کاربرد جوشکاری سوپر آلیاژ نیکل برای توربین گازی صنعتی

Nickel-Based Superalloy Welding Practices for Industrial Gas Turbine Applications

چکیده

راندمان و عملکرد بالاتر و هزینه های کمتر توربین های گازی صنعتی، نیروی محرکه برای به کارگیری مواد با قابلیت استحکام بالا و دما بالا نظیر سوپر آلیاژ پایه نیکل است. برای پاسخ به نیاز طراحی اجزا و مهندسی ساخت، این مواد باید دارای قابلیت جوش پذیری به طریق رضایت بخشی باشند. مقاله پیش رو عیوب رایج ناشی از جوشکاری مشکل مواد پر آلیاژ را شرح داده و به تعدادی از فرایندهای جوشکاری که در ساخت و تعمیر اجزای آلیاژی نیکلی بکار می‌روند، می‌پردازد. این فرایندها شامل جوشکاری تحت پوشش گازهای محافظ با الکترود تنگستن GTA ، جوشکاری پرتو الکترونی EB، رسوب گذاری پودر توسط لیزر و جوشکاری اصطکاکی می‎‌‌شوند.

بسیاری از آلیاژهای پایه نیکل رقیق تر (کم آلیاژ) به روش GTA متداول جوش پذیری راحتی دارند، اما در مواد رسوب سختی شده دارای استحکام بالا، تشکیل منطقه متاثر از حرارت و عیب ترک پیر کرنشی امکان پذیر است. تعدادی از عوامل روی امکان بروز ترک تاثیرگذار هستند مانند ترکیب (مقدار آلومینیوم و تیتانیوم)، اندازه دانه، عملیات حرارتی قبل و بعد از جوش، و خود فرایند جوشکاری (کنترل گرمای ورودی و سرعت پیشروی). شناسایی پارامترهای فرایند هنوز به طور عمده تجربی است و درک کاملتری از فرایندهای اتصال به توسعه و به کارگیری روش های پیشرفته مدلسازی عددی بستگی دارد.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

The continued drive for increased efficiency, performance and reduced costs for industrial gas turbine engines demands extended use of high strength-high temperature capability materials, such as nickel based superalloys. To satisfy the requirements of the component design and manufacturing engineers these materials must be capable of being welded in a satisfactory manner. The present paper describes the characteristic defects found as a result of welding the more difficult, highly alloyed materials and reviews a number of welding processes used in the manufacture and repair of nickel alloy components. These include gas tungsten arc (GTA) and electron beam (EB) welding, laser powder deposition and friction welding.

Many of the more dilute nickel based alloys are readily weldable using conventional GTA processes, however, high strength, precipitation hardened materials are prone to heat affected zone and strain age cracking defect formation. A number of factors are found to affect the propensity for defects: composition (aluminium and titanium content), grain size, pre and post-weld heat treatment, as well as the welding process itself (control of heat input and traverse speed). Process parameter identification is still largely empirical and a fuller understanding of the joining processes is dependent upon the development and application of more sophisticated numerical modelling techniques.