Исследования
Обязательная составляющая деятельности предприятия – всестороннее исследование деталей, поступивших в ремонт: исследование микроструктуры материалов, механических свойств, химического анализа жаростойких покрытий и т.д.
На предприятии ООО «ПП ТСС» научные исследования и разработки проводятся с использованием оборудования на базе кафедры «Технология машиностроения» ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет». Металлургическое исследование проводят инженеры-исследователи под общим руководством профессоров, докторов и кандидатов технических наук кафедры.
Квалифицированные специалисты ООО «ПП ТСС» проводят независимые исследования по разрушениям деталей турбин и компрессора, экспертную оценку и аттестацию различных технологических процессов путем исследования их влияния на физико-химические, структурно-фазовые и эксплуатационные свойства обрабатываемых изделий с применением современного высокоточного оборудования.
Результаты исследований дают возможность прогнозировать состояние материала рабочих и направляющих лопаток различных ГТД в процессе длительной эксплуатации, что в свою очередь получает свое отражение при создании новых и усилении имеющихся технологий восстановительного ремонта с целью продления жизненного цикла деталей.
Некоторые виды повреждений, исследованных на предприятии
Совместно с ООО «Газпром центрремонт» проведено исследование появления сетки микротрещин на хвостовике рабочей лопатки ТВД изд. ГТК-25И. Материал ЗМИ-3У.
Сетка микротрещин на хвостовике
Общий вид трещины
Трещины на ножках лопаток носят системный характер: одинаковое место расположение на ножке со стороны спинки, сетка трещин в круге диаметром 40 мм, глубина исследованных трещин от 0,67 до 2 мм.
Аналогичные трещины выявлены на 56 лопатках из комплекта 80 шт. Зона №1 имеет особенности, связанные с процессом кристаллизации при литье (междендритные расстояния, размер зерен, ликвация Ti и др.). Возможно, в данном месте расположен литниковый питатель.
Зарождение трещины в зоне №1
Развитие трещины в зоне №2
Лопатки после наработки 28 022 ч. имеют усталостные повреждения в зоне №1, начало усталостного разрушения в зоне №2. Возможная причина: условия эксплуатации данного комплекта лопаток, в сочетании с неоптимальной литниковой системой (питателя). На ножках лопаток обнаружено жаростойкое покрытие, что является нарушением нормативно технической документации (НТД) при изготовлении лопатки.
Исследование трещины в елочном пазу на РЛ ТВД изд. ГТК-25И
На комплекте рабочих лопаток ТВД изд. ГТК-25И при проведении цветной дефектоскопии были обнаружены трещины на рабочей части второго зуба. Материал лопаток соответствует сплаву ЗМИ-3У. Наработка комплекта 36 600 ч.
Вид елочного паза с трещиной
Трещина распространяется, как по междендритному пространству, так и пересекает дендриты. Трещина распространяется также по первичной .
Общий вид трещины
Распространение трещины по первичной γ′–фазе
Конец трещины
Распространяясь, трещина проходит через карбиды, вследствие чего они разрушаются.
Начало трещины предположительно от надрыва механического происхождения, развитие по зернам и преимущественно по границам зерен.
Исследуемая трещина имеет усталостный характер, о чем свидетельствует развитие по границам, по телу зерна, вторичная трещина и разрушение карбидов при ее распространении по границе зерен.
Исследование термоусталостной трещины в сегменте соплового аппарата ТВД изд. ГТК-25И, ранее прошедшего ремонт с заменой выходной кромки
При проведении входного контроля методом цветной дефектоскопии обнаружена трещина в радиусе перехода.
Сегмент соплового аппарата
Общий вид термоусталостной трещины
Термоусталостная трещина начала развитие из радиуса перехода полки в перо, прошла через наплавку и проникла в зону термического влияния вваренной пластины на глубину примерно 1 мм. В ЗТВ никаких изменений не обнаружено. Микроструктура вваренной пластины характеризуется тонкими границами зерен. Изменений структуры сегмента в процессе эксплуатации не обнаружено.
Исследование усталостной трещины на выходной кромке рабочей лопатки ТВД изд. ГТК-25И из материала Inconel
Общий вид излома
Выходная кромка со стороны спинки
Очаг разрушения, находится на выходной кромке со стороны спинки. Линии отдыха и отсутствие выраженных дендритов говорит о начальном усталостном разрушении.
Повторно-статическое разрушение с очагами
Трещина продолжила свое развитие по механизму повторно-статического разрушения, о чем свидетельствуют хорошо просматриваемые дендриты и наличие признаков очагов разрушения.
Разрушение лопаток ТВД ГПА ГТК-10И
Лопатки изготовлены по программе импортозамещения из литейного никелевого сплава ЗМИ-3У, имеют назначенный ресурс 29 000 ч. Наработка в эксплуатации до разрушения составляет 26 275 ч.
Общий вид разрушившихся лопаток
Анализ внешнего вида лопаток свидетельствует о том, что характер, морфология и фронт разрушения лопаток всей ступени аналогичны. Линия разрушения проходит по перу лопатки, захватывая входную, выходную кромки и центральную часть пера, имеет сглаженный характер, без пластической деформации.
Фотографии изломов при различных увеличениях
По результатам механических испытаний установлено частичное их несоответствие ТУ.
Защитные жаростойкие покрытия на наружной поверхности проточной части пера лопатки и на внутренней поверхности находятся в удовлетворительном состоянии.
Излом имеет многоочаговое усталостное строение. Ширина усталостных бороздок 0,5…1,5 мкм. Основные очаги множественных усталостных трещин расположены во внутренней полости лопатки.