В ПНИПУ нашли оптимальные сплавы для покрытия газотурбинных установок

Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) нашли оптимальные сплавы для покрытия газотурбинных установок (ГТУ), подвергающихся воздействию водорода.

Как сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу университета, их применение поможет избежать водородной коррозии, а также позволит улучшить технические и экономические характеристики эксплуатации установок.

«При взаимодействии многих материалов с водородом происходит процесс разрушения — водородная коррозия, которая приводит к снижению механических свойств металла — прочности и пластичности. Материалы же на основе никеля имеют достаточно высокую стойкость к водороду, как при обычных, так и при повышенных температурах. Это обуславливает их выбор как отличное покрытие для газотурбинных установок», — рассказали в вузе, отметив, что эти данные подтвердило исследование ученых ПНИПУ.

Водородная коррозия заключается в реакции между водородом и углеродом стали, в результате которой могут появляться трещины и вздутия. Больше всего этому подвержены сталь, медь и серебро. Возникновение коррозии сплавов зависит от многих факторов. Более устойчивыми к разрушению являются аустенитные хромо-никелевые стали, однако их поведение в водородсодержащей среде до конца не изучено.

Ученые исследовали четыре образца никелевого сплава, которые подвергали различным процессам гидрирования (насыщения водородом), а затем тестировали образцы при 850 градусах Цельсия в среде чистого аргонного газа, в среде с 35% содержания аргона и 65% водорода и, наконец, в среде 100% водорода.

По словам профессора кафедры химических технологий, доктора технических наук ПНИПУ Владимира Пойлова, образцы жаропрочных сплавов загружали в трубчатую печь, затем проводили продувку инертным газом или водородом в течение 15 минут для полного удаления воздуха из зоны реакции. При заданном расходе водорода или водородсодержащего газа нагревали спав до требуемой температуры и выдерживали в течение заданного времени. Чтобы определить, какое количество водорода содержится в образцах, ученые провели их термический анализ.

«Было выяснено, что количество поглощенного водорода составляет от 0,08 до 0,14%, что является допустимым количеством газа в сплаве. Большее насыщение водородом может разрушительно влиять на материал», — отметили ученые, добавив, что полученные данные подтверждают оптимальность использования никелевых сплавов в водородосодержащей среде.

В университете пояснили, что применение таких сплавов в качестве основного материала или покрытия газотурбинных установок перспективно и эффективно. Это позволит улучшить технические и экономические характеристики эксплуатации газотурбинных установок. Статья с результатами исследования опубликована в журнале «EDP Sciences» за 2023 год. Исследование финансировалось Министерством науки и высшего образования РФ.