Разработка Пермского Политеха обеспечила глубокое изучение процессов коррозии в авиационных двигателях.
Статья опубликована в журнале «Неорганические материалы: прикладные исследования», 2024 год. Исследование было проведено с финансовой поддержкой Минобрнауки РФ в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Коррозионное воздействие на сплав можно изучить, проводя испытания в высокоскоростном потоке продуктов сгорания авиационного топлива с добавлением специальных агентов – веществ, способствующих коррозии. Это дает возможность достоверно имитировать реальные условия эксплуатации газотурбинного двигателя, что невозможно достичь в лабораторных условиях.
Во время работы двигателя структура поверхности авиационных сплавов постоянно повреждается, что приводит к увеличению степени и скорости развития коррозии. Это зависит от температуры, концентрации дефектов в материале и уровня коррозионных агентов в продуктах сгорания и в воздухе, подаваемом в двигатель.
Ученые Пермского Политеха совместно с АО «ОДК-Авиадвигатель» разработали уникальную автоматизированную стендовую установку для исследования высокотемпературной газовой и солевой коррозии, а также термостойкости сплавов, предназначенных для деталей горячей части газотурбинного двигателя.
«Эксперименты, проводимые на этой установке, обеспечивают качественное исследование материалов при высоких температурах, их циклических перепадах и больших скоростях потока газа. Мы можем моделировать условия, аналогичные реальным ситуациям работы двигателя, например, в условиях воздействия паров морской воды, вулканического пепла, пустынного песка и газовой атмосферы крупных промышленных городов», – комментирует Владимир Пойлов, профессор кафедры химических технологий ПНИПУ, доктор технических наук.
В газотурбинных установках для деталей, функционирующих при экстремальных температурах (лопатки турбины и камера сгорания), активно используются жаропрочные никелевые сплавы. Они обладают высокой прочностью, термостойкостью и устойчивостью к коррозии. Для экспериментов политехники тестировали образцы этого сплава на разработанной стендовой установке при температурах 750 и 850 градусов, применяя в качестве коррозионных агентов водные растворы морской соли и смеси сульфата и хлорида натрия.
Результаты показали, что с увеличением температуры и числа циклов интенсивность коррозии сплава возрастает. Однако влияние морской соли на никелевый сплав существенно отличается от действия смеси сульфата и хлорида натрия из-за различий в химических процессах на поверхности.
«Морская соль способствует образованию защитного слоя в виде отложений на поверхности, которые препятствуют дальнейшему развитию коррозии. В то же время, смесь сульфата и хлорида натрия проявляет более агрессивное действие, что приводит к более значительному повреждению сплава. В результате изменяется геометрическая форма образца, утончается его рабочая часть и теряется масса», – поясняет Владимир Пойлов.
Разработанная уникальная стендовая установка ученых ПНИПУ позволила глубоко исследовать коррозионную стойкость авиационного сплава. Результаты испытаний вносят значительный вклад в создание новых и развитие существующих материалов для газотурбинных двигателей с улучшенной устойчивостью к коррозии.