Nikel esaslı süper alaşımların endüstriyel gaz tübinlerinde kullanım sürelerinin mikro yapıları üzerine etkilerinin araştırılması
The effects of service duration on microstructure of the nickel based superalloy components utilized in gas turbines
Yazar: CAN MARALCAN
Danışman: PROF. DR. ONURALP YÜCEL ; YRD. DOÇ. DR. C. BORA DERİN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Seramik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Gaz türbini = Gas turbine ; Kanatçıklar = Blades ; Süper alaşımlar = Superalloys

Özet:
Tüm Dünyada olduğu gibi ülkemizde de artan elektrik enerjisi açığının kapasite artışından fazla olması, elektrikte arz güvenliği konusunun ciddi bir sorun haline geldiğini göstermektedir. Bundan dolayı kapasite arttırımına gidilmesi için sadece yeni santrallerin kurulması değil, aynı zamanda mevcut santrallerin de mümkün olan en yüksek verimlilikte çalıştırılması gerekmektedir.Elektrik üretiminde kullanılmakta olan endüstriyel gaz türbinlerinin tasarımındaki en önemli faktörler, kullanım amacına uygunluk, güvenilirlik, verimlilik ve tabii ki maliyet unsurlarıdır. Günümüzde, daha yüksek performanslara ulaşılabilmek amacıyla gaz türbin parçalarındaki malzeme seçiminde kendini ispat eden malzemelerin yanısıra yeni malzemeler de denenmektedir. Çoğu zaman, en yakın teknoloji olan uçak motorları konusundaki gelişmeler gaz türbinlerine adapte edilmektedir. Ancak gaz türbinlerine özel durumların ve tasarımların gerekli olduğu pek çok durumla da karşılaşılmaktadır. Malzeme teknolojisindeki bu ilerlemeler, endüstriyel gaz türbinlerinden elektrik enerjisi üretiminde verimliliğin sürekli olarak artmasını sağlamaktadır. Gaz türbinlerinde yüksek yanma sıcaklıklarına çıkıldıkça verimlilik artmaktadır. İleri teknoloji malzemeleri kullanılarak üretilen gaz türbinleri sayesinde kombine çevrim verimliliği % 60 mertebelerine kadar yükselmiştir. Gelişmeler, önümüzdeki on yıl içerisinde gaz türbinlerinde daha yüksek yanma sıcaklıklarına ulaşılacağını göstermektedir. Nikel esaslı süperalaşımlar, endüstriyel gaz türbinlerinde yanma odaları, kanatçıklar ve nozul parçalarında kullanılarak, bu parçaların ömürlerinin belirgin bir şekilde uzatılmasını, dolayısıyla da türbinlerin bakım aralıklarının uzamasını ve bakım maliyetlerinin düşmesini sağlamaktadır.Bu çalışmanın amacı elektrik üretiminde kullanılmakta olan endüstriyel gaz türbinlerini, yüksek çalışma sıcaklıklarında ve özellikle yakıt bileşimlerindeki değişkenliklerin neden olduğu korozif ortamlarda en fazla sınırlayan parçalardan olan 1. ve 2. kademe nikel esaslı türbin kanatçıklarının 48000 saat çalışma sonunda mikroyapı, kaplama kalınlığı veya mekanik mukavemet özelliklerinde alaşımın servis öncesindeki özelliklerinden ne kadar sapma olduğunun belirlenmesi ve bu sonuçların uluslararası literatüre aktarılması olacaktır.

Abstract:
Power demand all around the world keeps increasing much more rapid than overall energy generation. For this reason, it is not only necessary to increase the number of power plants but also to operate the existing power plants at highest possible efficiencies. Improvements in super alloys and processing now permit the hot gas path components, turbine blades and nozzles to operate in gas turbines at increased temperatures for many thousands of hours under severe conditions of centrifugal, thermal and vibratory stresses. Extended parts lives leads to extended outage intervals which decreases maintenance costs of industrial gas turbines.In the industrial gas turbine design, primary philosophy is to build a reliable, efficient, cost-effective machine for the intended service. Whenever possible, standard materials with histories of successful application are used. In many cases, proven technology is utilized from aircraft or steam turbine applications. Advanced materials helps energy industry with improvements in gas turbines efficiencies and outputs. These improvements are offering the most fuel-efficient power generation systems available. Combined-cycle efficiencies as high as 60% are now achievable because of increased firing temperature coupled with more efficient component and system designs. Ongoing developments now promise that the coming decade will witness continued growth of gas turbines with higher firing temperatures, pressures and outputs.The stage 1 and stage 2 buckets must withstand the most severe combination of temperature, stress and environment. These parts are generally the limiting component in the machine. This project will concentrate on metallurgical and microstructure study and also assessment of the coatings of as received and 48000 turbine operation hours service exposed first and second stage blades.