고온의 연소가스에서 운전되는 국내 가스터빈 부품들은 매일 기동정지를 반복함으로써 열사이클에 의해 재료특성에 변화가 발생한다. 최근 많은 가스터빈 고온부품들이 단결정 초내열 합금으로 제작되어 지지만 재료열화 예측을 통한 부품 교체와 정비에 대한 기준이 없어서 대부분 제작사에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 향후 수명평가와 손상분석의 기초자료로 활용하기 위해 실제 운전된 가스터빈 1 단 블레이드의 열화상태를 조사하였다. 사용한 블레이드는 25,000 및 52,000 의 등가운전시간(EOH : Equivalent Operating Hour)을 가졌으며, 재질은 단결정 초내열합금인 CMSX-4 이다. 사용된 블레이드에서 직접 시험편을 채취하여 기계적특성 시험 및 미세조직을 관찰하였다.
The material properties of gas turbine components change during the daily start/stop thermal cycle because of exposure to the hot combustion gas. Recently, single-crystal Ni-based superalloys have been used to manufacture many hot-gas components for gas turbines. However, the user needs to depend on the manufacturer for maintenance issues because of the lack of data required for predicting blade life and material degradation. In this study, we investigate the time-dependent degradation of first-stage blades at various operating facilities to collect the basic data for life assessment and damage analysis. The blade material is a single-crystal Ni-based superalloy, CMSX-4, and the EOH (equivalent operating hours) are 25,000 and 52,000, respectively. We prepared the test specimen directly from used blades and carried out mechanical tests and microstructural observations.
