ال رینگ‌ها (L-Rings) توربین
رینگ‌های L که به نام Labyrinth Seal Segments یا Labyrinth Seal Strips نیز شناخته می‌شونداز اجزای حیاتی در سیستم‌های آب‌بندی توربین‌های گازی و توربین‌های بخار هستند. این قطعات با شکل مقطع L مشخص می‌شوند و نقش اصلی آنها کاهش نشت سیال (گاز داغ در توربین‌های گازی، بخار در توربین‌های بخار) بین قطعات دوار (روتور) و ثابت (استاتور) می‌باشد. عملکرد آنها بر اساس ایجاد یک مسیر پرپیچ و خم (Labyrinth) با فاصله‌های بسیار کم است که جریان سیال را مختل کرده و نشت را به حداقل می‌رساند.
انواع آلیاژهای رایج L-Rings (ال رینگ‌ها)
انتخاب جنس رینگ L کاملاً وابسته به دمای کاری و محیط عملیاتی (نوع سیال، خوردگی، سایش) است. جنس‌های اصلی عبارتند از:
- آلیاژهای پایه نیکل Nickel-Based Superalloys رایج‌ترین و حیاتی‌ترین مواد برای بخش‌های داغ Hot Sections توربین‌ها هستند.
– Inconel 718 پرکاربردترین آلیاژ می‌باشد. تعادل مناسب بین استحکام بالا، مقاومت به خزش (Creep Resistance) ، مقاومت به خستگی (Fatigue Strength) و ماشین‌کاری نسبتاً بهتر (نسبت به سایر سوپرآلیاژها) از ویژگی‌های این آلیاژ است.. برای بخش‌های با دمای تا حدود °C 650-700 ایده‌آل است.
– Waspaloy استحکام و مقاومت به خزش عالی در دماهای بالاتر از اینکونل ۷۱۸ تا حدود °C 815-870 ، مقاومت به اکسیداسیون خوب و ماشین‌کاری سخت‌تر از اینکونل ۷۱۸.
-Hastelloy X مقاومت بسیاربالا به اکسیداسیون و خوردگی حرارتی در محیط‌های گاز داغ خورنده. استحکام مکانیکی و مقاومت به خزش خوب در دماهای بالا تا حدود °C 1200، کارپذیری و ماشین‌کاری نسبتاً قابل قبول‌تر از واسپالوی.
– Rene 41 استحکام بسیار بالا در دماهای بالا و مقاومت به خزش عالی. اما بسیار **سخت و شکننده** بوده و ماشین‌کاری و جوش‌پذیری آن بسیار مشکل است. معمولاً برای قطعات تحت بیشترین تنش‌ها استفاده می‌شود.
– Inconel 625 مقاومت به خوردگی و خستگی عالی، جوش‌پذیری خوب. استحکام آن در دماهای خیلی بالا به پای آلیاژهایی مانند واسپالوی نمی‌رسد.
- فولادهای ضد زنگ (Stainless Steels): معمولاً در بخش‌های سردتر (Cold Sections) توربین یا توربین‌های بخار با دمای متوسط استفاده می‌شوند.
– سری ۳۰۰ (مانند ۳۰۴, ۳۱۶):** مقاومت به خوردگی عمومی خوب، هزینه کمتر نسبت به سوپرآلیاژها. برای دماهای تا حدود ۵۵۰-۶۰۰°C مناسب هستند.
– فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی سخت‌شونده دارای استحکام تسلیم بالا و سختی خوب. در جاهایی که نیاز به استحکام مکانیکی بیشتر در دماهای متوسط است استفاده می‌شوند.
- کبالت‌بیس (Cobalt-Based Alloys): کمتر رایج برای رینگ L، بیشتر برای پره‌ها) مقاومت به خوردگی حرارتی و سایش بسیار عالی (مانند استلایت). گاهی به صورت پوشش روی لبه‌های آب‌بند استفاده می‌شوند.
- کنترل جریان خنک‌کاری (Cooling Flow Control): هدایت جریان هوای خنک‌کاری به قسمت‌های خاص.
انواع کاربردهای ال رینگ‌ها (L-Rings Applications)
رینگ‌های L در مکان‌های استراتژیک توربین برای کنترل جریان سیال استفاده می‌شوند:
- آب‌بندی محوری (Axial Sealing): رایج‌ترین کاربرد. در شکاف‌های محوری بین:
– دیافراگم‌ها (Diaphragms) و روتور.
– پوسته توربین (Casing) و روتور.
– بین مراحل مختلف کمپرسور یا توربین.
- آب‌بندی شعاعی (Radial Sealing) در شکاف‌های شعاعی، مانند اطراف نوک پره‌های دوار (Blade Tip Sealing).
- آب‌بندی محفظه‌ها (Cavity Sealing): جلوگیری از نشت سیال به داخل محفظه‌های یاتاقان‌ها یا محفظه‌های خنک‌کاری.
- کنترل جریان خنک‌کاری (Cooling Flow Control): هدایت جریان هوای خنک‌کاری به قسمت‌های خاص.
خواص حائز اهمیت ال رینگ‌ها (L-Rings Critical Properties)
مواد رینگ L باید ترکیبی از خواص زیر را داشته باشند تا در شرایط سخت توربین عملکرد قابل اطمینان و طولانی‌مدت ارائه دهند:
- مقاومت به خزش (Creep Resistance): توانایی تحمل تنش‌های مکانیکی مداوم در دمای بالا **بدون تغییر شکل تدریجی و غیرقابل بازگشت** با گذشت زمان. حیاتی‌ترین خاصیت برای جلوگیری از تماس رینگ با روتور در اثر خزش.
- مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی حرارتی (Oxidation & Hot Corrosion Resistance): توانایی تشکیل لایه اکسیدی محافظ پایدار و مقاومت در برابر حمله شیمیایی گازهای داغ یا نمک‌های مذاب. تضمین کننده طول عمر قطعه در محیط خورنده.
- پایداری ابعادی حرارتی (Thermal Dimensional Stability): تغییرات ابعادی بسیار کم تحت چرخه‌های حرارتی مکرر (استارت، کار، توقف). تضمین حفظ فاصله دقیق آب‌بندی.
- ضریب انبساط حرارتی مناسب (Coefficient of Thermal Expansion – CTE): CTE ماده رینگ باید نزدیک به CTE ماده قطعه‌ای باشد که روی آن نصب می‌شود** (معمولاً پوسته یا دیافراگم از فولاد ضدزنگ یا سوپرآلیاژ). این همخوانی برای جلوگیری از تنش‌های حرارتی بیش از حد، تاب برداشتن یا شل شدن در چرخه‌های حرارتی حیاتی است.
- استحکام مکانیکی در دمای بالا (High-Temperature Strength): تحمل تنش‌های مکانیکی و ارتعاشات.
- مقاومت به خستگی حرارتی (Thermal Fatigue Resistance): توانایی تحمل چرخه‌های مکرر گرم و سرد شدن بدون ایجاد ترک.
- سختی و مقاومت به سایش (Hardness & Wear Resistance): (به ویژه برای لبه‌های آب‌بند) برای مقاومت در برابر سایش ناشی از ذرات یا تماس احتمالی بسیار کوتاه (Rub) با روتور.
- انعطاف‌پذیری/چقرمگی کافی (Sufficient Ductility/Toughness): برای جلوگیری از شکست شکننده و تحمل ضربه‌های جزئی.
کدپستی: ۳۱۶۳۸۳۳۴۶۳
کیلومتر ۲۴ جاده مخصوص کرج، گرمدره، جنب کارخانه اتمسفر، کوچه سروستان، بعد از کانال کوچه دوم شرقی (صنعت)، شماره۱۲