1. Introduction
fallos por fatiga de ciclo altoLos están ocurriendo más comúnmente en álabes de la turbina de una central eléctrica que está experimentando la entrada de calor de alta temperatura de la fuente de combustible [1]. Este tipo de fallos por fatiga de ciclo alto se ven influidos por la resonancia y la excursión de la máquina a la velocidad operativa especialmente en la hoja seca de inicio y cierre velocidad crítica seco las condiciones [2]. Muchas investigaciones se llevaron a cabo a lo largo-come el fallo por fatiga y el desgaste de los álabes de la turbina. A partir de la revisión de la literatura se encontró que superaleaciones están proporcionando mejor la fatiga y resistencia al desgaste cuando se compara con otro tipo de aleaciones, que se utiliza para aplicaciones de álabes de turbina. Los materiales de Monel fueron muy utilizados por los investigadores debido a sus buenas propiedades térmicas y mecánicas [3]. El material más comúnmente utilizado para aplicaciones de turbinas es Níquel 825 (CMSX4), pero desde el estudio de la literatura se observó que el uso deníquel material exhibe pobre desgaste, fluencia y la fatiga RESIS-tance con el tiempo bajo diferentes condiciones de carga de temperatura alterna en tiempo real del servicio [4]. Las propiedades diferentes materiales se analizaron cuidadosamente y se encontró que Monel de material 400 que contiene la composición de Ni 63%, Cu 28-34%, Fe 2,5%, y Mn 2,5% fue utilizado en diversas aplicaciones inducidas por el calor debido a su alta temperatura la resistencia y la propiedad de resistencia a la fatiga en lanaturaleza [5]. Los diversos estudios también se llevaron a cabo en el aspecto de la sustitución del material Monel 400 para diferentes aplicaciones térmicas [6]. La literatura también revela que el tratamiento térmico de material de Monel 400 se mejora aún más la alta temperatura y resistencia a la fatiga junto con propiedades de dureza. Muy pocos estudios se han intentado en el tratamiento térmico de la aleación de Monel 400 y aún para su utilización efectiva en álabes de la turbina diversos aspectos tienen que ser estudiados detaily. En este estudio, la investigación se llevó a cabo de la manera de someter el material de Monel 400 para el proceso de tratamiento térmico seguido por el ensayo de muestras para varias propiedades mecánicas como por lasnormas ASTM [7]. Se utilizaron los resultados obtenidos en los diferentes ensayos para el modelado de la pala de rotor de turbina en CATIA y el mismo ha sido analizada con la ayuda de ANSYS banco de trabajo 16.0 para el cálculo de tensiones mecánicas. El flujo de calor sobre las palas del rotor se analizó cuidadosamente usando Ansys CFD por assuming condiciones de tiempo real. Los principales objetivos de este estudio es reducir el desgaste y lanaturaleza lágrima por las palas, así como para soportar altas temperaturas. En el estudio también se investigó para el análisis de la fuerza máxima de impacto sobre las palas del rotor para las implantaciones eficaces en condiciones de tiempo real. La brecha de investigación de este estudio también expuestos que muy pocos estudios se han realizado en el tratamiento térmico de las aleaciones Monel para la aplicación de la turbina junto con la validación de software de análisis de elementos finitos.
2. Experimentation
los diversos tipos de técnicas de tratamiento de calor estaban disponibles, pero en este proceso de temple estudio se utilizan para mejorar las propiedades de dureza de Monel aleación 400. La razón para elegir el proceso de enfriamiento se debe a su capacidad para evitar las transformaciones de fase innecesarios debido a su tiempo de reacción más rápido que evita la posibilidad de procesos de baja temperatura termodinámicamente favorables y cinéticamente accesibles [8]. Inicialmente, el material de Monel 400 se mecaniza según los estándares de la ASTM de ensayo de dureza, prueba de impacto, prueba de torsión, prueba de desgaste y ensayo de tracción. Las muestras mecanizadas se calentaron en horno de mufla a una temperatura de 850 C y se mantienen en el interior del horno a la misma temperatura durante 2 horas, para mejorar las propiedades de dureza de la superficie y el material se retira del horno de mufla y se inactivaron en una solución de baño de sal [9 ].
2.1. design de pala de turbina de gas
Todos los álabes de turbina de gas, palas de la hélice, palas de turbina eólica sigue ciertas diseño y tamaños estándar . El propósito principal de la turbina es para expandir los gases de escape y para reducir la temperatura y la presión, por lo tanto, las cuchillas deben ser diseñados con eficacia para asegurar el flujo de los gases [10]. En este estudio N10 lámina de aire de tipo serie fue select ed del aire de aluminio sección de herramientas con referencia al libro de datos. La Fig. 1 muestra la vista del modelo 3D de la hoja. La Fig. 2 muestra el triángulo velocidad de entrada de las cuchillas. Sobre la base de los requisitos se hicieron los cálculos y usando el software CATIA V5R20 el diseño de las palas requerido fue creado. Las hipótesis utilizadas para el cálculo de triángulo de velocidad en la cuchilla diseñado eran como ángulo de la hoja, (b) 155, ángulo de la boquilla, (a) 20, una entrada de velocidad de chorro, (v) 500 m/s, la velocidad de la cuchilla, (u ) 250 m/s, la tasa de flujo de masa, (m) 100 kg/s, diámetro de la turbina, (D) 2 m, la altura de las cuchillas, (h) 0,03 m.
3. results y discusión
3.1. \\ resultadosn Experimental
Los diversos ensayos mecánicos se llevaron a cabo sobre el calor tratadas y el materialno \\ tratadasnheat Monel para analizar y comparar el efecto del tratamiento térmico sobre el diferente mecánica - behaviour de la muestra. Los resultados de la comparación de la prueba de dureza Rockwell, ensayo de impacto Charpy, prueba de desgaste, prueba de torsión y ensayo de tracción se presentaron detaily en las siguientes Tablas 1-5. prueba de dureza de Rockwell El indica claramente que la dureza de la muestra se inactivó mostró una mejora del 25% sobre elnoespécimen apaga. La dureza de la muestra se inactivó se reduce hasta 10,92% en medio de enfriamiento basado solución de sal denitrato de sodio. Los resultados del ensayo de desgaste de la muestra se inactivó mostraron una reducción del 27% en la tasa de desgaste en comparación con la muestrano endurecidos. El par de torsión final requerida para romper la muestra se inactivó es 12,06% más que la muestrano endurecidas, lo que indica que la muestra se inactivó poseen mayor módulo de cizallamiento de la muestrano endurecidos. Desde el informe de la prueba a la tracción, es evidente que el calor tratado aleación posee 13,27% mayor resistencia a la rotura y rendimiento que el espécimenno endurecidos. El tratamiento térmico también mostró reducción de 8,57% en la propiedad dúctil de los especímenes.-