โครงการวิจัยที่ 1  การปรับปรุงโครงสร้างของโลหะผสมกลุ่มนิกเกิลผสมสูงด้วยกระบวนการทางความร้อน                             

       

            อุตสาหกรรมการผลิตกระแสไฟฟ้าในปัจจุบัน  มีการเลือกใช้เครื่องยนต์กังหันเป็นจำนวนมาก  ไม่ว่าจะเป็นกังหันลม  กังหันไอน้ำ  หรือกังหันก๊าซ  ซึ่งในกระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.)  มีการใช้งานของเครื่องยนต์กังหันก๊าซ (Gas Turbine Blade) เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งเครื่องยนต์ดังกล่าวมีส่วนประกอบของกลุ่มโลหะผสมที่มีสมบัติพิเศษ หรือซุปเปอร์อัลลอย (Super Alloy) เนื่องจากสมบัติพิเศษของโลหะกลุ่มนี้คือ เป็นวัสดุที่สามารถรับแรงได้ดี ทนต่อความคืบ (Creep) และความล้า (Fatigue) ได้ดีเมื่อใช้งานที่อุณหภูมิสูงๆ

             ใบพัดของเครื่องยนต์กังหันก๊าซที่ผลิตด้วยวิธีการหล่อที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้านั้น เมื่อผ่านการใช้งานเป็นระยะเวลานานๆ จะมีการเปลี่ยนแปลงและเสื่อมสภาพทางโครงสร้างจุลภาค  ซึ่งส่งผลให้มีความแข็งแรง  ความสามารถในการรับแรง  และความต้านทานต่อความคืบลดลง  และชิ้นงานเกิดการแตกหัก  ทำให้อายุการใช้งานของใบพัดกังหันก๊าซมีระยะเวลาจำกัด เมื่อใบพัดกังหันก๊าซเกิดการเสื่อมสภาพจำเป็นต้องมีการสั่งซื้อและนำเข้าจากต่างประเทศ  ทำให้สิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายเป็นจำนวนมาก  จึงมีการคิดค้นหาวิธีต่างๆเพื่อนำมาประยุกต์ใช้ในการซ่อมคืนสภาพ  ปรับปรุงโครงสร้างทางจุลภาค  ให้มีลักษณะใกล้เคียงกับชิ้นงานที่ยังไม่เสื่อมสภาพมากที่สุด  เป็นการยืดอายยุการใช้งานของใบพัดกังหันก๊าซและช่วยลดค่าใช้จ่ายในเรื่องต้นทุนให้กับการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทยอีกด้วย

             สำหรับชิ้นงานที่เกิดช่องว่าง(Void) หรือรอยแตกเล็กๆ(Microcrack) วิธีการที่ใช้ในการซ่อมคืนสภาพส่วนใหญ่นั้น มักจะใช้วิธีการอัดทุกทิศทุกทางแบบร้อนให้กับใบพัดกังหันก๊าซ  เพื่อลดปริมาณและขนาดของช่องว่างลง  และด้วยกลไกของการอบประสาน (Sintering) ระหว่างการอัดขึ้นรูปแบบนี้  ช่องว่างและรอยแตกเล็กๆ จะถูกอัดเชื่อมประสานจนเกือบเป็นเนื้อเดียวกัน  สำหรับในชิ้นงานที่ยังไม่เกิดช่องว่างหรือรอยแตกเล็กๆ อันเนื่องมาจากการใช้งานเป็นระยะเวลาที่ยังไม่นานมากจนเกินไป หรือรับแรงที่ไม่สูงมากจนทำให้เริ่มเกิดความเสียหายแบบคืบนั้น  มักจะทำการซ่อมคืนสภาพโครงสร้างจุลภาคโดยวิธีการอบชุบทางความร้อน  งานวิจัยนี้ได้นำแนวคิดข้างต้นมาทำการศึกษา และเปรียบเทียบลักษณะโครงสร้างทางจุลภาคของชิ้นงานใบพัดกังหันก๊าซที่ทำจากนิกเกิลซุปเปอร์อัลลอยเกรดต่างๆที่ผ่านการใช้งานมาจากการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทยและผ่านกระบวนการอบชุบทางความร้อนที่สภาวะต่างกัน จากนั้นนำมาจำลองการใช้งานที่อุณหภูมิสูงเป็นระยะเวลาต่างๆกัน  เพื่อนำเอาข้อมูลและกระบวนการเหล่านี้ไปเป็นข้อมูลพื้นฐาน  ซึ่งสามารถนำข้อมูลบางส่วนไปประยุกต์ ใช้ในการใช้งานหรือการซ่อมคืนสภาพของใบพัดกังหันก๊าซให้กับการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทยต่อไป

 

รูปที่ 1 ภาพถ่ายโครงสร้างจุลภาค
ของใบพัดกังหันก๊าซเกรด GTD-111
ที่ผ่านการใช้งานมาแล้ว (ก และ ข)
และที่ยังไม่เสื่อมสภาพ (ค)

 

  
คณะผู้วิจัย :
สุรีรัตน์ ผลศิลป์ และคณะ
หน่วยงาน :
ภาควิชาวิศวกรรมวัสดุ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
โทร.   02-942-8555 ต่อ 2102-2104