某型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力渦輪一級(jí)葉片腐蝕特征分析

駱正軍 吳業(yè)瓊

摘要：某型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力渦輪一級(jí)葉片為帶鋸齒冠、表面滲鋁的實(shí)心葉片，服役后常見該葉片葉身表面有腐蝕現(xiàn)象。本文對(duì)該腐蝕特征進(jìn)行了微觀檢查和能譜檢測(cè)，分析了葉片腐蝕的機(jī)理，提出修理措施和建議。

關(guān)鍵詞：渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)；渦輪葉片；腐蝕特征；分析

Keywords：vortex axis engine；turbine blade；corrosion characteristics；analysis

1 故障模式

某渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力渦輪一級(jí)葉片基體材料為鎳基等軸高溫合金，表面滲鋁層厚度為60～75μm，葉冠帶有鋸齒形嚙合面。

葉片經(jīng)常規(guī)清洗和噴濕玻璃珠特殊清洗后，目視檢查發(fā)現(xiàn)葉身與緣板交接區(qū)域以及緣板流道表面部分區(qū)域存在腐蝕情況，如圖1所示。放大檢查腐蝕區(qū)域，發(fā)現(xiàn)有規(guī)則的密集顆粒性突出物，少數(shù)呈凹坑狀，如圖2所示。

2 微觀與能譜分析

在掃描電鏡下觀察，可見凸出物多數(shù)呈圓球狀，少數(shù)呈環(huán)坑狀。如圖3所示。

對(duì)坑狀和圓球部位進(jìn)行能譜分析，發(fā)現(xiàn)O元素和Al元素含量較高，遠(yuǎn)大于基體中Al元素含量，同時(shí)未見燃油燃燒后P、S等元素附著?？訝畈课坏哪茏V檢查如圖4所示。球狀部位的能譜檢查如圖5所示。葉片表面球狀位置截面形貌如圖6所示。能譜分析結(jié)果（圖7和表1）表明，涂層外層已完全氧化，氧化膜在與涂層內(nèi)層界面處裂開，呈表面凸起形貌。

3 機(jī)理分析

突出物和凹坑主要位于葉片進(jìn)氣邊靠葉背側(cè)，進(jìn)氣邊與緣板轉(zhuǎn)接R區(qū)域以及緣板燃?xì)饬鞯辣砻?。這些部位長(zhǎng)期受燃?xì)饬鳑_刷（葉背面氣流速度更快，沖刷力更強(qiáng)），表面易發(fā)生氧化腐蝕，葉片表面滲鋁層會(huì)形成致密氧化膜，保護(hù)葉片表面不受燃?xì)飧g作用。服役過程中若葉片滲鋁層表面附著外來物或存在缺陷，會(huì)優(yōu)先在這些地方發(fā)生局部氧化腐蝕，隨著葉片服役時(shí)間的增加，氧化腐蝕層不斷增厚。氧化腐蝕層較滲鋁層硬、熱膨脹系數(shù)小，達(dá)到一定厚度后，將從氧化腐蝕層與滲鋁層界面處開裂，在宏觀上呈凸起形貌，達(dá)到一定程度后氧化腐蝕層將破裂。

腐蝕部位除葉片進(jìn)氣邊中部區(qū)域呈片狀外，其余部位主要呈密集性點(diǎn)蝕，點(diǎn)蝕發(fā)生的部位是表面滲鋁層有孔隙或表面的粗糙部位，點(diǎn)蝕部位能譜主要含量為O、Al化合物就說明了這一點(diǎn)，點(diǎn)蝕前期因O、Al化合物質(zhì)量增加呈鼓包狀，點(diǎn)蝕后期鼓包點(diǎn)破裂，形成環(huán)坑狀腐蝕坑。

進(jìn)氣邊中部區(qū)域呈片狀腐蝕，是由于點(diǎn)蝕發(fā)展速度快，燃?xì)鉁囟雀撸瑢?dǎo)致點(diǎn)蝕密集產(chǎn)生并連成一片而形成。

4 外場(chǎng)應(yīng)對(duì)措施

配裝該型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的直升機(jī)在使用中，外場(chǎng)應(yīng)通過孔探等方式對(duì)動(dòng)力渦輪一級(jí)葉片進(jìn)行表面檢查，如腐蝕程度超過輕度、中度或已發(fā)展為重度腐蝕時(shí)，需要引起重視，及時(shí)與修理工廠進(jìn)行研究，評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)工作的安全性，防止因腐蝕惡化而導(dǎo)致發(fā)生惡性故障。

如果超過工藝要求的腐蝕和/或聚集標(biāo)準(zhǔn)，或者為重度腐蝕的，需要對(duì)表面滲鋁層進(jìn)行更換修理。

作者簡(jiǎn)介

駱正軍，工程師，航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪專業(yè)。

吳業(yè)瓊，工程師，特種工藝專業(yè)。