افتتاح آزمایشگاه میکروسکوپ الکترونی

با افتتاح آزمایشگاه “میکروسکوپ الکترونی روبشی” موسوم به SEM در شرکت پرتو از شرکت‌های زیرمجموعۀ گروه مپنا، طرح تدوین دانش فنی طراحی، تست و تخمین عمر پوشش‌های توربین، که از بزرگ‌ترین طرح‌های تحقیق و توسعه مپنا محسوب می‌شود، عملیاتی شد.
افتتاح آزمایشگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (Scanning Electron Microscope- SEM) که هم‌اکنون، از ماشین‌آلات مرکز تحقیقات مواد در شرکت پرتو است،‌ با حضور معاون تحقیق و توسعه گروه مپنا، مدیرعامل شرکت مهندسی و ساخت توربین مپنا (توگا) و مدیرعامل شرکت مهندسی و ساخت پره‌توربین مپنا (پرتو) انجام شد.
دستگاه SEM در چارچوب طرح تدوین دانش فنی طراحی، تست و تخمین عمر پوشش‌های TBC (طرح پوشش) تامین شد. اجرای این طرح بر مبنای قراردادی بود که میان معاونتِ تحقیق و توسعه مپنا و شرکت پرتو تعریف شده بود و هدف از اجرای آن، توانمندسازی شرکت پرتو در زمینۀ تخمین عمر قطعات و مواد در شرایط پیچیدۀ محیطی اعلام شده است.
طراحی پوشش‌های جدید به منظور کاربری در دماهای بالا به خصوص برای توربین‌های نسل جدید از جمله توربین‌های کلاس F و البته بهبود شرایط و خواص عملکردی پوشش‌ها در توربین‌های موجود (توربین‌های کلاس E و موارد مشابه) از دیگر اهداف اجرای این طرح است.
دست‌یابی به روش‌های تخمینِ عمر پوشش‌های سد حرارتی در شرایط کاری مختلف از دیگر اهداف این طرح است تا با در نظر گرفتنِ شرایطِ کاری متنوع، امکانِ طراحی قطعات، پوشش‌ها و نیز مکانیسم‌های تخریبِ متنوع فعال در بخش داغ توربین‌های گازی بر اساس نیاز بومی فراهم آید و دانش موردنیاز برای افزایش قدرت پیش‌بینی طراحان قطعات بخش‌های داغ توربین و تعیین دقیق‌تر زمان‌های بازبینی و تعمیرات اساسی توربین‌ها در حوزۀ مواد و پوشش‌ها ایجاد گردد.
پوشش‌های سد حرارتی شامل سیستم‌های چندلایه‌ای متشکل از بخش‌های فلزی و سرامیکی هستند که به طور خاص وظیفۀ حفاظت از قطعات داغ در برابر خوردگی و اکسیداسیون دمای بالا را بر عهده دارند. بخش فلزی این پوشش‌ها آلیاژی است که با اکسید شدن در اتمسفر محیط توربین، صدمات ناشی از محصولات احتراق روی قطعات داغ توربین را کاهش می‌دهد. بخش سرامیکی این پوشش‌ها عملکردی مانند عایق در برابر حرارت داشته و دمای سطح قطعه فلزی را پایین‌تر از دمای محیط نگه می‌دارد.
استفاده از این پوشش‌ها به طراح اجازه می‌دهد تا دمای کاری توربین گاز را از حد تحمل آلیاژ قطعه بالاتر ببرد. موضوع چسبندگی پوشش‌های سرامیکی به قطعه‌های کاری با توجه به ماهیت غیرفلزی آنها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار خواهد شد که این امر، اهمیت دستیابی به قابلیت تخمین عمر دقیق این پوشش‌ها و همچنین به‌کارگیری پوشش‌هایی با طراحی‌های جدید را آشکار می‌سازد.
پیچیدگی و پرهزینه بودن دست‌یابی به این دانش،‌ موجب اهمیت راهبردی آن برای مجموعه‌های پیشرو در صنایع تولید برق شده است. تنوع شرایط کاربردی پوشش‌ها و نیز رویکردهای متنوع به موضوع عمر مواد نیز عملاً مانع از تدوین روشی استاندارد برای ارزیابی عمر پوشش می‌شد. با این شرایط، دستیابی گروه مپنا به این فن‌آوری، خلاء دانشی پیشین را رفع و منجر به توانمند‌سازی گروه مپنا در این حوزه شد.
هدف دیگر از اجرای این طرح، دست‌یابی به دانش فنی طراحی سیستم‌های پوششی سد حرارتی با توجه به نیاز مجموعه است. از آنجا که امکانِ ساختِ پوشش محافظی که در همۀ شرایط موثر باشد، وجود ندارد و نیاز حفاظتی قطعات بر اساس شرایط کاری توربین، موقعیت جغرافیایی، سوخت مصرفی و بسیاری از شرایط دیگر تغییر می‌کند، قابلیت طراحی پوشش و اصلاح آن در صنایع توربین گاز اهمیت بسیار بالایی دارد.
میکروسکوپ الکترونی روبشی (Scanning Electron Microscope) ابزاری بسیار قدرتمند در ارزیابی پوشش‌ها و تخمین عمر آنهاست. در این میکروسکوپ، اشعۀ الکترونی جایگزین نور مرئی می‌شود و در نتیجه، این دستگاه توانایی ارزیابی مواد با بزرگنمایی‌های بسیار بالا و عمق میدان‌های زیاد را دارد. علاوه بر این، سیستم‌های آنالیز ریزساختاری، شیمیایی و فازی بسیار دقیقی بر اساس رفتار ماده پس از برخورد اشعۀ الکترونی و انواع الکترون‌های برگشتی از سطح ماده طراحی و ساخته شده است. با تجهیز آزمایشگاه SEM در شرکت پرتو، زمان انتظار کاهش و کیفیت خدمات در حوزه آنالیز شیمیایی و بررسی ریزساختاری در گروه مپنا افزایش می‌یابد.