Âé¶čÉç

Hem

Nya ytbehandlingar ger effektivare gasturbiner

25 mars 2019

Mikael Sönne

Nya ytbehandlingar kan höja både temperatur och effektivitet i framtidens gasturbiner. En ny avhandling vid Âé¶čÉç visar hur livslängden på sådana ytskikt kan beräknas – och hur bra de är i jämförelse med äldre teknik.

Die Siemens SGT-800 in der Fertigungshalle im Gasturbinenwerk in Finspong, Schweden. The Siemens SGT-800 gas turbine in the manufacturing building of the gas turbine workshop in Finspong, Sweden.Montering av gasturbiner i Siemens fabrik i FinspÄng. Foto: Siemens

Stora pÄfrestningar i turbinen

Genom att anvĂ€nda sĂ„ kallade termiska barriĂ€rskikt (TBC, frĂ„n engelskans ”thermal barrier coating”) möjliggörs högre temperaturer – ibland upp till 1600 grader – i de varma delarna av en gasturbin. Det innebĂ€r högre effektivitet och, i förlĂ€ngningen, mindre miljöpĂ„verkan. De TBC-material som Ă€r standard har dock vissa begrĂ€nsningar nĂ€r det gĂ€ller högsta möjliga temperaturer.

Med tiden kommer dessutom pÄfrestningar i turbinen att bryta ner barriÀrskikten, inte minst genom oxidation och korrosion. Detta gÀller i synnerhet om turbinerna ofta startas och stoppas, vilket blir allt vanligare för att kompensera för cyklisk sol- och vindenergi och balansera kraftförsörjningen i elnÀten.

I avhandlingen Thermal Barrier Coatings – Failure Mechanisms during Corrosion, Oxidation and Life Modelling undersöker Krishna Praveen Jonnalagadda hur nya TBC-material och material tillverkade med nya metoder stĂ„r sig jĂ€mfört med Ă€ldre typer av ytskikt.

MĂ„nga olika varianter

- Framför allt Àr det kombinationen av material och metod som Àr viktig. Det finns en rad olika kombinationer och min forskning visar hur vÀl, eller mindre vÀl, de fungerar, sÀger Krishna Praveen Jonnalagadda.

Forskningen har genomförts i samarbete med Siemens Industrial Turbomachinery som Àr en av vÀrldens ledande tillverkare av gasturbiner. Studien visar att en relativt ny och lovande tillverkningsmetod kallad SPS, (suspension plasma spray), ger tydligt bÀttre egenskaper Àn den Àldre och billigare APS-tekniken (atmospheric plasma spray).

Ett flertal prov har utförts för att mÀta korrosionsmotstÄndet hos barriÀrskikt av SPS- respektive APS-typ. Resultaten visar bland annat att tunna och tÀta skikt stÄr emot korrosion bÀttre Àn tjockare och porösare skikt.

- SPS-tekniken Ă€r lovande, men det Ă€r fortfarande ett lĂ„ngt steg frĂ„n forskningen till praktisk anvĂ€ndning. Kanske kan metoden implementeras om fem-tio Ă„r om industrin bestĂ€mmer sig för det. Min avhandling Ă€r i alla fall ett steg pĂ„ vĂ€gen, sĂ€ger Âé¶čÉç-forskaren.

Snabbare och lÀgre kostnad

Krishna Praveen Jonnalagadda. Foto: Mikael Sönne

Krishna Praveen Jonnalagadda har ocksÄ tagit fram en modell för att berÀkna livslÀngden pÄ olika termiska barriÀrskikt. Modellen tar hÀnsyn till termisk cykling, det vill sÀga omvÀxlande höga och lÄga temperaturer, och kan förutsÀga utmattningen i barriÀrskikten med god noggrannhet. BerÀkningen Àr tillrÀckligt enkel för att den ska kunna anvÀndas praktiskt i industrin.

- Modellen sparar bÄde tid och pengar jÀmfört med att göra alla testerna för sig, sÀger han.

Krishna Praveen Jonnalagadda försvarade sin avhandling onsdagen den 13 mars klockan 10.15. Huvudhandledare har varit professor Ru Lin Peng. Opponent Àr John R Nicholls, professor vid Cranfield University.

Läs avhandlingen här

Omslag för publikation 'Thermal Barrier Coatings: Failure Mechanisms and Life Prediction'
Krishna Praveen Jonnalagadda (2019)

Läs mer om forskningsområdet

YtbelÀggningar för höga temperaturer.

Förbättrade ytegenskaper för ökad prestanda och hållbarhet

Hur kan metallkomponenter som arbetar vid höga temperaturer skyddas och hur kan utmattningshållfasthet hos strukturella komponenter ökas? Vi forskar på olika ytmodifieringsmetoder som ger bättre prestanda och hållbarhet hos konstruktionsmaterial.

Senaste nytt från Âé¶čÉç

Svartvitt portrÀtt av en man.

Han avslöjade Macchiarini – blir en av årets hedersdoktorer

Journalisten som avslöjade Macchiariniskandalen, en kenyansk elitlöpare som startar skolor i slummen och Fenomenmagasinets verksamhetschef. De är några av 2026 års hedersdoktorer vid Linköpings universitet.
En man som stÄr framför en blÄ vÀgg.

Avundsjukan påverkar oss vid röstning

Avundsjuka spelar större roll när vi fördelar tillgångar genom majoritetsbeslut än när vi gör individuella val. Det visar ny forskning från Linköpings universitet.
En man i kavaj och skjorta som stÄr pÄ en bro intill vattnet.

Kommuner i kris i fokus för ny gästprofessor

Kommunerna är grundbultar i samhället, men vad händer egentligen om krisen kommer? Vilka rättsliga möjligheter har kommunerna att hantera allvarliga händelser? Det är några av de frågor Johan Höök utforskar som ny gästprofessor i Moa Martinsons namn.