پره‌های توربین گازی از فرایند حساس و تخصصی برخوردار است.شرایط سخت کاری پره ها (مانند دماهای بالا، فشار زیاد و وجود ذرات معلق) به همین علت باید با دقت بالا و استفاده از تکنیک‌های پیشرفته انجام گردد.اکثر پره‌های توربین گازی با یک پوشش محافظ از جنس سرامیک یا فلزات مقاوم در برابر حرارت و خوردگی پوشیده می‌شوند تا از سایش و خرابی در برابر شرایط سخت کاری محافظت شوند.
مراحل تعمیر پوشش پره توربین گازی

بررسی و ارزیابی آسیب
تمیزکاری سطح پره
ترمیم و آماده‌سازی سطح
اعمال پوشش جدید
پاشش حرارتی (Thermal Spray)
پوشش‌های سرامیکی با رسوب بخار شیمیایی (CVD) و فیزیکی (PVD)
عملیات حرارتی پس از پوشش‌دهی
بازرسی و کنترل کیفیت نهایی

نتیجه‌گیری:

پوشش‌ پره توربین گازی به دلیل محیط سخت و دماهای بسیار بالا نقش حیاتی در افزایش طول عمر و کارایی پره‌ها دارند. انتخاب نوع پوشش مناسب با توجه به شرایط عملیاتی توربین مانند دما، محیط خورنده و وجود ذرات معلق انجام می‌شود. به‌کارگیری تکنولوژی‌های جدید پوشش‌دهی و بهبود کیفیت این پوشش‌ها می‌تواند به افزایش بهره‌وری توربین‌ها و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری کمک کند.

سوالات متداول انواع پوشش پره توربین گازی

چرا استفاده از پوشش در پره‌های توربین گازی ضروری است؟

پوشش‌ها از پره‌ها در برابر اکسیداسیون، خوردگی و فرسایش ناشی از دماهای بسیار بالا و محیط‌های خورنده محافظت می‌کنند.

پوشش سرامیکی چه ویژگی‌هایی دارد؟

پوشش‌های سرامیکی از مواد مقاوم به دماهای بالا مانند زیرکونیای پایدار شده با ایتریا ساخته شده‌اند که به عنوان عایق حرارتی عمل کرده و از گرم شدن بیش از حد پره‌ها جلوگیری می‌کنند.

چه عواملی در انتخاب نوع پوشش برای پره‌ها تأثیرگذار هستند؟

عواملی مانند دمای کاری، محیط خورنده، سرعت فرسایش و فشار محیطی از جمله عواملی هستند که نوع پوشش را تعیین می‌کنند.

چگونه پوشش‌ها از خوردگی جلوگیری می‌کنند؟

پوشش‌های مقاوم به خوردگی، مانند MCrAlY، با ایجاد یک لایه اکسید آلومینیوم مانع نفوذ اکسیژن و سایر عوامل خورنده به سطح فلزی پره می‌شوند.

آیا پوشش‌ها طول عمر پره‌های توربین را افزایش می‌دهند؟

بله، پوشش‌های مناسب می‌توانند عمر مفید پره‌های توربین را به طور چشم‌گیری افزایش دهند و باعث کاهش هزینه‌های تعمیر پره توربین و نگهداری از آن شوند.