способ испытания на сульфидную коррозию жаропрочных порошковых никелевых сплавов

Формула изобретения

Способ испытания заготовок элементов газотурбинного двигателя из никелевых порошковых сплавов на сульфидную коррозии, включающий нанесение агрессивного реагента на поверхность заготовки, нагревание и оценку степени коррозионного поражения, отличающийся тем, что используют агрессивный реагент, содержащий сульфат натрия и легкоплавкий сульфат аммония, при этом сначала проводят нагревание заготовки до 250 °С, наносят первый слой агрессивного реагента, повторно нагревают заготовку до 250°С и наносят второй слой агрессивного реагента, затем проводят стабилизирующий нагрев при 600 °С в течение 0,5-1,0 час и охлаждение на воздухе с последующим проведением оценки степени коррозионного поражения к сульфидной коррозии по снижению сопротивления материала заготовки малоцикловой усталости.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым никелевым сплавам, и может использоваться при изготовлении заготовок тяжелонагруженных деталей для газотурбинных двигателей, работающих при повышенных температурах.

Известен способ испытания элементов газотурбинного двигателя путем термоциклического воздействия на элемент газовым потоком, который заключается в том, что сначала проводят химическую обработку в электролите, затем электрохимическую анодную обработку, далее механическое нагружение, состоящее из нагружения на вибростенде и статистического нагружения, после чего термоциклическое воздействие в агрессивной атмосфере СО и SO₂ и далее механическое нагружение, причем цикл производят многократно (Патент РФ 2270431, С1 2004 года).

Недостатком этого способа является то, что он требует большого расхода металла, сложен в процедуре проведения и не предусматривает оценочные характеристики, связанные с условиями эксплуатации изделий. Способ предусматривает только определение потери массы и глубины поражений после коррозионных испытаний. Эти параметры не отражают специфику работы деталей газотурбинных двигателей, поскольку они подвергаются в эксплуатации циклическим нагрузкам.

Наиболее близким способом по технической сущности к заявленному является способ испытания для лопаток газотурбинных двигателей.

В этом способе для составления агрессивной среды используются следующие компоненты, масс.%:

Сульфат натрия Na2SO4	66,2
Пятиокись ванадия V2O5	1,8
Окись железа Fe2O3	20,4
Окись никеля NiO	8,3
Окись кальция CaO	3,3

Эти компоненты смешиваются и на их основе готовится суспензия на этиловом спирте. Суспензия равномерно наносится на поверхность образцов в количестве ~ 120 г/м². Покрытые образцы помещаются в алундовые тигли, которые в свою очередь располагаются в замкнутом контейнере. Через контейнер продувается воздух со скоростью 20 л в минуту. Испытания проводятся при постоянной температуре в интервале 700 - 900°С. Степень коррозионных повреждений определяется по потере массы (г/м²) и глубине коррозии (мкм) (Е.Б.Качанов, Ю.А.Тамарин Покрытия для защиты лопаток турбин от сульфидной коррозии./ Технология легких сплавов 2005, № 1-4, с.175 - прототип).

Недостатком этого способа является то, что он не предусматривает оценку влияния сульфидной среды на малоцикловую усталость - наиболее чувствительную характеристику коррозионного поражения металла.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что на поверхность образцов наносится слой из водного раствора сульфата натрия Na ₂SO₄ с добавкой более легкоплавкого сульфата аммония (NH₄)₂SO₄ с последовательностью и параметрами по нанесению слоя: нагрев до 250°С, нанесение первого слоя, нагрев до 250°С, нанесение второго слоя, стабилизирующий нагрев при 600°С 0,5-1,0 часа - охлаждение на воздухе.

Состав агрессивного слоя и способ его нанесения на поверхность испытуемых образцов позволяет получить стойкое покрытие, допускающее проведение испытаний на малоцикловую усталость.

Испытания на общую коррозию и малоцикловую усталость проводятся при температурах в интервале 600-800°С.

Введение в агрессивную среду легкоплавкой добавки позволяет значительно сократить время испытаний - с 200 часов до 30-60 часов.

Технический результат - выявление влияния сульфидной коррозии не только по потере массы, но и по сопротивлению малоцикловой усталости.

Пример

Для опробования методом порошковой металлургии был изготовлен никелевый сплав ВВ750П по ГОСТ 52802-2007, содержащий: хром, кобальт, вольфрам, молибден, титан, алюминий, ниобий.

Результаты опробования определения сульфидной коррозии по предлагаемому способу и прототипу приведены в таблице 1.

Таблица 1
Результаты испытаний на сульфидную коррозию, при температуре 750°С
Способ	По потере массы 1)				По сопротивлению малоцикловой усталости 2)
	Время испытаний, час	Скорость коррозии, г/м2ч	Стойкость испытуемого сплава		Среднее число циклов до разрушения		Коэффициент влияния среды, nс/nв
			Баллы	Состояние	Испытания на воздухе, nв	Испытания в агрессивной среде, nс
Заявленный	30	0,035	4	Стойкое	10035 3)	8270	0,824
Прототип	200	0,031	4	Стойкое	Не определяется из-за осыпания агрессивного слоя
Примечание: 1) По ГОСТ 13819-68 Коррозионная стойкость оценивается группой и баллом: совершенно стойкие - 1; весьма стойкие - 2,3; стойкие - 4,5; понижено стойкие - 6,7; мало стойкие - 8,9; не стойкие - 10. 2) Частота 1 Гц, напряжение 1060 МПа. 3) Время 2,8 ч.

Из таблицы 1 видно, что предлагаемый способ позволяет оценить влияние сульфидной коррозии по потере массы. При этом время проведения испытаний сокращается в 6,7 раза. Кроме того, степень коррозионного поражения при этом методе может быть достаточно надежно оценена по снижению сопротивления материала малоцикловой усталости (отношение числа циклов до разрушения в среде и на воздухе - n_с/n_в). Поэтому становится возможным проводить оценку качества при заводском контроле. Это позволит за счет повышения коррозионной стойкости увеличить ресурс изделий в 1,25-1,5 раз.