EP1591561A1 - Verfahren zum Aufbringen einer schützenden Beschichtung auf ein thermisch beanspruchtes Bauteil - Google Patents

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EP1591561A1
EP1591561A1 EP04101784A EP04101784A EP1591561A1 EP 1591561 A1 EP1591561 A1 EP 1591561A1 EP 04101784 A EP04101784 A EP 04101784A EP 04101784 A EP04101784 A EP 04101784A EP 1591561 A1 EP1591561 A1 EP 1591561A1
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EP
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layers
defect
local damage
layer
masks
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04101784A
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English (en)
French (fr)
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Stefan Kiliani
Alexander Stankowski
Frigyes Szücs
Thomas Duda
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GE Vernova GmbH
Original Assignee
Alstom Schweiz AG
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal Machinery. It relates to a method for applying a thermal barrier coating or a metallic protective layer on a thermally stressed, from a base material existing component according to the preamble of the claim 1.
  • the multi-layer thermal barrier coating comprises an adhesive layer applied to the base material (bond coating BC) and the actual Thermal Barrier Coating (TBC), the usually consists of a ceramic material.
  • bond coating BC the actual Thermal Barrier Coating
  • TBC Thermal Barrier Coating
  • the adhesive layer protects against further oxidation and corrosion and adhesion the thermal barrier further improved.
  • EP-B1-0 808 913 discloses a method of repairing a ceramic thermal barrier coating. Further repair methods are known from the documents US-A-5,735,448, US-A-6,042,880, US-A-6,203,847, US-A-6,235,352, US-A-6,274,193, US-A-6,305,077, US-A-6,465,040 and US-A-6,605,364.
  • It is an object of the invention to provide a method for repairing local Damage or filling of local defects indicate which the Disadvantages of known methods avoids and in particular by a high Quality and resilience of the machined areas are distinguished and on site can be carried out.
  • the object is solved by the entirety of the features of claim 1.
  • the essence of the invention is in the pretreatment of working areas, the edge areas at the local damage or To repair flaw-ending layers in such a way that they are uniform form bevelled edge regions.
  • the evenly bevelled Edge areas which are in the course of the layer sequence from bottom to top increasingly withdraw to the outside, pose for the subsequently applied Layers due to their shape and regularity a basis for optimal adaptation in a critical area.
  • the processing of the edge regions of the layers takes place successively through the masks associated with respective layers.
  • a special high quality of the repaired or filled area results if, within the second step, before applying a layer the surface of the underlying layer to improve the adhesion of the applied layer, e.g. is roughened. this happens preferably by sandblasting.
  • the surface in the area of the former local damage or defect is repaired to remove bumps, this being preferably by means of grinding and / or polishing.
  • thermography F requency S canning E ddy C urrent
  • the represents a thermal barrier coating system, which one on the base material applied adhesive layer and one applied to the adhesive layer Thermal insulation layer comprises.
  • the method is locally on built-in components performed, where to edit the local damage or defect small, portable processing systems, in particular for cleaning and Plasma spraying, to be used.
  • the surface of the component is first examined for its mechanical integrity by means of a non-destructive testing method, at least in particularly endangered areas, thereby identifying the areas to be repaired and identifying them Extension.
  • the FSEC Frequency S canning E ddy C urrent
  • a first step in repairing a damaged metallic or BC / TBC coating on the base material of a component involves classifying the defects into particular categories, followed by deciding whether and with what standardized methods the defects can be treated. For this purpose, the entire coated surface of the component or at least the most vulnerable areas are examined for their mechanical integrity by means of nondestructive testing methods.
  • a non-destructive test method it is in particular the FSEC (F requency S canning E ddy C urrent) technology into consideration, in which the induced in the surface region of the component, eddy currents are studied as a function of frequency and analyzed.
  • masks become 21 of the type shown in Fig. 3 selected the mask openings 22 of the Extension of the defect accordingly.
  • the masks 21 are applied to the substrate or component 20 is placed and through the mask opening 22 through the damaged coating successively removed.
  • the size of the mask opening 22 is chosen so that in the ablated layer from For safety reasons, always an edge area of sufficient width is removed, to remove all damaged areas safely, but without the undamaged areas of the layer. It will be successively Masks 21 with different sized mask openings 22 used to the metallic protective layer or the TBC layer, the BC layer and any to remove oxidized base material of the substrate. With the use of Masks 21 are evenly chamfered in the respective layers Edge regions (16 in Fig. 1, 7 and 8) generated for the subsequent Correction or refilling process are crucial.
  • Figs. 4, 5 and 6 show in different Enlargement of micrographs of a marginal overlap 25 one after the other applied adhesive layer 17, which causes the overlying ceramic thermal barrier coating 13 there undergoes a mechanical weakening.
  • Fig. 6 shows an overlap 25 at an oblique edge region of Thermal insulation layer 13, which also leads to a mechanical weakening.
  • Fig. 7 different steps in the various subfigures in the Mending location of a local damage one with a BC / TBC thermal barrier coating system provided component 200 according to a preferred embodiment of the inventive method played.
  • Fig. 7a is to protect the component 200 on the Base material 10 of the component 200, a layer sequence of an adhesive layer 11, a thermally grown oxide layer 12 and a ceramic Thermal barrier layer 13 is applied, which has a local damage 14.
  • the individual layers 11, 12 and 13 point in the region of the local Damage 14 irregularly shaped edge regions 15 on.
  • Fig. 7b If the local damage 14 is detected and selected for repair, 7b in a first step by suitable masks 23rd through the irregular edge regions 15 of the layers successively removed, so that all layers 11, 12, 13 evenly beveled Edge regions 16 having an opening in the layer sequence with after outside of increasing diameter.
  • Fig. 7b is only a mask 23rd located.
  • the individual layers 11, 12, 13 in Sub-steps one after the other using one on the layer matched mask, so that in the 3 layers 11, 12, 13 at least 3 masks 23 are used.
  • Fig. 7c is the Supplementing the adhesive layer 11 by a renewed adhesive layer 17 shown to Avoiding overlaps through a mask 24 happens.
  • a renewed thermal barrier coating 18 is applied (Fig. 7d), which are then adjusted by grinding and / or polishing the remaining surface becomes (Fig. 7e). If the component 200 thus repaired is exposed to high temperatures, a newly grown oxide layer 19 (FIG. 7e) forms, so that the original layer sequence is completely restored.
  • FIG. 7 relates to the repair of a local damage 14
  • FIG. 8 in different sub-figures, different steps in the Repairing a Local Fault 14 'One with a BC / TBC Thermal Barrier System provided component 300 reproduced.
  • a such local defect 14 'results for example, in the range of Welded seam, if two previously coated parts with each other be welded. Since such a component 300 even before the first use must be machined to complete the thermal barrier coating is in the layer sequence here no thermally grown oxide layer present (Figure 8a).
  • Figure 8c and d first by masks 23 through the irregular edge regions 15 of the layers 11, 13 by targeted removal converted into uniformly bevelled edge regions 16 (FIG. 8b). Then be through corresponding masks 24 through the layers 17 and 18 new applied ( Figures 8c and d) and adapted to the surface ( Figure 8e).
  • FIG. 1 shows in plan view from above the pretreated local Damage 14 with the exposed base material 10, the adhesive layer 11 and the thermal barrier coating 13.
  • Fig. 3 Art shows by grinding adapted surface of the renewed thermal barrier coating 18 after the Repair (comparable to Fig. 7e).
  • the processing of the local damage 14 or defects 14 'takes place preferably on the built-in component "on site", wherein for cleaning, ablation the old and applying the new layers plasma, micro-TIG, micro-plasma, Laser, MIG or HVOF processes are used.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Aufbringen einer Wärmedämmschicht (11, 12, 13) oder einer metallischen Schutzschicht auf ein thermisch beanspruchtes, aus einem Basismaterial (10) bestehendes Bauteil (200) zum Beseitigen einer lokalen Beschädigung (14) bzw. Fehlstelle in der Beschichtung werden in einem ersten Schritt die lokale Beschädigung (14) bzw. Fehlstelle vorbehandelt, und in einem zweiten Schritt die für das Beseitigen der lokalen Beschädigung (14) bzw. Fehlstelle notwendigen Schichten (17, 18) aufgebracht. Bei einem solchen Verfahren wird eine deutlich verbesserte Lebensdauer des bearbeiteten Bauteils dadurch erreicht, dass innerhalb des ersten Schrittes die Randbereiche (15) der an der lokalen Beschädigung (14) bzw. Fehlstelle endenden Schichten (11, 12, 13) derart bearbeitet werden, dass sie gleichmässig abgeschrägte Randbereiche (16) bilden. <IMAGE>

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der thermischen Maschinen. Sie betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Wärmedämmschicht oder einer metallischen Schutzschicht auf ein thermisch beanspruchtes, aus einem Basismaterial bestehendes Bauteil gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Thermisch stark beanspruchte Bauteile, wie sie beispielsweise bei der Beschaufelung, der Brennkammerauskleidung oder als Schutzschilde im Heissgaskanal einer Gasturbine eingesetzt sind, werden häufig mit einer metallischen Schutzschicht oder einer mehrschichtigen Wärmedämmschicht überzogen, um das darunterliegende Basismaterial vor den hohen Heissgastemperaturen zu schützen. Die mehrschichtige Wärmedämmschicht umfasst dabei eine auf das Basismaterial aufgebrachte Haftschicht (Bond Coating BC) und die eigentliche Wärmedämmschicht (Thermal Barrier Coating TBC), die meist aus einem keramischen Material besteht. Im Betrieb bildet sich an der Grenze zwischen der Haftschicht und der Wärmedämmschicht noch eine thermisch gewachsene Oxidschicht (Thermally Grown Oxide TGO) aus, welche die Haftschicht gegen weitere Oxidation und Korrosion schützt und die Haftung der Wärmedämmschicht weiter verbessert.
Durch die ständige thermische Wechselbelastung und den Einfluss der strömenden Heissgase und im Heissgasstrom mitgeführter Fremdkörper kann es bei längerem Betrieb zu lokalen Abplatzungen der Schutzbeschichtung kommen, die dann möglichst rasch und zuverlässig ausgebessert werden müssen, um den Betrieb möglichst schnell wieder aufnehmen und möglichst lange ungestört aufrechterhalten zu können. Zur Ausbesserung muss in den Bereichen der lokalen Beschädigung die Abfolge der Schichten der Schutzbeschichtung wieder sukzessive aufgebaut werden, so dass das Bauteil wieder vollumfänglich geschützt ist.
Es ist aber auch denkbar, dass an einem Bauteil, dass ansonsten mit einer Schutzbeschichtung versehen ist, von vornherein schutzbeschichtungsfreie Fehlstellen, z.B. Schweissnähte oder dgl., vorhanden sind, die nachträglich lokal mit einer Schutzbeschichtung in Form einer metallischen Schutzschicht oder einer keramischen Wärmedämmschicht versehen werden müssen.
In der Druckschrift US-A-6,569,492 ist bereits ein Verfahren zur Ausbesserung einer metallischen Schutzschicht beschrieben worden. Die EP-B1-0 808 913 offenbart ein Verfahren zum Ausbessern einer keramischen Wärmedämmschicht. Weitere Ausbesserungsverfahren sind aus den Druckschriften US-A-5,735,448, US-A-6,042,880, US-A-6,203,847, US-A-6,235,352, US-A-6,274,193, US-A-6,305,077, US-A-6,465,040 und US-A-6,605,364 bekannt.
Bei den bekannten Ausbesserungsverfahren für Schutzbeschichtungen ergeben sich die folgenden Probleme:
  • Es liegt in der Natur der metallischen Schutzschichten oder BC/TBC-Mehrschichtsysteme, dass die Ränder der beschädigten oder abgeplatzten Stellen eine beliebige Gestalt ohne eine bestimmte Form aufweisen. Es ist bisher keine Klassifizierung der Schäden als Voraussetzung für eine Entscheidung über die Reparierbarkeit und den Einsatz einer entsprechenden standardisierten Vorbereitung der Schadensstelle vorgeschlagen worden.
  • Bereiche, die während des Betriebs in der metallischen Schutzschicht oder dem BC/TBC-Mehrschichtsystem vorgeschädigt worden sind, jedoch nicht sichtbar in Erscheinung treten, können bei den bekannten Verfahren nicht erkannt und damit auch nicht repariert werden. Daraus ergibt sich ein hohes Risiko für einen Ausfall des Bauteils, selbst wenn die Beschichtung lokale ausgebessert worden ist. Um einen vollen Lebensdauerzyklus garantieren zu können, müssen die gesamte beschichtete Fläche oder speziell die gefährdeten Bereiche mittels einer geeigneten zerstörungsfreien Prüfmethode auf ihre mechanische Integrität hin untersucht werden.
  • Da die Randbereiche der beschädigten Beschichtungsflächen unregelmässig sind, können sie sehr steil sein und keine ausreichende Abschrägung zwischen dem Basismaterial, der BC-Schicht und der TBC-Schicht aufweisen. Wenn keine speziellen Vorkehrungen getroffen werden, kann sich daraus eine unkontrollierte Vorbereitung während der Reinigung ergeben (einschliesslich des Risikos, die angrenzenden intakten Beschichtungsflächen zu beschädigen), und es kann ein Überlappungseffekt während der anschliessenden Neubeschichtung auftreten. Dies kann zu Fehlanpassungen im BC/TBC-Mehrschichtsystem führen. Solcherart reparierte Bauteile sind einem hohen Risiko des Abplatzens wegen lokaler Fehlanpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten bei thermischer Wechselbelastung ausgesetzt.
  • Gemäss den bekannten Ausbesserungsmethoden wird die lokale Reparatur von Schutzbeschichtungen ausserhalb der thermischen Maschine vorgenommen. Dies erfordert den Ausbau und Transport der zu reparierenden Bauteile und führt zu Zeitverlusten und erhöhten Kosten.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ausbessern von lokalen Beschädigungen bzw. Auffüllen von lokalen Fehlstellen anzugeben, welches die Nachteile bekannter Verfahren vermeidet und sich insbesondere durch eine hohe Qualität und Belastbarkeit der bearbeiteten Bereiche auszeichnet und vor Ort durchgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, bei der Vorbehandlung der zu bearbeitenden Stellen die Randbereiche der an der lokalen Beschädigung bzw. Fehlstelle endenden Schichten derart zu bearbeiten, dass sie gleichmässig abgeschrägte Randbereiche bilden. Die gleichmässig abgeschrägten Randbereiche, die sich im Verlauf der Schichtenfolge von unten nach oben zunehmend nach aussen zurücktreten, stellen für die nachfolgend aufgebrachten Schichten aufgrund ihrer Form und Gleichmässigkeit eine Grundlage zur optimalen Anpassung in einem kritischen Bereich dar.
Bevorzugt wird im Rahmen der Bearbeitung ein aus Sicherheitsgründen hinreichend breit gewählter Bereich der an der lokalen Beschädigung bzw. Fehlstelle endenden Schichten abgetragen, um Unregelmässigkeiten in den kritischen Randbereichen sicher ausschliessen zu können.
Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt die Bearbeitung der Randbereiche der Schichten nacheinander durch den jeweiligen Schichten zugeordnete Masken hindurch. Durch die Verwendung der Masken, die mit der Grösse ihrer Maskenöffnung an jede Schicht der Schichtfolge angepasst sind, können Geometrie und Form der kritischen Randschichten bei der Bearbeitung sicher und genau eingestellt werden.
Besondere Vorteile bringt auch die Ausgestaltung, nach der das Aufbringen der Schichten innerhalb des zweiten Schritts zur Vermeidung von Überlappungen der aufgebrachten Schichten mit den vorhandenen Schichten nacheinander durch den jeweiligen Schichten zugeordnete Masken hindurch erfolgt. Durch die Masken lässt sich die laterale Ausdehnung der aufgetragenen Schichtenbereiche so begrenzen, dass die aufgetragenen Schichten am Rand nicht die bereits vorhandenen Schichten überlappen und so Randbereiche mit reduzierter Festigkeit und Stabilität bilden, in denen ein späteres Abplatzen begünstigt wird. Die beim Aufbringen der Schichten benutzten Masken haben Maskenöffnungen, die in der gleichen Weise sukzessiv zunehmen, wie dies bei den Masken für die Bearbeitung der Fall ist. Vorzugsweise werden Masken mit einer runden, insbesondere kreisrunden, Maskenöffnung verwendet.
Eine besondere hohe Qualität des ausgebesserten bzw. aufgefüllten Bereiches ergibt sich, wenn innerhalb des zweiten Schritts vor dem Aufbringen einer Schicht die Oberfläche der darunterliegenden Schicht zur Verbesserung der Haftung der aufzubringenden Schicht bearbeitet, z.B. aufgerauht wird. Dies erfolgt vorzugsweise mittels Sandstrahlen.
Um nach und trotz der Reparatur eine möglichst glatte Oberfläche des beschichteten Bauteils zu erhalten, ist es von Vorteil, wenn nach dem Aufbringen der Schichten die Oberfläche im Bereich der vormaligen lokalen Beschädigung bzw. Fehlstelle zur Beseitigung von Unebenheiten bearbeitet wird, wobei dies vorzugsweise mittels Schleifen und/oder Polieren erfolgt.
Um sichere Aussagen über den Erfolg einer Reparatur zu erhalten, ist es von Vorteil, wenn nach dem Beseitigen der lokalen Beschädigung bzw. Fehlstelle der Bereich der vormaligen lokalen Beschädigung bzw. Fehlstelle einer Qualitätsprüfung unterzogen wird. Dies erfolgt vorzugsweise mittels zerstörungsfreier Verfahren, insbesondere der Thermographie oder der FSEC(Frequency Scanning Eddy Current)-Technik.
Bewährt hat sich das erfindungsgemässe Verfahren bei einer Beschichtung, die ein Wärmedämmschicht-System darstellt, welche eine auf das Basismaterial aufgetragene Haftschicht und eine auf die Haftschicht aufgetragene Wärmedämmschicht umfasst.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren vor Ort an eingebauten Bauteilen durchgeführt, wobei zum Bearbeiten der lokalen Beschädigung bzw. Fehlstelle kleine, tragbare Bearbeitungssysteme, insbesondere zum Reinigen und Plasmasprühen, verwendet werden.
Damit ein Bauteil im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens in vollem Umfang behandelt werden kann, ist es von Vorteil, wenn zunächst die Oberfläche des Bauteils zumindest in besonders gefährdeten Bereichen mittels eines zerstörungsfreien Prüfverfahrens auf ihre mechanische Integrität untersucht und dabei die zu reparierenden Gebiete identifiziert und in ihrer Ausdehnung festgelegt werden. Hierzu wird vorzugsweise die FSEC(Frequency Scanning Eddy Current)-Technik verwendet.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1
eine photographische Darstellung der Draufsicht auf eine gereinigte und nach dem erfindungsgemässen Verfahren für die Neubeschichtung vorbereitete lokale Beschädigung eines mit einer Wärmedämmschicht versehenen Bauteils bzw. Substrats;
Fig. 2
das Bauteil aus Fig. 1 nach der Neubeschichtung und abschliessenden Behandlung der Oberfläche;
Fig. 3
in einer schematischen, perspektivischen Darstellung der Einsatz einer typischen Maske zur Vorbehandlung und Neubeschichtung einer lokalen Beschädigung bzw. Fehlstelle;
Fig. 4
ein Schliffbild durch eine reparierte lokale Beschädigung mit aufgrund fehlender Maskierung auftretender Überlappung der erneuerten Haftschicht;
Fig. 5
eine vergrösserte Darstellung des Schliffbildes aus Fig. 4;
Fig. 6
ein Schliffbild einer Überlappung der erneuerten Haftschicht entlang einer angeschrägten Kante der Wärmedämmschicht;
Fig. 7
in verschiedenen Teilfiguren verschiedene Schritte bei der Ausbesserung vor Ort einer lokalen Beschädigung eines mit einer Wärmedämmschicht versehenen Bauteils gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens; und
Fig. 8
in verschiedenen Teilfiguren verschiedene Schritte bei der Ausbesserung vor Ort einer lokalen Fehlstelle eines mit einer Wärmedämmschicht versehenen Bauteils gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ein erster Schritt zur Ausbesserung einer beschädigten metallischen oder BC/TBC-Beschichtung auf dem Basismaterial eines Bauteils umfasst eine Einteilung der Defekte in bestimmte Kategorien, gefolgt von der Entscheidung, ob und mit welchen standardisierten Methoden die Defekte behandelt werden können. Dazu werden die ganze beschichtete Oberfläche des Bauteils oder zumindest die besonders gefährdeten Gebiete mittels zerstörungsfreier Prüfmethoden auf ihre mechanische Integrität hin untersucht. Als zerstörungsfreie Prüfmethode kommt dabei insbesondere die FSEC(Frequency Scanning Eddy Current)-Technik in Betracht, bei der die im Oberflächenbereich des Bauteils induzierten Wirbelströme in Abhängigkeit von der Frequenz untersucht und ausgewertet werden.
Wenn diese vorbereitenden Untersuchungen abgeschlossen sind, werden Masken 21 der in Fig. 3 dargestellten Art ausgewählt deren Maskenöffnungen 22 der Ausdehnung des Defektes entsprechend. Die Masken 21 werden auf das Substrat bzw. Bauteil 20 aufgelegt und durch die Maskenöffnung 22 hindurch wird die beschädigte Beschichtung sukzessive abgetragen. Die Grösse der Maskenöffnung 22 wird dabei so gewählt, dass bei der abzutragenden Schicht aus Sicherheitsgründen immer ein Randbereich hinreichender Breite abgetragen wird, um alle beschädigten Gebiete sicher zu entfernen, ohne jedoch die unbeschädigten Gebiete der Schicht zu beeinträchtigen. Es werden nacheinander Masken 21 mit unterschiedlich grossen Maskenöffnungen 22 eingesetzt, um die metallische Schutzschicht bzw. die TBC-Schicht, die BC-Schicht und allfälliges oxidiertes Basismaterial des Substrats zu entfernen. Mit der Verwendung der Masken 21 werden in den jeweiligen Schichten gleichmässig abgeschrägte Randbereiche (16 in Fig. 1, 7 und 8) erzeugt, die für den nachfolgenden Ausbesserungs- bzw. Auffüllprozess entscheidend sind.
Beim nachfolgenden Aufbringen neuer TBC/BC-Schichtfolgen bzw. metallischer Schutzschichten werden gleichartige oder identische Masken benutzt, um die laterale Ausdehnung der neu aufgebrachten Schichten zu begrenzen und so zu verhindern, dass randseitige Überlappungen der neu aufgebrachten Schichten und der bestehenden Schichten auftreten. Beispiele für derartige Überlappungen sind in den Fig. 4, 5 und 6 gezeigt. Fig. 4 und 5 zeigen in unterschiedlicher Vergrösserung Schliffbilder einer randseitigen Überlappung 25 einer nachträglich aufgebrachten Haftschicht 17, die dazu führt, dass die darüberliegende keramische Wärmedämmschicht 13 dort eine mechanische Schwächung erfährt. Fig. 6 zeigt eine Überlappung 25 an einem schrägen Randbereich der Wärmedämmschicht 13, die ebenfalls zu einer mechanischen Schwächung führt.
In Fig. 7 sind in verschiedenen Teilfiguren verschiedene Schritte bei der Ausbesserung Ort einer lokalen Beschädigung eines mit einem BC/TBC-Wärmedämmschicht-System versehenen Bauteils 200 gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens wiedergegeben. Gemäss Fig. 7a ist zum Schutz des Bauteils 200 auf dem Basismaterial 10 des Bauteils 200 eine Schichtenfolge aus einer Haftschicht 11, einer thermisch gewachsenen Oxidschicht 12 und einer keramischen Wärmedämmschicht 13 aufgebracht, die eine lokale Beschädigung 14 aufweist. Die einzelnen Schichten 11, 12 und 13 weisen im Bereich der lokalen Beschädigung 14 unregelmässig ausgebildete Randbereiche 15 auf.
Wenn die lokale Beschädigung 14 entdeckt und zur Reparatur ausgewählt ist, werden gemäss Fig. 7b in einem ersten Schritt durch geeignete Masken 23 hindurch die unregelmässigen Randbereiche 15 der Schichten sukzessive abgetragen, so dass alle Schichten 11, 12, 13 gleichmässig abgeschrägte Randbereiche 16 aufweisen, die eine Öffnung in der Schichtenfolge mit nach aussen zunehmendem Durchmesser beranden. In Fig. 7b ist nur eine Maske 23 eingezeichnet. Tatsächlich werden die einzelnen Schichten 11, 12, 13 in Teilschritten nacheinander unter Einsatz einer jeweils auf die Schicht abgestimmten Maske abgetragen, so dass bei den 3 Schichten 11, 12, 13 wenigstens 3 Masken 23 zum Einsatz kommen.
Ist die lokale Beschädigung 14 auf diese Weise vorbehandelt, können nacheinander die fehlenden Schichten ergänzt werden. In Fig. 7c ist die Ergänzung der Haftschicht 11 durch eine erneuerte Haftschicht 17 gezeigt, die zur Vermeidung von Überlappungen durch eine Maske 24 hindurch geschieht. In gleicher Weise wird auch eine erneuerte Wärmedämmschicht 18 aufgetragen (Fig. 7d), die dann durch Schleifen und/oder Polieren der übrigen Oberfläche angepasst wird (Fig. 7e). Wird das so reparierte Bauteil 200 hohen Temperaturen ausgesetzt, bildet sich eine neu gewachsene Oxidschicht 19 (Fig. 7e), so dass die ursprüngliche Schichtenfolge vollständig wiederhergestellt ist.
Während sich die Fig. 7 auf die Ausbesserung einer lokalen Beschädigung 14 bezieht, sind in Fig. 8 in verschiedenen Teilfiguren verschiedene Schritte bei der Ausbesserung einer lokalen Fehlstelle 14' eines mit einem BC/TBC-Wärmedämmschicht-System versehenen Bauteils 300 wiedergegeben. Eine solche lokale Fehlstelle 14' ergibt sich beispielsweise im Bereich einer Schweissnaht, wenn zwei bereits vorher beschichtete Teile miteinander verschweisst werden. Da ein solches Bauteil 300 noch vor dem ersten Einsatz bearbeitet werden muss, um die Wärmedämmschicht zu vervollständigen, ist in der Schichtenfolge hier noch keine thermisch gewachsene Oxidschicht vorhanden (Fig. 8a). Auch in diesem Fall werden zunächst durch Masken 23 hindurch die unregelmässigen Randbereiche 15 der Schichten 11, 13 durch gezieltes Abtragen in gleichmässig abgeschrägte Randbereiche 16 überführt (Fig. 8b). Dann werden durch entsprechende Masken 24 hindurch die Schichten 17 und 18 neu aufgebracht (Fig. 8c und d) und der Oberfläche angepasst (Fig. 8e).
Eine photographische Darstellung einer lokalen Beschädigung eines Bauteils 100 vor dem Aufbringen der Schichten und nach der Reparatur ist in Fig. 1 und 2 gezeigt. Fig. 1 zeigt in der Draufsicht von oben die vorbehandelte lokale Beschädigung 14 mit dem freigelegten Basismaterial 10, der Haftschicht 11 und der Wärmedämmschicht 13. Durch Einsatz von Masken der in Fig. 3 dargestellten Art mit kreisrunden Maskenöffnungen ergeben sich in Fig. 1 Randbereiche mit deutlich sichtbarer, gleichmässiger Abschrägung. Fig. 2 zeigt die durch Schleifen angepasste Oberfläche der erneuerten Wärmedämmschicht 18 nach der Reparatur (vergleichbar mit Fig. 7e).
Die Bearbeitung der lokalen Beschädigungen 14 bzw. Fehlstellen 14' erfolgt vorzugsweise am eingebauten Bauteil "vor Ort", wobei zum Reinigen, Abtragen der alten und Auftragen der neuen Schichten Plasma-, Mikro-TIG-, Mikro-Plasma-, Laser-, MIG- oder HVOF-Verfahren zum Einsatz kommen.
BEZUGSZEICHENLISTE
10
Basismaterial
11
Haftschicht
12
Oxidschicht (thermisch gewachsen)
13
Wärmedämmschicht
14
lokale Beschädigung
14'
lokale Fehlstelle
15
Randbereich (unbehandelt)
16
Randbereich (abgeschrägt)
17
Haftschicht (erneuert)
18
Wärmedämmschicht (erneuert)
19
Oxidschicht (neu gewachsen)
20
Substrat (Bauteil)
21
Maske
22
Maskenöffnung
23.24
Maske
25
Überlappung
100,200,300
Bauteil

Claims (15)

  1. Verfahren zum Aufbringen einer Wärmedämmschicht (11, 12, 13) oder einer metallischen Schutzschicht auf ein thermisch beanspruchtes, aus einem Basismaterial (10) bestehendes Bauteil (100, 200, 300) zum Beseitigen einer lokalen Beschädigung (14) bzw. Fehlstelle (14') in der Beschichtung, bei welchem Verfahren in einem ersten Schritt die lokale Beschädigung (14) bzw. Fehlstelle (14') vorbehandelt wird, und in einem zweiten Schritt die für das Beseitigen der lokalen Beschädigung (14) bzw. Fehlstelle (14') notwendigen Schichten (17, 18) aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des ersten Schrittes die Randbereiche (15) der an der lokalen Beschädigung (14) bzw. Fehlstelle (14') endenden Schichten (11, 12, 13) derart bearbeitet werden, dass sie gleichmässig abgeschrägte Randbereiche (16) bilden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Bearbeitung ein aus Sicherheitsgründen hinreichend breit gewählter Bereich der an der lokalen Beschädigung (14) bzw. Fehlstelle (14') endenden Schichten (11, 12, 13) abgetragen wird
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung der Randbereiche (15) der Schichten (11, 12, 13) nacheinander durch den jeweiligen Schichten (11, 12, 13) zugeordnete Masken (21, 23) hindurch erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Schichten (17, 18) innerhalb des zweiten Schritts zur Vermeidung von Überlappungen (25) der aufgebrachten Schichten mit den vorhandenen Schichten nacheinander durch den jeweiligen Schichten (17, 18) zugeordnete Masken (24) hindurch erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des zweiten Schritts vor dem Aufbringen einer Schicht (17, 18) die Oberfläche der darunterliegenden Schicht zur Verbesserung der Haftung der aufzubringenden Schicht bearbeitet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung mittels Sandstrahlen erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen der Schichten (17, 18) die Oberfläche im Bereich der vormaligen lokalen Beschädigung (14) bzw. Fehlstelle (14') zur Beseitigung von Unebenheiten bearbeitet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung mittels Schleifen und/oder Polieren erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beseitigen der lokalen Beschädigung (14) bzw. Fehlstelle (14') der Bereich der vormaligen lokalen Beschädigung (14) bzw. Fehlstelle (14') einer Qualitätsprüfung unterzogen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätsprüfung mittels zerstörungsfreier Verfahren, insbesondere der Thermographie oder der FSEC(Frequency Scanning Eddy Current)-Technik, erfolgt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Masken (21, 23, 24) mit einer runden, insbesondere kreisrunden, Maskenöffnung (22) verwendet werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein Wärmedämmschicht-System ist, welche eine auf das Basismaterial (10) aufgetragene Haftschicht (11) und eine auf die Haftschicht (11) aufgetragene Wärmedämmschicht (13) umfasst.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren vor Ort an eingebauten Bauteilen (100, 200, 300) durchgeführt wird, und dass zum Bearbeiten der lokalen Beschädigung (14) bzw. Fehlstelle (14') kleine, tragbare Bearbeitungssysteme, insbesondere zum Reinigen und Plasmaspritzen, verwendet werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Oberfläche des Bauteils (100, 200, 300) zumindest in besonders gefährdeten Bereichen mittels eines zerstörungsfreien Prüfverfahrens auf ihre mechanische Integrität untersucht und dabei die zu reparierenden Gebiete identifiziert und in ihrer Ausdehnung festgelegt werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als zerstörungsfreies Prüfverfahren die FSEC(Frequency Scanning Eddy Current)-Technik verwendet wird.
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