Gas turbine oxidation life assessment and life calculation methods

Abstract

Gaz türbinli motorlar yüksek sıcaklık ve basınçlarda çalışmaktadır, bu da onları metal bileşenlerin oksidasyonuna duyarlı hale getirmektedir. Oksidasyon, metal bir oksit oluşturmak için oksijenle reaksiyona girdiğinde meydana gelmektedir, bu durum parçaların daha kırılgan olmasına ve erken hasarlanmasına neden olabilmektedir. Güvenli ve güvenilir çalışmayı sağlamak, gaz türbinlerinin servis ömrünü tahmin etmek ve maliyetli arızaları önlemek amacıyla oksidasyon ömrü değerlendirmesi ve hesaplama yöntemleri önem arz etmektedir. Oksidasyon; sıcaklık, kimyasal bileşim, diğer elementlerin varlığı ve katalizörler gibi faktörlerden etkilenmektedir. Oksidasyona dayanıklı yüksek sıcaklık alaşımlar ve uzun hizmet ömrüne sahip malzemelere olan artan ihtiyacı karşılamak yüksek talep görmektedir. Kaplamalar, aşınmaya, korozyona ve termal yorgunluğa karşı koruma sağlamak, performansı artırmak ve hizmet ömrünü uzatmak için motor parçalarınıa uygulanmaktadır. COSP ve COATLIFE gibi modeller, kaplamaların oksidasyon davranışını tahmin etmek için kullanılmaktadır. Bu modeler, kaplama ve substrat malzemeleri, çevre ve çalışma koşulları gibi faktörleri dikkate almaktadır. Bu modelleri malzeme test verisi ile karşılaştırarak, en doğru yöntemi belirlenmiştir. En doğru yöntem belirlendikten sonra, gaz türbini motorlarında oksidasyona maruz kalan parçaların ömrünü tahmin etmek için bir ömür hesaplama yazılımı geliştirilecektir. Bu yazılım, mühendisler ve tasarımcılar için parça hasarlarını tahmin etmelerine ve gerekli bakım veya değişimleri önceden planlamala olanağı sağlayacaktır.Gas turbine engines operate at high temperatures and pressures, making them susceptible to oxidation of metal components. Oxidation occurs when metal reacts with oxygen to form an oxide, which can lead to brittleness and premature failure of the engine parts. To ensure safe and reliable operation, oxidation life assessment and calculation methods are used to estimate the service life of gas turbines. The oxidation process is influenced by factors such as temperature, chemical composition, presence of other elements, and catalysts. Oxidation-resistant high-temperature alloys are in high demand to meet the increasing need for materials that can withstand elevated temperatures and have long service lives. Coatings are applied to engine parts to protect against wear, corrosion, and thermal fatigue, to improve performance and to extend the service life. Software like COSP and COATLIFE are used to predict the oxidation behavior of coatings. These models consider factors such as coating and substrate materials, environment, and operating conditions. By comparing these models with material test data, the most accurate method is determined, leading to improved predictions and better coatings. Once the most accurate method is identified, a life calculation software can be developed to predict the lifespan of parts exposed to oxidation in gas turbine engines. This software would be a valuable tool for engineers and designers, allowing them to anticipate part failures and schedule necessary maintenance or replacements in advance.