Degradation Mechanisms of Thermal Barrier Coatings Used in Land-Based Gas Turbine Blades Exposed to Low-Grade Fuel Impurities. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Final_Thesis_submitted.pdf - Accepted Version Download (6MB) | Preview

Arabic Abstract

وتستخدم على_نطاق_واسع الحرارية طلاء الجدار (TBC)_نظم في توربينات الغاز لتوفير العزل_الحراري_ومقاومة الأكسدةلمكونات مسار الغاز الساخن. هناك اتجاه متزايد في صناعة توليد الطاقة المحلية على استخدام الوقود على منخفض الدرجة والنفط الخام يعامل باستخفاف لدفع المحركات التوربينية الصناعية من أجل تلبية زيادة الطلب على الطاقة بتكلفة_معقولة. البريةتوربينات احتراق_الوقود بدرجة_منخفضة عرضة_لأنماط_مختلفة_من التآكل الساخن اعتمادا_على درجة_حرارة_التشغيلوالشوائب الوقود المهيمن. انخفاض الوقود السعودية الصف عادة_ما_تحتوي_على تركيزات_عالية من_الصوديوم والكبريت_والفاناديوم التي_يمكن_أن_تشكل أملاح Na2SO4، V2O5،وكلوريدا صوديوم بعد الاحتراق. إيداع الأملاح المنصهرةعلى ريش التوربينات المرحلة الأولى_ودوارات وحمل أنواع_مختلفة_من التدهور على_طبقات مختلفة_من معطف TBCs بما_في_ذلك السيراميك مقرها العلوي،ومعطف السنت المسندة المعدنية، والتفاعل_بين أعلى_والمعاطف السندات. آثارNa2SO4، كلوريد_الصوديوم،_وتآكل أملاح V2O5 على المجهرية وحياة الهواء رش البلازما (APS) وقد_تم_التحقيقفي TBC في_البحث الحالي. تألفت لفحTBC ZrO2_لأعلى معطف استقر بنسبة Y2O3، ني - 25 - 10 ٪الكروم ٪ Y آل 0.6 ٪ السندات معطف، والركيزة IN718. وقد تم فحص التراكيب المختلفة الملح : 75 ٪ بالوزنNa2SO4 + 25 ٪ بالوزن V2O5، و 75 ٪ وزن Na2SO4ر كلو بالوزن كلوريد_الصوديوم،_وNa2SO4،_ووزن 25_٪ كلوريد_الصوديوم. تم_رش كل عينة مع الملح منلاهتمام_وتتعرض سوثيرمال_ل_لفترات زمنية_مختلفة علىمدى 1200 ساعة. استخدمت المجهرية والحياة العينTBC يتعرض للبيئة نقية كماالأكسدة علامات مقاعد البدلاء.

English Abstract

Thermal barrier coating (TBC) systems are widely used in gas turbines to provide thermal insulation and oxidation resistance for hot-gas path components. There is a growing trend in the local power generation industry to use low-grade fuels and lightly treated crude oil to drive industrial turbine engines in order to meet the increasing power demand at reasonable cost. Land-based turbines burning low grade fuels are susceptible to different modes of hot corrosion depending on the operating temperature and the dominant fuel impurities. Low grade Saudi fuels usually contain high concentrations of sulfur, sodium, and vanadium which can form salts of Na2SO4, V2O5, and NaCl after combustion. The molten salts deposit on the first stage turbine blades and vanes and induce different types of degradation on various layers of TBCs including the ceramic-based top coat, the metallic-based bond coat, and the interface between the top and bond coats. The effects of Na2SO4, NaCl, and V2O5 corrosive salts on the microstructure and life of air-plasma sprayed (APS) TBC’s have been investigated in the present research. The examined TBC’s consisted of ZrO2 top-coat stabilized by 8% Y2O3, Ni-25%Cr-10%Al-0.6%Y bond-coat, and IN718 substrate. Various salt compositions have been examined: 75 wt.% Na2SO4 + 25 wt.% V2O5, 75 wt.% Na2SO4 + 25 wt.% NaCl, 75 wt.% Na2SO4, and 25 wt.% NaCl. Each specimen was sprayed with the salt of interest and exposed isothermally at 900 C for different time periods over a span of 1200 hours. The microstructure and life of TBC specimens exposed to pure oxidation environment were used as bench marks.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Gasem, Zuhair
Committee Members:	Arif, Abul Fazal and Al Aqeeli, Nasser
Depositing User:	Adeel Khalid (g200903150)
Date Deposited:	18 Sep 2011 12:04
Last Modified:	01 Nov 2019 15:30
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138527