टीएमएस-138 सिंगल क्रिस्टल कास्टिंग पावर जनरेशन टर्बाइन डिस्क वर्कशॉप
परिचय
टीएमएस-138 अल्ट्रा-हाई-टेम्परेचर टर्बाइन घटकों के लिए विकसित चौथी पीढ़ी का एक सिंगल-क्रिस्टल निकल-आधारित सुपरएलॉय है। यह 1200°C तक उत्कृष्ट क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और फेज स्थिरता प्रदान करता है, जो इसे उन्नत टर्बाइन डिस्क अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है। हमारे समर्पित सिंगल क्रिस्टल कास्टिंग वर्कशॉप में, हम पावर जनरेशन गैस टर्बाइन के लिए सटीक टीएमएस-138 टर्बाइन डिस्क का निर्माण करते हैं, जो ±0.05 मिमी के भीतर आयामी सहनशीलता, नियंत्रित [001] ओरिएंटेशन और 1% से कम सरंध्रता प्रदान करते हैं।
हमारे टीएमएस-138 डिस्क कास्टिंग्स को मांग वाले बेस-लोड और पीकिंग टर्बाइन चरणों के लिए इंजीनियर किया गया है जो अत्यधिक अपकेंद्रीय, थर्मल और फटीग लोड के तहत संचालित होते हैं।
मुख्य तकनीक: टीएमएस-138 की सिंगल क्रिस्टल कास्टिंग
हम नियंत्रित [001] क्रिस्टल ओरिएंटेशन के साथ टीएमएस-138 टर्बाइन डिस्क कास्ट करने के लिए ब्रिजमैन फर्नेस में वैक्यूम डायरेक्शनल सॉलिडिफिकेशन का उपयोग करते हैं। मिश्र धातु को ~1460°C पर वैक्यूम में पिघलाया जाता है और ~1100°C तक प्रीहीट किए गए सिरेमिक शेल मोल्ड्स में डाला जाता है। ग्रेन बाउंड्री से मुक्त सिंगल-क्रिस्टल ग्रेन संरचनाओं का उत्पादन करने के लिए 1-3 मिमी/मिनट की विथड्रॉल दर बनाए रखी जाती है, जो निरंतर उच्च-तनाव टर्बाइन संचालन के तहत दीर्घकालिक क्रीप और फटीग लाइफ को बढ़ाती है।
टीएमएस-138 मिश्र धातु की सामग्री विशेषताएं
टीएमएस-138 जापान के नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर मटेरियल्स साइंस (NIMS) द्वारा विकसित चौथी पीढ़ी का एसएक्स सुपरएलॉय है। इसमें क्रीप प्रतिरोध और फेज स्थिरता के लिए उच्च γ′ वॉल्यूम अंश और महत्वपूर्ण रेनियम सामग्री है। प्रमुख गुणों में शामिल हैं:
गुण | मान |
|---|---|
घनत्व | ~9.0 ग्राम/सेमी³ |
अंतिम तन्य शक्ति (1100°C पर) | ≥1200 एमपीए |
क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ (1000h @ 1100°C) | ≥220 एमपीए |
संचालन तापमान सीमा | 1200°C तक |
ऑक्सीकरण प्रतिरोध | उत्कृष्ट |
ग्रेन संरचना | सिंगल क्रिस्टल [001] |
ये गुण टीएमएस-138 को अल्ट्रा-एफिशिएंट गैस टर्बाइन इंजनों में टर्बाइन डिस्क अनुप्रयोगों के लिए सबसे उन्नत सामग्रियों में से एक बनाते हैं।
केस स्टडी: टीएमएस-138 टर्बाइन डिस्क उत्पादन
प्रोजेक्ट पृष्ठभूमि
एक नई पीढ़ी के संयुक्त-चक्र पावर प्लांट प्रोजेक्ट को उच्च घूर्णन तनाव के तहत 1150-1200°C पर संचालन करने में सक्षम उच्च-शक्ति, क्रीप-प्रतिरोधी टर्बाइन डिस्क की आवश्यकता थी। इसकी चौथी पीढ़ी के प्रदर्शन विशेषताओं के लिए टीएमएस-138 का चयन किया गया था। हमने पूर्ण [001] ओरिएंटेशन, एचआईपी समेकन और अंतिम मशीनिंग के साथ सिंगल-क्रिस्टल टर्बाइन डिस्क का निर्माण किया, ताकि घूर्णन मशीनरी के लिए आईएसओ 19443 और एएसएमई सेक्शन III मानकों को पूरा किया जा सके।
विशिष्ट पावर जनरेशन अनुप्रयोग
हाई-प्रेशर टर्बाइन डिस्क (जैसे, सीमेंस एचएल-क्लास, जीई एचए-क्लास): टीएमएस-138 डिस्क सबसे मांग वाले टर्बाइन चरणों में असाधारण शक्ति और ऑक्सीकरण प्रतिरोध प्रदान करते हैं।
सेकेंड-स्टेज एसएक्स रोटर डिस्क: सेकेंडरी टर्बाइन सेक्शन में सिंगल-क्रिस्टल डिस्क भारी लोडिंग चक्रों के तहत विस्तारित क्रीप लाइफ और आयामी स्थिरता प्रदान करती हैं।
ट्रांजिशन कपलिंग डिस्क: गर्म गैस सेक्शन को ठंडे कंप्रेसर चरणों से जोड़ने वाली महत्वपूर्ण घूर्णन संरचनाएं, जिन्हें अद्वितीय फटीग और फेज स्थिरता की आवश्यकता होती है।
एडवांस्ड साइकिल रोटर डिस्क: सुपरक्रिटिकल CO₂ या क्लोज्ड-लूप ब्रेटन साइकिल सिस्टम के लिए डिज़ाइन किए गए घटक, जहां थर्मल फटीग और ऑक्सीकरण नियंत्रण सर्वोपरि है।
ये अनुप्रयोग अत्यधिक थर्मल और यांत्रिक परिस्थितियों के तहत टर्बाइन आउटपुट, लाइफसाइकिल और हीट-टू-पावर दक्षता को अधिकतम करने में टीएमएस-138 की भूमिका को उजागर करते हैं।
टीएमएस-138 टर्बाइन डिस्क के लिए विनिर्माण समाधान
कास्टिंग प्रक्रिया वैक्स असेंबली सटीक ज्यामिति के अनुसार बनाई जाती हैं और सिरेमिक शेल मोल्ड्स में निवेशित की जाती हैं। ~1460°C पर वैक्यूम मेल्टिंग और ब्रिजमैन डायरेक्शनल सॉलिडिफिकेशन [001]-ओरिएंटेड सिंगल-क्रिस्टल डिस्क का उत्पादन करते हैं। स्ट्रे ग्रेन को खत्म करने और डिस्क हब और बाहरी रिम में दोष-मुक्त संरचना सुनिश्चित करने के लिए कूलिंग प्रोफाइल को अनुकूलित किया जाता है।
पोस्ट-प्रोसेसिंग कास्टिंग को सघन करने और किसी भी अवशिष्ट सरंध्रता को खत्म करने के लिए 1190°C और 100 एमपीए पर हॉट आइसोस्टेटिक प्रेसिंग (एचआईपी) लागू किया जाता है। पोस्ट-एचआईपी सॉल्यूशन और एजिंग हीट ट्रीटमेंट γ′ वितरण और सूक्ष्म संरचनात्मक एकरूपता को अनुकूलित करते हैं।
पोस्ट मशीनिंग सीएनसी मशीनिंग बोर व्यास, बोल्ट सर्कल और एयरोडायनामिक प्रोफाइल पर कड़ी सहनशीलता सुनिश्चित करती है। ईडीएम महीन-फीचर शेपिंग को सक्षम बनाता है, और आंतरिक तनाव राहत या कूलिंग होल के लिए डीप होल ड्रिलिंग की जाती है।
सतह उपचार थर्मल लोड और ऑक्सीकरण स्केलिंग को कम करने के लिए डिस्क फेस पर वाईएसजेड जैसे थर्मल बैरियर कोटिंग्स (टीबीसी) लगाए जाते हैं। अतिरिक्त जंग संरक्षण के लिए डिफ्यूजन एल्युमिनाइड या प्लैटिनम-एल्युमिनाइड कोटिंग्स उपलब्ध हैं।
परीक्षण और निरीक्षण प्रत्येक डिस्क एक्स-रे नॉनडिस्ट्रक्टिव टेस्टिंग, सीएमएम आयामी सत्यापन, क्रीप और टेन्साइल टेस्टिंग, और मेटलोग्राफिक विश्लेषण से गुजरती है ताकि ग्रेन ओरिएंटेशन, γ′ मॉर्फोलॉजी और कास्टिंग अखंडता की पुष्टि की जा सके।
मुख्य विनिर्माण चुनौतियां
बड़े व्यास वाली टर्बाइन डिस्क में सिंगल-क्रिस्टल [001] ओरिएंटेशन सुनिश्चित करना।
डायरेक्शनल सॉलिडिफिकेशन के दौरान स्ट्रे ग्रेन गठन और थर्मल विरूपण को रोकना।
जटिल हब और रिम ज्यामिति में यांत्रिक स्थिरता बनाए रखना।
निरंतर उच्च-लोड सेवा में कम-चक्र फटीग प्रतिरोध और ऑक्सीकरण नियंत्रण प्राप्त करना।
परिणाम और सत्यापन
लाउए एक्स-रे विवर्तन और एसईएम इमेजिंग के माध्यम से सिंगल-क्रिस्टल अखंडता सत्यापित।
रेडियोग्राफिक और घनत्व परीक्षण के माध्यम से पोस्ट-एचआईपी सरंध्रता <1% की पुष्टि।
1100°C पर 1000-घंटे के परीक्षण चक्रों द्वारा क्रीप रप्चर ≥220 एमपीए मान्य।
मल्टी-एक्सिस सीएमएम स्कैनिंग के माध्यम से ±0.05 मिमी के भीतर आयामी सहनशीलता की पुष्टि।
1200°C पर 1000 थर्मल फटीग चक्रों के बाद कोई γ′ कोर्सनिंग या सतह स्केलिंग नहीं।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
पावर जनरेशन में सिंगल-क्रिस्टल टर्बाइन डिस्क कास्टिंग के लिए टीएमएस-138 आदर्श क्यों है?
टीएमएस-138 कास्टिंग के दौरान डायरेक्शनल सॉलिडिफिकेशन को कैसे नियंत्रित किया जाता है?
ऑक्सीकरण प्रतिरोध बढ़ाने के लिए टीएमएस-138 के साथ कौन से सतह उपचार संगत हैं?
क्या टीएमएस-138 डिस्क को हाइब्रिड या उन्नत चक्र टर्बाइन प्लेटफार्मों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है?
महत्वपूर्ण घूर्णन घटकों में अनुपालन का समर्थन करने के लिए कौन से गुणवत्ता प्रमाणपत्र और परीक्षण प्रक्रियाएं हैं?
