Энергетическая установка на основе газотурбинного принципа позволяет эффективно использовать газ, выделяющийся в результате сгорания топлива, с целью производства как электричества, так и тепловой энергии. Современные газотурбинные установки широко применяются в нефтеперерабатывающей и газодобывающей промышленности, коммунальном хозяйстве и при переработке отходов.
Компоненты газотурбинных установок изготавливают из термостойких никелевых сплавов с применением методов литья и последующей механической обработки. Однако из-за сложного химического состава эти компоненты практически не поддаются сварке, что может привести к образованию трещин в металле и, в конечном итоге, к неизбежному разрушению изделий.
Учёные из СПбГМТУ считают, что применение лазерного луча высокой энергии может значительно расширить возможности сварки жаропрочных сплавов. Они разработали технологию лазерной наплавки, предназначенную для восстановления компонентов газотурбинного оборудования, в первую очередь, для рабочих лопаток турбин высокого (ТВД) и низкого давления (ТНД).
Исследователи отмечают, что использование лазерного излучения позволяет осуществлять сварку и наплавку сплавов, которые ранее считались сложными или даже невозможными для сварки, без образования критических дефектов.
Кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры цифровых лазерных технологий СПбГМТУ Рудольф Корсмик сообщил, что рабочие лопатки ТВД и ТНД испытывают наибольшие нагрузки. Это обусловлено тем, что они эксплуатируются при температуре более 1000 градусов Цельсия в газовой среде, под циклическими и знакопеременными нагрузками.
В результате таких условий лопатки изнашиваются, теряют форму, что приводит к снижению мощности газотурбинной установки. Как отметил учёный, такой износ, как правило, наступает гораздо раньше, чем исчерпание ресурса лопатки.
По его утверждению, новая лопатка может стоить более 500 тысяч рублей, а в турбине их несколько сотен, что делает замену изношенных лопаток весьма дорогостоящей. Вместе с тем, стоимость полного ремонта лопатки с применением технологии лазерной наплавки составляет не более 30-50% от стоимости нового изделия.
Корсмик добавил, что эту технологию можно охарактеризовать не просто как отечественную, а как полностью разработанную в СПбГМТУ. Он отметил, что для разработки этой технологии в университете обучались исследователи и технологи, а также проводилась работа по разработке и изготовлению соответствующего оборудования.
Для широкого внедрения полученных результатов по всей стране требуется провести не только комплексные научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические мероприятия, но и организационные действия, такие как популяризация разработок, запуск пилотных проектов и повышение культуры производства.
