EP1219728A1 - Verfahren zum Entschichten einer Turbienenschaufel - Google Patents
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- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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- C23F1/10—Etching compositions
- C23F1/14—Aqueous compositions
- C23F1/16—Acidic compositions
- C23F1/28—Acidic compositions for etching iron group metals
Definitions
- the invention relates to a method for stripping a provided with a corrosion protection layer base body Turbine blade.
- Turbine blades in particular gas turbine blades, are often to protect against corrosion and oxidation with a Provide corrosion protection layer.
- a protective layer mostly consists of a material from the group MCrAlX, whereby M stands for iron, cobalt or nickel, Cr for chrome, Al for Aluminum and X is selected from the group yttrium, Scandium, Lantan and Rare Earth.
- M stands for iron, cobalt or nickel
- Cr for chrome
- Al for Aluminum
- X is selected from the group yttrium, Scandium, Lantan and Rare Earth.
- Such a protective layer is particularly high temperatures often applied to a base body of the turbine blade, that of a nickel or cobalt base superalloy consists.
- a ceramic thermal barrier coating applied.
- the coating is used over time by oxidation and Corrosion starts, it can also cause erosion and mechanical damage come. To the turbine blades after a certain Not having to completely replace the operating time, it is usually worth restoring the protective coating. This "refurbishment" first requires careful stripping of the turbine blade from the old one Corrosion protection layer.
- WO 93/03201 shows such a stripping process.
- an old corrosion protection layer in particular Corrosion products are stored through cleaning and then applying an aluminide layer. With the subsequent removal of this aluminide layer is the corrosion protection layer together with the corrosion products removed.
- This process is very effective, but comparatively complex and expensive.
- the invention has for its object an effective and Inexpensive method for stripping a turbine blade to be indicated by a corrosion protection layer.
- this object is achieved by the specification a method for stripping one with a corrosion protection layer provided basic body of a turbine blade, in which a first one, which is external with respect to the base body Outer part of the corrosion protection layer by a water jet is abrasively removed and then a second, before removing the outer part between the outer part and the inner part of the corrosion protection layer lying on the base body is chemically removed.
- Figure 1 shows a gas turbine blade 1.
- the gas turbine blade 1 has a base body 3 made of a nickel or Cobalt base superalloy.
- the gas turbine blade 1 is directed along a blade axis 2.
- the blade axis 2 follows an airfoil 5, a platform area 7 and a mounting area 9.
- On the surface of the sheet area 5 and also towards the sheet area 5 The surface of the platform area 7 is a corrosion protection layer 11 applied. This consists of an MCrAlY alloy.
- the corrosion protection layer 11 has a reference of the base body 3 on the outer part 13. Between the outer part 13 and the base body 3 is an inner part 15 the corrosion protection layer 11 is arranged.
- the distinction between outer part 13 and inner part 15 does not necessarily mean a chemical or crystallographic diversity of these areas.
- the outer part 13 is rather in The stripping process is defined by the fact that Water jet 23 removed from a water jet device 21 becomes.
- This stripping by means of a water jet speeds up the entire decoating process the gas turbine blade 1 from the corrosion protection layer 11 considerably.
- the corrosion protection layer 11 will not removed by the water jet 23 down to the base body 3. Rather, the inner part 15 remains on the base body 3 received. This ensures that the water jet 23 does not hit the base body 3 in a damaging manner or aerodynamically on its surface changed.
- the inner part 15 is removed chemically. This happens especially with hydrochloric acid.
- the removal by means of of the water jet 23 does not necessarily lead to one Residual coating with the inner part 15 with a homogeneous Layer thickness.
- the layer thickness can vary locally.
- FIG 2 is a longitudinal section through a section of the Gas turbine blade 1 shown.
- the corrosion protection layer 11 On the base body 3 is the corrosion protection layer 11 is arranged.
- the outer part 13 the corrosion protection layer 11 is already partially from the water jet 23 removed.
- the corrosion protection layer 11 has a total layer thickness D1.
- the outer part 13 of the anti-corrosion layer 11 has an outer part layer thickness D2.
- the inner part 15 of the corrosion protection layer 11 has one Inner part layer thickness D3.
- the outer part layer thickness D2 is greater than 70% of the total layer thickness D1, but smaller than 95% of the total layer thickness D1. This will, on the one hand the removal of a large part of the corrosion protection layer 11 achieved by means of the water jet 23 and thus inexpensively. On the other hand, it is avoided that the water jet 23 hits the base body 3.
- FIG 3 shows schematically the chemical removal in one Hydrochloric acid bath 31.
- the inner part becomes through the hydrochloric acid bath 31 15 of the corrosion protection layer 11 substantially removed.
- layer areas can locally 33 of the corrosion protection layer 11 remain.
- Such Layer areas 33 are removed by a suitable method, e.g. thermographic, determined. Assign such layer areas 33 still have a residual layer thickness R, which is still comparatively is thick, one can again by means of the water jet 23 abrasive removal down to a minimum layer thickness M.
- the layer regions 33 are then subjected to an acid treatment again subjected. If necessary, this procedure repeated several times.
- the turbine blade is 1 in practically completely decoated efficiently. On such a thing stripped turbine blade 1 can now a new corrosion protection layer 11 are applied.
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entschichten eines mit einer Korrosionsschutzschicht (11) versehenen Grundkörpers (3) einer Turbinenschaufel (1). Ein Außenteil (13) der Korrosionsschutzschicht (11) wird mittels eines Wasserstrahls (23) abrasiv entfernt. Anschließend wird ein Innenteil (15) der Korrosionsschutzschicht (11) chemisch entfernt. Diese Kombination ermöglicht ein effizientes und kostengünstiges Entschichten der Turbinenschaufel (19). <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entschichten eines
mit einer Korrosionsschutzschicht versehenen Grundkörpers einer
Turbinenschaufel.
Turbinenschaufeln, insbesondere Gasturbinenschaufeln, sind
häufig zum Schutz gegen Korrosion und Oxidation mit einer
Korrosionsschutzschicht versehen. Gerade bei Gasturbinenschaufeln,
die in einer Gasturbine bei Temperaturen oberhalb
von 600 °C oder gar oberhalb von 1000 °C zum Einsatz kommen,
ist eine solche Schutzschicht zur Erzielung einer hinreichend
großen Lebenserwartung unerläßlich. Eine solche Schutzschicht
besteht meistens aus einem Material der Gruppe MCrAlX, wobei
M für Eisen, Kobalt oder Nickel steht, Cr für Chrom, Al für
Aluminium und X ausgewählt ist aus der Gruppe Yttrium,
Scandium, Lantan und Seltene Erden. Für den Einsatz bei
besonders hohen Temperaturen ist eine solche Schutzschicht
oft auf einen Grundkörper der Turbinenschaufel aufgebracht,
der aus einer Nickel- oder Kobaltbasis-Superlegierung
besteht. Zudem kann auf die Korrosionsschutzschicht eine
keramische Wärmedämmschicht aufgebracht sein.
Die Beschichtung nutzt sich mit der Zeit durch Oxidation und
Korrosion ab, es kann auch zu Erosion und mechanischer Beschädigung
kommen. Um die Turbinenschaufeln nach einer gewissen
Betriebszeit nicht vollständig austauschen zu müssen,
lohnt sich in der Regel ein Wiederherstellen der Schutzbeschichtung.
Dieses "Refurbishment" erfordert zunächst die
sorgfältige Entschichtung der Turbinenschaufel von der alten
Korrosionsschutzschicht.
Einen solchen Entschichtungsprozess zeigt die WO 93/03201.
Hier wird eine alte Korrosionsschutzschicht, in der insbesondere
Korrosionsprodukte eingelagert sind, durch eine Reinigung
und anschließende Aufbringung einer Aluminidschicht behandelt.
Mit der anschließenden Entfernung dieser Aluminidschicht
wird auch die Korrosionsschutzschicht zusammen mit
den Korrosionsprodukten entfernt. Dieser Prozess ist sehr
wirksam, aber vergleichsweise aufwendig und teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effektives und
kostengünstiges Verfahren zum Entschichten einer Turbinenschaufel
von einer Korrosionsschutzschicht anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Angabe
eines Verfahrens zum Entschichten eines mit einer Korrosionsschutzschicht
versehenen Grundkörpers einer Turbinenschaufel,
bei dem ein erster, bezüglich des Grundkörpers außen liegender
Außenteil der Korrosionsschutzschicht durch einen Wasserstrahl
abrasiv abgetragen wird und anschließend ein zweiter,
vor dem Abtragen des Außenteils zwischen dem Außenteil und
dem Grundkörper liegender Innenteil der Korrosionsschutzschicht
chemisch abgetragen wird.
Dieses Verfahren kombiniert erstmals ein mechanisches Abtragen
einer Korrosionsschutzschicht mittels eines Wasserstrahls
mit einer chemischen Abtragung. Die mechanische Abtragung ist
besonders schnell und damit kostengünstig. Eine alleinige Abtragung
der Korrosionsschutzschicht mittels des Wasserstrahls
könnte aber zu einer Beschädigung des Grundkörpers führen,
der gerade wegen der aerodynamischen Anforderungen in seiner
Oberflächenform möglichst unverändert bleiben muss. Daher
wird nur ein Außenteil der Korrosionsschutzschicht durch den
Wasserstrahl abgetragen. Anschließend erfolgt eine weitere
Abtragung über einen chemischen Angriff.
Die Ausführungen gemäß der Absätze A) bis H) können auch in
beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen teilweise schematisch und nicht maßstäblich:
- FIG 1
- den Abtrag einer Korrosionsschutzschicht auf einer Turbinenschaufel mittels eines Wasserstrahls,
- FIG 2
- einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Turbinenschaufel mit einer Korrosionsschutzschicht, und
- FIG 3
- einen chemischen Abtrag einer Korrosionsschutzschicht auf einer Turbinenschaufel.
Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die
gleiche Bedeutung.
Figur 1 zeigt eine Gasturbinenschaufel 1. Die Gasturbinenschaufel
1 weist einen Grundkörper 3 aus einer Nickel- oder
Kobaltbasis-Superlegierung auf. Die Gasturbinenschaufel 1 ist
entlang einer Schaufelachse 2 gerichtet. Entlang der Schaufelachse
2 folgt einem Schaufelblatt 5 ein Plattformbereich 7
und ein Befestigungsbereich 9. Auf die Oberfläche des Blattbereichs
5 und auch auf die dem Blattbereich 5 zugewandte
Oberfläche des Plattformbereichs 7 ist eine Korrosionsschutzschicht
11 aufgebracht. Diese besteht aus einer MCrAlY-Legierung.
Die Korrosionsschutzschicht 11 weist einen bezüglich
des Grundkörpers 3 außenliegenden Außenteil 13 auf. Zwischen
dem Außenteil 13 und dem Grundkörper 3 ist ein Innenteil 15
der Korrosionsschutzschicht 11 angeordnet. Die Unterscheidung
zwischen Außenteil 13 und Innenteil 15 bedeutet nicht notwendigerweise
eine chemische oder kristallographische Verschiedenheit
dieser Bereiche. Der Außenteil 13 ist vielmehr im
Entschichtungsverfahren dadurch definiert, dass er durch einen
Wasserstrahl 23 aus einer Wasserstrahleinrichtung 21 abgetragen
wird. Diese Entschichtung mittels eines Wasserstrahls
beschleunigt den gesamten Vorgang des Entschichtens
der Gasturbinenschaufel 1 von der Korrosionsschutzschicht 11
erheblich. Gerade für große Gasturbinenschaufel 1 mit einer
entlang der Schaufelachse 2 gemessenen Längsausdehnung 11
größer als 20 cm führt dieser Zeitvorteil zu erheblichen Kostenreduktionen.
Die Korrosionsschutzschicht 11 wird aber
durch den Wasserstrahl 23 nicht bis auf den Grundkörper 3 abgetragen.
Vielmehr bleibt der Innenteil 15 auf dem Grundkörper
3 erhalten. Somit ist sichergestellt, dass der Wässerstrahl
23 nicht etwa schädigend auf den Grundkörper 3 auftrifft
oder diesen in aerodynamischer Weise an seiner Oberfläche
verändert. Nach der Entschichtung mittels des Wasserstrahls
23 wird der Innenteil 15 chemisch abgetragen. Dies
geschieht insbesondere mittels Salzsäure. Die Abtragung mittels
des Wasserstrahls 23 führt nicht unbedingt zu einer
Restbeschichtung mit dem Innenteil 15 mit einer homogenen
Schichtdicke. Die Schichtdicke kann lokal variieren.
In Figur 2 ist ein Längsschnitt durch einen Ausschnitt der
Gasturbinenschaufel 1 dargestellt. Auf dem Grundkörper 3 ist
die Korrosionsschutzschicht 11 angeordnet. Der Außenteil 13
der Korrosionsschutzschicht 11 ist bereits teilweise vom Wasserstrahl
23 abgetragen. Die Korrosionsschutzschicht 11 weist
eine Gesamtschichtdicke D1 auf. Der Außenteil 13 der Korrosionsschutzschicht
11 weist eine Außenteilschichtdicke D2 auf.
Der Innenteil 15 der Korrosionsschutzschicht 11. weist eine
Innenteilschichtdicke D3 auf. Die Außenteilschichtdicke D2
ist größer als 70% der Gesamtschichtdicke D1, aber kleiner
als 95% der Gesamtschichtdicke D1. Hierdurch wird einerseits
die Abtragung eines großen Teils der Korrosionsschutzschicht
11 mittels des Wasserstrahls 23 und damit kostengünstig erreicht.
Andererseits wird vermieden, dass der Wasserstrahl 23
auf den Grundkörper 3 trifft.
Figur 3 zeigt schematisch den chemischen Abtrag in einem
Salzsäurebad 31. Durch das Salzsäurebad 31 wird der Innenteil
15 der Korrosionsschutzschicht 11 im wesentlichen entfernt.
Nach einer solchen Behandlung können aber lokal Schichtbereiche
33 der Korrosionsschutzschicht 11 bestehen bleiben. Solche
Schichtbereiche 33 werden durch ein geeignetes Verfahren,
z.B. thermographisch, bestimmt. Weisen solche Schichtbereiche
33 noch eine Restschichtdicke R auf, die noch vergleichsweise
dick ist, so kann erneut mittels des Wasserstrahls 23 ein
abrasiver Abtrag bis auf eine Mindestschichtdicke M erfolgen.
Anschließend werden die Schichtbereiche 33 erneut einer Säurebehandlung
unterzogen. Gegebenenfalls wird dieses Verfahren
mehrfach wiederholt. Letztlich ist die Turbinenschaufel 1 in
effizienter Weise praktisch völlig entschichtet. Auf eine so
entschichtete Turbinenschaufel 1 kann nun eine neue Korrosionsschutzschicht
11 aufgebracht werden.
Claims (12)
- Verfahren zum Entschichten eines mit einer Korrosionsschutzschicht (11) versehenen Grundkörpers (3) einer Turbinenschaufel (1), bei dem ein erster, bezüglich des Grundkörpers (3) außen liegender Außenteil (13) der Korrosionsschutzschicht (11) durch einen Wasserstrahl (23) abrasiv abgetragen wird und anschließend ein zweiter, vor dem Abtragen des Außenteils (13) zwischen dem Außenteil (13) und dem Grundkörper (3) liegender Innenteil (15) der Korrosionsschutzschicht (11) chemisch abgetragen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem die Korrosionsschutzschicht (11) eine mittlere Gesamtschichtdicke (D1) aufweist, wobei der Außenteil (13) eine Außenteilschichtdicke (D2) aufweist, die mindestens 70% der Gesamtschichtdicke (D1) beträgt. - Verfahren nach Anspruch 2,
bei dem die Außenteilschichtdicke (D2) höchstens 95% der Gesamtschichtdicke (D1) beträgt. - Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem der Innenteil (15) mittels Salzsäure abgetragen wird. - Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem der Wasserstrahl (23) unter einem Druck zwischen XX bar und XX bar auf die Korrosionsschutzschicht (11) trifft. - Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem die Korrosionsschutzschicht (11) aus MCrAlX besteht, wobei
M ausgewählt ist aus der Gruppe (Eisen, Kobalt, Nickel),
Cr Chrom ist,
Al Aluminium ist und
X ausgewählt ist aus der Gruppe (Yttrium, Scandium, Lanthan, Seltene Erden). - Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem der Grundkörper (3) aus einer Nickel- oder Kobaltbasis-Superlegierung besteht. - Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem nach dem chemischen Abtrag eine Bestimmung der Restschichtdicke (R) der Korrosionsschutzschicht (11) erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 8,
bei dem nach der Bestimmung der Restschichtdicke (R) verbliebene Schichtbereiche (33) der Korrosionsschutzschicht (11) die eine Restschichtdicke (R) größer als 5% der ursprünglichen Gesamtschichtdicke (D1) aufweisen, abrasiv mit dem Wasserstrahl (23) bis auf eine Mindestdicke (M) abgetragen werden. - Verfahren nach Anspruch 9,
bei dem anschließend eine weitere chemische Abtragung von verbliebenen Restschichtbereichen (33) erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem der Grundkörper (3) einkristallin oder gerichtet erstarrt ist. - Verfahren nach Anspruch 11
bei dem der Grundkörper (3) eine Längsausdehnung (L) größer als 20 cm hat.
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EP1658924A1 (de) | Bauteil mit einer aufgefüllten Vertiefung |
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Date | Code | Title | Description |
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PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
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