ES2276186T3 - Procedimiento para ajustar la conductividad electrica de un recubrimiento de una pieza constructiva de maquina, cuya conductividad electrica puede modificarse mediante presion, mediante radiacion de hielo seco. - Google Patents

Abstract

Uso de un haz de partículas (8) formado por partículas de hielo seco para ajustar la conductividad eléctrica de un recubrimiento (4) de una pieza constructiva de máquina (1), en especial de una pieza constructiva de turbina, cuya conductividad eléctrica puede modificarse mediante presión, en el que para ajustar la conductividad eléctrica el haz de hielo seco (8) es guiado sobre la superficie del recubrimiento (4) y en donde los parámetros de radiación durante la radiación se eligen de tal modo, que no se produce ninguna erosión abrasiva del recubrimiento (4).

Description

Procedimiento para ajustar la conductividad eléctrica de un recubrimiento de una pieza constructiva de máquina, cuya conductividad eléctrica puede modificarse mediante presión, mediante radiación de hielo seco.

La presente invención se refiere al uso de un haz de partículas formado por partículas de hielo seco para ajustar la conductividad eléctrica de un recubrimiento de una pieza constructiva de máquina, cuya conductividad eléctrica puede modificarse mediante presión, en el que el haz de partículas se guía sobre la superficie del recubrimiento. Los procedimientos de este tipo para ajustar la conductividad eléctrica se llaman también procedimientos de radiación de conductividad eléctrica. Se aplican en especial para ajustar la conductividad de piezas constructivas de turbinas, en especial de piezas constructivas de turbinas de gas.

Una turbina de gas comprende en el caso más sencillo un compresor, una cámara de combustión y una turbina. En el compresor se produce la compresión del aire aspirado, al que a continuación se añade mezclando un combustible. En la cámara de combustión se produce después una combustión de la mezcla, en donde los gases de escape de combustión se alimentan a la turbina, de los que se extrae energía de los gases de escape de combustión y se transforma en energía mecánica. El compresor es accionado normalmente pro la turbina y comprende varias paletas de compresor.

Durante la compresión del aire en el compresor cae agua que, en unión a otros elementos contenidos en el aire, puede formar un electrolito que puede conducir a corrosión y erosión en las paletas de compresor. Para impedir la corrosión y la erosión pueden dotarse las paletas de compresor de recubrimientos. Un recubrimiento de este tipo se compone por ejemplo de un recubrimiento básico y de un recubrimiento cubridor. Como recubrimiento básico entra especialmente en cuestión un recubrimiento que comprenda un aglutinante inorgánico formado por enlaces de cromo-fosfato y, por ejemplo, contenga partículas de aluminio. Recubrimientos de este tipo se han hecho patente en el documento EP 0 142 418 B1 o en el documento EP 0 905 279 A1. Como recubrimiento cubridor pueden usarse por ejemplo enlaces de cromo-fosfato sobre base acuosa con materiales de relleno inertes y pigmentaciones de color.

La acción protectora del recubrimiento consiste en que el aluminio incrustado en el recubrimiento básico forma, junto con el metal (más noble) de las paletas de turbina, una celda galvánica en la que el aluminio forma el ánodo, el llamado ánodo galvánico de protección catódica, de tal modo que la oxidación o la corrosión tiene lugar en aluminio y no en el metal de las paletas de turbina. Sin embargo, para esto la celda galvánica debe presentar un circuito cerrado. En el recubrimiento básico sobre el que se ha pulverizado, sin embargo, las partículas de aluminio esféricas están aisladas después del revenido mediante los enlaces de cromo-fosfato revenidos entre ellas y respecto al material básico de las paletas de turbina. Después del revenido del recubrimiento básico debe venir por tanto un ajuste de la conductividad eléctrica del recubrimiento básico.

El ajuste de la conductividad eléctrica del recubrimiento básico se realiza normalmente, hoy en día, por medio de un proceso de radiación, en el que se insuflan partículas, por ejemplo corindón, sobre el recubrimiento básico. Las partículas incidentes son responsables de que se rompan los enlaces de cromo-fosfato y se compriman las partículas de aluminio. Al mismo tiempo sigue normalmente también una deformación de las partículas de aluminio. Estos procesos conducen a que las partículas de aluminio entren en contacto tanto entre ellas como también con el material básico de las paletas de turbina y, de este modo, creen un circuito de corriente cerrado en presencia de un electrolito.

La influencia en recubrimientos por medio de haces de partículas se conoce en el estado de la técnica. En el documento US 3,676,963 se describe por ejemplo un procedimiento para extraer regiones indeseadas de materiales termoplásticos o elásticos por medio de un haz de hielo, es decir, un haz con partículas de hielo. El documento US 3,702,519 hace patente una aplicación correspondiente en la que, en lugar de partículas de hielo, se utilizan partículas de hielo seco, es decir, partículas de CO_{2} sólido. La erosión de las regiones indeseadas se produce mediante un sobreenfriamiento y con ello fragilización de las regiones de material sintético mediante las partículas frías de CO_{2}. Las regiones fragilizadas se erosionan después mediante partículas adicionales.

El documento DE-A-205 87 66 muestra un procedimiento de limpieza para superficies metálicas, contaminadas con radioactividad de precipitaciones por medio de un haz de hielo. Para precipitaciones fácilmente solubles sobre la superficie se propone también un uso de hielo seco.

El documento DE-C-196 36 305 muestra un procedimiento para erosionar recubrimientos y revestimientos de una base sensible. Se trata de revestimientos como negro de carbono, musgo, sedimentos de sustancias nocivas y recubrimientos altamente viscosos, no a prueba de golpes o resistentes a los golpes de bases como madera, espumas de material sintético o piedra arenisca. Por medio de un procedimiento de radiación de hielo seco es posible una extracción conservadora de los revestimientos o recubrimientos desde las base sensibles.

Se describen aplicaciones comparables de la radiación de hielo seco, por ejemplo para extraer juntas de silicona o barnices, por ejemplo de piezas de moldeo de material sintético u otras, cuerpos básicos con forma crítica en los siguientes artículos: "Trockeneis-Strahlreinigen", A. Buinger, Kunstoffe 86 (1996) 1, página 58; "CO_{2} blast cleaning" Ken Lay, Rubber Technology International 1996, páginas 268 a 270; "Reinigen mit Trockeneisstrahlen in der Austauschmotorenfertigung", Eckardt Uhlmann, Bernhard Axmann, Felix Elbing, VDI-Z 140 (1998) 9, páginas 70 a 72; "Dry-ice blasting for cleaning: Process, optimization and application", G. Spur, E. Uhlmannn, F. Elbing, Wear 233 a 235 (1999), páginas 402 a 411; "Stosskraftmessung beim Strahlen mit CO_{2}-Paletts", Eckardt Uhlmann, Bernhard Axmann, Felix Elbing, ZWF 93 (1998) 6, páginas 240 a 243.

La tarea de la presente invención es poner a disposición un procedimiento mejorado para la radiación de conductividad de un recubrimiento de una pieza constructiva de máquina, en especial de una pieza constructiva de turbina. Esta tarea es resuelta mediante la utilización de un haz de partículas formado por partículas de hielo seco para la radiación de conductividad según la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes 2 a 10 contienen perfeccionamientos ventajosos de la invención.

En el procedimiento conforme a la invención para ajustar la conductividad eléctrica de un recubrimiento de una pieza constructiva de máquina, cuya conductividad eléctrica puede modificarse mediante presión, en especial de una pieza constructiva de turbina, por ejemplo de una paleta de turbina, se guía un haz de partículas sobre la superficie del recubrimiento para ejercer presión sobre el recubrimiento. Conforme a la invención se utiliza para esto un haz de partículas con partículas de hielo seco, es decir un haz de hielo seco. El ajuste de la conductividad puede servir con ello en especial para aumentar la conductividad.

El procedimiento conforme a la invención es también especialmente adecuado para llevarse a cabo en rotores de turbinas equipados por completo con paletas de turbina. A causa de la eliminación del desmontaje de los rotores pueden acortarse los tiempos de detención en caso de revisión.

El uso de haces de hielo seco ofrece, en comparación con el uso de chorros de arena según el estado de la técnica, en otras las siguientes ventajas:

si se utilizan chorros de arena, por ejemplo con corindón como partículas, para la radiación de conductividad de las paletas de turbina, es necesario proteger grupos constructivos adyacentes frente al medio radiador abrasivo, es decir los granos de corindón, por ejemplo mediante láminas adhesivas u otros medios, como por ejemplo chapas. La radiación de hielo seco no daña por el contrario ni el sustrato de paleta ni otras superficies metálicas o grupos constructivos, de tal manera que al contrario que el uso de chorros de arena no es necesario tomar ninguna medida protectora para proteger grupos constructivos adyacentes.

Además de esto el tratamiento de hielo seco limpia la superficie, ya que se eliminan con seguridad las suciedades que pudieran existir causadas por grasas, aceites y regiones de capa sueltas que se adhieran. El propio hielo seco no causa como medio radiador ningún residuo negativo, de tal modo que no es necesario un proceso de limpieza después de la radiación. A diferencia de esto, en el caso de radiación de conductividad mediante chorros de arena es necesario eliminar residuos de medio radiador negativos de las piezas constructivas de máquina irradiadas, lo que exige un lavado, fregado o purgado complejo.

La conductividad disponible del recubrimiento una vez finalizada la radiación de conductividad, en otras palabras la resistencia del recubrimiento después de la radiación de conductividad, puede establecerse mediante la variación de los parámetros de radiación utilizados. Los parámetros de radiación en el caso de radiación de hielo seco se eligen con preferencia de tal modo en el procedimiento conforme a la invención, que no se produce ninguna eliminación abrasiva del recubrimiento, de tal manera que el grosor de recubrimiento no se modifica a causa de la radiación de conductividad.

Asimismo pueden estar elegidos de tal modo los parámetros de radiación durante la radiación de conductividad, que la resistencia del recubrimiento entre dos sondas de medición, que presenten entre ellas una distancia de 30 mm, no sea después de la radiación de conductividad superior a 250 ohmios, por ejemplo 50 ohmios o menos, en especial no superior a 15 ohmios.

Como parámetros de radiación son especialmente adecuados la presión de radiación y/o la distancia de radiación respecto a la superficie a irradiar del recubrimiento y/o la duración de radiación, con la que se irradia la superficie. Los valores de parámetro adecuados dependen con ello de la clase de la tobera utilizada para la radiación. La presión de radiación puede estar en especial aproximadamente en un margen de entre 300 y 1.200 kPa (de 3 a 12 bar), la distancia de radiación respecto a la superficie a irradiar aproximadamente en un margen de entre 10 y 80 mm y la duración de radiación, con la que se irradia un determinado segmento superficial estará aproximadamente en un margen de entre 2,5 y 80 segundos. Según la clase de tobera utilizada, sin embargo, pueden también superarse o no alcanzarse estos parámetros.

Parámetros adecuados son por ejemplo si se utiliza una tobera de radiación Laval: presiones de radiación en un margen de entre 300 y 400 kPa (de 3 a 4 bar), en especial 350 kPa (3,5 bar); una distancia de radiación respecto a la superficie a irradiar en un margen de entre 40 y 80 mm, en especial entre 55 y 70 mm; así como una duración de radiación, con la que se irradia una determinada superficie, en un margen de entre 50 y 80 segundos, en especial entre 60 y 70 segundos. Con los parámetros citados puede materializarse en especial una radiación de conductividad, después de cuya finalización el recubrimiento presenta una conductividad no superior a 25 ohmios y en especial no superior a 15 ohmios, y en la que no se produce una erosión abrasiva del recubrimiento.

En el procedimiento conforme a la invención se protegen con preferencia partes sensibles al frío de la pieza constructiva de máquina, antes de guiar el haz de partículas sobre la superficie del recubrimiento, con una protección contra la acción térmica del hielo seco. En especial las juntas de tipo goma pueden requerir una protección de este tipo para evitar una fragilización de las juntas.

El procedimiento conforme a la invención para la radiación de conductividad de un recubrimiento de una pieza constructiva de máquina puede estar integrado en especial en un procedimiento para un recubrimiento nuevo o repetido de piezas constructivas de turbina. Un procedimiento de este tipo para un recubrimiento nuevo o repetido de piezas constructivas de turbina puede comprender la aplicación de un recubrimiento básico y de un recubrimiento cubridor. La radiación de conductividad se produce después sobre el recubrimiento básico antes de la aplicación del recubrimiento cubridor. Con ello es ventajoso que antes de la aplicación del recubrimiento cubridor se realice un secado de la superficie del recubrimiento básico. De este modo puede evitarse que residuos de hielo de agua sobre la superficie del recubrimiento básico limiten la aplicación del recubrimiento cubridor. Los residuos de agua pueden producirse a causa de que la radiación de hielo seco del recubrimiento básico enfríe la pieza constructiva y por ello se condense humedad del aire sobre la superficie. En el caso de un fuerte infra-enfriamiento puede formarse por tanto hielo de agua sobre la superficie de pieza constructiva. El agua o el hielo de agua se seca sin embargo, sin medidas adicionales, ya a temperatura ambiental, de tal manera que el secado puede materializarse en el caso más sencillo incluso mediante un determinado tiempo de espera.

El procedimiento conforme a la invención puede estar configurado en especial como procedimiento para la radiación de conductividad de recubrimientos sobre base de cromato/fosfato con partículas metálicas distribuidas de forma dispersa, o bien partículas de aluminio, como están publicadas por ejemplo en el documento EP 0 142 418 B1 o en el documento EP 0 95 279 A1. Metales apropiados para las partículas metálicas distribuidas de forma dispersa son metales que, con relación al material de la pieza constructiva de máquina, pueden utilizarse como ánodos galvánicos de protección catódica y que, en el caso de un tratamiento de radiación, se comprimen y deforman análogamente al comportamiento descrito al comienzo de las partículas de aluminio.

Se deducen particularidades, características y ventajas adicionales de la invención para el técnico de la siguiente descripción de un ejemplo de ejecución, haciendo referencia a las figuras adjuntas.

La figura 1 muestra en una representación esquemática un corte de una paleta de turbina como una pieza constructiva durante la radiación de conductividad;

la figura 2 muestra el corte de la figura 1 después de acabar el recubrimiento total.

En la figura 1 se ha representado un corte de una paleta de turbina 1 durante la radiación de conductividad. La paleta de turbina se compone de un cuerpo de paleta 3, que se ha fabricado con un material básico. Como material básico entra en cuestión por ejemplo un acero con el 12%-16% de cromo (níquel).

El cuerpo de paleta 3 está dotado además de un recubrimiento básico 4 que se aplica, por ejemplo, al material básico por medio de un procedimiento de pulverización. El recubrimiento básico 4 que, en el ejemplo de ejecución, posee un grosor total de 25 micrómetros o más, comprende en el presente ejemplo de ejecución un aglutinante inorgánico formado por enlaces de cromato-fosfato y partículas metálicas distribuidas de forma dispersa, o bien partículas de aluminio esféricas como pigmento. Se han hecho patente recubrimientos sobre base de cromato/fosfato, que comprenden partículas metálicas distribuidas de forma dispersa y son adecuados como recubrimiento básico, así como la composición de tales recubrimientos por ejemplo en el documento EP 0 142 418 B1. El documento EP 0 905 279 A1 hace patente recubrimientos similares sobre base de cromato/fosfato, que además pueden comprender un pigmento. Sobre los recubrimientos descritos en estos documentos se hace referencia, por ello, a posibles composiciones del recubrimiento básico.

Después de la aplicación del recubrimiento básico 4 se produce una radiación de conductividad del recubrimiento básico 4, para pasar el recubrimiento todavía no o sólo débilmente conductor eléctricamente a un estado eléctricamente conductor. Por medio de una tobera móvil 7, que es guiada sobre la superficie del recubrimiento básico 4 y en el presente ejemplo de ejecución está ejecutada como tobera de radiación Laval, se insuflan partículas de hielo seco 8 (partículas de CO_{2}) con una presión de radiación de entre 300 y 400 kPa (de 3 a 4 bar) sobre la superficie del recubrimiento básico. Allí en donde las partículas de hielo seco 8 inciden sobre la superficie se produce, por un lado, una ruptura del enlace cromato/fosfato solidificado después de la aplicación, así como una compresión y deformación de las partículas de aluminio esféricas. Estos procesos conducen a que las partículas de aluminio hacen contacto mutuo tras la radiación y, además de esto, entran en contacto con el material básico del cuerpo básico 3 y de este modo crean la conductividad.

La distancia de radiación, es decir, la distancia entre la tobera 7 y la superficie del recubrimiento 4, en el caso de usarse una tobera de radiación Laval está dentro de un margen de entre 40 y 80 mm, en especial en un margen de entre 55 y 70 mm, y la duración con la que se irradia una región superficial está dentro de un margen de entre 50 y 80 segundos, en especial de entre 60 y 70 segundos. En el caso de usarse otras toberas pueden diferir los valores de parámetros apropiados para ajustar la conductividad claramente de aquellos cuando se usa una tobera de radiación Laval. Los valores de parámetros apropiados pueden establecerse para la tobera utilizada o empíricamente.

En especial puede reducirse en ensayos de laboratorio la resistencia del recubrimiento 4 hasta 15 ohmios, si la presión de radiación ha sido de 350 kPa (3,5 bar), la distancia de radiación a la superficie del recubrimiento de 70 mm y la duración de radiación, con la que se irradia un segmento superficial, de 60 segundos. Una resistencia de 10 ohmios podría alcanzarse si la presión de radiación ha sido de 350 kPa (3,5 bar), la distancia de radiación de 55 mm y la duración de radiación de 60 segundos. En este último caso se produjo, sin embargo, también una erosión insignificante del recubrimiento. Este juego de parámetros no debería utilizarse por ello si se quiere descartar por completo una erosión del recubrimiento. La medición de la conductividad del recubrimiento básico 4 se produce por medio de dos sondas de medición, que tienen entre sí una distancia de 30 mm. Se mide la resistencia que opone el recubrimiento básico 4 a un flujo de corriente entre las dos sondas de medición.

Después de la radiación de conductividad de la superficie del recubrimiento básico 4 se produce un secado de la superficie, para eliminar agua o residuos de hielo de agua, que se pueden precipitarse a causa del enfriamiento la superficie durante la radiación. Una vez que se han secado todos los residuos de hielo de agua se aplica el recubrimiento cubridor sobre el recubrimiento básico. El corte de la paleta de turbina mostrado en la figura 1 se muestra en la figura 2 después de la aplicación del recubrimiento cubridor 9. El recubrimiento cubridor 9 comprende por ejemplo enlaces de cromato/fosfato con materiales de relleno inertes. En el presente ejemplo de ejecución se aplica en forma de una solución acuosa hasta un grosor de 5 a 15 micrómetros y se deja solidificar. Recubrimientos sobre base de cromato/fosfato con materiales de relleno inertes, que son apropiados como recubrimiento cubridor, y la composición de tales recubrimientos se han hecho patente por ejemplo en el documento EP 0 142 418 B1 o en el documento EP 0 905 279 A1. Sobre los recubrimientos descritos en estos documentos se hace por tanto referencia a posibles composiciones del recubrimiento cubridor.

En el ejemplo de ejecución descrito el recubrimiento básico 4 comprende solamente una única capa. Sin embargo, también es posible que el propio recubrimiento básico 4 esté estructurado con dos o más capas.

Claims (10)

1. Uso de un haz de partículas (8) formado por partículas de hielo seco para ajustar la conductividad eléctrica de un recubrimiento (4) de una pieza constructiva de máquina (1), en especial de una pieza constructiva de turbina, cuya conductividad eléctrica puede modificarse mediante presión, en el que para ajustar la conductividad eléctrica el haz de hielo seco (8) es guiado sobre la superficie del recubrimiento (4) y en donde los parámetros de radiación durante la radiación se eligen de tal modo, que no se produce ninguna erosión abrasiva del recubrimiento (4).

2. Uso según la reivindicación 1, caracterizado porque pueden estar elegidos de tal modo los parámetros de radiación durante la radiación, que la resistencia del recubrimiento (4) entre dos sondas de medición, que presentan entre ellas una distancia de 30 mm, no es después de la radiación de conductividad superior a 250 ohmios.

3. Uso según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque como parámetros de radiación se usa o usan la presión de radiación y/o la distancia de radiación respecto a la superficie del recubrimiento (4) y/o la duración de radiación, con la que se irradia un segmento de la superficie del recubrimiento (4).

4. Uso según la reivindicación 3, caracterizado porque durante la radiación se usa o usan una presión de radiación en un margen de entre 300 y 1.200 kPa (de 3 a 12 bar) y/o una distancia de radiación en un margen de entre 10 y 80 mm y/o una duración de radiación en un margen de entre 2,5 y 80 segundos.

5. Uso según la reivindicación 4, caracterizado porque durante la radiación se utiliza una tobera de radiación Laval y se usa o usan una presión de radiación en un margen de entre 300 y 400 kPa (de 3 a 4 bar) y/o una distancia de radiación en un margen de entre 40 y 80 mm, y/o una duración de radiación en un margen de entre 50 y 80 segundos.

6. Uso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se protegen partes sensibles al frío de la pieza constructiva de máquina (1), antes de guiar el haz de partículas (8) sobre la superficie del recubrimiento (4), con una protección contra la acción térmica del hielo seco.

7. Uso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está integrado en un procedimiento para un recubrimiento nuevo o repetido de piezas constructivas de turbina (1).

8. Uso según la reivindicación 7, caracterizado porque el recubrimiento nuevo o repetido comprende la aplicación de un recubrimiento básico (4) y de un recubrimiento cubridor (9), la radiación de conductividad se produce después sobre el recubrimiento básico (4), y el recubrimiento cubridor (9) se aplica después de la radiación de conductividad.

9. Uso según la reivindicación 8, caracterizado porque después de la radiación de conductividad y antes de la aplicación del recubrimiento cubridor (9) se produce un secado de la superficie del recubrimiento básico (4).

10. Uso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como procedimiento para la radiación de conductividad de un recubrimiento sobre base de cromato/fosfato está configurado con partículas metálicas distribuidas de forma dispersa.