Analysis of feasibility to assess microstructure of gas turbine blades by means of the thermographic method

• Autorzy: Kułaszka A. , Błachnio J. , Kornas Ł.

Warianty tytułu

PL

Analiza możliwości oceny stanu mikrostruktury łopatek turbiny gazowej metodą termograficzną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Operation of avionic turbine engines is always associated with possibility of various defects that may happen to turbine components, in particular to its blades. The most frequent reason for defects is overheating of the blade material but the thermal fatigue also occurs quite often. The most efficient examination method that provides plenty of information about structure of the investigated material of turbine blades is metallography but it is a destructive testing technology, so that the turbine no longer can be used after such investigation. This paper deals with methods of non-destructive tests that are currently in use and applicability of such methods to unbiased and trustworthy computer-aided diagnostics aimed to find out how the blade microstructure status varies in time. Results of initial examination of gas turbine blades are presented whereas the tests with use of the non-invasive thermographic method were carried out in order to assess condition of the blade material after the turbines had been subjected to the effect of high temperatures. Subsequently, the obtained results were successfully validated by means of the metallographic method. Eventually the conclusion could be made that the thermographic method makes it possible to achieve comprehensive and trustworthy information how microstructure of the blade materials is altered during the aircraft operation.

PL

W procesie eksploatacji lotniczych silników turbinowych występują różnego rodzaju uszkodzenia elementów turbin, a zwłaszcza ich łopatek. Najczęstszą ich przyczyną jest przegrzanie materiału, a także zmęczenie cieplne łopatek. Mimo, iż badania metodą metalograficzną dostarczają informację o strukturze badanego materiału łopatek turbiny, to w rezultacie są to badania niszczące uniemożliwiające ich dalsze wykorzystanie. W artykule omówiono stosowane obecnie metody badań nieniszczących oraz możliwości ich wykorzystania do obiektywnego diagnozowania zmian stanu mikrostruktury łopatek turbin. Przedstawiono wyniki wstępnych badań łopatek turbiny gazowej poddanych wysokiej temperaturze z zastosowania nieinwazyjnej metody termograficznej do oceny stanu ich mikrostruktury. Wyniki te z powodzeniem zweryfikowano badaniami metodą metalograficzną. Stwierdzono, że metoda termograficzna umożliwia uzyskanie dobrej wiarygodności oceny stanu zmian mikrostruktury łopatek.

Słowa kluczowe

EN

gas turbine; blade; thermography; microstructure; diagnostics

PL

turbina gazowa; łopatka; termografia; mikrostruktura; diagnozowanie

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2010
• Tom: No. 1 (13)
• Strony: 325--340
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Kułaszka A.

autor

Błachnio J.

autor

Kornas Ł.

• Air Force Institute of Technology, ul. Księcia Bolesława 6, 01-494 Warszawa 46, Poland

Bibliografia

• 1. Koizumi Y., Kobayashi T. et al.: Third generation single crystal superalloys with excellent processability and phase stability. Proc. of 6th Liège conference, Part II, Belgium (1998), pp. 1089-1098.
• 2. Lewitowicz J. [ed.] at al.: Fundamentals for operation of aircrafts. Vol. 4, Edition ITWL, Warsaw, 2007. (in Polish)
• 3. Wiaterek R. et al: Rotating units of turbine engines. WKiŁ, Warszawa, 1982. (in Polish)
• 4. Kułaszka A. Szczepankowski A., Reports on research and development projects. ITWL, Warsaw 2000-2009 (not published). (in Polish)
• 5. Błachnio J.: The effect of high temperature on the degradation of heat-resistant and high-temperature alloys. Solid State Phenomena, Vols. 147-149, 2009, pp. 744-752.
• 6. Pawlak W. I. et al: Identification of the relationship between technical condition of turbojet engines and distribution of temperature fields upstream turbines. Report on the R&D project KBN No 8T12D0142, Institute of Aviation, Warsaw, 2003. (in Polish)
• 7. Błachnio J., Bogdan M.: Diagnostics of technical condition demonstrated by blades of gas turbines in service. Diagnostics. No 1 (45), 2008, pp. 91-96. (in Polish)
• 8. Błachnio J., Bogdan M.: A non-destructive method to assess a degree of overheating of gas turbine blades. Journal of Polish CIMAC, 2007, pp. 43-50.
• 9. Bogdan M., Błachnio J.: Examinations on temperature distribution for driving units of aircrafts. Airplanes and helicopters diagnostics: AIRDIAG'2005: 8th International Conference, Warsaw October 27-28, Conference proceedings, Ed. ITWL, Warsaw (2005), pp.31-38. (in Polish)
• 10. Carl. V., Becker E., Sperling A.: Thermography inspection system for gas turbine blades. 7th European Conference on non-destructive testing, Copenhagen (1998), pp. 2658-2665.
• 11. Xavier P. V. Maldague, Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing, John Wiley, Interscience, New York, 2001.
• 12. V. Luikov, Analytical Heat Diffusion Theory, Academic Press, New York and London, 1968.
• 13. Oliferuk W.: Infrared thermography for non-destructive testing of materials and equipment. Gamma Office, Warsaw 2008. (in Polish)