هل يمكن إزالة وإعادة تطبيق TBC التالف دون إتلاف الجزء الأساسي؟
من منظور هندسة الصيانة والإصلاح والتجديد (MRO)، فإن إزالة وإعادة تطبيق الطلاءات الحرارية العازلة (TBCs) تُعد ممارسة قياسية ومثبتة جيدًا، وهي ضرورية لتمديد العمر الاقتصادي للمكونات التوربينية ذات القيمة العالية. عند تنفيذها باستخدام عمليات محكومة ومؤكدة، يمكن تحقيق ذلك دون الإضرار بـ الجزء الأساسي المصنوع من السبيكة الفائقة، مما يعيد المكون إلى حالة شبه جديدة أو صالحة للخدمة.
عمليات إزالة TBC والسيطرة على الأضرار
يكمن نجاح الإزالة في اختيار طريقة تزيل الطبقات الخزفية والمعدنية بفاعلية دون مهاجمة أو تغيير البنية المجهرية للمعدن الأساسي.
1. الإزالة الكيميائية
وهي الطريقة الأكثر شيوعًا وتُفضل لإزالة الطبقة الخزفية العليا (YSZ) وطبقة الربط المعدنية.
العملية: تُغمر المكونات في أحواض كيميائية ساخنة ومتحركة (مثل المحاليل القلوية الساخنة أو الأحماض الخاصة). تُصمم هذه المحاليل لإذابة نظام TBC مع تأثير تآكل ضئيل جدًا على السبائك الفائقة القائمة على النيكل أو الكوبالت.
السيطرة على الأضرار: تُدار العملية بدقة عالية، ويتم تنظيم الكيمياء ودرجة الحرارة ومدة الغمر بدقة لتجنب التآكل بين الحبيبات أو التنقر أو هشاشة الهيدروجين في المادة الأساسية. تُجرى فحوصات بعد الإزالة، بما في ذلك الفحص بالاختراق الفلوري (FPI)، للتحقق من سلامة الركيزة.
2. الإزالة الميكانيكية
تُستخدم بشكل انتقائي، وغالبًا بعد الإزالة الكيميائية لإزالة البقايا الصعبة.
العملية: تشمل التقنيات التفجير الرملي بوسائط ناعمة (مثل قشور الجوز المطحونة أو الخرز البلاستيكي) أو التنظيف بنفث الماء عالي الضغط.
السيطرة على الأضرار: من الضروري تجنب الوسائط الصلبة (مثل الألومينا) لأنها قد تُشوه السطح ميكانيكيًا، وتُحدث إجهادات متبقية أو شقوقًا مجهرية تصبح نقاط بدء للكسور المستقبلية. الهدف هو إزالة الطلاء دون خدش أو تقسية المعدن الأساسي.
الفحص والتقييم بعد الإزالة
بعد إزالة الطلاء، لا يكون الجزء جاهزًا مباشرة لإعادة الطلاء، بل يخضع لفحص دقيق لتحديد مدى صلاحيته.
الفحص البُعدي: يُقاس الجزء للتأكد من مطابقته للمخططات الهندسية وأن عملية الإزالة لم تُسبب خسارة أبعاد ملحوظة.
الفحص السطحي وتحت السطحي:
بصري وFPI: لاكتشاف أي شقوق سطحية أو تنقر أو تآكل كان مخفيًا تحت الطلاء.
تحليل بنيوي معدني: قد تُؤخذ عينات مقطعية من مناطق معينة للتحقق من تلف البنية المجهرية تحت السطح مثل إعادة التبلور أو نمو الحبيبات نتيجة الخدمة السابقة.
التقييم للتجديد: إذا تم اكتشاف ضرر، قد يتطلب الجزء خطوات إصلاح إضافية قبل إعادة الطلاء، مثل:
إصلاح باللحام: لإعادة بناء المناطق المتآكلة أو التالفة.
المعالجة الحرارية: لاستعادة الخصائص الميكانيكية للمادة الأساسية، خاصة للأجزاء المصنوعة من سبائك مثل Inconel 718.
إعادة التشغيل بالماكينات: لاستعادة الأبعاد والدقة السطحية من خلال التصنيع باستخدام ماكينات CNC.
إعادة الطلاء وضمان الجودة
بمجرد التأكد من سلامة الجزء الأساسي، تبدأ عملية إعادة الطلاء من جديد وفقًا لمعايير التحضير والتطبيق الصارمة كما في القطع الجديدة.
إعادة تحضير السطح: يخضع الجزء المُزال منه الطلاء لدورة تحضير كاملة — إزالة الشحوم، التفجير الرملي، والتنظيف الكيميائي — لضمان الالتصاق المثالي لطبقة الربط الجديدة.
تطبيق الطلاء الجديد: تُطبق طبقة الربط الجديدة وطبقة YSZ العليا في ظروف محكمة غالبًا بواسطة مزودين معتمدين من NADCAP، مما يضمن مطابقة العملية لأعلى معايير الجودة في صناعة الطيران.
التحقق النهائي: يخضع المكون المطلي حديثًا للفحص النهائي للتحقق من سماكة الطلاء والتصاقه وخلوه من العيوب قبل الموافقة على استخدامه في الخدمة.
الاعتبارات الهندسية والقيود
عدد الدورات: يمكن أن تخضع المكونات لعدة دورات إزالة/طلاء، ولكن هناك حد عملي. فكل دورة حرارية أثناء الخدمة وكل خطوة تجديد تستهلك من “عمر” المعدن الأساسي، وقد لا يستوفي الجزء في النهاية مواصفات المادة الأصلية.
الجدوى الاقتصادية: يُعد قرار التجديد قرارًا اقتصاديًا يوازن بين تكلفة الإزالة والفحص والإصلاح المحتمل وإعادة الطلاء مقابل تكلفة استبدال الجزء الجديد.
أداء الأجزاء المعاد طلاءها: يُعتبر الجزء المُجدد والمطلي بنظام TBC جديد مؤهلًا تمامًا للخدمة، ومن المتوقع أن يكون أداء الطلاء الجديد وعمره مساوٍ للأصلي طالما أن الركيزة الأساسية سليمة.
