Оптимизация процесса восстановительной наплавки и термообработки компонентов ГТД из сплава Inconel 738

Abstract

Inconel 738 — никелевый дисперсионно-упрочненный жаропрочный сплав многие годы успешно эксплуатируется как базовый материал для лопаток индустриальных газовых турбин. Комбинация высокотемпературной прочности и сопротивления коррозии оптимально подходят для компонентов горячего тракта турбин. Необходимость повышения производительности газотурбинных установок, а также рост стоимости производства лопаток являются важными факторами, приводящими к необходимости развития ремонтных технологий. Однако при восстановлении лопаток из сплава Inconel 738 после длительной эксплуатации способом наплавки/сварки очень остро стоит проблема возникновения дефектов в виде кристаллизационных трещин в зоне термического влияния формируемых швов. В работе рассмотрен способ ремонта TIG-наплавкой с применением различных видов присадочных материалов, а именно сплавов IN 738, IN 625, PWA 795. Показано, что использование низколегированного никелевого сплава IN 625 и никель-кобальтового сплава PWA 795 обеспечивает формирование бездефектных наплавленных швов с необходимыми характеристиками при соблюдении определенных технологических приемов. Оптимизация восстановительной термообработки после наплавки позволяет не только восстановить структуру базового материала изделия, но и обеспечить наплавляемым швам достаточную жаропрочность и жаростойкость.

Inconel 738 (IN738) is a nickel dispersion-hardened heat-resistant alloy, which is successfully applied over many years as a basic material for blades of industrial gas turbines. Combination of the high-temperature strength and corrosion resistance are optimally suitable for the gas turbine components. The requirement in improvement of the efficiency in gas turbine units, as well as the growth in cost of production of the blades are the important factors leading to the need in development of repair technologies. However, in restoration of blades of Inconel 738 after long-term service by using surfacing/welding there is a very acute problem in appearance of defects in the form of crystalline cracks in the heataffected zone (HAZ) of the formed welds. The work describes the method of repair by TIG-surfacing using different types of filler materials, namely alloys IN 738, IN 625, PWA 795. It is shown that the application of a low-alloy nickel alloy IN 625 and nickel-cobalt alloy PWA 795 provides the formation of defect-free surfaced welds with required characteristics using definite technological procedures. Optimization of the reduction heat-treatment after surfacing allows not only restoring the structure of the base material of the product, but also providing sufficient high-temperature strength and heat resistance to the welds being surfaced.