Resumo O setor de energia elétrica está atualmente enfrentando grandes desafios da indústria em torno dos esforços de descarbonização e as turbinas a gás continuarão a desempenhar um papel crucial na transição energética. Os principais esforços incluíram a melhoria da eficiência das turbinas a gás através de um design alternativo de peças possibilitado pela manufatura avançada e aproveitando combustíveis de baixo carbono, como o hidrogênio. Além disso, muitas turbinas a gás industriais estão agora enfrentando critérios de design de fim de vida do fabricante de equipamentos originais (OEM), que se tornaram uma preocupação emergente nos últimos anos. Isso levou a uma necessidade crescente de estratégias em torno da extensão da vida em componentes principais, como a roda do rotor e o espaçador. Especificamente, a tecnologia de turbina a gás da classe F, desenvolvida na década de 1980, representa a maior parte da capacidade de geração de energia para unidades de ciclo simples e combinado. A tecnologia 7F da General Electric (GE) representa 950 unidades instaladas globalmente para suportar aproximadamente 175 GW de energia. Neste modelo, uma liga de ferro-níquel-base IN706 é usada para a roda e o espaçador do primeiro estágio. Esses componentes mostraram ser as principais partes limitantes da vida do rotor e normalmente precisam ser substituídas após 144.000 horas ou 5.000 partidas. O foco desta pesquisa foi avaliar o principal mecanismo de dano que ocorre nos componentes do rotor IN706, que é a oxidação da fronteira de grão assistida por estresse (SAGBO). Uma avaliação detalhada da microestrutura revelou que não houve danos em uma roda e espaçador do estágio 1 aposentados após aproximadamente 120.000 horas de serviço em condições operacionais ideais. Este material exposto ao serviço foi ainda aproveitado para desenvolver um novo método de teste mecânico para avaliar a suscetibilidade à SAGBO exposta a vários perfis de temperatura e estresse utilizando uma geometria de barra com entalhe. Os resultados foram comparados a testes de fluxo padrão em barra redonda para mostrar que um aumento na temperatura acima de 500°C resultou em um aumento na sensibilidade ao entalhe. Avaliações microestruturais pós-teste foram realizadas para confirmar que a SAGBO era o principal mecanismo de dano sob condições de temperatura e carga comparáveis às regiões de slot de resfriamento e aba de bloqueio em componentes reais da roda do rotor. As descobertas deste estudo ajudarão a possibilitar estratégias melhoradas de extensão da vida do rotor em turbinas a gás que utilizam material IN706.
Bridges et al. (Mon,) estudaram esta questão.