Дарья Дмитриевна Фомина, ассистент кафедры «Химические технологии»
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский пр., 29
Dar’ya D. Fomina, Assistant of the Chair of ”Chemical Engineering”
29 Komsomolskii Ave., Perm 614990, Russian Federation
Владимир Зотович Пойлов, д.т.н., профессор кафедры «Химические технологии», руководитель ЦКП «Центр наукоёмких химических технологий и физико-химических исследований»
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский пр., 29
Vladimir Z. Poilov, Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Chair “Chemical Engineering”, Head of the Shared Collective Use Center “Center for High-tech Chemical Technologies and Physico-Chemical Research”
29 Komsomolskii Ave., Perm 614990, Russian Federation
Андрей Николаевич Галлямов, аспирант кафедры «Химические технологии»
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский пр., 29
Andrei N. Gallyamov, Postgraduate of the Chair “Chemical Engineering”
29 Komsomolskii Ave., Perm 614990, Russian Federation
В настоящее время растет интерес к использованию водорода в составе топливных смесей для турбореактивных двигателей и газотурбинных установок. Воздействие водорода на жаропрочные никелевые сплавы лопаток газотурбинных установок мало изучено. Данная работа посвящена исследованию влияния водорода на восстановление оксида никеля на поверхности сопловой лопатки газотурбинных установок. Рассмотрено взаимодействие водорода при различных условиях с оксидами металлов, способы восстановления оксидов металлов на поверхности лопаток газотурбинного двигателя. Термодинамика реакций взаимодействия оксидов алюминия, титана, никеля и вольфрама с фтороводородом и реакций фторидов с водородом изучена в диапазоне температур 273 – 1373 К. Установлено, что взаимодействие оксида алюминия с фтороводородом протекает в диапазоне температур от 273 до 1073 К, оксида титана с фтороводородом – от 273 до 373 К, оксида никеля с фтороводородом – от 273 до 873 К. При этом из образовавшихся фторидов с водородом реагирует только фторид никеля при температурах выше 673 К. Водород во всем интервале температур взаимодействует с оксидом никеля, а с оксидом вольфрама – при температурах выше 1173 К. Изучены особенности воздействия водорода на жаропрочные никелевые сплавы лопаток газотурбинных установок, подвергнутых предварительному фторированию и не обработанных соединениями фтора. Установлено, что восстановление оксида никеля водородом лучше протекает после процесса предварительного фторирования. При этом на поверхности образца лопатки образуются частицы размером 2 – 5 мкм, содержащие 90,16 % Ni. Без фторирования процесс восстановления оксида никеля водородом при температуре 1223 К и длительности 1 ч не происходит.
Currently, there is a growing interest in the use of hydrogen in the composition of fuel mixtures for turbojet engines and gas turbine units (GTU). The effect of hydrogen on heat-resistant nickel alloys of gas turbine blades has been little studied. In this regard, this work is devoted to studying the effect of hydrogen on nickel oxide reduction on the surface of the nozzle blade of a gas turbine engine. Hydrogen is a good reducing agent. Therefore, this article discusses the effects of hydrogen under various conditions with metal oxides, and methods of metal oxides reduction on the surface of the blades of a gas turbine engine. The thermodynamics of the interaction of aluminum, titanium, nickel and tungsten oxides with hydrogen fluoride and reactions of fluoride with hydrogen was investigated in the temperature range 273 – 1373 K. It was established that the interaction of aluminum oxide with hydrogen fluoride occurs in the temperature range from 273 to 1073 K, titanium oxide with hydrogen fluoride – from 273 to 373 K, nickel oxide with hydrogen fluoride – from 273 to 873 K. In this case, of the resulting fluorides, only nickel fluoride interacts with hydrogen at temperatures above 673 K. Hydrogen interacts with nickel oxide throughout the entire temperature range, and with tungsten oxide at temperatures above 1173 K. We studied the effect of hydrogen on heat-resistant nickel alloys of gas turbine blades subjected to preliminary fluorination and not treated with fluorine compounds. Nickel oxide reduction with hydrogen proceeds better after the preliminary fluorination process. In this case, particles 2 – 5 μm in size containing 90.16 % Ni are formed on the surface of the blade sample. Without fluorination, this process at 1223 K and duration of 1 h does not occur.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.