FI61045C - Anvaendning av en termiskt paosprutad skyddsbelaeggning saosom skydd mot erosion/korrosion i turbinanlaeggningar - Google Patents

Anvaendning av en termiskt paosprutad skyddsbelaeggning saosom skydd mot erosion/korrosion i turbinanlaeggningar Download PDF

Info

Publication number
FI61045C
FI61045C FI762881A FI762881A FI61045C FI 61045 C FI61045 C FI 61045C FI 762881 A FI762881 A FI 762881A FI 762881 A FI762881 A FI 762881A FI 61045 C FI61045 C FI 61045C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
use according
nickel
aluminum
turbine
erosion
Prior art date
Application number
FI762881A
Other languages
English (en)
Other versions
FI762881A (fi
FI61045B (fi
Inventor
Anders Kullendorff
Original Assignee
Stal Laval Turbin Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stal Laval Turbin Ab filed Critical Stal Laval Turbin Ab
Publication of FI762881A publication Critical patent/FI762881A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI61045B publication Critical patent/FI61045B/fi
Publication of FI61045C publication Critical patent/FI61045C/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F15/00—Other methods of preventing corrosion or incrustation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/007—Preventing corrosion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/286—Particular treatment of blades, e.g. to increase durability or resistance against corrosion or erosion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/288—Protective coatings for blades
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D1/00—Details of nuclear power plant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Description

E3r*l ΓβΙ /hi kuulutusjulkaisu /1Π/ς «Tj lBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 61U4i) C ^gjFatcntti myönnetty 10 05 1932 ^Patent meddelat ^ (51) Kv.lk?/lnt.CI.3 C 23 F 15/00 SUOMI—FINLAND (21) 762881 (22) Hakamlipttvi — An»6knlngtdif 08.10.76 ' ' (23) Alkuptlvt — Gittif httadtf 08.10.76 (41) Tullut luikituksi — Bllvtt offantllg li.OH. 77
Patentti-ja rekisterihallitus .... .. , , . , , » ". , (44) Nlhtivlkslpsnon |a kuuUulktlsun pvm. — n
Patent- och registerstyrelsen ' Antttktn utl«fd och uti.skrifUn pubitcured 29 · 01.82 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begird prlorltet 13.10.75
Ruotsi-Sverige(SE) 7511*^2i-9 (71) Stal-Laval Turbin AB, 612 20 Finspäng, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Anders Kullendorff, Finspäng, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Berggren Oy Ab (5*0 Termisesti ruiskuttamalla kerrostetun suojapäällysteen käyttö eroosio/korroosiosuojana turbiinilaitoksissa - Användning av en termiskt p&sprutad skyddsbeläggning säsom skydd mot erosion/ korrosion i turhinaniäggningar
Esillä oleva keksintö kohdistuu termisesti ruiskuttamalla kerrostetun sinänsä tunnetun suojapäällysteen uuteen käyttöön. Päällyste on keraamista ainetta, jossa perusaine pääasiassa sisältää alumiinia, sirkoniumia, kromia, titaania, nikkeliä tai magnesiumia.
Tietyissä turbiinilaitosten osissa on osoittautunut perin vaikeaksi välttää eroosiota ja korroosiota tai näiden kahden yhdistelmää. Silmäänpistävintä tämä on silloin kun kyseessä on höyry, jonka nopeus on suuri, lämpötila verrattain korkea ja kosteuspitoisuus suuri, niin kuin etupäässä ydinvoimalaitoksissa, joissa höyryn kosteuspitoisuus enimmäkseen on suuri ja kaikki ulottuvuudet samalla hyvin suuret, jolloin kaikki korjaustyöt käyvät laajoiksi ja kalliiksi. Ne paikat, joissa vahingot esiintyvät ovat ensi sijassa ne tilat ja paksut yhdysjohdot, jotka sijaitsevat suurpainetur-biinin poistopuolen ja kosteuden erottimien välillä ennen välitu-listimia matkalla välipaine- tai pienpaineturbiiniin. Myös höyryn väliottojohdot esimerkiksi syöttöveden esilämmittimiin näyttävät olevan alttiina.
61045
Vahinkoja on havaittu enemmän tai vähemmän silmäänpistävästi lämpötila-alueella 115-225°C ja ne esiintyvät yleisimmin välillä 150-200°C. Silmäänpistävimmät ne ovat lämpötila-alueella 155-180°C, jolla kostean höyryn tapauksessa aina on odotettavissa vakavia eroosio- ja korroosiovahingoista mahdollisesti yhdistelmänä johtuvia probleemoja.
Kokeita on aikaisemmin tehty erilaisilla, kemiallisesti vastustus-kykyisemmistä metalleista esimerkiksi ruostumattomasta teräksestä koostuvilla päällysteillä, jolloin kuitenkin varsin pienetkin mekaaniset vahingot tai eroosiosta johtuvat viat näyttävät voivan aiheuttaa suuria, paikallisia vahinkoja aineiden välisten potentiaalierojen johdosta. Lisäksi tulee, että eräät mainituista aineista ovat perin kalliita.
Nyt on yllättäen havaittu, että termisesti ruiskutetun sinänsä tunnetun päällysteen, joka sisältää sähkökemiallisesti epäaktiivista ainetta, lähemmin sanottuna keraamista ainetta, on juuri edellä kuvattujen eroosio/korroosiovaikutuksien estämiseksi erityisen edullista.
Keksinnön tunnusmerkit selviävät oheisesta patenttivaatimuksesta.
Perusaineena päällysteessä tulee lähinnä kyseeseen alumiinioksidi, jossa suuri kemiallinen vastustuskyky ja mekaaninen lujuus sekä läm-pöiskujen kestokyky yhtyvät kohtuulliseen hintaan. Lisäksi saattaa olla sopivaa käyttää pienehköjä määriä erilaisia lisäaineita puhtaiden metallien kuten nikkelin tai alumiinin, tai metallioksidien kuten rautaoksidin tai piioksidien muodossa. Nämä lisäaineet parantavat aineen sopivuutta ruiskutukseen ja sen tartuntakykyä sekä lisäksi sen lämpöiskun kestokykyä.
Perusainetta tulee olla yli 50 % ja sitä voi olla yli 90 %, kun taas eri lisäaineiden määrä voi olla muutamia prosentteja kutakin ja voi siis yhteensä olla jopa 40 % tai ylikin. Useita ehdotetuista seoksista esiintyy sitäpaitsi kauppatavaroina juuri termiseen ruiskutukseen tarkoitettujen tankojen, jauheiden tai granulaattien muodossa.
Päällysteen paksuutta rajoittaa alhaalta päällysteen tiheyden vaatimus ja ylhäältä sen lämpöiskun kestävyyden vaatimus.
On osoittautunut, että riittävää tiheyttä tuskin voidaan saavuttaa alle 50 ^um kerrospaksuudella, kun taas yli 250^,um kerrospaksuudella 3 61045 turvallisuus vakavia lämpöiskuvahinkoja vastaan on vaarassa. Sopivin paksuus näyttää olevan noin 100-150yUm, jolloin on otettava huomioon, että saattaa olla varsin vaikeata päästä kaikkialla vakio-paksuuteen, varsinkin koska kyseessä olevat pinnat usein ovat muodoltaan hyvin epäsäännöllisiä, niin että useimmiten on turvauduttava käsin ruiskutukseen. Samasta syystä on yleensä parempi käyttää liek-kiruiskutusta kuin plasmaruiskutusta, joka vaatii laajempaa kalustoa.
Edelleen on osoittautunut edulliseksi ruiskuttaa nikkelistä ja alumiinista (nikkelialuminidista) koostuva pohjakerros suoraan metalli-pinnalle ennen metallioksidipäällysteen päälleruiskuttamista. Tällöin saavutetaan toisaalta parempi suojapäällysteen tiiviys, toisaalta parempi oksidikerroksen tartunta karhean pinnan ansiosta. Vastaavasti voidaan teräksen ja mainitun pohjakerroksen välistä tartuntaa parantaa karhentamalla teräspinta hiekkapuhalluksella.
Pohjakerroksen paksuuden on sopivasti oltava noin 10-25yum.
Niiden paikkojen osoittamiseksi, joissa keksintö tulee käytettäväksi, viitataan oheiseen piirustukseen, joka esittää ydinvoimalaitoksen yleiskaaviota.
Piirustuksessa näkyy ydinreaktori 1 kytkettynä suurpaineturbiiniin 2, josta poistohöyry kulkee kosteuden erottimen 3 ja välitulistimen 4 kautta ennen kuin se syötetään pienpaineturbiiniin 5. Poistohöyry 5:sta johdetaan lauhduttimeen 6, josta lauhde pumpulla 7 pumpataan syöttövesisäiliöön 8. Syöttöpumpulla 9 syöttövesi pumpataan sarjaan kytkettyjen esilämmitinten 10, 11 kautta takaisin reaktoriin 1.
Esilämmittimiä 10 ja 11 lämmitetään ensi kädessä suurpaineturbiinin 2 väliotoista 12 ja 13 tulevalla höyryllä. Välitulistinta 4 lämmitetään suoraan reaktorista tulevalla suurpainehöyryllä ja tämä höyry johdetaan sen jälkeen esilämmittimeen 11 paineenalennusastian 14 kautta, jossa paine alennetaan samalle tasolle kuin turbiinin 2 välioton 12 paine.
Poistohöyry llrsta johdetaan esilämmittimeen 10 paineenalennusastian 15 kautta, jossa paine alennetaan samalle tasolle kuin turbiinin 2 välioton 13 paine. Poistohöyry ja lauhde 10:sta johdetaan, samoin kuin kosteudenpoistimen 3 poistovirta, vesisäiliöön 8.
4 61045
Ne paikat, jotka ennen kaikkea ovat alttiina kostealle, kuumalle höyrylle ja siten eroosiolle ja korroosiolle, ovat ennen kaikkea suurpaineturbiinin 2 poistopuoli ja yhdysjohto siitä kosteudenerot-timeen 3, jonka yhdysjohdon läpimitta usein on lähes metri ja ylikin. Lisäksi johdoissa 12 ja 13 kulkee kuumaa kosteaa höyryä, iuyös turbiini 5 voi olla varustettu väliotoilla, jotka ovat alttiina kuumalle kostealle höyrylle. Jos laitoksessa suurpaine- ja pien-paineturbiinin lisäksi on välipaineturbiini, joka sitä seuraavine kosteuden erottimineen ja välitulistimineen kytketään piirustuksessa esitetyn välitulistimen ja pienpaineturbiinin 5 väliin, on varauduttava myös kuumaan kosteaan höyryyn tällaisen välipaineturbiinin poistopuolella. Turbiinin 5 poistopuole11a höyryn lämpötila ja nopeus sen sijaan ovat niin alhaiset, että eroosion riski korroosion yhteydessä on pieni.
Esimerkkinä keksinnön mukaisesta suojapäällysteestä ja sen kerrosta-mismenetelmästä voidaan mainita seuraavaa.
Teräsputken sisäpinta puhdistetaan ja karhennetaan hiekkapuhalluksella. Sen jälkeen pinta päällystetään 15-20yum paksulla kerroksella nikkelialuminidia liekkiruiskuttamalla. Nikkelialuminidi voi tätä tarkoitusta varten olla lankamuodossa. Lopuksi kerrostetaan, nytkin liekkiruiskuttamalla, varsinainen suojapäällyste, joka koostuu seoksesta, jossa on noin 94 % alumiinioksidia, 2,5 % titaanioksidia, 2 % piioksidia ja 1 % rautaoksidia. Tämä kerros tehdään 100-150^um paksuksi. Muina seoksina voidaan ajatella 87 % alumiinioksidia ja 13 % titaanioksidia tai 65 % sirkoniumoksidia ja 35 % nikke-lialuminaattia. Näitä ja näiden tapaisia seoksia on valmiina kauppatavarana raemuodossa, tarkoitettuna liekkiruiskutusta varten.

Claims (9)

  1. 61045
  2. 1. Termisesti ruiskuttamalla kerrostetun sinänsä tunnetun suojapäällys-teen, joka on keraamista ainetta, jossa perusaine pääasiassa koostuu yhdestä tai useammasta metalleista alumiini, sirkonium, kromi, titaani, nikkeli tai magnesium, käyttö eroosio/korroosiosuojana kostealle höyrylle alttiilla teräspinnoilla turbiinilaitoksissa, etenkin ydinvoimalaitoksissa.
  3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että keraaminen aine sisältää lisäaineena metallista nikkeliä tai alumiinia.
  4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen käyttö, tunnet-t u siitä, että keraaminen aine lisäksi sisältää lisäaineena piioksidia.
  5. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että keraamisessa aineessa on perusainetta vähintään 50 %.
  6. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että päällysteen paksuus on rajoissa 50-250 ^um, mieluimmin alueella 100-150 ^um.
  7. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että pinnat päällystetään alumiinista ja nikkelistä koostuvalla pohjakerroksella, jonka päälle pääsuojakerros kerrostetaan .
  8. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että pohjakerroksen paksuus on 10-25 ^um.
  9. 1. Användning av en termiskt pasprutad i ooh för sig känd skyddsbelägg-ning av ett keramiskt material med en grundsubstans av föreningar som i huvudsak bestär av en eller flera av metallerna aluminium, zirkonium, krom, titan, nickel eller magnesium, säsom skydd mot erosion/korrosion pä för fuktig änga utsatta stalytor i turbinanläggningar, företrädesvis kärnkraftsanläggningar.
FI762881A 1975-10-13 1976-10-08 Anvaendning av en termiskt paosprutad skyddsbelaeggning saosom skydd mot erosion/korrosion i turbinanlaeggningar FI61045C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE7511424A SE7511424L (sv) 1975-10-13 1975-10-13 Skyddsbeleggning for stal utsatt for vat anga i turbinanleggning
SE7511424 1975-10-13

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI762881A FI762881A (fi) 1977-04-14
FI61045B FI61045B (fi) 1982-01-29
FI61045C true FI61045C (fi) 1982-05-10

Family

ID=20325785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI762881A FI61045C (fi) 1975-10-13 1976-10-08 Anvaendning av en termiskt paosprutad skyddsbelaeggning saosom skydd mot erosion/korrosion i turbinanlaeggningar

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI61045C (fi)
SE (1) SE7511424L (fi)

Also Published As

Publication number Publication date
SE7511424L (sv) 1977-04-14
FI762881A (fi) 1977-04-14
FI61045B (fi) 1982-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5180285A (en) Corrosion resistant magnesium titanate coatings for gas turbines
EP2088225B1 (en) Erosion and corrosion-resistant coating system and process therefor
SE8205667D0 (sv) Schaufel einer stromungsmaschine, insbesondere gasturbine
US6428630B1 (en) Method for coating and protecting a substrate
Abd Malek et al. Thermal arc spray overview
EP0455419A1 (en) Coating steel articles
CN106906437B (zh) 一种烟气轮机叶片用高耐蚀耐磨防垢涂层及其制备工艺
Wang Erosion-corrosion of coatings by biomass-fired boiler fly ash
FI61045C (fi) Anvaendning av en termiskt paosprutad skyddsbelaeggning saosom skydd mot erosion/korrosion i turbinanlaeggningar
Singh et al. STUDIES ON PHYSICAL, MICRO-STRUCTURAL, AND SLURRY EROSION BEHAVIOR OF COLD-SPRAYED Ni–20Cr+ TiC+ Re COATINGS ON SA516 STEEL FOR HIGH-TEMPERATURE APPLICATIONS
US7237601B2 (en) Heat exchanger for cooling a hot gas that contains solid particles
EP2112252B1 (en) A thermal barrier, an article with a thermal barrier, and a method of applying a thermal barrier to a surface
Wang Elevated temperature erosion resistance of several experimental amorphous thermal spray coatings
CN108517482B (zh) 一种用于锅炉管壁的耐磨耐腐蚀涂层及其制备方法
FI88935C (fi) Foerfarande foer belaeggande av en aongturbin och daertill anslutna staolytor
Shukla Surface engineering analysis of D-Gun sprayed Ni-20Cr coating in aggressive environment
JPS6116205A (ja) 地熱タ−ビン用ロ−タ
Movchan Commercial Operation of Working Turbine Blades With Vapor Deposited Protective Coatings in the GT-100 Power Plant
Lambert et al. Oxidation and hot corrosion in Na sub (2) SO sub (4)-10% V sub (2) O sub (5) of Ni-17 Cr- lambda-bar l-0. 5 Y and Ni-16 Cr-5. 7 Al-0. 47 Y-5 Si MCrAlY alloys at 700 degree C.
Sulit et al. Nondestructive Evaluation (NDE) for Thermal-Spray Coatings
Reddy ENGINEERING AND MANAGEMENT (IJRREM)
Plur Experience With Measures to Reduce Corrosion and Flue-Gas-Side Deposition on the Heating Surfaces of Incinerator Vessels
Schmitt-Thomas Ueberzuege auf Verdichtungsschaufeln aus X 20 Cr 13 und X 10 CrNiMoV 1222 gegen Erosion und SwRK.(Coatings on X 20 Cr 13 and X 10 CrNiMoV 1222 compressor blades as a protection against erosion and corrosion fatigue)
IT201900003691A1 (it) Terminale abrasivo di una pala rotorica per un turboespansore
Mertens-Lecomte et al. Development of a new thermal barrier coating for aerospace applications

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: STAL-LAVAL TURBIN AB