CS272814B1 - Protective coat of turbo-compressor's blades against corrosion and abrasion - Google Patents

Description

Vynález se týká ochranného povlaku lopatek turbokompresorů proti korozi a abrazi, vytvořeného ze dvou vrstev elektrolytickým nanášením kovového povlaku.

Lopatky turbokompresorů jsou v mnoha případech vystaveny koroznímu a abraznímu namáhání. Přítomnost chloridových iontů může za určitých podmínek, napřiklad při pracovním odstavení kompresoru, být příčinou bodové koroze lopatkového materiálu. Bodová koroze způsobuje vznik a šíření trhlinek v materiálu a v krajním případě může dojít k prasknuti lopatky. Abrazivní částice, které se mohou nacházet v stlačovaném plynu, poškozuji mechanicky povrch lopatky. Drsný povrch lopatky zhoršuje aerodynamické poměry a snižuje výkon celého zařízení. Vlivem otryskáváni lopakty mikroskopickými částicemi se porušuje pasivní vrstva lopatkového materiálu, zhoršuje se jeho protikorozní odolnost a opět může dojít ke vzniku bodové koroze.

Oa známo několik řešeni ochran lopatek proti těmto negativním vlivům. Často je uváděna difúze některých kovů, napřiklad boru, titanu, chrómu, křemíku do povrchu materiálu. Tyta kovy zvyšuji odolnost proti korozi, zvláště při vyšších teplotách. Společným nedostatkem tohoto řešení je vysoká teplota, při které dochází k difúzi příslušného kovu. Teploty se pohybují v rozmezí 800 až 1 200 °C. Vysoká teplota procesu negativně ovlivňuje mechanické vlastnosti materiálu lopatek, takže je nutné složitými postupy uvést materiál do původního stavu.

Oále je známo nanášení nitridu titanu při teplotách 200 až 300 °C, čímž nedochází ke změně struktury základního materiálu lopatek. Vyloučený nitrid titanu je vysoce tvrdý. Touto cestou je možné vyloučit slabou vrstvu nitridu, která činí 5 až 8 mikrometrů.

Při napadeni chloridovými ionty dochází ke vzniku bodové koroze a povlak se odlupuje. Vzhledem k tomu, že nitrid titanu je značně křehký, dochází při abrazivním namáháni k jeho popraskáni.

Také je známo nanášeni směsného povlaku kobalt - karbid wolframu. Tento povlak musi být nanášen speciální pulsni technologii. Nelze použit běžné plasmové technologie, protože povlak musí být bezporavitý a dobře přilnavý. Nevýhodou tohoto řešeni je, že vyžaduje vysoké náklady při zavádění technologie a dodržováni velmi přísných bezpečnostních opatřeni.

Dále jsou také známy způsoby vylučování kovových povlaků elektrolytickým způsobem z vodných roztoků, napřiklad pokovování povlakem nikl - železo s obsahem železa 20 až 40 S hmot. Tento povlak je značně tvrdý, jeho míkrotvrdost čini 600 až 700 HVm a je velmi pružný. Vzhledem k tomu, že jeho rovnovážný potenciál je o 250 roV kladnější než lopatkový materiál, vzniká elektrický článek, kde lopatkový materiál je vždy anodou. V případě porovitosti povlaku nebo při jeho poškození abrazivnimi částicemi, obsaženými v plynům dochází ke značnému koroznímu napadeni základního materiálu.

Oe také znám ochranný povlak lopatek turbokompresoru vytvořený elektrolytickým: nanášením dvou vrstev povlaků, kdo první vrstva je tvořena slitinou niklu s grafitem a druhá vrstva slitinou niklu s wolframem. Takto chráněné lopatky mohou však pracovat pouze v prostředí do teploty maximálně 350 °C.

Uvedené nevýhody odstraňuje podle vynálezu ochranný povlak lopatek turbokompresovu proti korozi a abrazi, vytvořený ze dvou vrstev elektrolytickým nanášením kovových povlaků, kde základní vrstva povlaku je tvořena slitinou niklu s 0,1 až 6 'jj hmot. grafitu. Podstata vynálezu spočívá v tom, žo no tuto základní vrstvu povlaku jo nanošen dalši kovový povlak, tvořený slitinou niklu s 1 až 15 2 hmot. fosforu.

Výhoda ochranného povlaku lopatek podle vynálezu spočívá v dosažení vysokého stupně odolnosti lopatky proti bodové korozi a abrazi v prostředí s pracovní teplotou až 450 °C.

Základní povlak má rovnovážný potenciál rozdílný pouze o 10 až 15 mV od základního materiálu. Důsledkem je, že vzniklý elektrochemický článek mezi základním materiálem a slitinovým povlakem má minimální elektromotorickou sílu a prakticky neovlivňuje korozní napadení záCS 272 814 Bl kladního materiálu. To je zvlášt důležité v tom případě, žs povlak nikl - grafit je pórovitý nebo že dojde k jeho proraženi mechanickými částicemi. Samotný povlak nikl - grafit jo velmi odolný proti bodové korozi. Oalší kovový povlak je velmi odolný proti abrazi, zvláště při vyšších provozních teplotách. Tento typ povlaku se vylučuje z elektrolytu při teplotě 50 až 60 °C, takže neovlivňuje změny mechanických vlastnosti základního materiálu. Vyloučeni slitiny nikl - fosfor musi následovat ihned po vyloučeni povlaku nikl - grafit. Zvýšeni odolnosti jak proti korozi, tak i abrazi kovových povlaků se dosáhne jejích tepelným zpracováním, ovlivňujícím příznivě vnitřní pnutí kovových povlaků a jejich přilnavost.

Ochranný povlak padle vynálezu byl vyzkoušen na dvou dále popsaných příkladech prove děni.

Příklad 1

Na lopatku turbokompresorů byl elektrolyticky nanesen základní kovový povlak ze slitiny nikl - grafit o tlouštce 30 mikrometrů, na který byl nanesen dalěi kovový povlak ze slitiny nikl - fosfor o tlouštce 15 mikrometrů. Potom byla lopatka podrobena působeni modelového korozního prostředí, které obsahovalo 50,64 g/1 síranu železnatóho a 108,14 g/1 chloridu železitého. Po šesti hodinách působení byl povlak celistvý a základní materiál nevykazoval známky vzniku bodové koroze.

Přiklad 2

Obdobně jako v přikladu 1 byl nanesen základní kovový povlak o tlouštce 45 mikrometrů a další kovový povlak o tlouštce 30 mikrometrů. Po stejné modelové zkoušce byl také povlak celistvý a bez bodové koroze.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU ς

   Ochranný povlak lopatek turbokompresorů proti korozi a abrazi, vytvořený ze dvou vrs tev elektrolytickým nanášením kovových povlaků, kde základní vrstva povlaku je tvořena slitinou niklu s 0,1 až 6 % hmot. grafitu, vyznačujici se tim, ža na základní vrstvu povlaku je nanesena doloi kovová vrstva tvořená slitinou niklu s 1 až 15 % hmot. fosforu.