بررسي علل شكست يك پره توربين گازي از جنس سوپر آلياژ اينكونل 738LC

Failure Analysis of a Gas Turbine Blade Made of Inconel 738LC Super Alloy

توربين‌هاي گازي نقش بسيار مهمي را در نيروگاه‌هاي كشور به منظور توليد برق بر عهده دارند و پره‌ها از حساس‌ترين قطعات در توربين‌هاي گازي به شمار مي‌روند. خرابي پره‌ها در يك توربين گاز منجر به وارد آمدن خسارت به رديف‌هاي بعدي توربين و خاموشي نيروگاه خواهد شد، كه مي‌تواند هزينه‌هاي زيادي را در پي داشته باشد. در مقاله حاضر علل شكست يك پره توربين گازي GE-F5 با انجام آزمايشات مكانيكي و متالورژيكي مورد بررسي قرار گرفته است. پره موردنظر سوپر آلياژ پايه نيكل اينكونل LC738 بوده است كه پس از حدود 65000 ساعت سرويس در حين كاركرد دچار حادثه شده است. در اثر اين حادثه، قسمت‌هاي متعددي از توربين دچار آسيب-هاي شديد شدند. بازرسي چشمي، اندازه‌گيري سختي، آناليز تركيب شيميايي، بررسي ريزساختار و بررسي متالورژيكي سطح شكست به منظور تشخيص علل اصلي شكست پره انجام گرفتند. بررسي‌ها نشان داد كه حفره‌هاي قابل توجهي در سطح پره به وجود آمده و شواهد نشان از پيشرفت اين حفره‌ها و ترك‌ها به دليل وجود پديده خستگي دارند. با بررسي سطح شكست مشخص شد ترك اوليه به دليل پديده خوردگي داغ ايجاد شده و با سازوكار خستگي از لبه حمله پره پيشروي كرده است كه منجر به كاهش سطح مقطع شده و شكست رخ داده است.

and critical components of a gas turbine. Blade failures in gas turbine engines often lead to loss of all downstream stages and the power plant will shut down, which can lead to prolonged outages and severe economic loss. In this paper, the failure of a GE-F5 gas turbine blade has been studied by metallurgical and mechanical examinations. The blade was made of a nickel base alloy Inconel 738LC. This blade has fractured after about 65,000 hours of service in one of the Iran’s power plants during operation. Due to the blade failure, the turbine engine was damaged severely. The study was started with a thorough visual inspection of bl ades and continued with hardness measurement, chemical composition checks,and microstructural evaluation as well as examination of the fracture surface. The investigations showed that serious pitting was occurred on the blade surface and there were evidences of fatigue marks in the fracture surface. It was found that the crack initiated by the hot corrosion from the leading edge and propagated by fatigue and finally, as a result of the reduction in cross-section area, fracture was completed.