Структура і властивості металу газотурбінних лопаток після тривалого напрацювання
The paper presents the results of a comprehensive investigation of the microstructural state and mechanical properties of high-pressure turbine blades of the GTC-10I gas turbine unit manufactured from the heat-resistant nickel-based alloy ChS70-VI after long-term industrial service. The study was ca...
Gespeichert in:
| Datum: | 2026 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Veröffentlicht: |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
2026
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-1-1 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Metal Science and Treatment of Metals |
Institution
Metal Science and Treatment of Metals| _version_ | 1862949217858748416 |
|---|---|
| author | Belikov, S. B. Mykhaylov, O. S. |
| author_facet | Belikov, S. B. Mykhaylov, O. S. |
| author_sort | Belikov, S. B. |
| baseUrl_str | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-04-19T17:21:29Z |
| description | The paper presents the results of a comprehensive investigation of the microstructural state and mechanical properties of high-pressure turbine blades of the GTC-10I gas turbine unit manufactured from the heat-resistant nickel-based alloy ChS70-VI after long-term industrial service. The study was carried out on blades with operating times of 20,000, 30,000, and 50,000 hours, which made it possible to analyze the evolution of the material structure at different stages of service life.
Metallographic examination revealed characteristic features of microstructural degradation in the blade airfoil material as a function of service duration and operating temperature. It was shown that prolonged exposure leads to progressive coarsening and coagulation of the strengthening γ′ phase, accompanied by a decrease in its dispersion and redistribution of phase constituents. The most pronounced structural changes were observed in the high-temperature regions of the airfoil, whereas the blade root section, operating under lower temperature conditions, retained a relatively stable microstructural state throughout the investigated service period.
Mechanical testing demonstrated a gradual reduction in both strength and ductility with increasing service time, which correlates well with the observed microstructural transformations. After 50,000 hours of operation, the structural changes become largely irreversible and are accompanied by a sharp deterioration of mechanical properties, indicating a limiting condition for further safe operation of the blades without refurbishment or recovery procedures.
The obtained results can be applied to residual life assessment of GTC-10I high-pressure turbine blades made of the ChS70-VI alloy and to substantiation of allowable service limits for industrial gas turbine units operating under long-term thermal loading. |
| first_indexed | 2026-04-20T01:00:21Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.momjournal.org.ua:article-359 |
| institution | Metal Science and Treatment of Metals |
| keywords_txt_mv | keywords |
| last_indexed | 2026-04-20T01:00:21Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.momjournal.org.ua:article-3592026-04-19T17:21:29Z Structure and properties of gas turbine blade metal after long-term operation Структура і властивості металу газотурбінних лопаток після тривалого напрацювання Belikov, S. B. Mykhaylov, O. S. heat-resistant nickel-based alloy turbine blades high-pressure turbine microstructure mechanical properties long-term service жароміцний нікелевий сплав робочі лопатки турбіна високого тиску мікроструктура механічні властивості тривала експлуатація The paper presents the results of a comprehensive investigation of the microstructural state and mechanical properties of high-pressure turbine blades of the GTC-10I gas turbine unit manufactured from the heat-resistant nickel-based alloy ChS70-VI after long-term industrial service. The study was carried out on blades with operating times of 20,000, 30,000, and 50,000 hours, which made it possible to analyze the evolution of the material structure at different stages of service life. Metallographic examination revealed characteristic features of microstructural degradation in the blade airfoil material as a function of service duration and operating temperature. It was shown that prolonged exposure leads to progressive coarsening and coagulation of the strengthening γ′ phase, accompanied by a decrease in its dispersion and redistribution of phase constituents. The most pronounced structural changes were observed in the high-temperature regions of the airfoil, whereas the blade root section, operating under lower temperature conditions, retained a relatively stable microstructural state throughout the investigated service period. Mechanical testing demonstrated a gradual reduction in both strength and ductility with increasing service time, which correlates well with the observed microstructural transformations. After 50,000 hours of operation, the structural changes become largely irreversible and are accompanied by a sharp deterioration of mechanical properties, indicating a limiting condition for further safe operation of the blades without refurbishment or recovery procedures. The obtained results can be applied to residual life assessment of GTC-10I high-pressure turbine blades made of the ChS70-VI alloy and to substantiation of allowable service limits for industrial gas turbine units operating under long-term thermal loading. У роботі наведено результати комплексного дослідження структурного стану та механічних властивостей металу робочих лопаток турбіни високого тиску газотурбінного агрегата ГТК-10І, виготовлених із жароміцного нікелевого сплаву ЧС70-ВІ, після тривалої експлуатації в умовах реального промислового навантаження. Дослідження виконано на лопатках з напрацюванням 20 000, 30 000 та 50 000 годин, що дозволило простежити еволюцію структури матеріалу на різних етапах ресурсу. Металографічними методами встановлено характерні закономірності деградації мікроструктури металу пера лопаток залежно від тривалості напрацювання та температурних умов роботи. Показано, що зі збільшенням терміну експлуатації відбувається поступова коагуляція та укрупнення зміцнювальної γ′-фази, зменшення її дисперсності та перерозподіл фазових складових. Найбільш інтенсивні структурні перетворення спостерігаються у високотемпературних зонах пера, тоді як замкова частина лопаток, що працює в нижчому температурному інтервалі, зберігає відносно стабільний структурний стан протягом усього дослідженого ресурсу. Результати механічних випробувань свідчать про поступове зниження характеристик міцності і пластичності металу зі збільшенням напрацювання, що перебуває у прямому зв’язку з виявленими мікроструктурними змінами. Після експлуатації протягом 50 000 годин структурні перетворення набувають практично необоротного характеру та супроводжуються різким погіршенням механічних властивостей, що обмежує подальшу безпечну експлуатацію лопаток без застосування відновлювальних заходів. Отримані результати можуть бути використані для оцінки залишкового ресурсу робочих лопаток ТВТ ГТК-10І зі сплаву ЧС70-ВІ та для обґрунтування граничних термінів їх експлуатації в умовах промислових газотурбінних агрегатів. Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2026-03-31 Article Article https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-1-1 Scientific Technical Journal; Vol. 32 No. 1 (2026): The Scientific Technical journal Metal Science and Treatment of Metals; 3-12 Науково-технічний журнал; Том 32 № 1 (2026): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів; 3-12 2664-2441 2073-9583 Copyright (c) 2026 Scientific Technical Journal https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | жароміцний нікелевий сплав робочі лопатки турбіна високого тиску мікроструктура механічні властивості тривала експлуатація Belikov, S. B. Mykhaylov, O. S. Структура і властивості металу газотурбінних лопаток після тривалого напрацювання |
| title | Структура і властивості металу газотурбінних лопаток після тривалого напрацювання |
| title_alt | Structure and properties of gas turbine blade metal after long-term operation |
| title_full | Структура і властивості металу газотурбінних лопаток після тривалого напрацювання |
| title_fullStr | Структура і властивості металу газотурбінних лопаток після тривалого напрацювання |
| title_full_unstemmed | Структура і властивості металу газотурбінних лопаток після тривалого напрацювання |
| title_short | Структура і властивості металу газотурбінних лопаток після тривалого напрацювання |
| title_sort | структура і властивості металу газотурбінних лопаток після тривалого напрацювання |
| topic | жароміцний нікелевий сплав робочі лопатки турбіна високого тиску мікроструктура механічні властивості тривала експлуатація |
| topic_facet | heat-resistant nickel-based alloy turbine blades high-pressure turbine microstructure mechanical properties long-term service жароміцний нікелевий сплав робочі лопатки турбіна високого тиску мікроструктура механічні властивості тривала експлуатація |
| url | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-1-1 |
| work_keys_str_mv | AT belikovsb structureandpropertiesofgasturbineblademetalafterlongtermoperation AT mykhaylovos structureandpropertiesofgasturbineblademetalafterlongtermoperation AT belikovsb strukturaívlastivostímetalugazoturbínnihlopatokpíslâtrivalogonapracûvannâ AT mykhaylovos strukturaívlastivostímetalugazoturbínnihlopatokpíslâtrivalogonapracûvannâ |