تطبيق طلاء مقاوم للتآكل من كربيد السيليكون في البطانات

تقنية الطلاءات الحرارية العازلة الأساسية لطلاءات الصمامات الإيقافية

يجب أن توفر الطلاءات الحرارية العازلة على أجزاء الصمام التصاقًا ومقاومة للتآكل وعزلًا حراريًا مع الحفاظ على الملاءمة الأبعادية وسلامة الإحكام.

• الطلاء السيراميكي العلوي القائم على YSZ للعزل ومقاومة الإجهاد الحراري

• طبقة رابطة من MCrAlY للحماية من الأكسدة وتثبيت الطلاء الحراري العازل

• الرش بالبلازما تحت جو خامل للتحكم في المسامية

• سماكات الطلاء من 80 إلى 250 ميكرومتر حسب التطبيق والتعرض

تتبع جميع العمليات إرشادات AMS 2437 و ISO 14923 و NADCAP للطلاء.

المواد الشائعة الطلاء في مجموعات الصمامات الإيقافية

تستفيد هذه الركائز من الطلاءات السيراميكية التي تقلل من أكسدة السطح والتدرجات الحرارية أثناء التشغيل الدوري.

دراسة حالة: سدادة صمام من إنكونيل 625 مطلية بـ YSZ لتوربين بخاري

خلفية المشروع

طلب عميل تطبيق طلاء YSZ بالبلازما على سدادة صمام من إنكونيل 625 تستخدم في توربين بخاري عالي الضغط يعمل عند 920 درجة مئوية. كانت سماكة الطلاء المستهدفة 150 ميكرومتر مع تشطيب سطح Ra ≤ 5 ميكرومتر. تم تطبيق طبقة رابطة من MCrAlY أولاً، تليها الطبقة العلوية من YSZ.

مكونات الصمام المطلية النموذجية والتطبيقات

تم تصميم الطلاءات للعزل الحراري، والحفاظ على أسطح الإحكام، والاستقرار الأبعادي على فترات خدمة طويلة.

التحديات في طلاء مكونات الصمامات الإيقافية بالطلاءات الحرارية العازلة

1. فشل التصاق الطبقة الرابطة يحدث بعد 500 دورة حرارية عندما تتجاوز خشونة سطح الركيزة Ra 6.0 ميكرومتر قبل الطلاء.

2. التآكل من جزيئات البخار يؤدي إلى ترقق الطلاء العلوي YSZ بما يتجاوز 25٪ خلال 1000 ساعة في أنظمة تدفق بسرعة 30 م/ث.

3. التشقق في طبقات الطلاء العلوي ينشأ عند الزوايا الحادة بنصف قطر أقل من 1.0 ملم تحت الصدمة الحرارية فوق 950 درجة مئوية.

4. يزداد خطر التقشير عندما يتجاوز عدم تطابق التمدد الحراري 15 × 10⁻⁶/كلفن بين الركيزة والطبقات السيراميكية.

5. متطلبات تشطيب السطح أقل من Ra 5 ميكرومتر أمر بالغ الأهمية لمناطق الإحكام ويجب الحفاظ عليها بعد الطلاء.

حلول الطلاءات الحرارية العازلة بالبلازما لمجموعات الصمامات الإيقافية

1. الرش بالبلازما LPPS يحقق مسامية أقل من 5٪ وقوة التصاق تتجاوز 30 ميجاباسكال لبيئات الحرارية عالية الدورات.

2. دقة التغطية ±0.1 ملم تحمي أوجه الإحكام أثناء عملية الرش، مما يضمن عدم وجود سيراميك على الأسطح المشغولة.

3. YSZ مع مثبت Y₂O₃ بنسبة 8 وزن٪ يحافظ على استقرار الطور الرباعي حتى 1200 درجة مئوية تحت ظروف الدورات الحرارية المتكررة.

4. معالجة HIP قبل الرش عند 1030 درجة مئوية تزيل المسامية الداخلية قبل تطبيق الطبقة السيراميكية لتحسين الالتصاق.

5. التحقق بواسطة CMM يضمن بقاء جميع الأبعاد الحرجة المطلية ضمن ±0.01 ملم بعد الطلاء.

النتائج والتحقق

طرق التصنيع

تم تشغيل الركائز بواسطة CNC من إنكونيل وهاستيلوي مزورة أو مسبوكة. تم تطبيق الطبقات الرابطة بالبلازما تليها الطلاءات السيراميكية العلوية تحت درجة حرارة وجو محكمين.

التشطيب الدقيق

تم تجليش تشطيب السطح بعد الرش إلى Ra 4.8 ميكرومتر. تم إعادة فحص الأبعاد الحرجة بواسطة CMM وتم تسويتها يدويًا حيث كانت سلامة الإحكام مطلوبة.

المعالجة اللاحقة

تلقى الأجزاء معالجة حرارية بعد تطبيق الطلاء الحراري العازل لتحقيق استقرار الالتصاق. تم إجراء التخميل النهائي للقضاء على الملوثات المتبقية.

التفتيش

أكد اختبار الأشعة السينية التصاق الطلاء وسماكة الطبقة. أكد المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) عدم وجود تقشير أو تشققات. استوفت جميع الطلاءات مواصفات العميل للالتصاق (≥30 ميجاباسكال) ومقاومة الحرارة.

الأسئلة الشائعة

1. ما هي التركيبات السيراميكية المستخدمة في الطلاءات الحرارية العازلة للصمامات؟

2. كيف تضمن التصاق الطلاءات على أسطح الصمام المنحنية؟

3. ما هي سماكة الطلاء النموذجية لصمامات إيقاف التوربينات؟

4. هل يمكن طلاء أسطح الإحكام أم يجب تغطيتها؟

5. هل تنطبق الطلاءات الحرارية العازلة على أجسام الصمامات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ؟