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
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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.
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