Судовые турбины (газовые ГТУ и паровые ПТУ) работают в жестких морских условиях. Главные угрозы для них — высокотемпературная сульфидная коррозия (из-за солей натрия в воздухе и серы в морском топливе), капельная эрозия влажным паром и абразивный износ. Для борьбы с ними применяются специализированные композитные и керамические порошки.
Горячий тракт судовых газовых турбин (ГТУ)
В ГТУ критически важно защитить металл от перегрева и агрессивного воздействия морской соли, которая при температурах свыше 700–800 °C превращается в жидкий коррозионный расплав.
- Рабочие и сопловые лопатки турбины
- Материал напыления: Двухслойная система.
- Нижний (связующий) слой: Металлокерамика (композит) (MCrAlY) (где M — это никель (Ni) и/или кобальт (Co), допированные хромом, алюминием и иттрием).
- Верхний (функциональный) слой: Керамика (YSZ) — диоксид циркония, стабилизированный 7–8% оксида иттрия (ZrO2 – Y2O3).
- Локация: На перо лопатки со стороны газового потока.
- Эффект: Снижает температуру металла на 100–150 °C и полностью изолирует лопатку от сульфидной коррозии.
- Детали камеры сгорания (жаровые трубы, экраны, завихрители)
- Материал напыления: Толстослойная теплозащитная керамика на основе (YSZ), модифицированная оксидами редкоземельных металлов (гадолиния, лантана) для снижения теплопроводности.
- Локация: На внутреннюю огневую поверхность элементов камеры сгорания.
- Эффект: Предотвращает локальный прогар и температурное коробление тонкостенных элементов.
- Статорные надбандажные кольца (концевые прирабатываемые уплотнения)
- Материал напыления: Истираемые (прирабатываемые) композиты. Например, (NiCr-Al- Бентонит) или металлокерамика на основе стальной шихты с добавлением нитрида бора (BN).
- Локация: На внутреннюю часть корпуса статора напротив кончиков вращающихся лопаток.
- Эффект: При тепловом расширении лопатка прорезает в этом мягком пористом композите микропаз без повреждения самого пера. Это минимизирует утечки газа и поднимает КПД турбины.
Проточная часть судовых паровых турбин (ПТУ)
В паровых установках (особенно на атомных ледоколах и крупных транспортах) главная проблема — механическое разрушение деталей микрокаплями воды и паром высокого давления.
- Лопатки последних ступеней цилиндра низкого давления (ЦНД)
- Материал напыления: Керметы высокой плотности — карбид вольфрама на хромовой матрице (WC-Co-Cr) или карбид хрома (Cr_3C_2-NiCr). Наносятся методом высокоскоростного напыления (HVOF).
- Локация: На входные кромки лопаток, которые первыми принимают удар влажного пара.
- Эффект: Защита от капельно-ударной эрозии и питтинговой коррозии.
- Опорные шейки ротора и концевые валы
- Материал напыления: Твердые износостойкие композиты (WC-Co) (карбид вольфрама — кобальт).
- Локация: На шейки валов под подшипники скольжения и зоны лабиринтных уплотнений.
- Эффект: Покрытия заменяют собой гальваническое хромирование. Они исключают появление задиров при пуске/остановке турбины, когда гидродинамический масляный клин еще не сформировался.
- Хвостовики лопаток и пазы дисков ротора
- Материал напыления: Тонкие противозадирные металлокерамические покрытия (например, на основе карбидов с добавлением твердых смазок — дисульфида молибдена или графита).
- Локация: В зоны замковых соединений («елочных» или Т-образных хвостовиков).
- Эффект: Подавление фреттинг-коррозии (микроистирания под действием постоянной вибрации).