شماره ركورد
33927
پديد آورنده
محمد امين غفاري
عنوان
بررسي تحولات ريزساختاري و ارزيابي عمر خزشي پره هاي مستعمل توربين گازي از جنس سوپرآلياژ پايه نيكل بر پايه مدل هاي فيزيكي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/07/23
استاد راهنما
حميدرضا عابدي
استاد مشاور
ندارد
دانشكده
مواد و متالورژي
چكيده
با توجه به اهميت عملكرد و هزينهي بالاي قطعات دمابالا در صنايع نيروگاهي، بهويژه در توربينهاي گازي، بهرهبرداري كامل از عمر سرويسدهي اين قطعات همواره يكي از چالشهاي اساسي در نگهداري و تعميرات محسوب ميشود. در ميان مكانيزمهاي تخريب، پديدهي خزش بهعنوان فرآيند تغيير شكل وابسته به زمان در دماهاي بالا، نقشي كليدي در كاهش عمر پرههاي ناحيهي داغ توربين دارد. در اين پژوهش، با هدف بررسي تحولات ريزساختاري و ارزيابي رفتار خزشي پرههاي مستعمل توربين گازي Avon 1534، نمونههايي از سه رديف پره پرفشار، فشار متوسط و كمفشار كه بهترتيب در دماهاي تقريبي 850، 750 و 650 درجه سانتيگراد و بهمدت حدود 100000 ساعت تحت سرويس بودهاند، مورد بررسي جامع قرار گرفتند. به منظور مطالعهي تغييرات ريزساختاري، از روشهاي ميكروسكوپي نوري، الكتروني و پراش پرتو ايكس استفاده شد. نتايج نشان داد كه در اثر سرويسدهي طولانيمدت، تغييرات قابلتوجهي در اندازه و مورفولوژي رسوباتγ′ و نسبت حجمي آن با فاز زمينهيγ ايجاد شده است؛ بهطوريكه بخش قابلتوجهي از ذرات γ′ دچار رشد ثانويه و كرويشدن شدهاند. همچنين، در پرههاي ناحيهي پرفشار، پديدهي تبلور مجدد جزئي، رسوبزدايي بينمرزدانهاي و ايجاد حفرات ميكروسكوپي مشاهده گرديد كه نشاندهندهي آغاز تخريب خزشي در اين بخشهاست. در ادامه، براي ارزيابي كمي رفتار خزشي، آزمونهاي خزش در دماها و تنشهاي مختلف انجام گرفت و دادههاي بهدستآمده براي استخراج ضرايب سينتيكي خزش و پيشبيني عمر باقيمانده مورد استفاده قرار گرفت. تحليل دادهها با مدلهاي فيزيكي نشان داد كه مكانيزم غالب خزش در محدودهي دماي كاري پره فشار متوسط، صعود نابجايي و در پره پرفشار، نفوذ نابجايي است. نتايج مدلسازي حاكي از آن است كه عمر باقيماندهي پرههاي ناحيهي ميانفشار حدود 30 تا 40 درصد عمر اوليه برآورد ميشود، در حاليكه پرههاي ناحيهي پرفشار به دليل شدت بالاي زوال ريزساختاري و تمركز كرنش، نياز به تعويض يا بازسازي كامل دارند. در نهايت، با تلفيق دادههاي ريزساختاري، نتايج آزمونهاي خزش و مدلهاي فيزيكي، يك چارچوب تحليلي براي پيشبيني رفتار بلندمدت پرههاي توربين گازي ارائه شد كه ميتواند در ارزيابي وضعيت و تصميمگيريهاي تعميراتي تجهيزات نيروگاهي مورد استفاده قرار گيرد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/10
عنوان به انگليسي
Study of microstructure evolution and creep lifetime assessment of used nickel-based superalloy turbine blades based on physical model
تاريخ بهره برداري
10/15/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدامين غفاري حومديني
چكيده به لاتين
Considering the critical role and high manufacturing cost of high-temperature components in power generation industries, particularly gas turbines, the complete utilization of their service life is of great importance. Among various degradation mechanisms, creep is recognized as the dominant time-dependent deformation process that limits the lifetime of turbine blades operating in high-temperature regions. In this research, the microstructural evolutions and creep behavior of service-exposed turbine blades made of a nickel-based superalloy from a gas turbine Avon 1534 were investigated. The blades were collected from three turbine stages, namely high-pressure (HP), intermediate-pressure (IP), and low-pressure (LP) sections, which had been in service for approximately 100,000 hours at temperatures of about 850°C, 750°C, and 650°C, respectively. Comprehensive microstructural characterization was carried out using optical microscopy, scanning electron microscopy, and X-ray diffraction (XRD). The results revealed significant changes in the morphology, size, and volume fraction of γ′ precipitates, along with secondary coarsening and spheroidization phenomena during long-term service exposure. Moreover, in the HP blades, the occurrence of partial recrystallization, grain boundary carbide depletion, and intergranular cavity formation indicated the onset of creep-induced degradation. Creep tests were performed under various stress and temperature conditions to determine the creep kinetics parameters and evaluate the remaining life of the blades. Based on the analysis using physically based creep models, it was found that the dominant creep mechanisms were dislocation climb for the IP blades and diffusional creep for the HP blades. The predicted remaining life for the IP blades was estimated to be around 30-40% of their original life, whereas the HP blades exhibited severe microstructural deterioration, suggesting that replacement or complete refurbishment is required. Finally, by integrating the microstructural data, creep test results, and physical creep models, a comprehensive analytical framework was established for the long-term creep life prediction of nickel-based gas turbine blades, providing a practical approach for the condition assessment and maintenance decision-making of power plant components.
كليدواژه هاي فارسي
سوپرآلياژ پايه نيكل , پره توربين گازي , خزش , ارزيابي عمر خزشي , تبلورمجدد , مدل هاي فيزيكي
كليدواژه هاي لاتين
nickel-based superalloy , gas turbine blades , creep , life time assessment , recrystallization , physical based model
Author
Mohammad Amin Ghaffari
SuperVisor
Hamid Reza Abedi