بررسی و تحلیل روش های توقف رشد ترکدریک پوسته توربین گاز

توربین های گازی مدل ge-f9 دچار معایبی از جمله ترک خوردگی در قسمت پوسته می شوند. به علت شرایط کاری توربین خستگی حرارتی به عنوان عامل اصلی ایجاد و رشد ترک ها شناسایی می شود. در این پروژه، در ابتدا عمر خستگی ترک شناسایی شده در ناحیه سوراخ پین خارج از مرکز یک پوسته توربین گاز مدل ge-frame9، که یکی از مستعد ترین مناطق برای ایجاد و رشد ترک در این دسته از توربین ها می باشد پیش بینی گردید. به منظور انجام این تحلیل، موقعیت و جهت گیری ترک توسط انجام تست های غیر مخرب بدست آمد، از یک روش ترموگرافی غیر تماسی جهت اندازه گیری دمای سطح خارجی پوسته استفاده شد و دمای سطح داخلی پوسته توسط نصب ده ترموکوپل اندازه گیری گردید. با به کارگیری نرم افزار المان محدود abaqus توزیع تنش های پوسته در طی یک سیکل کاری بدست آمد و سپس، رشد خستگی ترک مورد نظر توسط کد مکانیک شکست zencrack پیش بینی گردید. نتایج حاصل از تحلیل انجام شده نشان داد که نرخ رشد ترک به تدریج کاهش خواهد یافت و زمانی که ضرایب شدت تنش به مقدار threshold می رسند، رشد ترک متوقف خواهد شد. با این حال، به منظور جلوگیری از رشد ترک به میزان مذکور و پیشگیری از رشد بیشتر آن در اثر وقوع شرایط بحرانی و غیر قابل پیش بینی، می بایست راهکار مناسبی جهت توقف ترک ارائه گردد. جنس پوسته توربین نوعی از ماده چدن (ductile cast iron) می باشد. چدن یکی از دشوارترین فلزات ریخته گری برای جوشکاری است. تعمیر ترک قطعات با جنس چدن توسط نصب پین های دوخت سرد می تواند راهکار مناسبی در مقابل دشواری های پیش رو در روش های جوشکاری باشد. در این روش پین ها طبق الگویی مشخص در کل طول ترک نصب می گردند و باعث ایجاد مقاومت و آب بند بالایی می شوند.تاثیر نصب پین های دوخت سرد به صورت تحلیلی، تجربی و مدلسازی عددی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج تحلیل های انجام شده نشان داد که پس از نصب پین ها ضرایب شدت تنش کاهش می یابند و با کاهش بیشینه ضریب شدت تنش در جبهه ترک و رسیدن به مقدار threshold ترک متوقف می گردد. از روش های کانتور انتگرال و ctod برای محاسبه مولفه های مکانیک شکست استفاده گردید و از روش paris به منظور رشد ترک خستگی استفاده شد.