$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

석출물 형상의 디지털 이미지 분석에 의한 가스터빈 핵심부품의 새로운 수명평가기술 개발

Development of a new lifetime prediction method for gas turbine core parts by digital image analysis of precipitates morphology

분석과학 = Analytical science & technology, v.21 no.2, 2008년, pp.148 - 157  

장문수 (서경대학교 소프트웨어학과) ,  안성욱 (캐스텍(주) 주조기술연구소)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

$1,000^{\circ}C$ 이상의 고온에서 수천~수만 rpm으로 작동하는 가스터빈 부품의 수명을 예측하기 위하여 크립파단 실험으로 얻어진 Larson-Miller 크립곡선을 활용하고 있다. 이 방법은 고온에서 시편에 하중을 주어 파단수명을 구하여 크립 파단수명을 온도와 하중의 함수로 나타낸 실험결과 곡선이다. 파손적 실험으로서 오차가 수십배를 상회하여 수명예측이 정확하지 않다. 반면에 본 연구에서는 비 파손적일 뿐 아니라 더 정확한 수명예측이 가능한 방법을 소개하고자 한다. 즉, $1,280^{\circ}C$에서 22,000시간(6,000 기동) 사용되어 폐기된 보령 가스터빈 제1단 단결정 블레이드(버켓)에 국부적으로 polishing한 후, 부식시킨 다음 replica를 떤다. 이 replica에 붙은 석출물들은 TEM과 SEM 사진으로 구하여 디지털 이미지하여 크기가 측정된다. 블레이드가 사용 전에 $0.45{\mu}m$ 크기에서 사용 후, $0.6{\mu}m$로 성장하였으나, 추가적으로 약 만여 시간 더 사용할 수 있으며 열처리를 추가하면 이만여 시간 더 사용할 수 있음을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

To describe the lifetime prediction of gas turbine core parts serviced in some ten thousands rpms at over $1,000^{\circ}C$, the Larson-Miller Creep Curves, which are formed by creep rupture tests as the destructive experiment with parameters of stress and temperature, are used often, but ...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이것을 r' rafting이라 하고 r' morpholgy적으로 인장축방향의 수직방향으로 특성 짓는 현상으로크립수명의 정도를 예측하게 한다.5, 6 따라서 본 과제에서는 이와 같은 데이터(크립곡선과 전자현미경 구조 및 조직)를 많이 수집하여 사용 후 폐기 혹은 수리판정을 대기하는 블레이드와 베인 에서 replica로 조직을 발췌하여 비 파괴적으로 보다 정확한 방법으로 재사용 여부를 진단하며 동시에 수리방법도 제시하고 잔류 수명도 제공할 수 있도록 하고자 한다.
  • 격자추출 후 전문가가 수작업으로 처리 결과를 수정하는데 도움을 주기 위하여 후처리 인터페이스를 구현한다. 사용자가 특정한 격자의 정보를 보고 싶을 때, 원하는 격자를 마우스 왼쪽버튼으로 클릭하면 선택된 격자는 파란색으로 변하고 정보창에 결과가 나타난다.
  • 이루어진다. 본 논문에서는 석출물 이미지에 대해서 디지털 이미지 처리를 함으로써 효율적인 육안 관찰이 이루어지게 하고 육안 관찰의 오류를 방지한다. 나아가 자동 수명 예측 시스템의 기초 기술을 개발하였다.
  • 본 연구에서는 Biemann 등7이 개선한 Larson-Miller 곡선에 r' 석출물 크기변화에 따른 수명변화를 측정하여 적용시킴으로서 그 정확도를 더욱 개선시키고자하였다. 즉, 블레이드의 표면에 replica방법으로 블레이드 표면에 있는 석출물을 채취하고, 본 연구에서 소개되는 디지탈 이미지(형상) 분석에 의하여 석출물 크기를 측정하여 잔류 수명을 평가하고자 하였다.
  • 13과 14의 영역을 절단하여 표면연마와 부식을 시킨 후 표면전자현미경에서 관찰한 결과이다. 본 연구에서는 이들 사진에서 석출물의 크기 (이미지)들을 통계학적으로 측정하여 평균크기를 자동적으로 분석하도록 하였다. 석출물의 morphology는 사각형의 모양으로 상호 직각 방향으로 균질하게 배열되어 있으며 그 크기는 약 0.
  • 즉, 블레이드의 표면에 replica방법으로 블레이드 표면에 있는 석출물을 채취하고, 본 연구에서 소개되는 디지탈 이미지(형상) 분석에 의하여 석출물 크기를 측정하여 잔류 수명을 평가하고자 하였다.

가설 설정

  • 수명예측은 현재 크립파단시험, 즉 고온에서 시편에 하중을 가하여 파단되는 시간으로 이루어진 Larson-Miller 크립곡선으로 수명예측을 한다. 즉, 보령 가스터빈의 고압 및 저압 1단 터빈 은 각각 197 맺 88개의 블레이드로 구성되는데 이 중 하나를 전체를 대표한 크립파단 시간을 Larson-Miller 크립곡선에 적용시켜 수명을 예측하며, 나머지 블레이드들도 동일한 수명을 갖는 것으로 가정한다. 이 방법은 또한 블레이드에서 시편을 채취하여야 하는 파손 적 방법으로 블레이드를 재사용할 수 없다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (8)

  1. G. K. Bouse and S. W. K. Shaw, 'Development of Superalloys', Materials Science and Technology 3, 682-700 (1987) 

  2. R. F. Decker and C. T. Sims, 'The Metallurgy of Nickel- Base Alloys',vol. 2, The Superalloys, Ed. C. T. Sims and W. C. Hagel, Ed. John Wiley & Sons, Inc., 33-77, 1972 

  3. L. M. Brown and R. K. Ham, Strengthening methods in crystals. Ed. A. Kelly and R. B. Nicholson, Appl. Sci. Publ., London, 1971 

  4. W. Huethner and B. Reppich, Zeitschrift fuer Metallkunde, 69, 628-634(1978) 

  5. Willi Schneider, Hochtemperaturkriechverhalten and Mikrostruktur der Einkristallinen Nickelbasis-Superlegierung CMSX 4 bei Temperaturen von 800 bis 1,100, Dissertation, Uni. Erlangen-Nuernberg, 1993 

  6. G. L. Erickson, Invited Paper Presented at the Processing and Design Issues in High Temperature Materials, Davos, Switzerland, 19, May 1996 

  7. Horst Biermann, Berthold von Grossmann, Thomas Schneider, Hua Feng and Hael Mughrabi, Superalloys, Ed.R. D. Kissinger et al., TMS 201-210, 1996 

  8. F. R. Larson and J. Miller, Trans. ASME, 74, 765-770(1996) 

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

BRONZE

출판사/학술단체 등이 한시적으로 특별한 프로모션 또는 일정기간 경과 후 접근을 허용하여, 출판사/학술단체 등의 사이트에서 이용 가능한 논문

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트