Ituaiga o U'amea e Tete'e i le Vevela mo le Fa'aaogaina i Afifi Va'alele
E fa'agaoioia afi va'alele i si'osi'omaga matuā faigata. E mafai ona sili atu le vevela o le kesi e alu ese mai le ea i le vaega o le turbine i le 1.000°C, ae e tatau ona tumau le malosi o vaega i lalo o avega mamafa o le fa'ata'amilosaga, mamafa maualuga, ma le a'afia i le 'okesene ma le 'ele'ele mai kesi vevela. O le mea lea, o le filifilia o se u'amea mo se afi va'alele e le na'o le "aua ne'i liusuavai," ae fa'apea fo'i ma le tausia o le malosi fa'amekanika i le vevela maualuga, tete'e atu i le totolo, vaivai o le vevela, ma le fa'aleagaina o le fogaeleele. O lenei tusiga o lo'o talanoaina ai ituaiga u'amea e tete'e atu i le vevela e masani ona fa'aaogaina i afi va'alele ma mafua'aga fa'apitoa i tua atu o la latou filifiliga.
1. Superalloys e fa'avae i le nickel
O superalloys e fa'avae i le nickel o "fetu" ia o le sone vevela o afi vaalele, aemaise lava lau o turbine, vanes, ma nisi tisiketi. O nei alloys ua mamanuina ina ia tumau le malosi i le vevela maualuga e latalata atu i tapula'a o u'amea faufale.
Aiseā e sili ai le nickel? O le nickel e iai lona fausaga mautu o le tioata i le vevela maualuga ma e mafai ona fa'afefiloi ma isi elemene e fa'ateleina ai le malosi. O le fa'amalosia autu e masani ona sau mai le gamma-prime (γ') phase precipitates, e masani ona fa'avae i luga o le Ni₃(Al,Ti), lea e tete'e atu i le gaioi o le dislocation, ma fa'atumauina ai le malosi o le meafaitino i le vevela maualuga.
Faʻataʻitaʻiga o uʻamea faʻatasi ma faʻaoga:
– Inconel 718: E fa'aaogaina lautele mo vaega o le compressor i tua, casings, ma nisi vaega o le turbine ona o lona malosi tele ma le faigofie ona gaosia, e ui o lona tapula'a o le vevela fa'agaoioia e maualalo ifo nai lo le superalloys o turbine fa'aonaponei.
– Rene, CMSX, ma le 'au'au fa'atasi tioata e tasi: Mo lau o turbine i aso ua mavae, sa masani ona fa'aaogaina 'au'au fa'atasi tioata e faia i le fa'amautu fa'asolosolo po'o le tekinolosi tioata e tasi. O le fausaga tioata e tasi e fa'aitiitia ai tuaoi o fatu, ma fa'ateleina ai le tete'e atu i le totolo ma le vaivai o le vevela.
Fa'atele:
– Malosi i le vevela maualuga
– Tetee atu i le vaivai o le totolo ma le vevela
– E mafai ona fa'apipi'i fa'atasi ma se ufiufi e tete'e atu i le 'okesaita
le lava:
– Taugata ma faigata ona fa'agasolo
– Mafiafia tele (mamafa)
– Manaʻomia ni metotia faigata o le faʻapala ma le pulea lelei o le lelei
2. Superalloys e fa'avae i luga o le Cobalt
E fa'aaogaina fo'i 'au'au fa'avae-cobalt i siosiomaga vevela, e ui lava e masani ona fa'atapula'aina lo latou fa'aaogaina nai lo le nickel. E masani ona i ai i 'au'au cobalt le tete'e lelei i le 'ele o le vevela ma le tete'e atu i le ofuina, ma avea ai ma mea e talafeagai mo nisi vaega e pei o u'amea fa'amumu, vane ta'iala o nozzle, po'o vaega e ono a'afia i le fe'ese'esea'iga ma le 'okesaita malosi.
Uiga autū:
– Tetee atu i le fa'a'okesa ma le 'ele'ele i le vevela
– Malu i le vevela maualuga i lalo o nisi tulaga
– Tete'e sili atu i le ofuina i nisi o fa'aoga
Fa'amatalaga taua: O le tele o mamanu fa'aonaponei o afi vaalele e fa'alagolago i le nickel superalloys mo le vevela aupito maualuga, ae o le cobalt e fa'aaogaina pe a sili atu ona taua meatotino o luga, tete'e atu i le 'ele, po'o isi mana'oga fa'apitoa.
3. U'amea fa'afefiloi titanium (u'amea fa'afefiloi titanium)
Ua lauiloa le Titanium i lona fua faatatau lelei o le malosi i le mamafa. I afi vaalele, e lautele le faʻaaogaina o le titanium i vaega e maualalo le vevela nai lo turbines, e pei o ili, compressors vave i le ogatotonu, ma fausaga lagolago.
Tapula'a o le vevela: E masani ona aoga lelei le titanium alloys i le va o le 300–600°C (e fuafua i le ituaiga ma tulaga o le alloy), o lea e le fa'aaogaina ai i le itu e sili ona vevela o le turbine. Peita'i, ona o le vevela maualuga fo'i o le compressor, e taua tele pea le titanium i le fa'aitiitia o le mamafa atoa o le afi.
Faataitaiga: O le Ti-6Al-4V o se tasi o u'amea titanium sili ona lauiloa i le alamanuia o vaalele, aemaise lava mo vaega ma fausaga o le compressor e mana'omia ai le mama ae malosi.
Fa'atele:
– Māmā, malosi, ma tete'e atu i le 'ele
– Fa'aitiitia le mamafa e feliuliua'i ina ia fa'ateleina ai le lelei
le lava:
– E le talafeagai mo vaega sili ona vevela o turbine
– Atonu e ono o'o i le fa'aleagaina/fa'aleagaina o meatotino pe afai e sili atu i le tapula'a o le vevela ua mamanuina.
4. Uamea e tete'e i le vevela ma uamea e le gaoia (Uamea e tete'e i le vevela ma uamea e le gaoia)
O le u'amea e le gaoia ma le u'amea fa'a'au'au e tete'e atu i le vevela e fa'aaogaina i vaega o le afi va'alele e mana'omia ai le tete'e atu i le 'okesasia ma le malosi feololo i le vevela feololo, fa'apea fo'i ma le sili atu ona taugofie nai lo superalloys.
Talosaga lautele:
– Nisi o pusa, paipa, mea fa'amau, ma vaega lagolago
– E maualalo ifo le vevela o le vaega e alu ese ai le paipa pe o le fausaga i fafo nai lo le turbine autu.
Fa'atele:
– Taugofie ma faigofie ona fa'agasolo
– E lelei tele le tete'e atu i le 'ele (e fuafua i le ituaiga)
le lava:
– O le malosi o le vevela maualuga ma le tete'e atu i le tolotolo e masani lava ona maualalo nai lo superalloys.
– E le talafeagai mo vaega o turbine i le amataga o le tausaga
5. U'amea fa'a'aisa e fa'avae i le nikel ma u'amea fa'apitoa (e.g. Incoloy)
I le fa’aopoopoga i le nickel superalloys mama, o lo’o i ai fo’i nickel-iron alloys e fa’aaogaina e ausia ai se paleni i le va o le tete’e atu i le vevela, malosi, tete’e atu i le ele, ma le gafatia o le gaosiga. O alloys e pei o le Incoloy e masani ona fa’aaogaina i vaega e mana’omia ai le tete’e atu i le oxidation/thermal corrosion ae e le o fa’aalia i le vevela sili ona ogaoga.
Matafaioi i afi vaalele:
– Vaega o loʻo siomia ai le potu mu poʻo nisi o auala kesi vevela
– Vaega e manaʻomia le mautu o le fua ma le teteʻe atu i le faʻamaʻiina
6. Tantalum, molybdenum, ma le tungsten (Mea e le mafai ona fefiloi)
O u'amea e tete'e atu i le vevela e pei o le tungsten (W), molybdenum (Mo), ma le tantalum (Ta) e matuā maualuga lava le tulaga e liusuavai ai. I le manatu faavae, e matuā manaia lava mo siosiomaga vevela. Peita'i, i afi vaalele fa'atino, e fa'atapula'aina lo latou fa'aaogaina e ni nai tapula'a: maualuga le mafiafia (aemaise lava mo le tungsten), faigata ona gaosia, ma le faigofie ona o'ona i le vevela maualuga e aunoa ma se puipuiga fa'apitoa.
Fa'aaogāga fa'atapula'aina:
– O nisi taimi e fai ma elemene fa'afefiloi i totonu o superalloys e fa'ateleina ai le malosi i le vevela maualuga.
– Fa'aoga fa'apitoa i nisi vaega, su'esu'ega o meafaitino, po'o vaega e mana'omia ai le tete'e atu i le vevela tele i se siosiomaga fa'atonutonuina.
I se isi faaupuga, o uʻamea e teteʻe i le vevela e masani ona "i ai" e le o le mea autu o vaega tetele, ae o ni elemene faʻamalosia i uʻamea faʻaonaponei.
7. Ufiufi Pa Puipui Fa'avevela (TBC) ma faiga
E ui e lē o ni “uʻamea faavae,” ae e lē atoatoa se talanoaga e uiga i uʻamea e teteʻe i le vevela i afi vaalele pe a lē taʻua o vaega sili ona vevela e toetoe lava o taimi uma e faalagolago i vali. O le tele o lau o turbine e faia mai nickel superalloys e faʻaaoga ai:
– Ufiufi fa'apipi'i (e.g. MCrAlY, lea o le M = Ni/Co) mo le tete'e atu i le fa'ama'i
– Omea TBC (e pei o le yttria-stabilized zirconia/YSZ) e fa'aitiitia ai le vevela o le u'amea fa'avae
O le tu'ufa'atasiga o superalloys, fa'amālūlūina i totonu, ma ufiufi e mafai ai ona sili atu le maualuga o le vevela o le kesi nai lo le mea e mafai ona taulimaina e u'amea. O se fuafuaga autu lea mo le fa'aleleia atili o le lelei o afi vaalele fa'aonaponei.
8. Tulaga fa'atulagaina mo le filifilia o u'amea e tete'e atu i le vevela mo afi va'alele
I le mamanuina o afi vaalele, o le "tetee atu i le vevela" o lona uiga o le ausiaina o ni nai tulaga manaomia i le taimi e tasi:
1. Malosi i le vevela maualuga: E le fa'aitiitia tele lona malosi pe a vevela.
2. Tete'e i le totolo: E mafai ona tatalia le fa'aleagaina tumau pe a feagai ma se avega umi i le vevela maualuga.
3. Tetee atu i le 'okesaita ma le 'ele vevela: E le vave ona fa'aleagaina e kasa vevela.
4. Tete'e atu i le vaivai i le vevela: E mafai ona tatalia taamilosaga vevela-malulu faifai pea.
5. Agava'a gaosiga ma toe fa'aleleia: E mafai ona fa'apala, fa'apala, fa'amau/toe fa'aleleia, ma pulea lelei.
6. Mamafa ma le tau: E matuā tāua tele mo le faʻatinoga ma le tamaoaiga.
I'uga
O uʻamea e teteʻe i le vevela e faʻaaogaina i afi vaalele e lē o se ituaiga e tasi, ae o se faʻaputuga o meafaitino ua filifilia e faʻatatau i sone vevela ma avega o galuega. O superalloys e faʻavae i le nickel e pulea ai vaega vevela, e pei o turbines, ona o lo latou malosi maualuga i le vevela ma le teteʻe atu i le totolo, ae o cobalt superalloys e faʻaaogaina i faʻaoga faʻapitoa e manaʻomia ai le ele o le vevela ma le teteʻe atu i le ofuina. E filifilia le Titanium mo compressors ma vaega malulu ona e matua mama ae malosi, ae o uʻamea e teteʻe i le vevela ma le nickel-iron alloys e faʻafetaui manaʻoga i le vaeluaga o le vevela ma le tau sili atu ma le faigofie o le gaosiga. Ae sili i mea uma, o ufiufi pa puipui vevela ma mamanu faʻamālūlūina o se faʻapipiʻiga taua e mafai ai e afi vaalele faʻaonaponei ona faʻagaoioia i le vevela maualuga tele o le kesi.
Afai e te manaʻo ai, e mafai ona ou fetuʻunaʻia lenei tusiga i se faʻamatalaga faʻapitoa (faʻatasi ai ma faʻataʻitaʻiga o vaega patino i sone taʻitasi: ili–compressor–combustor–turbine–exhaust) poʻo se faʻamatalaga faigofie mo le faitau lautele.
