鹽霧腐蝕條件下燃氣輪機壓氣機性能衰退研究.pdf

1、在高濕度、高鹽度的海洋環(huán)境下，船用燃氣輪機中的發(fā)動機內(nèi)部通流結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，隨空氣進入壓氣機的鹽霧將造成壓氣機內(nèi)葉片表面、葉頂和其他關(guān)鍵部件的腐蝕與失效，對壓氣機內(nèi)流場造成影響，使得壓氣機壓比、效率、流量等性能參數(shù)都受到影響。由鹽霧腐蝕造成的燃氣輪機故障事故在國內(nèi)外多次發(fā)生，嚴重地影響了燃氣輪機的安全性和經(jīng)濟性，因此研究壓氣機鹽霧腐蝕造成的性能下降就顯得尤為重要。
　　本文以NASA Stage67型壓氣機為例，通過化學實

2、驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對海洋環(huán)境下壓氣機鹽霧腐蝕對其性能的影響進行研究分析，通過分析內(nèi)部流場的變化，來找出導致性能衰退的原因，最終研究得到壓氣機性能衰退與腐蝕程度之間的關(guān)系，提供發(fā)動機葉片使用壽命的有效參數(shù)。本文采用的研究方法及內(nèi)容如下：
　　首先，分別對X5CrNiCuNb16-4馬氏體不銹鋼和X20Cr13馬氏體不銹鋼兩種材料的壓氣機葉片進行模擬海洋環(huán)境的加速鹽霧腐蝕實驗，通過金相觀察、萊卡顯微鏡觀測、失重與失厚測試和電化

3、學實驗，得到兩種葉片腐蝕的宏觀和微觀形貌、失重率和減薄率、電化學特性。研究表明，在相同腐蝕條件下，X5CrNiCuNb16-4馬氏體不銹鋼比X20Cr13馬氏體不銹鋼具有更好的耐腐蝕性能。
　　其次，分別對兩種材料的葉片進行力學性能測試。研究表明，隨著腐蝕時間的延長， X5CrNiCuNb16-4馬氏體不銹鋼試樣的拉伸強度先大幅度下降后逐漸趨緩，而X20Cr13馬氏體不銹鋼試樣的拉伸強度呈線性下降。
　　然后，采用數(shù)值模擬方

4、法，利用實驗得到的壓氣機葉片表面腐蝕試驗結(jié)果來考察表面粗糙度對以X20Cr13馬氏體不銹鋼為葉片材料的壓氣機性能的影響。模擬結(jié)果表明，隨著葉片表面粗糙度的增大，壓氣機流量、效率和壓比、扭矩和功率都出現(xiàn)衰退現(xiàn)象。高轉(zhuǎn)速條件下表面粗糙度引起的壓氣機流量衰退量相比低轉(zhuǎn)速條件更大。以 NASA Stage67型壓氣機為例，得出了由鹽霧腐蝕造成的不同粗糙度對壓氣機損失特性的函數(shù)關(guān)系。
　　最后，利用材料腐蝕所產(chǎn)生的葉片重量損失全部集中在葉頂