CZ302825B6

CZ302825B6 - Zpusob provádení opravy povlaku tepelné bariéry

Info

Publication number: CZ302825B6
Application number: CZ20012365A
Authority: CZ
Inventors: Randolph Stowell@William; Alan Johnson@Robert; Jay Skoog@Andrew; Thomas Begovich@Joseph; Walter Rentz@Thomas; Ann Murphy@Jane; Lee@Ching-Pang; Peter Ivkovich@Daniel
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2011-11-30
Also published as: EP1197585A2; US6919121B2; JP4416363B2; US6413578B1; US20020182362A1; CZ20012365A3; JP2002256452A; EP1197585A3

Abstract

Vynález se týká zpusobu provádení opravy povlaku (16) tepelné bariéry na soucásti (10), urcené pro využití v nepríznivém tepelném prostredí, jako jsou napríklad soucásti spalovací komory soustrojí plynové turbíny. Zpusob zejména zahrnuje provádení opravy povlaku (16) tepelné bariéry na soucásti (10), která byla poškozena vznikem místní odštepené oblasti (20) na povlaku (16) tepelné bariéry. Po ocištení povrchové plochy (22) soucásti (10) se na povrchovou plochu (22) soucásti (10) nanese keramická pasta (24) obsahující keramický prášek v pojivu, pro získání opraveného povlaku (26), obsahujícího keramický materiál, který pokrývá povrchovou plochu (22) soucásti (10) a který obsahuje keramický prášek v základním materiálu, vytvoreném reakcí pojiva. Pojivem je s výhodou keramický prekurzorový materiál, který muže být bezprostredne premenen na keramický materiál, nebo který se muže casem tepelne rozkládat a vytváret keramický materiál, takže keramický povlak (26) má keramický základní materiál. Bezprostredne po zreagování pojiva muže být soustrojí plynové turbíny uvedeno do provozu, behem kterého pojivo dále reaguje a premenuje se, pricemž dochází ke zvyšování pevnosti opraveného povlaku (26).

Description

Způsob provádění opravy povlaku tepelné bariery

Oblast techniky

Vynález se týká povlaků, tvořících tepelnou bariéru pro součásti, vystavené působení vysokých teplot, jako je například vysoce nepříznivé tepelné prostředí u soustrojí plynových turbín.

Vynález je zejména zaměřen na způsob provádění opravy povlaku tepelné bariéry na součásti, která byla poškozena v místní odštěpené oblasti povlaku tepelné bariéry.

Dosavadní stav techniky

Při provozu soustrojí plynových turbín je neustále vyžadováno využívat vyšších provozních teplot za účelem zvýšení účinnosti a efektivnosti provozu. Avšak při zvyšování provozních teplot musí odpovídajícím způsobem docházet rovněž ke zvyšování trvanlivosti součástí při těchto vysokých teplotách. Výrazného pokroku při odolávání vysokým teplotám bylo dosaženo vytvořením směsí superslitin na bázi niklu a kobaltu.

Přesto však takovéto slitiny, pokud jsou samy o sobě použity pro vytvoření součástí plynové turbíny nebo součástí spalovacích komor plynové turbíny, jsou často náchylné k poškození prostřednictvím působení oxidace a koroze, přičemž si nemusejí zachovávat příslušné mechanické vlastnosti.

Zc shora uvedených důvodů jsou tyto součásti často chráněny prostřednictvím povlaku proti působení okolního prostředí a/nebo prostřednictvím tepelně izolačního povlaku, kterému se často říká sestava povlaku tepelné bariéry (TBC).

Pro povlak tepelné bariéry (TBC) nebo pro horní vrstvu sestav povlaku tepelné bariéry (TBC), používaného pro součásti soustrojí plynových turbín, je široce využíváno keramických materiálů, a zejména oxidu zirkoničitého ZrO₂ stabilizovaného oxidem yttritým Y₂O₃ (YSZ).

Těchto materiálů je velmi široce využíváno, neboť mohou být snadno nanášeny prostřednictvím plazmového rozstřikování, stříkání plamenem nebo pokovování srážením kovových par.

Aby byly účinné a efektivní, musejí mít sestavy povlaku tepelné bariéry (TBC) nízkou tepelnou vodivost, musejí pevně přilnout k povrchu součásti, přičemž zde musejí pevně ulpívat během mnoha ohřívacích a chladicích cyklů. Posledně uvedený požadavek je obzvláště významný z hlediska různých koeficientů tepelné roztažnosti mezi keramickým povrchovým povlakovým materiálem a substrátem ze superslitiny, který tento povlak chrání.

Za účelem zvýšení přilnavosti a prodloužení životnosti sestavy povlaku tepelné bariéry (TBC) je velice často využíváno vazného přilnavého nátěru nebo vrstvy, která je odolná vůči oxidaci. Tyto vazné nátěry nebo vrstvy bývají obvykle ve formě povrchových povlaků, jako je například McrAIX (kde M představuje železo, kobalt a/nebo nikl, přičemž X představuje yttrium nebo jiný prvek vzácných zemin), nebo ve formě difuzních aluminiových povlaků.

Během nanášení sestavy povlaku tepelné bariéry (TBC) a jejího následného vystavení působení vysokých teplot, jako je tomu například při provozu soustrojí plynových turbín, pak tyto přilnavé nátěry nebo vrstvy vytvářejí pevně ulpívající vrstvu nebo šupinky oxidu hlinitého Al₂O₃, pevně přidružující sestavu povlaku tepelné bariéry (TBC) k přilnavé vrstvě.

Životnost sestavy povlaku tepelné bariéry (TBC) je obvykle omezena prostřednictvím odštěpování nebo tříštění, ke kterému dochází v důsledku tepelné únavy. Potom bylo výrazné úsilí u

- 1 CZ 302825 B6 sestav povlaku tepelné bariéry (TBC) zaměřeno na získání mnohem přilnavější keramické vrstvy, která bude méně náchylná odštěpování nebo tříštění, pokud bude podrobena cyklickému tepelnému zatížení.

Přestože bylo již dosaženo výrazného pokroku v této oblasti, zůstává zde nevyhnutelná potřeba provádět opravy součástí, u nichž došlo k odštěpení nebo roztříštění povlaku tepelné bariéry. Přestože k tomuto odštěpení nebo roztříštění obvykle dochází pouze v určitých místních omezených oblastech, tak dosud běžně známé způsoby provádění oprav spočívají v úplném odstranění povlaku tepelné bariéry, v případné renovaci nebo opravě přilnavé povrchové vrstvy, a poté v opětovném potažení celé součásti.

Způsoby odstraňování povlaků tepelné bariéry (TBC), známé z dosavadního stavu techniky, zahrnují zejména čištění tryskáním ocelového písku nebo chemické odstraňování vrstev s pomocí alkalického roztoku při vysokých teplotách a tlacích.

Avšak čištění tryskáním ocelového písku představuje velmi pomalý a pracovně náročný proces, při kterém dochází k erozi povrchové plochy pod povlakem. Při opakovaném používání tento postup čištění tryskáním ocelového písku může popřípadě vést ke zničení celé součásti.

Používání alkalického roztoku k odstraňování povlaku tepelné bariéry rovněž není vůbec ideální, jelikož tento proces vyžaduje využívání autoklávového provozu při vysokých teplotách a tlacích.

Z uvedeného vyplývá, že známé způsoby oprav jsou velice pracovně náročné a nákladné, přičemž se velice obtížně provádějí u součástí, které mají složitou geometrii, jako jsou například profily nebo bandáže u plynových turbín.

Z patentového dokumentu GB 2319248 (GENERAL ELECTRIC) je znám způsob provádění oprav povlaků tepelné bariéry (TBC), například součástí turbínových motorů, nanášením několika vrstev suspenze částic oxidu křemičitého a oxidu zirkoničitého s příměsí oxidu yttritého v roztoku silikonové pryskyřice SR-350 a následným tepelným zpracováním (příklad 3).

Jako alternativní řešení je v patentovém spise US 5 723 078 (Nagaraj a další) uváděno provádění oprav odštěpené oblasti povlaku tepelné bariéry (TBC) prostřednictvím nanášení nátěru na obnažený povrch přilnavého povlaku, a poté nanášení keramického materiálu na povrch nátěru prostřednictvím plazmového rozprašování.

Přestože tento způsob odstraňuje nezbytnost odstraňování celého povlaku tepelné bariéry (TBC) ze součásti, tak způsob provádění opravy podle shora uvedeného patentového spisu vyžaduje vymontování příslušné součásti za účelem nanášení keramického materiálu.

V případě velkých turbín na výrobu elektrické energie je celková zastavení výroby elektrické energie po značné časové období za účelem vyjmutí součástí, jejichž povlak tepelné bariéry byl poškozen pouze prostřednictvím místního odštěpení nebo roztříštění, z ekonomického hlediska velice nežádoucí.

V důsledku toho jsou součásti, u kterých bylo zjištěno, že došlo k odštěpení nebo roztříštění jejich povlaku tepelné bariéry, často podrobovány analýze, aby bylo zjištěno, zda k poškození došlo v oblasti vysokého napětí, načež je přijímáno rozhodnutí z hlediska nebezpečí poškození turbíny v důsledku snížené tepelné ochrany součásti, což by v případě rozsáhlého poškození mohlo vést až ke katastrofickému zničení součásti.

Pokud je přijato řešení o pokračování provozu, pak musí být poškozená součást obvykle na konci provozu určena do odpadu, v důsledku jejího tepelného poškození, k němuž došlo za provozu součásti, aniž by byla zcela opatřena a pokryta povlakem tepelné bariéry.

_ 9 CZ 302825 B6

Proto je tedy žádoucí, aby byl k dispozici postup opravy, který bude možno provádět na určitých místních odštěpených oblastech povlaku tepelné bariéry u součástí turbíny, aniž by bylo nutno příslušnou součást vymontovávat z turbíny, a to za účelem minimalizace doby odstávky a množství odpadu.

Podstata vynálezu

Za účelem splnění shora uvedeného úkolu byl proto v souladu s předmětem tohoto vynálezu io vyvinut způsob provádění opravy povlaku tepelné bariéry na součásti, která byla poškozena v místní odštěpené oblasti povlaku tepelné bariéry, obsahující následující kroky;

nanášení keramické pasty na povrchovou oblast součásti, obnaženou prostřednictvím poškození v místní odštěpené oblasti, přičemž keramická pasta obsahuje keramický prášek vpojivu, kterýžto keramický prášek obsahuje oxid hlinitý a oxid zirkoničitý, přičemž pojivo je vybráno ze skupiny, obsahující keramická prekurzorová pojivá, která se tepelně rozkládají pro vytvoření žáruvzdorného materiálu, a poté ohřívání pojivá pro získání opraveného povlaku, který pokrývá povrchovou oblast součásti, přičemž opravený povlak obsahuje keramický prášek v základním materiálu, který obsahuje žáruvzdorný materiál, vytvořený reagováním pojivá.

Způsob dále s výhodou obsahuje krok čištění povrchové oblasti součásti před krokem nanášení pro odstranění nečistot bez odstranění ulpívajících zbytkových zlomků povlaku tepelné bariéry.

Keramický prášek dále s výhodou obsahuje alespoň jeden keramický materiál, vybraný ze skupi25 ny, obsahující oxid hafničitý, oxid hořeěnatý a oxid křemičitý.

Keramický prášek může s výhodou obsahovat zhruba 42 % hmotnostních oxidu hlinitého, a zhruba 58 % hmotnostních oxidu zirkoničitého.

Pojivém je s výhodou silikon, který představuje až zhruba 45 % hmotnostních keramické pasty.

Pojivém může být s výhodou směs na bázi fosfátů, která představuje až zhruba 20 % hmotnostních keramické pasty.

Povrchová oblast je s výhodou vymezena alespoň částečně šupinkami oxidů na součásti.

Součást se s výhodou nainstaluje do plynové turbíny.

Způsob se s výhodou provádí tak, že součást zůstává nainstalována v plynové turbíně.

Soustrojí plynové turbíny je s výhodou provozováno po provedení reakčního kroku, během čehož pojivo dále reaguje, přičemž základní materiál sestává z keramického materiálu.

Povlakem tepelné bariéry je s výhodou oxid zirkoničitý stabilizovaný oxidem yttritým, nanesený 45 na kovovém přilnavém povlaku na součásti prostřednictvím plazmového rozprašování.

V důsledku reakčního kroku základní materiál sestává z materiálu, vytvořeného prostřednictvím 50 polymerizace pojivá, nebo z keramického materiálu, vytvořeného prostřednictvím tepelného rozkládání pojivá.

Keramický prášek obsahuje s výhodou zhruba 42 % hmotnostních oxidu hlinitého a zhruba 58 % hmotnostních oxidu zirkoničitého.

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byla dále rovněž vyvinuta součást, která je opravena shora uvedeným způsobem.

Z hlediska shora uvedeného je možno konstatovat, že předmět tohoto vynálezu odstraňuje některé nevýhody dosud známých způsobů, používaných pro opravy povlaků tepelné bariéry.

Způsob podle tohoto vynálezu zejména nevyžaduje, aby povlak tepelné bariéry byl zcela odstraněn, přičemž rovněž nevyžaduje, aby součást byla za účelem opravy povlaku tepelné bariéry vymontována z příslušného zařízení.

Další výhoda způsobu opravy podle tohoto vynálezu spočívá v tom, že předmětný způsob nevyžaduje vysokoteplotní zpracování, neboť opravený povlak vykazuje dostatečnou pevnost k tomu, aby vydržel provoz soustrojí, během kterého se prekurzorové pojivo postupně přeměňuje na keramický základní materiál.

V důsledku shora uvedeného je možno dosahovat minimální doby odstávky zařízení pro provedení a dokončení opravy a pro zajištění opětovného provozu soustrojí plynové turbíny. V případě velkých turbín na výrobu elektrické energie dochází k odstranění vysokých nákladů na celkovou odstávku výroby elektrické energie po velice dlouhé časové období za účelem vy montování, provedení opravy, a opětovné instalace příslušné součásti, která byla poškozena pouze v určitém místě odštěpení povlaku tepelné bariéry.

Rovněž je odstraněna nutnost rozhodovat zda může či nemůže pokračovat provoz turbíny, pokud poškozená součást jíž nemůže být zachráněna, přičemž však existuje vysoké riziko poškození celé turbíny.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude v dalším podrobněji objasněn na příkladech jeho konkrétního provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:

obr. 1 znázorňuje pohled v řezu, na povrch součásti, chráněný povlakem tepelné bariéry, který byl poškozen místním odštěpením;

obr. 2 znázorňuje pohled v řezu na povrch součásti podle obr. 1 během opravy povlaku tepelné bariéry v souladu s předmětem tohoto vynálezu; a obr. 3 znázorňuje pohled v řezu na povrch součásti podle obr. 1 během opravy povlaku tepelné bariéry v souladu s předmětem tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Předmět tohoto vynálezu se týká součástí, které jsou chráněny ochrannou vrstvou povlaku, tvořícího tepelnou bariéru, a které jsou určeny k provozu v takovém prostředí, které je charakterizováno působením poměrně vysokých teplot, takže jsou uvedené součásti vystaveny působení intenzivního a náročného tepelného namáhání, tepelného napětí a tepelného cyklování.

Příklady takovýchto součástí zahrnují vysokotlaké a nízkotlaké turbínové tiysky a lopatky, věnce a bandáže, obložení a zesilovací zařízení pro spalovací komory soustrojí plynových turbín pro využití v letectví a pro jiná průmyslová uplatnění. Přestože jsou výhody předmětu tohoto vynálezu využitelné zejména u součástí soustrojí plynových turbín, je předmět tohoto vynálezu obecně uplatnitelný u jakýchkoliv součástí, u kterých je používáno povlaku, tvořícího tepelnou bariéru, pro zajištění tepelné izolace dané součásti od nepříznivého prostředí.

-4CZ 302825 B6

Na vyobrazení podle obr. 1 je znázorněna povrchová oblast součásti 10, která je chráněna sestavou 12 povlaku tepelné bariéry (TBC). Znázorněná sestava 12 povlaku tepelné bariéry sestává z vazného přilnavého nátěru 14, vytvořeného na povrchu součásti 10, a z keramické vrstvy 16, uložené na tomto vazném přilnavém nátěru 14 jako povlak tepelné bariéry.

Pokud jde o součásti, vystavené působení vysokých teplot u soustrojí plynových turbín, může být součást JO vytvořena z niklu, kobaltu nebo ze super slitiny na bázi železa. Vazný přilnavý nátěr 14 ie s výhodou tvořen materiálem, který je odolný vůči oxidaci kovů, takže chrání pod ním ležící součást 10 před oxidací, přičemž rovněž umožňuje, aby mohla keramická vrstva J_6 mnohem io pevněji a soudržněji přilnout k součásti JO.

Vhodnými materiály pro vazný přilnavý nátěr 14 jsou například nanesené povlaky z McrAlX a difuzní aluminiové povlaky. Po nanesení vazného přilnavého nátěru 14 se na povrchu tohoto vazného přilnavého nátěru 14 vytvářejí při vyšších teplotách šupinky J8 oxidu. Tyto šupinky J_8 t5 oxidu vytvářejí povrch, ke kterému může keramická vrstva 16 mnohem pevněji a soudržněji přilnout, čímž je zvýšena odolnost keramické vrstvy 16 vůči odštěpování nebo tříštění.

Keramická vrstva 16 je znázorněna tak, že byla nanesena prostřednictvím plazmového rozprašování, jako je například vzduchové plazmové rozprašování (APS), Výhodným materiálem pro keramickou vrstvu 16 je oxid zirkoničitý ZrO₂ stabilizovaný oxidem yttritým Y₂O₃ (YSZ), přičemž výhodná směs bude mít zhruba od 4 do zhruba 8 % hmotnostních oxidu yttritého Y₂O₃, přestože může být využito i jiných keramických materiálů, jako je oxid yttrítý Y₂O₃, nestabilizovaný oxid zirkoničitý ZrO₂ nebo oxid zirkoničitý ZrO₂ stabilizovaný oxidem hořečnatým MgO, oxid ceričitý CeO₂, oxid skanditý Sc₂O₃ a/nebo další oxidy.

Keramická vrstva 16 je nanesena v takové tloušťce, která je postačující k zajištění požadované tepelné ochrany pro součást 10, kterážto tloušťka pro většinu součástí soustrojí plynových turbíny bývá obvykle v rozmezí od zhruba 50 do zhruba 300 mikrometrů.

Co se týče součásti soustrojí plynové turbíny, jsou povrchové plochy těchto součástí 10 vystaveny během provozu soustrojí působení horkých spalovacích plynů, v důsledku čehož jsou vystaveny intenzivnímu působení oxidace, koroze a eroze. Proto musejí tyto součásti .10 zůstat rádně chráněny před působením nepříznivého provozního prostředí sestavou 12 povlaku tepelné bariéry (TBC). Ztráta nebo poškození keramické vrstvy 16 v důsledku odštěpení nebo roztříštění vede k předčasnému a často velice rychlému poškození či znehodnocení součásti J_0.

Místní odštěpená oblast 20 keramické vrstvy 16 je znázorněna na vyobrazení podle obr. 1, přičemž způsob provádění opravy povlaku tepelné bariéry podle tohoto vynálezu je znázorněn na vyobrazeních podle obr. 2 a podle obr. 3.

V souladu s předmětem tohoto vynálezu je každý z následujících kroků, prováděných během opravy součásti 10, prováděn tak, že součást 10 zůstává nainstalována v soustrojí plynové turbíny, takže je zcela odstraněn požadavek známého dosavadního stavu techniky na vymontování součásti 10 a na její následnou opětovnou instalaci.

Postup opravy začíná čištěním povrchu 22, obnaženého vytvořením místní odštěpené oblasti 20, při kterémžto čištění je nutno odstranit uvolněné oxidy a další nečistoty, jako jsou například mazací tuk, oleje nebo saze, a to s výhodou bez poškození šupinek 18 oxidu nebo bez odstranění zbytkových zlomků keramické vrstvy j_6, které ulpívají na šupinkách 18 oxidu.

Přestože může být použito různých postupů, spočívá výhodný způsob v odstranění uvolněných materiálů z místní odštěpené oblasti 20, a poté z čištění povrchu 22 alkoholem a/nebo acetonem. Tento krok může být s výhodou prováděn tak, aby bylo zajištěno, že okolní nepoškozená keramická vrstva 16 nebude podrobena tomuto postupu.

- 5 CZ 302825 B6

Pokud je místní odštěpená oblast 20 zbavena nečistot, je následně naplněna keramickou pastou 24, což je znázorněno na vyobrazení podle obr. 2.

V souladu s předmětem tohoto vynálezu je keramická pasta 24 směsí keramických prášků a poji5 va, kterážto směs, pokud je dostatečně ohřátá, vytvoří opravený keramický povlak 26, znázorněný na vyobrazení podle obr. 3, který ulpívá na povrchu 22, a který může být definován částmi vazného přilnavého nátěru Í4 šupinek J8 oxidu a/nebo zbytky keramické vrstvy 16.

Keramickým práškem je s výhodou směs jednoho nebo více žáruvzdorných oxidů s některým io z výhodných oxidů, jako je například oxid hlinitý A1₂O₃, oxid zirkoničitý ZrO₂, oxid hafničitý

HfO₂, oxid horečnatý MgO a oxid křemičitý SiO₂.

Pojivém bývá keramický prekurzorový materiál, kterým může být s výhodou směs na bázi silikonu nebo fosforečnanu, přičemž je však zcela jasné, že je možno použít i jiných keramických prei5 kurzorových pojiv, například z oblasti chemie sol—gelu, kterážto pojivá se tepelně rozkládají a vytvářejí žáruvzdorné oxidy, neboje možno popřípadě využít cementů hlinitanu vápenatého.

V souladu s výhodným provedením předmětu tohoto vynálezu obsahuje keramický prášek zhruba od 5 do zhruba 85 % hmotnostních oxidu hlinitého A1₂O₃, až zhruba 60 % hmotnostních oxidu zirkoničitého ZrO₂, až zhruba 40 % hmotnostních oxidu křemičitého SiO₂, až zhruba 55 % hmotnostních oxidu hafni čitého HfO₂, až zhruba 55 % hmotnostních oxidu horečnatého MgO a až zhruba 25 % hmotnostních titaničitanu zinku.

Keramický prášek, který se osvědčil jako obzvláště výhodný, obsahuje zhruba 42 % hmotnost25 nich oxidu hlinitého A1₂O₃ a zhruba 58 % hmotnostních oxidu zirkoničitého ZrO₂.

Keramický prášek je směšován s pojivém a s rozpouštědlem v takovém množství, které je postačující ktomu, aby představoval zhruba 50 až zhruba 95 % hmotnostních výsledné keramické pasty 24. Obecně je výhodné, aby poměr keramického prášku vůči pojivu činil zhruba 3 : 1, a to zejména při použití shora uvedeného keramického prášku, obsahujícího zhruba 42 % hmotnostních oxidu hlinitého A1₂O₃ a zhruba 58 % hmotnostních oxidu zirkoničitého ZrO₂.

Výhodná silikonová pojivá zahrnují pryskyřice, vyráběné firmou GE Silicones pod obchodními názvy SR350 a SR355, které jsou klasifikovány jako metylsesquisiloxanové směsi ze skupiny polysiloxanů. Tato pojivá jsou s výhodou využívána v množstvích až do zhruba 45 % hmotnostních keramické pasty 24.

Výhodná pojivá na bázi fosforečnanů zahrnují fosforečnan hlinitý a komplexní fosfátové materiály, které jsou komerčně dostupné z různých zdrojů, jako je například firma Budenheim,

Chemische Fabrik. Tato pojivá jsou s výhodou využívána v množstvích až do zhruba 20 % hmotnostních keramické pasty 24.

Obsah rozpouštědla v keramické pastě 24 bude záviset na konkrétním použitém pojivu, přičemž jeho množství musí být postačující k rozpuštění pojivá. Vhodným rozpouštědlem pro pojivá na bázi silikonů a fosforečnanů je alkohol, jako například denaturovaný alkohol (například etyl alkohol smísený s 5 % izopropyl alkoholu), a to v množství zhruba od 5 do zhruba 65 % hmotnostních keramické pasty 24.

Keramická pasta 24 může obsahovat i další přísady, zejména například jedno nebo více povr50 chove aktivních činidel, a to pro dosažení její vhodné lepivé konzistence, která umožňuje, aby keramická pasta 24 přilnula ke směsi na povrchu 22, která, jak již bylo shora uvedeno může být definována částmi kovového vazného přilnavého nátěru 14, šupinek 18 oxidů a/nebo zbytky keramické vrstvy J_6. Může být například žádoucí použít až do zhruba 10 % hmotnostních neiontového povrchově aktivního činidla. Příklady vhodných a komerčně dostupných povrchově aktiv55 nich činidel tvoří například činidlo P521A od firmy Witco a Činidlo Merpol od firmy Stephan.

-6 CZ 302825 B6

Keramická pasta 24 může být nanášena jakýmkoliv vhodným způsobem, například plochým hladí tkem nebo zednickou lžící. V závislosti na svém složení může pojivo v keramické pastě 24 reagovat při pokojové teplotě, nebo může být jeho reakce urychlena prostřednictvím ohřívání, například pájecí lampou, hořákem nebo jiným tepelným zdrojem, a to až do té doby, kdy je dosaženo požadované pevnosti výsledného opraveného keramického povlaku 26 nezbytné pro provoz soustrojí plynové turbíny.

Vhodné tepelné opracování se provádí po dobu zhruba šestnácti hodin při pokojové teplotě pro účely vytvrzení silikonového pojivá, a zhruba dvě hodiny při teplotě zhruba 150 °C pro reagování pojivá na bázi fosforečnanů.

Během provozu soustrojí plynové turbíny opravený keramický povlak 26 i nadále reaguje, v důsledku čehož dochází ke zvýšení pevnosti a dalších mechanických vlastností opraveného keramického povlaku 26.

V případě použití silikonového pojívaje toto silikonové pojivo nejprve vytvrzováno prostřednictvím polymerizace, takže vytváří silikonový základní materiál, jehož pevnost je postačující k provozu soustrojí plynové turbíny. Při dalším používání při vysokých teplotách se silikon tepelně rozkládá na oxid křemičitý SiO₂, který vytváří základní materiál z oxidu křemičitého SiO₂, ve kterém jsou rozptýleny částice keramického prášku.

V případě použití pojiv na bázi fosforečnanů toto pojivo chemicky modifikuje povrchové plochy částic keramického prášku během tepelného zpracování, takže se vytvářejí komplexní fosfátová skla a fosfátová pojivá. Komplexní skla spojují prášky dohromady a vytvářejí základní materiál fosfátových skel s vysokým bodem tání. Při dalším vystavení působení vysokých teplot, jako je tomu například za provozu soustrojí plynové turbíny, pak pojivo na bázi fosfátů popřípadě migruje do částic prášku a vytváří vzájemné spoje keramického materiálu.

Zkušební testy opravených keramických povlaků 26, u kterých bylo jako pojivá použito silikonu, ukázaly, že prostřednictvím procesu přeměny z nevypálené vytvrzené směsi póly měrní ho základního materiálu na plně vypálenou keramickou směs jsou opravené keramické povlaky 26 podle tohoto vynálezu charakterizovány dostatečnou zbytkovou pevností, takže pevně ulpívají na povrchu 22 v místní odštěpené oblasti 20 v keramické vrstvě 16.

Přestože byl předmět tohoto vynálezu popsán z hlediska jeho výhodného provedení, je pro odborníka z dané oblasti techniky zcela zřejmé, že je možno použít i jiných forem jeho provedení. Proto je tedy rozsah předmětu tohoto vynálezu vymezen výhradně následujícími patentovými nároky.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob provádění opravy povlaku tepelné bariéry na součásti (10), která byla poškozena v místní odštěpené oblasti (20) povlaku (16) tepelné bariéry, obsahující následující kroky:

nanášení keramické pasty (24) na povrchovou oblast (22) součásti (10), obnaženou prostřednictvím poškození v místní odštěpené oblastí (20), přičemž keramická pasta (24) obsahuje keramický prášek v pojivu, kterýžto keramický prášek obsahuje oxid hlinitý a oxid zirkoničitý, přičemž pojivo je vybráno ze skupiny, obsahující keramická prekurzorová pojivá, která se tepelně rozkládají pro vytvoření žáruvzdorného materiálu, a poté

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje krok čištění povrchové oblasti (22) součásti (10) před krokem nanášení pro odstranění nečistot bez odstranění ulpívajících zbytkových zlomků povlaku (16) tepelné bariéry.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že keramický prášek dále obsahuje io alespoň jeden keramický materiál, vybraný ze skupiny, obsahující oxid hafničitý, oxid hořečnatý a oxid křemičitý.

4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že keramický prášek obsahuje zhruba 42 % hmotnostních oxidu hlinitého, a zhruba 58 % hmotnostních oxidu zirkoničitého.

5. Způsob podle nároku I, vyznačující se tím, že pojivém je silikon, který představuje až zhruba 45 % hmotnostních keramické pasty (24).

6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pojivém je směs na bázi fosfátů,

20 která představuje až zhruba 20 % hmotnostních keramické pasty (24).

7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že povrchová oblast (22) je vymezena alespoň částečně šupinkami (18) oxidů na součásti (10).

25

- 7 CZ 302825 B6 ohřívání pojivá pro získání opraveného povlaku (26), který pokrývá povrchovou oblast (22) součásti (10), přičemž opravený povlak (26) obsahuje keramický prášek v základním materiálu, který obsahuje žáruvzdorný materiál, vytvořený reagováním pojivá.

5

8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že součást (10) se nainstaluje do plynové turbíny.

9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že způsob se provádí tak, že součást (10) zůstává nainstalována v plynové turbíně.