Nikel Esaslı Süper Alaşımların Endüstriyel Gaz Türbinlerinde Kullanım Sürelerinin Mikro Yapıları Üzerine Etkisinin Araştırılması

Abstract

Elektrik üretiminde kullanılmakta olan endüstriyel gaz türbinlerinin tasarımındaki en önemli faktörler, kullanım amacına uygunluk, güvenilirlik, verimlilik ve tabii ki maliyet unsurlarıdır. Günümüzde, daha yüksek performanslara ulaşılabilmek amacıyla gaz türbin parçalarındaki malzeme seçiminde kendini ispat eden malzemelerin yanısıra yeni malzemeler de denenmektedir. Çoğu zaman, en yakın teknoloji olan uçak motorları konusundaki gelişmeler gaz türbinlerine adapte edilmektedir. Ancak gaz türbinlerine özel durumların ve tasarımların gerekli olduğu pek çok durumla da karşılaşılmaktadır. Malzeme teknolojisindeki bu ilerlemeler, endüstriyel gaz türbinlerinden elektrik enerjisi üretiminde verimliliğin sürekli olarak artmasını sağlamaktadır. Gaz türbinlerinde yüksek yanma sıcaklıklarına çıkıldıkça verimlilik artmaktadır. İleri teknoloji malzemeleri kullanılarak üretilen gaz türbinleri sayesinde kombine çevrim verimliliği % 60 mertebelerine kadar yükselmiştir. Gelişmeler, önümüzdeki on yıl içerisinde gaz türbinlerinde daha yüksek yanma sıcaklıklarına ulaşılacağını göstermektedir. Nikel esaslı süperalaşımlar, endüstriyel gaz türbinlerinde yanma odaları, kanatçıklar ve nozul parçalarında kullanılarak, bu parçaların ömürlerinin belirgin bir şekilde uzatılmasını, dolayısıyla da türbinlerin bakım aralıklarının uzamasını ve bakım maliyetlerinin düşmesini sağlamaktadır. Bu çalışmanın amacı elektrik üretiminde kullanılmakta olan endüstriyel gaz türbinlerini, yüksek çalışma sıcaklıklarında ve özellikle yakıt bileşimlerindeki değişkenliklerin neden olduğu korozif ortamlarda en fazla sınırlayan parçalardan olan 1. ve 2. kademe nikel esaslı türbin kanatçıklarının 48000 saat çalışma sonunda mikroyapı, kaplama kalınlığı veya mekanik mukavemet özelliklerinde alaşımın servis öncesindeki özelliklerinden ne kadar sapma olduğunun belirlenmesi ve bu sonuçların uluslararası literatüre aktarılması olacaktır.

Primary philosophy in the industrial gas turbine design is to build a reliable, efficient, cost-effective machine for the intended service. Whenever possible, standard materials with histories of successful application are used. In many cases, proven technology is utilized from aircraft or steam turbine applications. Advanced materials helps energy industry with improvements in gas turbines efficiencies and outputs. These improvements are offering the most fuel-efficient power generation systems available. Combined-cycle efficiencies as high as 60% are now achievable because of increased firing temperature coupled with more efficient component and system designs. Ongoing developments now promise that the coming decade will witness continued growth of gas turbines with higher firing temperatures, pressures and outputs. The stage 1 and stage 2 buckets must withstand the most severe combination of temperature, stress and environment. These parts are generally the limiting component in the machine. This project will concentrate on metallurgical and microstructure study and also assessment of the coatings of as received and 48000 turbine operation hours service exposed first and second stage blades.