Patents
Search within
Search within the title, abstract, claims, or full patent document: You can restrict your search to a specific field using field names.
Use TI= to search in the title, AB= for the abstract, CL= for the claims, or TAC= for all three. For example, TI=(safety belt).
Search by Cooperative Patent Classifications (CPCs): These are commonly used to represent ideas in place of keywords, and can also be entered in a search term box. If you're searching forseat belts, you could also search for B60R22/00 to retrieve documents that mention safety belts or body harnesses. CPC=B60R22 will match documents with exactly this CPC, CPC=B60R22/low matches documents with this CPC or a child classification of this CPC.
Learn More
Title
Abstract
Claims
Full Document
Find patents
Keywords and boolean syntax (USPTO or EPO format): seat belt searches these two words, or their plurals and close synonyms. "seat belt" searches this exact phrase, in order. -seat -belt searches for documents not containing either word.
For searches using boolean logic, the default operator is AND with left associativity. Note: this means safety OR seat belt is searched as (safety OR seat) AND belt. Each word automatically includes plurals and close synonyms. Adjacent words that are implicitly ANDed together, such as (safety belt), are treated as a phrase when generating synonyms.
Learn More
Search by
Chemistry searches match terms (trade names, IUPAC names, etc. extracted from the entire document, and processed from .MOL files.)
Substructure (use SSS=) and similarity (use ~) searches are limited to one per search at the top-level AND condition. Exact searches can be used multiple times throughout the search query.
Searching by SMILES or InChi key requires no special syntax. To search by SMARTS, use SMARTS=.
To search for multiple molecules, select "Batch" in the "Type" menu. Enter multiple molecules separated by whitespace or by comma.
Learn More
Patent numbers
Search specific patents by importing a CSV or list of patent publication or application numbers.
Způsob renovace korodovaných vysoce legovaných nebo žárovzdorných ocelových dílů a takto renovovaný díl
CZ284156B6
Czechia
- Other languages
English - Inventor
Norbert Czech Adrian Kempster
Description
translated from
Způsob renovace korodovaného vysoce legovaného nebo žáruvzdorného ocelového dílu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu renovace korodovaného vysoce legovaného nebo žáruvzdorného ocelového dílu, který byl napaden korozí působením horkých plynů. Takovými díly jsou zejména lopatky stacionárních plynových turbin nebo také turbin lodních nebo leteckých motorů, popřípadě výfukových ventilů vznětových spalovacích motorů a podobných konstrukčních dílů.
Dosavadní stav techniky
Díly vystavené v provozu působení horkých plynů jsou obvykle vyrobeny na bázi takových materiálů jako jsou vysoce legované slitiny nebo žárovzdomé oceli, přičemž základní materiál těchto dílů je kromě toho opatřován ochrannými povlakovými vrstvami. Typickými příklady takových dílů jsou lopatky, křídla nebo lamely stacionárních plynových turbin, které jsou vyrobeny z vysoce legovaných materiálů, pracujících obvykle při teplotách až do 1000 °C, zejména v rozsahu teplot mezi 650 °C a 900 °C.
Pojem „vysoce legovaná slitina“ je ve stavu techniky běžně znám a je používán pro označování slitin navržených k provozu ve vysokých teplotách, kde se předpokládá také značné mechanické namáhání a kde je často vyžadována stabilita jejich povrchu.
Všechny tyto vysoce legované slitiny různého chemického složení obvykle sestávají především ze železa, niklu, kobaltu a chrómu a také z menších množství wolframu, molybdenu, tantalu, niobu, titanu a hliníku. Základními představiteli vysoce legovaných slitin jsou slitiny na bázi niklu a chrómu, železa a chrómu a také kobaltu a chrómu, které obsahují malé podíly dalších uvedených prvků. Taková vysoce legovaná slitina může například obsahovat v hmotnostních množstvích přibližně 12 až 35% chrómu a do 80% niklu společně s přísadami přítomnými v menších množstvích, například s titanem, wolframem, tantalem a hliníkem. Příkladnými slitinami tohoto druhu jsou slitiny označené In 738 Lc a In 939 nebo také Udimet 500. Tato označení jsou odborníkům dostatečně známa.
Tyto konstrukční díly, uvedené v předchozí části, mohou být vyrobeny také z oceli odolné proti vysokým teplotám. Ocelí odolnost proti vysokým teplotám se rozumí slitina na bázi železa, ve které jsou přítomny legovací prvky, které zvyšují odolnost proti tvoření okují a odlupování povrchu slitiny při oxidaci za vysokých teplot. Tyto legovací prvky obecně obsahují chrom, hliník, křemík a nikl.
Konstrukční díly vytvořené z vysoce legovaných slitin nebo ze žárovzdomé oceli mohou být opatřeny ochrannou vrstvou, například rozptýleným chromém, naneseným difuzním chromováním, nebo rozptýleným hliníkem, naneseným difuzním hliníkováním, popřípadě povlakovými vrstvami libovolného složení, nanášenými plazmovým stříkáním nebo například fyzikálním srážením kovových par.
Všechny konstrukční díly, dokonce i prvky opatřené ochrannou povlakovou vrstvou, jsou napadány korozí na svých plochách vystavených působení nepříznivých vlivů a mohou být renovovány, aby se udržela jejich užitná hodnota po dostatečně dlouhou dobu jejich životnosti.
Lopatky plynných turbin mají být obecně renovovány po určitém časovém úseku v průběhu jejich životnosti, která může dosahovat až 100 000 hodin.
- 1 CZ 284156 B6
Koroze dílů plynových turbin a podobných konstrukčních součástí je výsledkem působení nečistot v palivu a/nebo ve vzduchu, přičemž ke korozi může také docházet při působení vysokých teplot. V závislosti na provozních podmínkách tak může vznikat na povrchu součástí, například turbinových lopatek, vrstva oxidů různé tloušťky. Do základního materiálu může pronikat, a to velmi výrazně, síra, zejména podél hranic zrn, která pak vytváří v hloubce materiálu simíky. V kovu se mohou také v blízkosti povrchu vytvářet vnitřní oxidy a nitridy.
Renovace nebo obnovování těchto konstrukčních dílů zahrnuje odstraňování všech korozních produktů, odvozených ze základního materiálu a/nebo z ochranné povlakové vrstvy a případně nové vytváření ochranného povlaku na povrchu lopatky, který je nově vystaven působení svého okolí.
S ohledem na všechny typy koroze, popsané v předchozí části, je třeba při odstraňování všech produktů koroze odstranit také všechny hloubkové vměstky jako jsou simíky, protože pokud by tyto složky zůstaly v materiálu, bylo by nebezpečí jejich rozptýlení v základním materiálu při následném tepelném zpracování a při dalším provozu, což je zvláště nebezpečné u tenkostěnných konstrukčních dílů a což podstatně ohrožuje mechanickou celistvost součástí. Je také nebezpečí, že novou povlakovou ochrannou vrstvu nebude možno nanést nebo může být velmi brzo narušena.
V současné praxi, související s turbinovými lopatkami nebo podobnými díly vyrobený z vysoce legovaných slitin nebo žárovzdomých ocelí a popřípadě opatřených ochrannými povlakovými vrstvami, se nejprve povrch korodovaných dílů očistí nebo se zbaví produktů koroze kombinací mechanického zpracování, například abrasivním ošleháváním pískem, a chemického zpracování, například odleptáním kyselinou nebo jiným vhodným činidlem. V dřívější době se používalo také zpracování při vysokých teplotách s fluoridovými chemickými látkami, které produkují fluorovodík jako aktivní látku, která se ukázala být velmi účinná. Při tomto zpracování vznikají oxidy hliníku a titanu a nitridy, které jsou jinak velmi odolné proti přeměně na plynné fluoridy, které se zase na druhé straně snadno odstraňují. Tento postup zpracování je v širokém rozsahu využíván pro přípravu částí opravovaných svarů a pájených spojů.
S použitím sloučenin fluoru však souvisejí jiné problémy. První problém je spojen s ohrožováním životního prostředí jak ve vlastním výrobním podniku, tak i v okolní atmosféře. Za druhý problém je možno považovat skutečnost, že takové zpracovávání má nevýhodu spočívající v tom, že nemá žádný vliv na sírové okluze, takže simíky usazené na hranicích zrn nemohou být tímto zpracováním odstraněny. Současně je nutno zpracované oblasti ručně obrousit, což může vést k nekontrolovatelnému ubírání materiálu.
V článku nazvaném „Renovační postupy pro lopatky stacionárních plynových turbin“ Biirgela a kolektivu, (Biirgel, Koromzay, Redecker: „Renovační postupy pro lopatky stacionárních plynových turbin“, zjednání konference „Hodnocení životnosti a opravy“ a vydané nakladatelství Viswanathan and Allen, Phoenix, Arizona, 17. až 19. dubna 1990) je uvedena zmínka o zpracování difuzním hliníkováním, které se provádělo u lopatek vystavených nepříznivým provozním podmínkám ještě před odstraňováním povrchových narušených vrstev, aby se tím usnadnilo odstraňování povlakových ochranných vrstev chemickými prostředky. Hliníkový povlak je nanášen cementačním procesem v nádobě, který je normálně používán pro nanášení difuzních hliníkových povrchových vrstev. Tento postup v sobě zahrnuje zpracování při vysokých teplotách, které vede ke zvýšené difúzi prvků ze zbytkových částí povrchových vrstev. Je třeba také konstatovat, že při tomto postupu je u ochlazených lopatek ovlivněna téměř celá tloušťka stěny lopatky v náběžné oblasti a že se vyskytují mikrostruktumí poškození, která rozhodně nejsou způsobena vystavením lopatky provozním podmínkám. Toto zpracování je třeba proto považovat za negativní příklad toho, co se může stát v průběhu nevhodného odstraňování povrchových vrstev dílu.
-2CZ 284156 B6
US-PS 4 339 282 popisuje způsob odstraňování alumidové povlakové vrstvy z vysoce legované slitiny na bázi niklu a také přípravek k provádění tohoto způsobu, přičemž niklová slitina může být použita pro vytvoření turbinové lopatky. Aluminidová povlaková vrstva se odstraňuje odleptáním pomocí speciální sloučeniny, která nepoškozuje základní niklovou slitinu. Kromě jednoznačného určení, že odstraňovaná povlaková vrstva může být poškozená, není v tomto spisu žádná zmínka o problémech způsobených korozí a o odstraňování produktů koroze z podkladu vytvořeného z niklové vysoce legované slitiny.
Podstata vynálezu
Základním účelem vynálezu je vyřešení takového zpracování konstrukčního dílu, kterým by bylo možno účinně odstranit korodovaný povrch tohoto dílu nanesením aluminidové povrchové vrstvy, která zasahuje do korodovaného povrchu do takové hloubky, že nanesený hliník obklopuje všechny produkty koroze, načež se hliníková povrchová vrstva odstraní, přičemž produkty koroze jsou tak odstraněny společně s hliníkovou vrstvou.
Podstata způsobu renovace korodovaného vysoce legovaného nebo žáruvzdorného ocelového dílu s produkty koroze na povrchu spočívá v tom, že povrch renovovaného dílu se nejprve očistí až do odstranění podstatné části zkorodovaného povrchu, načež se na tento povrch nanese aluminidová vrstva a nakonec se tato aluminidová vrstva odstraní společně s produkty koroze.
Podle výhodného provedení se při nanesení aluminidové vrstvy aluminidovou vrstvou obklopí v podstatě všechny produkty koroze, které zbyly po čištění.
Při provádění tohoto způsobu se odstraní prakticky všechny produkty koroze včetně simíků usazených na hranicích zrn.
Na rozdíl od názoru uvedeného ve zmíněném článku Biirgela a kolektivu autorů bylo zjištěno, že difuzním hliníkováním povrchu konstrukčního dílu, který je zkorodován působením horkých plynů, je možno dosáhnout potřebných výhod, jestliže je povrch konstrukčního dílu před hliníkováním očištěn a hliníkování je provedeno postupem popsaným v další části.
Po odstranění aluminidové vrstvy může být konstrukční díl znovu opatřen povrchovou ochrannou vrstvou, nanesenou například difúzí, zejména difuzním chromováním, plazmovým stříkáním nebo fyzikálním pokovováním srážením kovových par.
Hliníková difuzní povrchová vrstva, která se nanáší na očištěný konstrukční díl, má obklopit v podstatě všechny produkty koroze, které zbyly po čisticí operaci, zejména takové produkty hloubkové koroze jako jsou simíky nacházející se na rozhraních jednotlivých zrn materiálu konstrukčního dílu. Hliníková povrchová vrstva má tloušťku, která je zejména větší než 150 pm a zejména se pohybuje v rozsahu od 200 do 400 pm, i když může mít ještě větší tloušťku.
Jak již bylo řečeno, povrch korodovaného konstrukčního dílu je třeba před difuzním hliníkováním očistit. Tímto čištěním je třeba ještě před zahájením hliníkovacího procesu odstranit hlavní část korodované povrchové vrstvy, která obsahuje zejména základní frakci produktů koroze na povrchu dílu. Čištění se může provádět chemickými prostředky, například mořením vodnými kyselinami. Výhodnějšími způsoby čištění jsou fyzikální metody, založené například na použití stlačeného vzduchu pro otryskávání korodovaného povrchu niklové slitiny malými částicemi tvrdých keramických materiálů, zejména oxidu hlinitého. Tyto částice svými nárazy na povrch dílu a oděrem povrchu mohou odstranit hlavní část produktů koroze. Takto prováděné čištění je proto základní pracovní operací způsobu podle vynálezu, kterou se produkty povrchové koroze, která je korozními produkty tvořícími hlavní část povrchové vrstvy
-3CZ 284156 B6 konstrukčního dílu, v podstatě odstraní ještě před hliníkovacím procesem. Tyto povrchové produkty koroze obsahují převážně uvolněné hrubé částice oxidů, které mohou být snadno odstraněny mechanickým zpracováním typu uvedeného v předchozí části popisu.
Hliníkování konstrukčních dílů z vysoce legovaných slitin nebo žárovzdomých ocelí se po jejich očištění může provádět řadou různých technologických postupů.
Při provádění jedné z těchto metod je hliníkovaný konstrukční díl uložen do hliníkovacího prášku, kteiý může obsahovat zdroj hliníku, případně moderátor, zdroj energie a ředidlo. Prášek a konstrukční díl, který má být hliníkován, jsou uloženy v částečně utěsněné retortě, která je zahřívána v peci. Tento postup je nazýván „hliníkováním v prášku“.
V jiném hliníkovacím postupu jsou hliníkovaný konstrukční díl a hliníkovací přípravek uloženy v částečně utěsněné retortě, ovšem v tomto případě není hliníkovací přípravek v přímém kontaktu se zpracovávaným konstrukčním dílem. Tento postup se někdy označuje za hliníkování „mimo práškovou náplň“.
Při třetím způsobu hliníkování je zdroj nebo generátor hliníku umístěn mimo retortu a hliníková sloučenina, obvykle halogenid hliníku, se přivádí do vyhřáté retorty, obsahující konstrukční díl, který se má hliníkovat. Tento proces se obvykle nazývá „hliníkováním v plynné fázi“.
Zdrojem hliníku, který se má usazovat na povrchu konstrukčního dílu z vysoce legované slitiny, může být hliníkový prášek, vločkový přípravek nebo prchavá chemická sloučenina, například halogenid hliníku, nebo chemické sloučeniny, které po svém rozkladu produkují halogenid hliníku. V průběhu nanášecího procesuje důležité, aby hliník byl společně s dalšími příměsemi a složkami, obsaženými v hliníkovacím hrnci, chráněn proti vlivu vzdušného kyslíku inertní atmosférou, která může být vytvářena amonnými solemi obsaženými v hliníkovacím prášku, která se za zvýšených teplot rozkládají. V alternativním provedení může být tato ochrana vytvářena přiváděním vodíku nebo plynové směsi obsahující vodík do retorty.
Způsob hliníkování v hliníkovacím prášku, popsaný v předchozí části, se může provádět dvěma různými základními postupy. V prvním postupu obsahuje hliníkovací náplň zdroj hliníku, žárovzdomé ředidlo jako je alumina nebo titania, a chemický zdroj energie, například fluorid amonný nebo chlorid amonný. Hliníkovací teplota se pohybuje v rozsahu od 700 °C do 900 °C a povrchová vrstva označovaná za aluminidovou vrstvu je vytvořena difúzí hliníku. Tato aluminidová povrchová vrstva má dvě oblasti, z nichž jedna se nachází pod původním povrchem vysoce legované slitiny a je nazývána „difuzní zónou“ a druhá z nich se nachází nad původním povrchem a je označována za „přídavnou zónu“. Na konstrukčních dílech obsahujících nikl jako primární sloučeninu je přídavná zóna tvořena sloučeninou s obecným vzorcem N12AI3. U hliníkovacích postupů, popsaných v předchozí části, je hloubka hliníkové difuzní vrstvy v substrátu omezena použitou poměrně nízkou teplotou. Povrchová vrstva tak sestává převážně z přídavné zóny, to znamená z NÍ2AI3.
Hliníkovací náplně typu popsaného v předchozí části se označují za „vysoce aktivní práškové náplně“.
Bylo zjištěno, že použitím těchto typů práškových náplní k vytvoření povrchové vrstvy s vhodnou tloušťkou, to znamená s tloušťkou větší než 150 pm, je nutno provádět následný redifuzní proces při vysoké teplotě, která může být z provozních důvodů nežádoucí. Redifuzní proces musí být prováděn v inertní atmosféře nebo ve vakuové peci při teplotách kolem 1050 až 1100 °C a tím se zvyšují celkové výrobní náklady a potřebná doba k provedení všech pracovních operací. Pokusy s výrobou aluminidové povrchové vrstvy s větší tloušťkou, prováděné s využitím vysoce aktivních hliníkovacích prášků při teplotách vyšších než 900 °C, produkovaly vrstvy,
-4CZ 284156 B6 které jsou v celém rozsahu ploch konstrukčních dílů, pokrytých povrchovou vrstvou, nerovnoměrné.
V alternativním provedení hliníkování v prášku je do náplně retorty nebo jiná nádoby přidán moderátor ve formě kovového prášku, zejména práškového chrómu, niklu nebo železa. Moderátor snižuje tlak par halogenidu hliníku v hliníkovací nádobě při hliníkovacích teplotách a v důsledku toho umožňuje použití vyšších teplot, aby se dosáhlo větší hloubky aluminidové povrchové vrstvy.
Tímto postupem je možno vytvořit aluminidovou povrchovou vrstvu, mající tloušťku větší než 150 pm.
Redifuzní proces není nutný při použití hliníkovacího prášku se složením popsaným v další části a označovaným za „prášek s nízkou aktivitou“. Hliníkovaná povrchová vrstva vytvořená v prášku s nízkou aktivitou vykazuje obecně větší rovnoměrnost ve srovnání s hliníkovanými povrchovými vrstvami vytvořenými vysoce aktivními prášky. Z toho důvodu je podle vynálezu výhodnější používání prášků s nízkou aktivitou.
Hliníkovací materiály s nízkou aktivitou mají následující složení.
Zdroj hliníku
Koncentrace hliníku 1 až 25 % hmotnostních zejména 2 až 15 % hmotnostních
Pro hliníkování difúzí je halogenid hliníku zejména generován na místě uvnitř reporty a uvnitř náplň obklopující konstrukční díl, který se má difuzně hliníkovat. Bylo však zaznamenáno, že hliníkovací sloučeniny (halogenid hliníku) mnou být generovány v úseku retorty, která je oddělena od hliníkovaného dílu, popřípadě mohou být přiváděny z vnějšího generátoru do vyhřívané reporty.
Moderátor
Moderátorem může být kovová prášková přísada k hliníkovací náplni, tvořená například chromém, niklem nebo železem v hmotnostní koncentraci 1 až 20 %, přičemž výhodné hmotnostní množství přísady se pohybuje v rozsahu od 2 do 10 %.
Zdroj energie
Zdrojem energie používaným při hliníkovacím procesu je obecně sloučenina, která obsahuje halogenidový prvek, například chlorid sodný nebo fluorid amonný. Výhodnou halogenidovou sloučeninou, použitou u způsobu podle vynálezu, je amonná sůl, například chlorid amonný v hmotnostní koncentraci v rozsahu od 0,05 do 10 %, zejména v rozsahu od 0,1 do 5 %.
Ředidlo
Ředidlem je obecně žáruvzdorný oxidový prášek, který zajišťuje rovnováhu složek hliníkovací náplně a kterým může být sloučenina jako je AI2O3 (alumina), TiO2 (oxid titaničitý), MgO nebo Cr2O3. Výhodným žáruvzdorným ředidlem používaným v náplni podle vynálezu je alumina.
Hliníkování difúzí je s výhodou prováděno při teplotách a v rozsahu časových intervalů, které odpovídají požadavkům na dosažení hliníkovaných povlaků obsahujících produkty koroze, které mají být v potřebném rozsahu odstraněny, přičemž je třeba mít na paměti, že takto vytvořená
- 5 CZ 284156 B6 uzavírací vrstva je alespoň částečně vytvořena difúzí hliníku do zkorodovaného základního materiálu.
Difuzní hliníkování je obecně prováděno při teplotách mezi 1050 °C a 1200 °C, zejména mezi 5 1080 °C a 1150 °C; stejný teplotní rozsah je třeba použít při redifuzním zpracování, následujícím po hliníkovací difuzní operaci u vysoce aktivní náplně. Teploty však mají být v každém případě udržovány pod teplotou tavení základního slitinového materiálu.
Proces, při kterém probíhá hliníkování a/nebo redifuze, se s výhodou uskutečňuje v časovém io intervalu mezi 6 a 24 hodinami, zejména mezi 10 a 16 hodinami. Trvání tohoto časového intervalu je však třeba vypočítat od okamžiku dosažení požadované teploty, protože zahřívací interval, předcházející hliníkovacímu procesu, může trvat dosti dlouho, v některých případech až několik hodin.
Jak pracovní teplota, tak i časový interval jsou kritickými hodnotami pro popisovaný pracovní proces, přičemž nejdůležitějšími provozními parametry je teplota, uvedená v předchozí části.
Difuzní hliníkovací proces podle vynálezu, popsaný v předchozí části popisu, nemá být omezen na zobrazené detaily. Hliníkovací proces může být zejména modifikován v tomto smyslu, aby 20 mohl být prováděn s menším množstvím prvků přidávaných k hliníku ukládanému na zpracovávaném materiálu. Takovými prvky jsou například křemík a chrom, které mohou účinkem tak zvaného „pomocného difuzního procesu“ zvýšit difúzi hliníku do základního materiálu a tím zlepšit uzavření zkorodovaného předmětu. V každém případě by měla být volba přídavných prvků, které by měly být volba přídavných prvků, které by měly být difundovány 25 společně s hliníkem, uskutečněna s ohledem na vzájemné působení mezi těmito prvky a základním materiálem, který má být hliníkován. Za normálních okolností nejsou případné nebo jiné prvky omezovány na množství odpovídající několika procentům. Přidávání těchto prvků se může zejména uskutečnit použitím vhodné hliníkové slitiny v hliníkovací dávce místo přidání v podstatě čistého hliníku.
Po difuzním hliníkování součásti je možno odstranit aluminidový povlak vhodným pracovním postupem, například působením kyseliny, přičemž při tomto zpracování se současně odstraní všechny produkty koroze. Vyčištěný a renovovaný díl je potom možno opatřit ochrannou povlakovou vrstvou, například vrstvou chrómu.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude blíže objasněn pomocí následujících příkladů provedení, doplněných 40 mikrofotografiemi, na kterých znázorňují obr. 1 snímek výbrusu části turbinové lopatky v původním zkorodovaném stavu, obr. 2 snímek výbrusu části lopatky po difuzním hliníkování a obr. 3 snímek výbrusu části lopatky po odstranění aluminidové vrstvy.
Příklady provedení vynálezu
Ve všech následujících příkladech provedení byly hliníkované díly uloženy v práškové náplni 50 v retortě, která byla částečně utěsněna a umístěna do pece.
Slitiny In 738 Lc, Udimet 500 a IN 939, o kterých byla zmínka v předchozí části, mají následující složení v % hmotnostních:
| CZ 284156 B6 |
| CHEMICKÉ SLOŽENÍ: | In 738 U 500 In939 % % % |
| C Cr Co Mo W | 0,1 0,08 16,0 19,0 22,5 8.5 18,0 19,0 1,75 4,0 2.6 2,0 In 738 Lc U 500 In 939 % % % |
| Nb Ti AI Ta Fe B Zr Ni | 0,9 1,0 3,4 2,9 3,7 3,4 2,9 1,9 1,75 1,4 4,0 max. 0,006 0,05 zbytek zbytek zbytek |
Příklad 1
Díl turbinové lopatky, vyrobené ze slitiny In 738 Lc na bázi niklu a opatřený povlakovou vrstvou vytvořenou difuzním chromováním, mající maximální hloubku korozního napadení 220 pm a vyčištěný oŠleháváním keramickými částicemi, byl vystaven následujícímu hliníkovacímu procesu:
| Hliníkovací směs: | 3,0 % hliníku, 3,0 % chrómu 0,5 % chloridu amonného, zbytek oxid hlinitý |
| Hliníkovací teplota: | 1110 °C po dobu 10 hodin |
Výsledná hloubka proniknutí hliníku: 240 až 260 pm.
Příklad 2
Díl turbinové lopatky, vyrobené ze slitiny Udimet 500 na bázi niklu a opatřený povlakovou vrstvou vytvořenou difuzním chromováním, mající maximální hloubku korozního napadení 180pm a vyčištěný nahrubo oŠleháváním jako v příkladu 1, byl vystaven následujícímu hliníkovacímu procesu:
| Hliníkovací směs: | 3,0 % hliníku, 3,0 % chrómu, 0,5 % chloridu amonného, zbytek oxid hlinitý |
| Hliníkovací teplota: | 1080 °C po dobu 10 hodin |
Výsledná hloubka proniknutí hliníku: 190 až 220 pm.
Příklad 3
Díl turbinové lopatky, vyrobené ze slitiny In 738 Lc na bázi niklu, který má maximální hloubku korozního napadení 210 pm a vyčištěný nahrubo ošleháváním jako v příkladu 1, byl vystaven následujícímu hliníkovacímu procesu:
| Hliníkovací sloučenina: | 7,5 % hliníku, 5,0 % chrómu, 1,0 % chloridu amonného, zbytek oxid hlinitý |
| Hliníková teplota: | 1110 °C po dobu 16 hodin |
Výsledná hloubka proniknutí hliníku: 240 pm.
Příklad 4
Díl turbinové lopatky, vyrobené ze slitiny In 738 Lc na bázi niklu, který měl maximální hloubku korozního napadení 180 pm, byl vystaven následujícímu hliníkovacímu procesu:
| Hliníkovací směs: | 10,0 % hliníku, 3,0 % chrómu, 0,5 % chloridu amonného, zbytek oxid hlinitý |
| Hliníkovací teplota: | 1080 °C po dobu 16 hodin |
Výsledná hloubka proniknutí hliníku: 200 pm.
Příklad 5
Díl turbinové lopatky, mající zkorodovanou povrchovou vrstvu sahající do hloubky 200 pm a vyrobený ze slitiny In 738 Lc na bázi niklu, na který byla původně nanesena povrchová ochranná vrstva nízkotlakým plazmovým stříkáním mající následující složení: 25 % Cr, 12 % AI, 0,7 % Y,
| 2,5 % Ta, byl vyčištěn hliníkovacímu procesu: | ošleháváním keramickými částicemi a byl vystaven následujícímu |
| Hliníkovací směs: | 3,0 % hliníku, 3,0 % chrómu, 0,5 % chloridu amonného, zbytek oxid hlinitý |
| Hliníkovací teplota: | 1110 °C po dobu 15 hodin |
Výsledná hloubka proniknutí hliníku: 220 až 230 pm.
Příklad 6
Díl turbinové lopatky, mající zkorodovanou povrchovou vrstvu sahající do hloubky 200 pm a vyrobený ze slitiny In 738 Lc na bázi niklu, na který byla původně nanesena povrchová ochranná vrstva vzduchovým plazmovým stříkáním mající následující složení: 16 % Cr, 4 % Si, 2,0 % Mo, 3,0 % B a zbytek Ni, byl vyčištěn ošleháváním keramickými částicemi a byl vystaven následujícímu hliníkovacímu procesu:
-8CZ 284156 B6
Hliníkovací směs: 3,0 % hliníku, 3,0 % chrómu,
0,5 % chloridu amonného, zbytek oxid hlinitý
Hliníkovací teplota: 1090 °C po dobu 15 hodin
Výsledná hloubka proniknutí hliníku: 230 až 250 pm.
Aluminidový povlak nanesený postupem uvedeným v jednom z příkladů 1 až 6 může být odstraněn jednou z následujících technik, popřípadě oběma těmito technikami:
a) Moření vodnou kyselinou:
Hliníkováním nanesený povlak je odstraněn ponořením hliníkovaných dílů do roztoku horné anorganické kyseliny, například do 20%ní kyseliny chlorovodíkové, a ponecháním dílu ponořeného, dokud nedojde k úplnému rozpuštění aluminidového povlaku. Moření vodnou kyselinou je vhodné pouze pro díly, jejichž základní materiál není v podstatě napadán anorganickou kyselinou v průběhu časového intervalu potřebného pro odstranění povlaku naneseného difúzním hliníkováním.
b) Ošlehávání keramickými částicemi:
Hliníkováním nanesený povlak je odstraněn pomocí stlačeného vzduchu, kterým se tryskají malé částice tvrdého keramického materiálu, například oxidu hlinitého. Hliníkováním vytvořený aluminidový povlak je drobivý a snadno odprýskává s povrchu slitin s obsahem niklu a železa, které jsou často používány jako základní materiály, jestliže jsou konstrukční díly vystaveny tomuto druhu zpracování.
Pro odstraňování aluminidové povlakové vrstvy s povrchu niklové nebo železné slitiny může být použito kterékoliv z obou metod popsaných v předchozí části, ovšem v praxi je výhodnější použití kombinace obou těchto technik. Při odstraňování povlakové vrstvy z produktů uvedených v příkladech se ve skutečnosti používá kombinace obou postupů v takovém sledu, že nejprve se provádí ošlehávání keramickými částicemi a potom následuje moření kyselinou. V případě potřeby může kombinace obou těchto metod umožňovat opakovanou aplikaci nejméně jednoho z těchto dvou postupů.
Obnovená lopatka, ze které byla odstraněna hliníková povlaková vrstva, se následně vystavila chromovací difúzní proceduře, aby se vytvořila ochranná povlaková vrstva obsahující difuzní chromovou vrstvou.
Účinnost postupu podle vynálezu na výbrusech lopatek difúzně chromované niklové základní slitiny In 738 Lc, které měly za sebou 30 000 provozních hodin, je zobrazena na obr. 1 až 3, které obsahují mikrofotografie.
Na obr. 1 je zobrazen snímek výbrusu části turbinové lopatky před zpracováním podle vynálezu. Ochranná povlaková vrstva byla v tomto případě zcela zničena korozí, takže povrch lopatky byl tvořen zkorodovanou vrstvou A, mající tloušťku 300 pm. V hloubce průřezu lopatky jsou na hranicích B zrn patmy simíkové částice.
Výřez lopatky byl po svém oddělení od zbývající části lopatky a vybroušení vyčištěn podle vynálezu, přičemž tímto čisticím postupem se z povrchu výřezu lopatky odstranily všechny produkty koroze, nacházející se ve vrstvě D poměrně rozměrných a částečně uvolněných oxidů. Mezi vrstvou D uvolněných oxidů a oblastí v hloubce materiálu, ve které se na hranicích B zrn
-9CZ 284156 B6 vyskytují simíkové částice, se nachází hloubková vrstva C, do které ještě mohl pronikat kyslík a dusík.
Obr. 2 zobrazuje výbrus části lopatky po difuzním hliníkování. Aluminidová povrchová vrstva AL v této fázi renovačního postupu obklopuje částice vyprodukované korozí včetně simíkových částic.
Na obr. 3 je zobrazen výbrus části lopatky po odstranění aluminidové vrstvy. Odstranění této vrstvy bylo provedeno ošleháváním výřezu lopatky keramickými částicemi, zejména částicemi oxidu hlinitého, po kterém následovalo moření v kyselině. Čistý povrch části lopatky, dosažený tímto postupem, je jasně patrný a nevyskytují se na něm žádné simíkové částice.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (17)
Hide Dependent
translated from
Claims (17)
Hide Dependent
translated from
1. Způsob renovace korodovaného vysoce legovaného nebo žáruvzdorného ocelového dílu s produkty koroze na povrchu, vyznačující se tím, že povrch renovovaného dílu se nejprve očistí až do odstranění podstatné části zkorodovaného povrchu, načež se na tento povrch nanese aluminidová vrstva a nakonec se tato aluminidová vrstva odstraní společně s produkty koroze.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že při nanesení aluminidové vrstvy se aluminidovou vrstvou obklopí v podstatě všechny produkty koroze, které zbyly po čištění.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že produkty koroze, které zbyly po čištění, jsou produkty hloubkové koroze, uložené pod povrchem.
4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že produkty hloubkové koroze obsahují simíky nacházející se na hranicích zrn.
5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že aluminidový povlak se vytvoří v tloušťce větší než 150 pm.
6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že aluminidový povlak se vytvoří v tloušťce v rozsahu od 200 pm do 400 pm.
7. Způsob podle jednoho z nároků laž6, vyznačující se tím, že produkty povrchové koroze sestávají převážně z větších částic oxidů.
8. Způsob podle jednoho z nároků laž7, vyznačující se tím, že čištění se provádí chemickými prostředky a/nebo mechanickými prostředky.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že čištění se provádí otryskáváním keramickými částicemi.
10. Způsob podle jednoho z nároků laž9, vyznačující se tím, že aluminidová povlaková vrstva se nanáší difuzním hliníkováním v hliníkovací směsi.
- 10CZ 284156 B6
11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že pro nanášení aluminidové povlakové vrstvy se použije hliníkovací směsi s nízkou aktivitou.
12. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že aluminidová vrstva se odstraní mechanickými a/nebo chemickými prostředky.
13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že aluminidová povlaková vrstva se odstraní otryskáváním keramickými částicemi a/nebo mořením kyselinou.
14. Způsob podle nároku 12 nebo 13, vyznačující se tím, že mechanické a/nebo chemické prostředky se aplikují vícekrát než jednou.
15. Způsob podle jednoho z nároků lažl4, vyznačující se tím, že po odstranění aluminidové povlakové vrstvy se na povrch renovovaného dílu nanese ochranná vrstva.
16. Způsob podle nároku 15, vyznačující se t í m , že ochranná povrchová vrstva se nanáší na povrchovou plochu, ze které byl odstraněn aluminidový povlak, difúzí, plasmovým nanášením nebo fyzikálním nanášením z parní fáze.
17. Způsob podle nároku 16, vyznačující se tím, že ochranná vrstva se nanáší chromováním difúzí.
3 výkresy
- 11 CZ 284156 B6
Obr
-12CZ 284156 B6