4.1 Жароміцні сталі в газотурбобудуванні

Нижче 400°С дифузійні процеси в сталях розвиваються повіль­но, отже конструкційні сталі, в тому числі вуглецеві, можуть працюва­ти як матеріал деталей ГТУ. При подальшому підвищенні температури зростає дифузійна рухомість елементів, прискорюються процеси коа­гуляції, внаслідок чого зменшуються показники в'язкості та міцності сталей. Для більш високих температур роботи обирають жароміцні сталі.

Класифікація жароміцних конструкційних сталей:

1. Перлітні сталі. Сталі використовують для виготовлення де­талей кріплення, труб, паропроводів, паронагрівачів енергетичних установок, що тривало експлуатуються при температурах 500-550°С. Ці сталі містять низку кількість вуглецю, леговані хромом, молібде­ном, ванадієм (12ХМ, 12Х1МФ).

2. Мартенситні сталі. Призначені для виготовлення деталей енергетичного обладнання (лопатки, діафрагми, диски турбін, ротори), що тривало експлуатуються при 600-620°С. Сталі містять значну кіль­кість хрому, вольфрам, молібден, ванадій (15Х11МФ, 15Х12ВНМФ).

3. Аустенітні сталі. Призначені для виготовлення роторів, дис­ків, лопаток газових турбін, що працюють при 600-700°С. До цього класу належать сталі 09Х14Н16Б, 09Х14Н19В2БР, 45Х14Н14В2М,

12Х18Н10Т.

Найбільш поширеною групою матеріалів при виготовленні дис­ків, лопаток, компресорів ГТД є феритні сталі. Для виготовлення дис­ків високотемпературних ГТУ (за умови ефективного охолодження) використовуються сталі 15Х12ВНФ, 20Х12ВНМФ. Завдяки високій демпфуючій здатності для лопаток компресорів застосовують сталі

20Х13, 14Х17Н2, 13Х14Н2ВФР, 13Х11 Н2В2МФ. Для виготовлення

лопаток компресорів з підвищеною корозійною стійкістю - сталь

08Х17Н6Т.

Іншою групою сталей, що переважно використовуються у вузлах камер згорання та турбіни, є аустенітні сталі. За Б.Гєцовим [1] аустені­тні сталі, що використовують в газотурбобудуванні, поділяють на три основні групи.

Першу групу складають незміцнені сталі, нестабілізовані або стабілізовані титаном (ніобієм), із твердорозчинним зміцненням: 08Х18Н9, 20Х23Н18, 12Х18Н10Т, 09Х14Н19В2БР1, 10Х16Н13М2Б. Ці сталі характеризуються низькою границею плинності. Сталі цієї групи призначені для виготовлення регенераторів та корпусних дета­лей. Ці сталі мають високу жаростійкість при температурах до 600­

650°С в продуктах згорання палива та на повітрі, що не містять солей морської води. Мають високу технологічність (виготовляють труби, лист), високий рівень термостійкості в умовах багаторазових запусків.

12Х18Н10Т - використовується для регенераторів, має задовіль­ний рівень корозійної стійкості в морському повітрі. Недоліком є схи­льність до корозійного розтріскування при 70-150°С в присутності со­лей морської води.

20Х23Н18 - матеріал жарових труб та деталей низькотемперату­рних турбін.

09Х14Н19В2БР1, 10Х16Н13М2Б - матеріали малонавантажених дисків стаціонарних турбін.

Другу групу складають сталі із інтерметалідним дисперсійним зміцненням (за рахунок частинок №3Ті, №3(А1,Ті)): 10Х11Н20Т3Р, Х12Н22Т3МР, А-286, 08Х15Н24В4Т, ХН35ВТ, ЭИ612К, ХН35ВТЮР.

Третю групу складають сталі з карбідним дисперсійним зміц­ненням (37Х12Н8Г8МФБ, 31Х19Н9МВБТ, ЭИ434).

37Х12Н8Г8МФБ - для дисків авіаційних та суднових двигунів. Недолік - схильна до корозійного розтріскування.

31 Х19Н9МВБТ - для дисків, лопаток стаціонарних турбін. Мож­ливим є виготовлення деталей деформацією або литвом.