《重型燃气轮机高温部件热障涂层局部剥落损伤程度判定准则》编制说明

《重型燃气轮机高温部件热障涂层局部剥落损伤程度判定准则》编制说明重型燃气轮机(燃机)作为重要的发电和动力装备，广泛应用于清洁能源、电力调峰、船舰动力、空天动力等领域，具有极高的战略地位。在能源革命的驱动下，以重型燃气轮机为代表的能源技术进入科技创新的高度活跃期，重型燃气轮机内高温叶片等核心热端部件的自主设计、试验验证及寿命评估等关键瓶颈技术的突破已成为我国的发展重点。为了开发更高效率的重型燃气轮机，需要不断提高燃烧器及透平进口温度，由此将导致燃机高温部件在远超金属允许温度的环境中运行，严重影响高温部件的使用寿命。目前，在高温叶片的热防护技术中，可设计性强的热障涂层(Thermalbarriercoatings,TBCs)作为目前高温防护性能最佳、应用前景最好的表面高温防护技术之一，已成为研制先进重型燃气轮机关键技术。为了保障高温部件安全稳定服役，延长重型燃气轮机的生命周期，需要在高温部件表面制备热障涂层，以起到隔热、抗腐蚀、抗冲蚀等功能，为高温部件提供热然而，热障涂层在极端高温、氧化、粒子冲蚀等严酷环境下工作时，极易产生界面裂纹、表面凹坑等不同程度的局部损伤，并最终导致涂层局部剥落。这种局部剥落会不同程存在一个临界局部剥落尺寸值：当剥落区域小于此值时，热障涂层损伤程度较小，仍然能20%等，但由于缺少理论和模拟支撑，这些临界剥落尺寸尚未得到统一认可，严重制约了会立即进行剥落区域涂层的去除再喷涂，极大地提高了燃气轮机的运行成本。因此需要编1、按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》2(一)任务来源根据《中国国际科技促进会标准化工作委员会团体标准管理办法》的有关规定，经中国国际科技促进会标准化工作委员会及相关专家技术审核，批准《重型燃气轮机高温部件热障涂层局部剥落损伤程度判定准则》团体标准制定计划，计划编号为：CI2023037。本标准由东方电气集团东方汽轮机有限公司提出，中国国际科技促进会归口。根据计划要求，本标准完成时限为6个月。(二)标准起草单位本标准的主要起草单位是东方电气集团东方汽轮机有限公司，负责标准文档起草及相关文件的编制等。西安交通大学、广东省新材料研究所、四川大学、清远燃机电厂参与起草，负责标准中重要技术点的研究和建议，并参与标准内容的讨论。(三)标准研制过程及相矣工作计划项目立项前，标准编制小组查阅、研读相关国内外文献，广泛搜集热障涂层局部剥落后损伤程度判断方法相关的材料。同时，多次与热障涂层结构完整性评价相关行业人团体标准立项通知公示后，标准编制小组首先组织了标注制定工作会议，各编写人员根据工作计划分工和编写要求开展了相关工作。在标准起草期间，编3(四)主要试验(或验证)情况分析制备陶瓷层厚度分别为0.3mm与0.5mm的两组热障涂层试样。每组热障涂层试样包含局部剥落直径分别为0mm,1mm,3mm与5mm的试样。将试样置于燃气热冲击试验台上，在固定的燃气和背冷参数下开展燃气环境试验，并使用红外测温仪记录陶瓷层表面的最高温度。燃气热冲击试验台如图2所示。测试过程中观察到了局部剥落导致的剥落区域边缘超温现象，即剥落区域边缘亮度远高于其他区域，4图3局部剥落涂层的超温现象在实验中记录了温度稳定时陶瓷层表面的最高温度，并与有限元计算结果进行比较，结果如图4所示。计算值与实验值表现出相同的增长趋势，数据误差在可控范围内，验证了判定准则的正确性。DiamelerofSpallationarca/mnDiameterofSpallatio(a)陶瓷层厚度为0.3mm(b)陶瓷层厚度为0.5mm图4陶瓷层最高温度的实验值与计算值对比：(a)陶瓷层厚度为0.3mm;(b)陶瓷层厚度标准编制过程中，遵循了以下基本原则：1)标准需要具有行业特点，指标及其对应的分析方法要积极参照采用国家标准和行业标准。2)标准能够体现出产品的具有关键共性的技术要素。3)标准能够为产品的开发、改进指出明确的方向。4)标准需要具有科学性、先进性和可操作性。5)要能够结合行业实际情况和产品特点。6)与相关标准法规协调一致。7)促进行业健康发展与技术进步。5本标准规定了重型燃气轮机高温部件热障涂层局部剥落损伤程度判定准则，正文部分共分六章，内容包括标准的适用范围、规范性引用文件、术语和定义、总体原则和要求及七、重大意见分歧的处理依据和结果本标准起草过程中没有重大分歧意见。建议由