В России иногда термин
«суперсплавы» используют в более v-tv
смысле для обозначения только никелевых жаропрочных сплавов по
следних поколений, подчеркивая тем самым особую сложность их хи мического
состава и повышенный уровень служебных свойств.
В данной работе термин
использован в своей исконной трактовке принятой международным техническим
сообществом.
Суперсплавы работают в газовых
турбинах воздушного, морского автомобильного транспорта, танковых
двигателей, газовых турбинах промышленного назначения
(газоперекачивающие станции, электростанции) в ракетных двигателях, в
космических аппаратах, атомных реакторах' нефтехимическом оборудовании и
т. п.
В основном, суперсплавы
применяются как жаропрочные материалы, но около 15...20 % этих сплавов
применяются в качестве коррозионно-стойких материалов в химической,
нефтехимической промышленности, тепловой и ядерной энергетике, при
производстве стекла, бумажной пульпы и средств борьбы с загрязнением
окружающей среды.
Жаропрочные суперсплавы в 90-е
годы XX в. составляли 40...50% от массы конструкций газовых турбин:
газотурбинных установок (ГТУ) и газотурбинных двигателей (ГТД). По
прогнозам, к 2010 г. эта доля упадет до 30%, так как около 15%
придется на новые классы материалов — интерметаллиды (алюминиды)
никеля и титана. В расчете на 1 кВт мощности газовой турбины в ней имеется
примерно 100 г суперсплавов. При подъеме температуры на входе турбины
рост КПД составляет примерно 3,3...3,8 % (абс.) на каждые 100 градусов. В
связи с этим температура рабочих газов на входе в турбину непрерывно
повышается. Если на промышленных газотурбинных установках ГТУ-2,5П на
основе авиадвигателя Д-30 (год сертификации двигателя — 1967 г.) эта
температура была 648...753 °С, то на установках ГТУ-16П и ГТУ-25П на
основе двигателя ПС-90А (год сертификации двигателя — 1992 г.) она
возросла до 1167...1172 °С, а в самом двигателе ПС-90А - до 1367
°С.
Основными узлами газовых турбин,
в которых используются суперсплавы, являются: камеры сгорания и
переходные узлы, направляющие (сопловые) лопатки, рабочие лопатки,
турбинные диски.
Камеры сгорания. В
них горит топливно-воздушная смесь, достигая температур выше 1650 °С.
Тонкий слой холодного воздуха, продуваемого компрессором через
охлаждающие полости, защищает материал камеры сгорания и разница в
температуре металла и пламени может пр£" вышать 850 °С. Стенки камеры
должны выдерживать температурные перепады при пуске и остановке турбины.
При этом возникают тер-
