افزایش ۱۵ برابری راندمان توربین‌ها با نانوپوشش‌های بومی

در حالی که پره‌های توربین معمولی در شرایط عملیاتی پس از حدود ۱۳۳ ساعت دچار خوردگی و افت کارایی می‌شوند، نمونه‌های دارای پوشش نانویی یکی از شرکت‌های داخلی تا ۲۰۰۰ ساعت عملکرد پایدار و محافظت‌ شده داشته‌اند و این تفاوت بیش از ۱۵ برابری نشان می‌دهد که فناوری پوشش‌دهی نانو می‌تواند نقش چشمگیری در جلوگیری از هزینه‌های سنگین تعمیرات و توقف عملیات داشته باشد.

به گزارش ایسنا، پوشش‌های نانومقیاس که طی سال‌های اخیر جایگاه مهمی در افزایش دوام و کارایی تجهیزات یافته‌اند، اکنون به‌ واسطه نوآوری‌های فناوران توانسته‌اند عمر قطعات کلیدی را چندین برابر افزایش دهند. این نوآوری‌ها از افزایش چند برابری مقاومت پره‌های توربین آغاز می شود و تا رشد چشمگیر ظرفیت تولید قالب‌های آلومینیومی ادامه دارد و تازه‌ترین داده‌ها نشان می‌دهد که این فناوری نقشی تعیین‌کننده در کاهش هزینه‌ها و ارتقای بهره‌وری ایفا می‌کند.

پوشش‌های نانومقیاس به یکی از مهم‌ترین ابزارهای ارتقای کیفیت و کاهش هزینه‌ها تبدیل شده‌اند؛ ابزاری که اکنون به کمک توانمندی‌های یک شرکت فناور داخلی، در بخش‌های مختلف مورد استفاده قرار گرفته و نتایج قابل‌توجهی به همراه داشته است.

حسن علم‌خواه، مدیرعامل یکی از شرکت‌ها با تاکید بر جایگاه کلیدی این فناوری در کاهش خوردگی، فرسایش و استهلاک تجهیزات، اظهار کرد: پوشش‌های نانومقیاس می‌توانند عمر قطعات را تا چندین برابر افزایش دهند و از توقف خطوط عملیاتی جلوگیری کنند.

وی، یکی از چالش‌های عمده در بخش‌های عملیاتی را ورود ذرات ریز و غبار به توربین‌های گازی دانست و ادامه داد: ذرات کوچکتر از ۱۰ میکرون قادرند از فیلترها عبور کرده و در برخورد با پره‌ها، به‌ مرور سطح آنها را تخریب کنند. این فرسایش تدریجی موجب افت راندمان توربین می‌شود؛ اما پوشش‌های نانومقیاسی که این شرکت توسعه داده است، توانسته‌اند عملکرد پره‌ها را به‌طور چشمگیری بهبود بخشند.

مدیر عامل این شرکت خاطر نشان کرد: بر اساس داده‌ها، پره‌های معمولی در شرایط عملیاتی پس از حدود ۱۳۳ ساعت دچار خوردگی و افت کارایی می‌شوند، در حالی‌که نمونه‌های دارای پوشش نانویی تا ۲۰۰۰ ساعت عملکرد پایدار و محافظت‌ شده داشته‌اند. این تفاوت بیش از ۱۵ برابری نشان می‌دهد که فناوری پوشش‌دهی نانو می‌تواند نقش چشمگیری در جلوگیری از هزینه‌های سنگین تعمیرات و توقف عملیات داشته باشد.

وی با بیان اینکه یکی دیگر از حوزه‌هایی که نتایج قابل‌توجهی از این فناوری در آن مشاهده شده، تولید پروفیل آلومینیومی است، یادآور شد: قالب‌های پروفیل که تحت تنش‌های شدید و فشارهای مداوم قرار می‌گیرند، در حالت معمولی تنها قادر به تولید حدود ۳۰۰ کیلوگرم پروفیل هستند. با اعمال پوشش‌های سرامیکی مبتنی بر فناوری نانو، ظرفیت تولید این قالب‌ها به ۳۲۰۰ کیلوگرم رسیده است؛ یعنی بیش از ۱۰ برابر افزایش نسبت به حالت اولیه. این جهش چشمگیر به‌خودی‌خود می‌تواند هزینه‌های تولید را کاهش داده و روندهای عملیاتی را سرعت بخشد.

علم‌خواه خاطرنشان کرد: پوشش‌های ارائه‌ شده ما تنها محدود به توربین‌ها یا قالب‌های آلومینیوم نیستند؛ بلکه در حوزه‌های مختلفی همچون بخش هوایی، خودروسازی، نفت و گاز، ابزارآلات، قطعات سنگین و تجهیزات مرتبط با محیط‌های فرسایشی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از مشکلات دائمی کاربران تجهیزات صنعتی، هزینه‌های بالا برای خرید ابزارهای جدید و توقف ناگهانی فعالیت‌ها به‌دلیل فرسایش ابزار است؛ در حالی که فناوری پوشش‌دهی نانو قادر است به‌صورت اقتصادی و پایدار این مشکلات را برطرف کند.

علم‌خواه تاکید کرد: اگرچه به‌ ظاهر ممکن است تصور شود اضافه‌ شدن یک پوشش جدید به قطعه هزینه را افزایش می‌دهد، اما در عمل برعکس است. استفاده از پوشش‌های نانومقیاس موجب افزایش زمان عملیات تولید، بهبود عملکرد ابزار و کاهش دفعات تعمیرات خواهد شد که به‌صورت مستقیم هزینه‌های کلی را کاهش می‌دهد. نمونه‌ آن قالب‌های فورج است که با پوشش‌دهی نانو، ۵۰ درصد افزایش در زمان عملیات تولید داشته‌اند. همچنین ابزارهای دنده‌زنی با این فناوری دو برابر عمر مفید پیدا کرده‌اند.

مدیر عامل این شرکت با تشریح فناوری پوشش‌دهی مورد استفاده این شرکت، افزود: این پوشش‌دهی برای قطعاتی انجام می‌شود که امکان قرارگیری در محفظه خلأ را دارند. در ابتدا قطعات با دقت شسته و تمیز شده، سپس داخل دستگاه قرار می‌گیرند. فلزاتی مانند تیتانیوم یا کبالت تبخیر شده و در محیط دستگاه به‌صورت اتمی منتشر می‌شوند. با تزریق گازهایی همچون نیتروژن، واکنش شیمیایی کنترل‌شده‌ای شکل گرفته و لایه‌ای نانوساختار با چسبندگی و سختی بسیار بالا روی قطعه ایجاد می‌شود.

این شرکت اکنون با دو دستگاه صنعتی و سه دستگاه آزمایشگاهی قادر است خدمات پوشش‌دهی را به کاربران مختلف ارائه دهد و تاکنون به بیش از ۲۰۰ مجموعه در نقاط مختلف خدمات ارائه کرده است. یکی از پروژه‌های موفق این شرکت، پوشش‌دهی ۱۲ توربین متعلق به یک مجموعه فعال در حوزه انرژی بوده که نتایج آن نشان داده است عمر قطعات به‌شکل چندبرابری افزایش یافته است.

به گفته وی، سختی پوشش‌های تولید شده توسط این شرکت بیش از ۲۰۰۰ ویکرز است؛ رقمی که حدود ۶ برابر سختی زیرلایه‌های رایج محسوب می‌شود. همچنین این پوشش‌ها در تست اسپری نمکی توانسته‌اند تا ۷۰۰ ساعت مقاومت در برابر خوردگی از خود نشان دهند که برای محیط‌های عملیاتی سخت، داده‌ای بسیار ارزشمند است.

به نقل از ستاد نانو، افزایش قابل‌توجه مقاومت در برابر فرسایش، کاهش سایش، کاهش توقف خطوط تولید، افزایش ظرفیت عملیاتی و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری از جمله دستاوردهای کلیدی این فناوری است. با توجه به عملکرد موفق این پوشش‌ها و بازخوردهای مثبت از پروژه‌های اجرایی، انتظار می‌رود که در آینده نزدیک، دامنه استفاده از پوشش‌های نانومقیاس بیش از پیش گسترش یابد و جایگاه مهم‌تری در مدیریت مخاطرات و افزایش بهره‌وری تجهیزات پیدا کند.

*