Состав защитного покрытия для лопаток газовых турбин

 

Использование: для нанесения защитных покрытий на изделия из жаропрочных никелевых сплавов. Сущность изобретения: состав содержит, мас. хром 40 45; алюминий 5,5 6,5; иттрий 0,2 0,3; кремний 2,0 2,5; бор 2,0 - 2,5; никель остальное. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам, используемым для нанесения защитных покрытий на изделия из жаростойких никелевых сплавов, например лопатки газовых турбин ионно-плазменным или другими методами.

Лопатки газовых турбин, изготовляемые из сплавов на никелевой основе, подвергаются интенсивной сульфидно-оксидной коррозии, обусловленной наличием соединений серы, натрия, калия и других примесей в продуктах сгорания топлива и в воздухе, подаваемом компрессором в турбину. Защитные покрытия позволяют снизить интенсивность коррозионного процесса и увеличить рабочий ресурс лопаток.

Известен ряд составов покрытий, предложенных для защиты лопаток газовых турбин от коррозии. Например, с этой целью применяется покрытие следующего состава, мас. хром 11,5; кремний 3,75; бор 2,5; железо 4,25; углерод 0,65; никель остальное [1] Известно покрытие сплавом ПГХН80СР4, содержащее, мас. хром 12 15; кремний 1,5 3,0; бор 1,5 2,5; железо ≅5,0; никель остальное.

Недостатком этих покрытий является неудовлетворительная стойкость против сульфидно-оксидной коррозии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является состав защитного покрытия для лопаток газовых турбин, содержащий, мас. хром 15 45; алюминий 14 30; иттрий 0,01 0,5; никель остальное [2] Недостатком этого состава защитного покрытия является относительно невысокая коррозионная стойкость при эксплуатации лопаток газовых турбин в условиях активного воздействия высокотемпературного газового потока.

Целью изобретения является повышение стойкости к сульфидно-окисной коррозии.

Это достигается тем, что состав защитного покрытия для лопаток газовых турбин, включающий хром, алюминий, иттрий и никель, который согласно изобретению, дополнительно содержит кремний и бор при следующем соотношении компонентов, мас.

Хром 40 45 Алюминий 5,5 6,5 Иттрий 0,2 0,3 Кремний 2,0 2,5 Бор 2,0 2,5 Никель Остальное Введение в состав защитного покрытия кремния приводит к образованию в условиях работы лопаток газовых турбин оксидов и сульфидов кремния, стойких против коррозионного воздействия газовой среды и золотых отложений. Бор повышает термическую стабильность покрытия вследствие образования барьерного слоя боридов на границе покрытия с защищаемым материалом лопатки. Росту стойкости покрытия против сульфидно-оксидной коррозии способствует высокое содержание в нем хрома и пониженное алюминия. Присутствие в покрытии иттрия приводит к увеличению его адгезии с материалом лопатки.

П р и м е р. Защитное покрытие указанного состава наносят ионно-плазменным (вакуумным электродуговым) методом на опытные образцы никелевого сплава ЖС6К и рабочие лопатки 1-й ступени газовой турбины ГТН-25.

Образцы с защитным покрытием подвергали испытаниям на сульфидно-оксидную коррозию в синтетической золе, содержащей сульфат натрия и пятиокись ванадия, при 800^оС.

В таблице приведены данные о составе предложенного защитного покрытия и его коррозионной стойкости (в виде значений долговечности) в сопоставлении со стойкостью покрытия известного состава.

Как следует из приведенных в таблице данных, предложенный состав защитного покрытия для лопаток газовых турбин (составы 1 3) обеспечивает в сравнении с известным составом защитного покрытия (состав 6) повышение коррозионной стойкости. При содержании компонентов за заявленными пределами (составы 4, 5) коррозионная стойкость защитного покрытия снижается. Кроме того, покрытие состава 5 характеризуется пониженной пластичностью.

Формула изобретения

СОСТАВ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЛОПАТОК ГАЗОВЫХ ТУРБИН, включающий хром, алюминий, иттрий и никель, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости к сульфидно-оксидной коррозии, он дополнительно содержит кремний и бор при следующем соотношении компонентов, мас.

Хром 40 45
Алюминий 5,5 6,5
Иттрий 0,2 0,3
Кремний 2,0 2,5
Бор 2,0 2,5
Никель Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1