عنوان پایان‌نامه
بررسی علل شکست پیچ های nimonic محفظه احتراق
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 43466;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 776
- تاریخ دفاع
- ۲۷ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- پیمان صمیمی
- استاد راهنما
- حسن فرهنگی
- چکیده
- سوپر آلیاژ پایه نیکل Nimonic 80A به¬ سبب استحکام دمای بالا و خواص خزشی مناسب بطور گسترده¬ای در کاربردهای دمای بالا مورد استفاده قرار می¬گیرد. در این تحقیق شکست خزشی مرز دانه¬ای تعدادی از پیچ¬های مورد استفاده در اتصال رینگ¬های عبور هوا به سقف محفظ? احتراق توربین گازی، ساخته شده از آلیاژ Nimonic 80A، در واحد 11 نیروگاه کرمان مورد بررسی قرار می¬گیرد. این شکست پس از 36000 ساعت کار در دمای حدود C°650 رخ داده بود و ورود تکه شکسته پیچ به داخل توربین و برخورد آن با پره¬ها، خسارات سنگینی را وارد آورده بود. پس از بروز حادثه¬، پیچ¬های شکسته به همراه تعدادی دیگر از پیچ¬های کارکرده و پیچ¬های نو مورد بررسی قرار گرفتند. روشهای متنوعی شامل کوانتومتری، تحلیل تنش با نرم¬افزار، بررسی¬های غیر مخرب، متالوگرافی، بررسی¬های ساختاری، سختی سنجی، شکست نگاری جهت تحلیل شکست پیچ¬ها مورد استفاده قرار گرفتند. بر اساس نتایج بدست آمده بالا بودن سطح تنش در اولین و دومین رزو? پیچ¬ها موجب شکست خزشی مرز¬دانه¬ای از طریق تشکیل ترک¬های نوع w و در ادامه نوع r ، گردیده است. نتایج فوق براساس مشاهدات ساختاری در پیچ¬های آسیب دیده و نمودار مکانیزمهای شکست آلیاژ Nimonic 80A مورد ارزیابی قرار داده شده است. در ادامه با اعمال دو نوع عملیات حرارتی استاندارد برای آلیاژ Nimonic 80A به روی پیچ¬ها و مقایسه ساختارهای ناشی از هرکدام با پیچ¬های نو، عملیات حرارتی پیچ¬های نو از نوع عملیات دو مرحله¬ای تشخیص داده شد که ریز ساختار حاصله از آن برای شرایط کار پیچ¬ها مناسب نمی¬باشد در حالیکه عملیات حرارتی سه مرحله¬ای خواص خزشی مطلوب برای شرایط کار در دمای بالا و مدت زمان طولانی بدست می¬دهد.
- Abstract
- Nickel based superalloy Nimonic 80A is commonly used for high temperature applications due to its high temperature strength and high creep resistance. In this reaserch intergranular creep fracture of Nimonic 80A bolts which connect the air duct rings to the combustion chamber ceiling of a gas turbine in unit eleventh of kerman power plant were studied. The bolts operating at about 650 ?C, failed prematurely after a service life of 36000 h. A broken fragment of the bolts dropped into the combustion chamber and entered the turbine section from a small design opening, severely damaged several of the turbine blades. Several insert bolts were retrieved from the accident site and new bolts were used in this study. The investigation mainly included optical emission spectroscopy, stress analysis with software, nondestructive testing, metallugraphy, visual examinations, hardness testing and SEM fractography. It was found that high stress concentration at the first and second thread of the bolts led to intergranular creep cracking by a w-type crack mechanism, while at more distant locations below the fracture surface creep damage occurred by r-type void formation. These findings are further discussed based on microstructural studies and the fracture mechanism map for Nimonic 80A superalloy. In addition two standard type’s heattreatment of Nimonic 80A were implemented on the insert bolts. It was observed that 2-stage heattreatment had been applied on the new bolts which appeared to be inappropriate for service condition regarding its microstructure, while 3-stage heattreatment lead to desirable creep properties at elevated temperature and prolonged service condition.
