Da es sich um eine moderne Schlüsselausrüstung der Energietechnik handelt, ist die Verbesserung des Wirkungsgrads von Gasturbinen von entscheidender Bedeutung für die Energienutzung und die industrielle Entwicklung. Um die Leistung von Gasturbinen zu steigern, haben Forscher verschiedene Maßnahmen bei der Gestaltung und Materialauswahl von Turbinenschaufeln ergriffen. Durch die Optimierung des Schaufeldesigns, die Auswahl neuer hochtemperaturbeständiger Materialien und die Beschichtung der Schaufeloberfläche mit Hochtemperatur-Schutzschichten (z. B. NiCoCrAlY-Beschichtung) kann die Arbeitseffizienz von Gasturbinen deutlich verbessert werden. Diese Beschichtungen werden von Materialwissenschaftlern bevorzugt, weil sie einfach zu implementieren, im Prinzip einfach und effektiv sind.
Allerdings besteht bei Gasturbinenschaufeln, die über einen langen Zeitraum in Hochtemperaturumgebungen betrieben werden, das Problem der Interdiffusion von Elementen zwischen der Beschichtung und dem Substrat, was die Beschichtungsleistung erheblich beeinträchtigt. Um dieses Problem zu lösen, können Oberflächenwärmebehandlungstechnologien, wie das Aufbringen von Hochtemperatur-Schutzbeschichtungen und der Aufbau von Diffusionssperrschichten, die Hochtemperaturbeständigkeit und Lebensdauer der Rotorblätter effektiv verbessern und dadurch die Betriebseffizienz und Zuverlässigkeit verbessern die gesamte Gasturbine.
Vorteile der Wärmediffusionstechnologie und der Abschirmschlämme
Die Thermodiffusionstechnologie wird seit 1988 bei der Hochtemperatur-Oberflächenmodifizierungsbehandlung eingesetzt. Diese Technologie kann eine dünne karbonisierte Schicht auf der Oberfläche kohlenstoffhaltiger Materialien wie Stahl, Nickellegierungen, Diamantlegierungen und Hartmetall bilden und so die Oberfläche erheblich härten das verarbeitete Material. Durch Thermodiffusion behandelte Materialien weisen eine höhere Härte sowie eine ausgezeichnete Verschleiß- und Oxidationsbeständigkeit auf, wodurch die Lebensdauer von Reismetall-Stanzwerkzeugen, Umformwerkzeugen, Rollformwerkzeugen usw. um das bis zu 30-fache erhöht werden kann.
Bei der Herstellung von Flugzeugtriebwerken ist der Wärmebehandlungsprozess von Turbinenschaufeln von entscheidender Bedeutung für die Verbesserung der Triebwerksleistung. Die neu eingeführte Maskierungsaufschlämmung von Dalian Yibang ist speziell für Hochtemperatur-Diffusionsbeschichtungsprozesse konzipiert und kann in extremen Umgebungen über 1000 Grad einen guten Schutz bieten und dadurch die Produktionseffizienz und Prozessstabilität deutlich verbessern.
Hohe Temperaturstabilität: Maskierungsschlamm eignet sich gut für Hochtemperatur-Diffusionsbeschichtungsprozesse über 1000 Grad, vermeidet das Risiko, dass herkömmliche Maskierungsmaterialien bei hohen Temperaturen erweichen, und gewährleistet die Zuverlässigkeit der Beschichtung.
Keine Nickelfolienbeschichtung erforderlich: Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden erfordert der Maskierungsschlamm keine zusätzliche Nickelfolienbeschichtung, was die Arbeitsschritte vereinfacht und Arbeitszeit und Materialkosten spart.
Schnelle Aushärtung: Bei Raumtemperatur beginnt der Abdeckschlamm bereits nach 15 Minuten auszuhärten und ist innerhalb von 1 Stunde vollständig ausgehärtet, was den Produktionszyklus deutlich verkürzt und den Tauch- und Bürstenvorgang effizienter macht.
Einfache Bedienung und einfache Entfernung: Der Bediener kann den verfestigten Abdeckschlamm einfach mit einem Hartplastikmesser entfernen, wodurch die Komplexität des Prozesses und die Anforderungen an die Bedienerkenntnisse reduziert werden.
Hohe Arbeitseffizienz: Der Maskierungsschlamm übernimmt die Lösung „Trockenpulver + Box“. Eine Box kann die Maskierungsarbeit von etwa 10 Teilen erledigen, was die Effizienz und Zuverlässigkeit des Prozesses deutlich verbessert.
Die Anwendungsszenarien von Hochleistungsgasturbinen sind hauptsächlich die Bodenstromversorgung sowie die Industrie- und Wohnheizung. Der endgültige Zweck der Turbine spiegelt sich daher in der Ausgangsleistung der Welle, dem Antrieb des Generators zur Stromerzeugung und einer bestimmten Abgasmenge wider Temperatur (für nachgeschaltete Abhitzekessel und Dampfturbinen). Bei der Konstruktion einer Gasturbine müssen sowohl Einzelzyklen als auch kombinierte Zyklen berücksichtigt werden. Gasturbinen konzentrieren sich mehr auf die Effizienz der Stromerzeugung und das fertige Produkt bzw. auf die Kosteneffizienz des Produkts und streben nach langlebigen und zuverlässigen Materialien, langen Wartungszyklen und langen Intervallen. Bei der Konstruktion von Flugzeugtriebwerken steht das Verhältnis von Schub zu Gewicht im Mittelpunkt. Das Produkt sollte so leicht und klein wie möglich sein und der erzeugte Schub sollte so groß wie möglich sein. Da es sich um einen einzigen Zyklus handelt, sind die verwendeten Materialien eher „hochwertig“. Gleichzeitig wird bei der Konstruktion mehr Wert auf den Kraftstoffverbrauch im Niedriglastbetrieb gelegt. Schließlich verbringen Flugzeuge die meiste Zeit in der Stratosphäre, anstatt zu starten.
Tatsächlich sind sowohl Flugzeugtriebwerke als auch bodengestützte Gasturbinen aufgrund der schwierigen Herstellung, des langen Forschungs- und Entwicklungszyklus und der großen Bandbreite der beteiligten Industriezweige die Kronjuwelen der Industrie. Allerdings haben sie aufgrund unterschiedlicher Anwendungsfelder unterschiedliche Schwerpunkte und unterschiedliche Herausforderungen. Es gibt nur sehr wenige Unternehmen oder Institutionen auf der Welt, die Hochleistungsgasturbinen und Flugzeugtriebwerke herstellen können, wie GE Pratt & Whitney in den Vereinigten Staaten, Siemens in Deutschland, Rolls-Royce im Vereinigten Königreich, Mitsubishi in Japan usw ., weil es die Schnittstelle vieler Disziplinen, Systemdesign, Materialien, Prozesse und Herstellung von Schlüsselkomponenten usw. beinhaltet, mit großen Investitionen, langen Zeiträumen und langsamen Ergebnissen. Auch die oben genannten Unternehmen haben eine lange Entwicklungszeit hinter sich, um ihre Produkte auf das aktuelle Niveau mit geringeren Kosten, höherer Leistung und Zuverlässigkeit sowie geringeren Emissionen weiterzuentwickeln und zu verbessern.
