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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter March 31, 2020

Metallurgical Investigation of Cold-formed Fillet Pieces Made of Metastable Austenitic Stainless Steel, for the Turbine Exhaust Casing of a Heavy-Duty Gas Turbine Engine

Werkstofftechnische Untersuchung kaltumgeformter Übergangsformstücke aus einem metastabilen rostfreien austenitischen Stahl zum Einsatz in der Gehäuseauskleidung der Abgasstrecke einer Großgasturbine
  • A. Neidel , S. Riesenbeck , E. Cagliyan , G. Jeschke and N. Rennau
From the journal Practical Metallography

Abstract

With a novel class of heavy-duty gas turbine engines, turbine exhaust temperatures are expected to further increase. There are concerns that the propensity to cracking in service of the welded turbine exhaust casing (TEC) liners might also increase. Cold-formed “collars”, featuring large stress-reducing fillet radii, were designed to decrease thermal stresses in the welds, where the struts of the turbine bearing casing are aerodynamically clad by liner plates. Such collars were received from a supplier in the course of a product and process qualification (PPQ). The results of the metallurgical investigation ordered by an internal client are the subject of this contribution. It was found that deformation martensite was present in the subject cold-formed fillet pieces, despite a pre-heat of 150 °C and a post-fabrication 920 °C annealing process. However, the amount of deformation martensite found, at below 5 % volume fraction, was considered not to be detrimental for engine operation.

Kurzfassung

Mit dem Einsatz einer neuen Klasse von Großgasturbinen wird ein weiterer Anstieg der Temperaturen in der Abgasstrecke erwartet. Außerdem bestehen Bedenken hinsichtlich einer ebenfalls steigenden Rissbildungstendenz der geschweißten Gehäuseauskleidung der Turbinenabgasstrecke (TEC, turbine exhaust casing) während des Betriebs. Kaltumgeformte „Collars“ mit großen spannungsreduzierenden Rundungsradien wurden entwickelt, um thermische Spannungen in den Schweißnähten zu reduzieren, wo die Verstrebungen des Turbinenlagergehäuses aerodynamisch mit Mantelplatten ausgekleidet sind. Solche „Collars“ wurden im Zuge einer Produkt- und Prozessqualifikation (PPQ, product and process qualification) von einem Zulieferer bezogen. Die Ergebnisse der werkstofftechnischen Untersuchung, die von Seiten eines internen Kunden in Auftrag gegeben wurde, sind Thema dieses Beitrags. Es wurde Verformungsmartensit in den vorliegenden kaltumgeformten Übergangsformstücken nachgewiesen, trotz Vorwärmung bei 150 °C und Wärmebehandlung durch Lösungsglühen bei 920 °C nach dem Fertigungsprozess. Die festgestellte Menge an Verformungsmartensit, unter 5 % Volumenanteil, wurde jedoch als nicht nachteilig für den Turbinenbetrieb erachtet.


Übersetzung: V. Müller


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Received: 2018-07-27
Accepted: 2018-07-25
Published Online: 2020-03-31
Published in Print: 2020-04-15

© 2020, Carl Hanser Verlag, München

Downloaded on 28.3.2024 from https://www.degruyter.com/document/doi/10.3139/147.110549/pdf
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