鹽霧腐蝕條件下燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)性能衰退研究.pdf

1、在高濕度、高鹽度的海洋環(huán)境下，船用燃?xì)廨啓C(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部通流結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，隨空氣進(jìn)入壓氣機(jī)的鹽霧將造成壓氣機(jī)內(nèi)葉片表面、葉頂和其他關(guān)鍵部件的腐蝕與失效，對(duì)壓氣機(jī)內(nèi)流場造成影響，使得壓氣機(jī)壓比、效率、流量等性能參數(shù)都受到影響。由鹽霧腐蝕造成的燃?xì)廨啓C(jī)故障事故在國內(nèi)外多次發(fā)生，嚴(yán)重地影響了燃?xì)廨啓C(jī)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，因此研究壓氣機(jī)鹽霧腐蝕造成的性能下降就顯得尤為重要。
　　本文以NASA Stage67型壓氣機(jī)為例，通過化學(xué)實(shí)

2、驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)海洋環(huán)境下壓氣機(jī)鹽霧腐蝕對(duì)其性能的影響進(jìn)行研究分析，通過分析內(nèi)部流場的變化，來找出導(dǎo)致性能衰退的原因，最終研究得到壓氣機(jī)性能衰退與腐蝕程度之間的關(guān)系，提供發(fā)動(dòng)機(jī)葉片使用壽命的有效參數(shù)。本文采用的研究方法及內(nèi)容如下：
　　首先，分別對(duì)X5CrNiCuNb16-4馬氏體不銹鋼和X20Cr13馬氏體不銹鋼兩種材料的壓氣機(jī)葉片進(jìn)行模擬海洋環(huán)境的加速鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)，通過金相觀察、萊卡顯微鏡觀測、失重與失厚測試和電化

3、學(xué)實(shí)驗(yàn)，得到兩種葉片腐蝕的宏觀和微觀形貌、失重率和減薄率、電化學(xué)特性。研究表明，在相同腐蝕條件下，X5CrNiCuNb16-4馬氏體不銹鋼比X20Cr13馬氏體不銹鋼具有更好的耐腐蝕性能。
　　其次，分別對(duì)兩種材料的葉片進(jìn)行力學(xué)性能測試。研究表明，隨著腐蝕時(shí)間的延長， X5CrNiCuNb16-4馬氏體不銹鋼試樣的拉伸強(qiáng)度先大幅度下降后逐漸趨緩，而X20Cr13馬氏體不銹鋼試樣的拉伸強(qiáng)度呈線性下降。
　　然后，采用數(shù)值模擬方

4、法，利用實(shí)驗(yàn)得到的壓氣機(jī)葉片表面腐蝕試驗(yàn)結(jié)果來考察表面粗糙度對(duì)以X20Cr13馬氏體不銹鋼為葉片材料的壓氣機(jī)性能的影響。模擬結(jié)果表明，隨著葉片表面粗糙度的增大，壓氣機(jī)流量、效率和壓比、扭矩和功率都出現(xiàn)衰退現(xiàn)象。高轉(zhuǎn)速條件下表面粗糙度引起的壓氣機(jī)流量衰退量相比低轉(zhuǎn)速條件更大。以 NASA Stage67型壓氣機(jī)為例，得出了由鹽霧腐蝕造成的不同粗糙度對(duì)壓氣機(jī)損失特性的函數(shù)關(guān)系。
　　最后，利用材料腐蝕所產(chǎn)生的葉片重量損失全部集中在葉頂