EP1473387A1 - Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils - Google Patents

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EP1473387A1
EP1473387A1 EP03010059A EP03010059A EP1473387A1 EP 1473387 A1 EP1473387 A1 EP 1473387A1 EP 03010059 A EP03010059 A EP 03010059A EP 03010059 A EP03010059 A EP 03010059A EP 1473387 A1 EP1473387 A1 EP 1473387A1
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EP
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component
stripping
current
voltage
acid
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Withdrawn
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EP03010059A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ursus Dr. Krüger
Daniel Körtvelyssy
Ralph Reiche
Jan Steinbach
Gabriele Winkler
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F5/00—Electrolytic stripping of metallic layers or coatings

Definitions

  • the invention relates to a method for stripping a Component according to the preamble of claim 1.
  • Components subject to operational stress such as turbine blades of gas turbines, are subjected to an acid treatment so that the component can be reused.
  • the operating MCrAlY layers on the component are removed by immersing them in 20% hydrochloric acid at a temperature of approx. 50 ° - 80 ° C.
  • the blades are removed from the acid bath, rinsed with water and then abrasively blasted.
  • the process sequence of acid bath and blasting is repeated several times until the entire MCrAlY layer is detached or dissolved. The repetition of the individual process steps is usually necessary because only acidic aluminum-containing phases of the MCrAlY layer are dissolved by the acid.
  • Deeper areas of the MCrAlY layer can therefore not be resolved in one step.
  • a porous layer matrix remains on the surface, which is subsequently mechanically removed, for example, by irradiation.
  • the time period in which the blades remain in the acid does not reflect the actual time required for the individual blade to stop the dissolution process, but is set to a specific time by default.
  • the residence time in the acid bath is determined based on general experience.
  • each component is individually different in strength claimed so that a fixed default to different or incomplete dissolution behavior of the stressed surface leads. In many cases they remain Components even without further delamination progress at the end of the specified period in the acid bath.
  • the task is solved by a stripping process of a component according to claim 1.
  • a voltage is applied to the component at least temporarily and another pole, during which the Component in a stripping agent, especially in one Acid bath is located, causing a current to flow.
  • the temporal Course of the current has characteristic features that the current state of delamination of the component reflect and the determination of an end point of the Enable stripping process. About the flow of electricity can thus be recognized whether the stripping is still at all continues to advance. This information can thus be used for Decision on the processing or interruption of the Residence of the component can be used in the mean.
  • Figure 1 shows a device 1 with which the The inventive method can be carried out.
  • the device 1 consists of a container 3, for example metallic, in which an agent 6, an acid 6 or an electrolyte 6 is arranged, which are used at least partially for stripping a component 9.
  • the component 9, the surface area of which is to be dissolved, is arranged in the agent 6 or in an acid 6. This is done, for example, by acid attack on the surface of the component 9, which is subject to operational stress, for example.
  • a voltage / current source 18 is present which is electrically connected to the component 9 via connecting means 15.
  • a circuit can be closed in that the connecting means 15 are connected to a pole, ie an electrode 12, which is arranged in the acid 6 or to the container 3, so that a current can flow between the component 9 and the pole 3, 12 that can also be measured.
  • the current flows through the interior of the component 9 through the stressed surface of the component 9 and through the means 6 to the electrode 12 or the container 3.
  • the current can flow continuously or discontinuously.
  • a voltage pulse can therefore be applied at regular and irregular intervals and the current measured.
  • FIG. 2 Such a time course of the current is shown in FIG. 2.
  • the current I increases at the beginning with the time t and is initially essentially constant after a certain point in time.
  • the stripping has not yet been completed, ie the stripping rate is still high.
  • the current I decreases.
  • the decrease (area or point 27 in the curve I (t)) of the current I indicates that only a little layer material is dissolved.
  • the dissolving process can therefore be stopped when, for example, a predetermined comparison value for the current strength has been reached.
  • the measuring voltage is only applied for a very short time, the dissolution process is not dominated by the electrolysis process, but solely by the acid attack. If, for example, a constant voltage is applied permanently, there is also a change in the current over time (FIG. 2), which can be determined and used to determine the end point of the stripping process.
  • the time course of the current I (t) 24 can also be individual measuring points 21 are determined, which in regular or irregular intervals.
  • a plurality of components 9 can also be arranged in a container 3 for decoating, a current curve I (t) being determined individually for each component, so that the components may have different lengths in the one container 3.
  • Another component 9 can also serve as a pole 12.
  • the method can also be carried out in partial steps.
  • an abrasive stripping is carried out in one intermediate process step, the residues of acid products are removed and / or the stripping is accelerated, since after a certain period of time of the component 9 in the agent 6, for example, a brittle layer has formed which is abrasive can be removed better.
  • the component 9 can also be washed in an intermediate process step.
  • the component 9 is then arranged again in the means (6).
  • the process steps treatment of the component 9 on average 6, abrasive radiation can be repeated as desired.

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Abstract

Betriebsbeanspruchte Bauteile werden oft durch eine Säurebehandlung wieder der Verwertung zugeführt. Die Zeitdauer, während dessen die Bauteil in der Säure verbleiben ist bisher standardmäßig festgelegt, so dass individuelle Beanspruchungen nicht berücksichtigt sind. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils schlägt vor, dass zumindest wiederholt eine Spannung an dem Bauteil angelegt wird, wodurch ein Strom (I) fließt, dessen zeitlicher Verlauf den Zustand des Entschichtungsprozesses darstellt und zur Entscheidung über die Beendigung oder Unterbrechung der Säurebehandlung genutzt wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Betriebsbeanspruchte Bauteile, wie z.B. Turbinenschaufeln von Gasturbinen werden einer Säurebehandlung unterzogen, so dass das Bauteil wieder verwendet werden kann.
Im Falle von Gasturbinenschaufeln werden die betriebsbeanspruchten MCrAlY-Schichten auf dem Bauteil abgelöst, indem sie in ca. 50° - 80°C warme 20%-tige Salzsäure getaucht werden. Nach einer aus Erfahrungswerten abgeleiteten Zeitdauer werden die Schaufeln aus dem Säurebad genommen, mit Wasser gespült und anschließend abrasiv gestrahlt. Die Prozessfolge Säurebad und Strahlen wird dabei mehrfach wiederholt, bis die gesamte MCrAlY-Schicht ab- bzw. aufgelöst ist. Die Wiederholung der einzelnen Prozessschritte ist in der Regel notwendig, da durch die Säure ausschließlich oberflächennahe aluminiumhaltige Phasen der MCrAlY-Schicht aufgelöst werden. Tieferliegende Bereiche der MCrAlY-Schicht können daher nicht in einem Schritt aufgelöst werden. An der Oberfläche bleibt eine poröse Schichtmatrix zurück, welche nachfolgend mittels Bestrahlen bspw. mechanisch entfernt wird.
Die Zeitdauer, in der die Schaufeln in der Säure verbleiben, spiegelt dabei nicht die tatsächliche für die individuelle Schaufel benötigte Zeit bis zum Stopp des Auflösungsprozesses wieder, sondern wird standardmäßig auf eine bestimmte Zeit festgelegt. Die Verweildauer im Säurebad wird dabei aufgrund von allgemeinen Erfahrungswerten festgelegt.
Jedoch ist jedes Bauteil individuell verschieden stark beansprucht, so dass eine feste Vorgabe zu unterschiedlichen oder nicht vollständigen Auflösungsverhalten der beanspruchten Oberfläche führt. Vielfach verbleiben die Bauteile auch ohne weiteren Fortschritt der Entschichtung bis zum Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne in dem Säurebad.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine individuelle Festlegung der minimal notwendigen Auflösungsdauer pro individueller Schaufel (Typ Beschichtungsdicke, Zustand nach Betriebsbeanspruchung, usw.) zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils gemäß Anspruch 1.
Dabei wird eine Spannung zumindest zeitweise an das Bauteil und einem weiteren Pol angelegt, währenddessen sich das Bauteil in einem Entschichtungsmittel, insbesondere in einem Säurebad befindet, wodurch ein Strom fließt. Der zeitliche Verlauf des Stroms weist charakteristische Merkmale auf, die den aktuellen Entschichtungszustand des Bauteils widerspiegeln und die Bestimmung eines Endpunktes des Entschichtungsverfahrens ermöglichen. Über den Stromfluss kann also erkannt werden, ob die Entschichtung überhaupt noch weiter voranschreitet. Somit kann diese Information zur Entscheidung über die Bearbeitung oder Unterbrechung des Aufenthalts des Bauteils in dem Mittel herangezogen werden.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Verfahrensschritte aufgelistet, die in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert werden können.
Es zeigen
  • Figur 1 eine Vorrichtung um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen und
  • Figur 2 einen zeitlichen Stromverlauf, der sich bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt.
    • Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
    Die Vorrichtung 1 besteht aus einem Behälter 3, beispielsweise metallisch, in dem ein Mittel 6, eine Säure 6 oder ein Elektrolyt 6 angeordnet ist, die zumindest teilweise zur Entschichtung eines Bauteils 9 dienen. In dem Mittel 6 oder in einer Säure 6 ist das Bauteil 9 angeordnet, dessen Oberflächenbereich aufgelöst werden soll. Dies geschieht beispielsweise durch den Säureangriff auf die bspw. betriebsbeanspruchte Oberfläche des Bauteils 9. Erfindungsgemäß ist eine Spannungs/Stromquelle 18 vorhanden, die elektrisch über Verbindungsmittel 15 mit dem Bauteil 9 verbunden ist. Ein Stromkreis kann dadurch geschlossen werden, dass die Verbindungsmittel 15 mit einem Pol, d.h. einer Elektrode 12, die in der Säure 6 angeordnet ist oder mit dem Behälter 3 verbunden werden, so dass ein Strom zwischen Bauteil 9 und dem Pol 3, 12 fließen kann, der auch gemessen werden kann.
    Der Strom fließt über das Innere des Bauteils 9 durch die beanspruchte Oberfläche des Bauteils 9 und durch das Mittel 6 hin zu der Elektrode 12 oder den Behälter 3. Der Strom kann kontinuierlich oder diskontinuierlich fließen. So kann daher in regelmäßigen und unregelmäßigen Abständen ein Spannungspuls angelegt werden und der Strom gemessen werden.
    Ein solcher zeitlicher Verlauf des Stroms ist in Figur 2 dargestellt. Der Strom I steigt am Anfang mit der Zeit t an und ist nach einem gewissen Zeitpunkt zunächst im wesentlichen konstant. Die Entschichtung ist noch nicht vollständig erfolgt, d.h. die Entschichtungsrate ist noch hoch.
    Nach einer gewissen Zeit t sinkt der Strom I. Das Absinken (Bereich oder Punkt 27 in der Kurve I(t)) des Stroms I zeigt an, dass nur noch wenig Schichtmaterial aufgelöst wird. Der Auflöseprozess kann daher gestoppt werden, wenn bspw. ein vorgegebener Vergleichswert für die Stromstärke erreicht ist.
    Wenn die Messspannung nur für sehr kurze Zeit angelegt wird, wird der Auflösungsprozess nicht durch den Elektrolyseprozess, sondern allein durch den Säureangriff dominiert.
    Wenn bspw. eine konstante Spannung dauerhaft angelegt wird, ergibt sich aber ebenfalls eine zeitliche Veränderung des Stromes (Fig. 2), der ermittelt und zur Bestimmung des Endpunktes des Entschichtungsprozesses benutzt werden kann.
    Der zeitliche Verlauf des Stroms I(t) 24 kann auch aus einzelnen Messpunkten 21 ermittelt werden, die in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen bestimmt werden.
    In einem Behälter 3 können auch mehrere Bauteile 9 zur Entschichtung angeordnet werden, wobei für jedes Bauteil individuell eine Stromkurve I(t) ermittelt wird, so dass die Bauteile ggf. unterschiedlich lang in dem einem Behälter 3 sind.
    Ein weiteres Bauteil 9 kann auch als Pol 12 dienen.
    Das Verfahren kann auch in Teilschritten durchgeführt werden. Dabei wird jeweils in einem Verfahrenszwischenschritt eine abrasive Entschichtung durchgeführt, die Rückstände von Säureprodukten entfernt und/oder zur Beschleunigung der Entschichtung führt, da sich nach einem gewissen zeitlichen Aufenthalt des Bauteils 9 in dem Mittel 6 bspw. eine spröde Schicht gebildet hat, die sich abrasiv besser entfernen lässt.
    Ebenso kann eine Wässerung des Bauteils 9 in einem Verfahrenszwischenschritt durchgeführt werden.
    Danach wird das Bauteil 9 erneut in dem Mittel (6) angeordnet wird.
    Die Verfahrensschritte Behandlung des Bauteils 9 im Mittel 6, abrasive Bestrahlung können beliebig wiederholt werden.

    Claims (10)

    1. Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils (9),
      bei dem das Bauteil (9) in einem Mittel (6) angeordnet ist,
      das die Oberfläche des Bauteils (9) zumindest teilweise angreift,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      zumindest zeitweise eine Spannung an das Bauteil (9) und einen weiteren Pol (3, 12) angelegt wird,
      so dass ein Strom (I) zumindest durch das Mittel (6) fließt,
      dessen zeitlicher Verlauf (I(t)) den Zustand des Entschichtungsprozesses darstellt und zur Entscheidung über die Beendigung oder Unterbrechung des Aufenthalts des Bauteils (9) in dem Mittel (6) herangezogen wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      als weiterer Pol eine Elektrode (12) in dem Mittel (6) verwendet wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      als Mittel (6) eine Säure verwendet wird
    4. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      der Strom (I) am Anfang des Entschichtungsprozesses mit der Zeit (t) ansteigt und dann relativ konstant bleibt.
    5. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      ein Absinken des Stroms (I(t)) im zeitlichen Verlauf, insbesondere auf einen vorgegebenen Vergleichswert, einen Endpunkt des Entschichtungsprozesses markiert.
    6. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Verfahren in Teilschritten durchgeführt wird,
      wobei jeweils in einem Verfahrenszwischenschritt eine abrasive Entschichtung stattfindet und
      das Bauteil (9) danach erneut in dem Mittel (6) angeordnet wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      in einem Verfahrenszwischenschritt das Bauteil (9) gespült wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Spannung nur zeitweise angelegt wird.
    9. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Spannung gepulst wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass ein Behälter (3) für das Mittel (6) verwendet wird, und dass mehrere Bauteile (9) in einem Behälter (3) vorhanden sind,
      für die (9) jeweils ein individueller zeitlicher Verlauf (I(t)) ermittelt wird.
    EP03010059A 2003-05-02 2003-05-02 Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils Withdrawn EP1473387A1 (de)

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