JP2002188458A - ガスタービン部品の補修方法及び補修装置並びにこの補修方法を用いたガスタービン部品及び発電用ガスタービンシステム - Google Patents

ガスタービン部品の補修方法及び補修装置並びにこの補修方法を用いたガスタービン部品及び発電用ガスタービンシステム

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JP2002188458A
JP2002188458A JP2000383741A JP2000383741A JP2002188458A JP 2002188458 A JP2002188458 A JP 2002188458A JP 2000383741 A JP2000383741 A JP 2000383741A JP 2000383741 A JP2000383741 A JP 2000383741A JP 2002188458 A JP2002188458 A JP 2002188458A
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gas turbine
turbine component
repairing
heat treatment
repair
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Takahiro Hamada
田 孝 浩 浜
Daizo Saito
藤 大 蔵 斎
Hiroaki Yoshioka
岡 洋 明 吉
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
    • B23P6/007—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors using only additive methods, e.g. build-up welding

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック層に生じたクラックを塞ぎ基材の
寿命を向上させることができるガスタービン部品の補修
方法を提供する。 【解決手段】 このガスタービン部品の補修方法は、セ
ラミックを主成分とするコーティング層を有するガスタ
ービン部品４の補修方法において、セラミック層３に発
生したクラックを補修する際に、前記部品に熱処理を実
施し、セラミック層３を焼結させることによってクラッ
ク５を補修することである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックを主成
分とするコーティング層を有するガスタービン部品の補
修方法および補修装置に関するものである。ここで、ガ
スタービン部品としては、例えば、ガスタービン動翼、
静翼、シュラウドセグメント、燃焼器ライナ等がある。
【０００２】
【従来の技術】発電用ガスタービンはエネルギー資源の
有効利用の点から、ガスタービンの高効率化に関する研
究開発が積極的に行われている。ガスタービンにおいて
は燃焼器出口ガス温度が高いほど発電効率が向上するこ
とから、ガスタービン入口温度の高温化が推進されてい
る。しかし、ガスタービンを構成する高温部品用材料に
とっては極めて過酷な環境となっており、高温における
強度低下や、著しい高温腐食及び高温酸化が問題となっ
ている。
【０００３】そこでガスタービン高温部品においては、
コーティングに関する研究開発も進められており、耐食
性および耐酸化性の向上を目的としたMCrAlY（MはNi、C
o、Feの少なくとも1種）コーティングやAlコーティング
が施されている。また高温化対策として、ボンドコート
として耐食性に優れたMCrAlY合金層、トップコートとし
て遮熱性能に優れたセラミック層を有する遮熱コーティ
ング（TBC）が適用される。そこで、ガスタービン動翼
の損傷解析や補修に関する研究開発も進められ、ガスタ
ービン動翼の補修に関する特許も提案されている（特願
平9-269537、特願平9-176772）。
【０００４】TBC層を有するガスタービン高温部品にお
いてセラミックコーティング層にクラックおよび剥離が
発生した場合、基材温度が著しく上昇し、基材の劣化や
高温酸化が懸念される。そこでコーティング層にクラッ
クおよび剥離が生じた場合には、TBC層を除去した後、
再度TBCコーティングを補修している。
【０００５】図１４に従来法によるTBC層を有するガス
タービン部品の補修方法を示す。金属基材１上にボンド
コートとして合金層２を有し、さらにトップコート層と
してセラミック層３を有するガスタービン部品４におい
て、クラック５が発生したセラミック層３を機械的に除
去した後、メタル層２を機械的または化学的に除去した
後、金属基材１の表面上にプラズマ溶射法を用いて、新
たに合金層６およびセラミック層７を形成することによ
って、ガスタービン部品４のクラック補修作業を行って
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、TBC層
を除去してリコーティングをすることは、補修工程がか
かるとともにコスト高となることから、セラミック層内
のクラックが微小な場合には補修作業を実施せず、高温
部品の定期点検時まで使用することが多くなっていた。
その結果としてコーティング層が剥離し、基材の温度が
著しく上昇することによって基材の劣化および酸化減肉
が生じていた。
【０００７】そこで本発明は、従来の問題点に対処して
なされたものであり、ガスタービン部品の補修作業を効
率良く実施し、コーティングの剥離寿命を延伸するとと
もに、基材の劣化を防ぐガスタービン部品の補修方法及
び補修装置、並びにこの補修方法を用いたガスタービン
部品及び発電用ガスタービンシステムを提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１及び請求項１１
に記載のガスタービン部品の補修方法および補修装置
は、セラミックを主成分とするコーティング層を有する
ガスタービン部品の補修方法において、セラミック層に
発生したクラックを補修する際に、前記部品に熱処理を
実施し、セラミック層を焼結させることを特徴としてい
る。
【０００９】本発明において、クラックが発生したセラ
ミック層を有するガスタービン部品について熱処理を実
施することによって、セラミック層が焼結反応を起こ
し、発生したクラックを塞ぐことができる。その結果、
セラミック層のクラック進展および剥離を防止すること
ができ、セラミック層の寿命延伸が可能となる。さらに
基材の温度上昇に伴う劣化を防ぐことができ、基材寿命
の延伸も可能となる。
【００１０】請求項２及び請求項１２に記載のガスター
ビン部品の補修方法および補修装置は、請求項１及び請
求項１１に記載のガスタービン部品の補修方法及び補修
装置において、熱処理を実施する際に、高圧下で熱処理
を実施することを特徴としている。
【００１１】本発明において、クラックが発生したセラ
ミック層を有するガスタービン部品について高圧下で熱
処理を実施することによって、セラミック層に圧縮応力
が働き、セラミック層の焼結反応との相乗効果によっ
て、優れた密着性でクラックを塞ぐことができる。その
結果、セラミック層のクラック進展および剥離を防止す
ることができ、セラミック層の寿命延伸が可能となる。
さらに基材の温度上昇に伴う劣化を防ぐことができ、基
材寿命の延伸も可能となる。
【００１２】請求項３及び請求項１３に記載のガスター
ビン部品の補修方法および補修装置は、請求項２及び請
求項１２に記載のガスタービン部品の補修方法及び装置
において、高圧下で熱処理を実施する際に、ガスタービ
ン部品を金属製のカプセル内に封入することを特徴とし
ている。
【００１３】本発明において、クラックが発生したセラ
ミック層を有するガスタービン部品について金属製のカ
プセル内に封入した後、高圧下で熱処理を実施すること
によって、セラミック層の基材方向への加圧が強くな
り、よりセラミック層が焼結性が高くなり、優れた密着
性でクラックを塞ぐことができる。その結果、セラミッ
ク層のクラック進展および剥離を防ぐことができ、セラ
ミック層のさらなる寿命延伸が可能となる。さらに基材
の温度上昇に伴う劣化を防ぐことができ、基材寿命の延
伸も可能となる。
【００１４】請求項４及び請求項１４に記載のガスター
ビン部品の補修方法および補修装置は、ガスタービン部
品を金属製のカプセル内に封入する際に、ガスタービン
部品の周囲に、セラミック層と同等の成分を有するセラ
ミック粉末を封入することを特徴としている。
【００１５】本発明は、請求項３及び請求項１３に記載
の補修方法では処理できないクラックまたは剥離が生じ
た場合に最適な補修方法である。本発明において、クラ
ック発生部および剥離部に、セラミック層と同等の成分
を有するセラミック粉末を封入すると、セラミック層が
セラミック粉末と焼結反応を起こすことによって、セラ
ミック層の補修が可能となる。その結果、リコーティン
グを実施する必要がなくなり、補修期間の短縮およびコ
ストの低減が可能となる。
【００１６】請求項５に記載のガスタービン部品の補修
方法は、セラミック層に発生したクラックを補修する際
に、クラックまたは剥離が発生したコーティング層を部
分的に除去し、新たにコーティングを施工した後、高圧
下で熱処理を実施することを特徴としている。
【００１７】本発明は、請求項１ないし請求項４記載の
補修方法では処理できないクラックまたは剥離が生じた
場合に最適な補修方法である。これまで、初期セラミッ
ク層と新規セラミック層とでは密着性が悪く、剥離が生
じやすいという問題点があったことから、クラック発生
部だけではなく、部品全面についてリコーティング作業
を実施していた。本発明において、クラックまたは剥離
が発生したコーティング層を部分的に除去し、新たにコ
ーティングを施工した後、高圧下で熱処理を実施するこ
とによって、初期セラミック層と新規セラミック層との
密着性を良くすることができる。その結果、部品全面に
ついてリコーティングを実施する必要がなくなり、補修
期間の短縮およびコストの低減が可能となる。
【００１８】請求項６に記載のガスタービン部品の補修
方法は、熱処理を実施する際に、加熱温度を1200℃以上
とすることを特徴としている。
【００１９】本発明において、加熱温度を1200℃以上で
熱処理を実施することによって、セラミック層が焼結反
応を起こし、発生したクラックを塞ぐことができる。そ
の結果、発生したクラックを塞ぐことによってセラミッ
ク層のクラック進展および剥離を防ぐことができ、セラ
ミック層の寿命延伸が可能となる。さらに基材の温度上
昇に伴う劣化を防ぐことができ、基材寿命の延伸も可能
となる。
【００２０】請求項７に記載のガスタービン部品の補修
方法は、熱処理を実施した後に、基材の回復を目的とし
た熱処理を行うことを特徴としている。
【００２１】本発明において、コーティング層に発生し
たクラックの補修を目的とした熱処理を実施した後、基
材の回復を目的とした熱処理を行うことで、基材の寿命
延伸を図ることができる。その結果、管理寿命に優れた
ガスタービン部品を提供することができる。
【００２２】請求項８に記載のガスタービン部品の補修
方法は、セラミック層を有する運転後のガスタービン部
品について非破壊検査を実施することによって、クラッ
クおよび剥離の程度によってリコーティングの要否を判
断し、その結果を基に請求項１ないし請求項７記載の補
修方法によってクラック補修を行うことを特徴としてい
る。
【００２３】本発明において、非破壊検査を用いること
によって、目視検査では確認できない微細クラックを検
知することができる。その結果、クラックが微細な段階
で熱処理を実施してクラック補修を行うことによって、
クラックの進展および剥離を抑制することができる。ま
た、本発明のようにシステム化することによって、ガス
タービン部品の補修を効率良く実施することができる。
【００２４】請求項９に記載のガスタービン部品の補修
方法は、セラミック層を有するガスタービン部品につい
て、請求項１ないし請求項８記載の補修方法を定期的に
実施することを特徴としている。
【００２５】セラミック層においては、まず微細クラッ
クが発生し、微細クラックが進展したり、クラック同士
が結合することによって、セラミック層の剥離につなが
る場合が多い。本発明において、定期的に請求項１ない
し請求項８記載の補修方法を実施し、クラックが微細な
段階でクラック補修を行うことによって、セラミック層
の剥離を抑制することができる。
【００２６】請求項１０に記載のガスタービン部品およ
び発電用ガスタービンシステムは、請求項１ないし請求
項９のいずれかに記載のガスタービン部品の補修方法を
用いていることを特徴としている。
【００２７】本発明において、ガスタービン部品および
発電用ガスタービンシステムに請求項１ないし請求項９
記載のガスタービン部品の補修方法を用いることによっ
て、従来の補修方法よりも、セラミック層および基材寿
命を延伸することができることから、信頼性に優れたガ
スタービン部品および発電用ガスタービンシステムを提
供することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１ないし図１３を参照して説明する。
【００２９】第１の実施の形態 本実施の形態においては、本発明によるガスタービン部
品の補修方法の概略を説明する。図１は本発明の第１の
実施の形態のガスタービン部品の補修方法および補修装
置である。金属基材１の表面上にボンドコートとして合
金層２を有し、トップコートとしてセラミック層３を有
するガスタービン部品４について、熱処理炉８に設置し
た後、熱処理を実施することによって、セラミック層３
に発生したクラック５を補修するものである。
【００３０】本実施の形態によれば、クラック５が発生
したセラミック層３を有するガスタービン部品４につい
て熱処理を実施することによって、セラミック層３が焼
結反応を起こし、発生したクラックを塞ぐことができ
る。その結果、セラミック層３のクラック進展および剥
離が抑制され、セラミック層３の寿命延伸が可能とな
る。さらに、コーティング層３の剥離に伴う基材の温度
上昇を防ぐことができ、基材１の劣化が抑制され、基材
１の寿命延伸も可能となる。
【００３１】次に、本実施の形態において、以下の実施
例について組織評価を実施した。実施例１は、Ni基合金
にプラズマ溶射法を用いてボンドコートとしてCoCrAlY
層、トップコートとして8Y2O3-ZrO2層をコーティングし
た試験材について、加熱試験を実施することによってク
ラックを発生させた後、本発明の補修方法である熱処理
（熱処理温度：1200℃）を実施した。
【００３２】実施例２は、Ni基合金にプラズマ溶射法を
用いてボンドコートとしてCoCrAlY層、トップコートと
して8Y2O3-ZrO2層をコーティングした試験材について、
加熱試験を実施することによってクラックを発生させ
た。
【００３３】以上のようにして作製した実施例１および
実施例２について、光学顕微鏡を用いて組織観察を実施
した。図２に実施例１および実施例２の組織の模式図を
示すが、本発明である実施例１においては、クラック量
が大幅に減少しており、熱処理によって微細クラックが
塞がったことが確認された。クラックの進展および結合
はセラミック層の剥離につながるが、本発明を用いるこ
とによってクラック補修が可能となり、セラミック層の
寿命延伸が可能となったと言える。
【００３４】第２の実施の形態 本実施の形態においては、本発明によるガスタービン部
品の補修方法の概略を説明する。図３は本発明の第２の
実施の形態のガスタービン部品の補修方法および補修装
置である。金属基材１の表面上にボンドコートとして合
金層２を有し、トップコートとしてセラミック層３を有
するガスタービン部品４について、熱処理炉８に設置し
た後、高圧下で熱処理を実施することによって、セラミ
ックコーティング層３に発生したクラック５を補修する
ものである。
【００３５】本実施の形態によれば、クラック５が発生
したセラミック層３を有するガスタービン部品４につい
て高圧下で熱処理を実施することによって、セラミック
層３に圧縮応力が働き、セラミック層３の焼結反応との
相乗効果によって、優れた密着性でクラック５を塞ぐこ
とができる。その結果、セラミック層のクラック進展お
よび剥離を防ぐことができ、セラミック層３の寿命延伸
が可能となる。さらに、基材１の温度上昇に伴う劣化を
防ぐことができ、基材１の寿命延伸も可能となる。
【００３６】次に、本実施の形態において、以下の実施
例について評価を実施した。実施例３は、Ni基合金にプ
ラズマ溶射法を用いてボンドコートとしてCoCrAlY層、
トップコートとして8Y2O3-ZrO2層をコーティングした試
験材について、加熱試験を実施することによってクラッ
クを発生させた後、本発明の補修方法である高圧下での
熱処理（熱処理温度：1200℃）を実施した。
【００３７】実施例４は、Ni基合金にプラズマ溶射法を
用いてボンドコートとしてCoCrAlY層、トップコートと
して8Y2O3-ZrO2層をコーティングした試験材について、
加熱試験を実施することによってクラックを発生させた
後、非加圧下で熱処理（熱処理温度：1200℃）を実施し
た。
【００３８】以上のようにして作製した実施例３および
実施例４について、高温熱サイクル試験（試験温度：10
00℃）を実施した。図４に熱サイクル試験結果を示す。
本試験の結果、本発明である実施例３の方が剥離寿命に
優れていることがわかった。従って、本発明の補修方法
の方が優れた密着性でクラック補修を実施することがで
き、より耐クラック進展性および耐剥離性に優れたセラ
ミック層を提供できる。
【００３９】第３の実施の形態 本実施の形態においては、本発明によるガスタービン部
品の補修方法の概略を説明する。図５は本発明の第４の
実施の形態のガスタービン部品の補修方法および補修装
置である。金属基材１の表面上にボンドコートとして合
金層２を有し、トップコートとしてセラミック層３を有
するガスタービン部品４について、金属製カプセル９内
に封入した後、熱処理炉８に設置し、高圧下で熱処理を
実施することによって、セラミック層３に発生したクラ
ック５を補修するものである。
【００４０】本実施の形態によれば、クラック５が発生
したセラミック層３を有するガスタービン部品４につい
て金属製カプセル９内に封入した後、高圧下で熱処理を
実施することによって、セラミック層３の基材方向への
加圧が強くなり、セラミック層３の焼結性がさらに高く
なることから、優れた密着性でクラック５を塞ぐことが
できる。その結果、セラミック層３のクラック進展およ
び剥離を防ぐことができ、セラミック層３の寿命延伸が
可能となる。さらに、基材１の温度上昇に伴う劣化を防
ぐことができ、基材寿命の延伸も可能となる。
【００４１】次に、本実施の形態において、以下の実施
例について評価を実施した。実施例５は、Ni基合金にプ
ラズマ溶射法を用いてボンドコートとしてCoCrAlY層、
トップコートとして8Y2O3-ZrO2層をコーティングした試
験材について、加熱試験を実施することによってクラッ
クを発生させた後、本発明の補修方法である金属製のカ
プセルに封入した後、高圧下で熱処理（熱処理温度：12
00℃）を実施した。
【００４２】実施例６は、Ni基合金にプラズマ溶射法を
用いてボンドコートとしてCoCrAlY層、トップコートと
して8Y2O3-ZrO2層をコーティングした試験材について、
加熱試験を実施することによってクラックを発生させた
後、熱処理炉に設置し、高圧下で熱処理（熱処理温度：
1200℃）を実施した。
【００４３】以上のようにして作製した実施例５および
実施例６について、高温熱サイクル試験（試験温度：10
00℃）を実施した。図６に熱サイクル試験結果を示す。
本試験の結果、本発明である実施例５が最も剥離寿命に
優れていることがわかった。従って、本発明の補修方法
の方が優れた密着性でクラック補修を実施することがで
き、より耐クラック進展性および耐剥離性に優れたセラ
ミック層を提供できると言える。
【００４４】第４の実施の形態 本実施の形態においては、本発明によるガスタービン部
品の補修方法の概略を説明する。図７は本発明の第４の
実施の形態のガスタービン部品の補修方法および補修装
置である。金属基材１の表面上にボンドコートとして合
金層２を有し、トップコートとしてセラミック層３を有
するガスタービン部品４について、金属製カプセル９内
に封入する際に、セラミック層３と同等の成分を有する
セラミック粉末１０を封入することによって、セラミッ
ク層３に発生したクラック５および剥離を補修するもの
である。
【００４５】本実施の形態によれば、クラック５および
剥離に封入されたセラミック粉末７が、初期のセラミッ
ク層３と焼結反応を起こし、セラミック層３に発生した
クラック５および剥離を補修することができる。その結
果、従来実施していたリコーティング作業を用いる必要
がなくなり、補修期間の短縮および補修コストの低減が
可能となる。
【００４６】第５の実施の形態 本実施の形態においては、本発明によるガスタービン部
品の補修方法の概略を説明する。図８は本発明の第５の
実施の形態のガスタービン部品の補修方法および補修装
置である。セラミック層３に発生したクラックを補修す
る際に、合金層２およびセラミック層３を部分的に除去
した後、プラズマ溶射法を用いて新たに合金層６および
セラミック層７を形成する。さらに、熱処理炉８に設置
した後、高圧下で熱処理を実施することによってセラミ
ック層３のクラック５および剥離を補修するものであ
る。
【００４７】従来法では初期セラミック層３と新規セラ
ミック層６とでは密着性が悪く、剥離が生じやすいとい
う問題点があったことから、クラック発生部だけではな
く、部品全面についてリコーティング作業を実施してい
た。本実施の形態によれば、クラック５または剥離が発
生したセラミック層３を部分的に除去し、再度コーティ
ングを実施した後、高圧下で熱処理を実施することによ
って、初期セラミック層３と新規セラミック層９との密
着性を良くすることができる。その結果、部品全面につ
いてリコーティングを実施する必要がなくなり、補修期
間の短縮およびコストの低減が可能となる。
【００４８】次に、本実施の形態において、以下の実施
例について評価を実施した。実施例７は、Ni基合金にプ
ラズマ溶射法を用いてボンドコートとしてCoCrAlY層、
トップコートとして8Y2O3-ZrO2層をコーティングした試
験材について、加熱試験を実施することによってクラッ
クを発生させた後、クラック部についてリコーティング
を実施し、本発明の補修方法である高圧下で熱処理（熱
処理温度：1200℃）を実施した。
【００４９】実施例８は、Ni基合金にプラズマ溶射法を
用いてボンドコートとしてCoCrAlY層、トップコートと
して8Y2O3-ZrO2層をコーティングした試験材について、
加熱試験を実施することによってクラックを発生させた
後、クラック部についてリコーティングを実施した。
【００５０】以上のようにして作製した実施例７および
実施例８について、高温熱サイクル試験（試験温度：10
00℃）を実施した。図９に熱サイクル試験結果を示す。
本試験の結果、本発明である実施例７の方が剥離寿命に
優れていることがわかった。従って、本発明の補修方法
の方が優れた密着性でクラック補修を実施することがで
き、より耐クラック進展性および耐剥離性に優れたセラ
ミック層を提供できる。
【００５１】第６の実施の形態 本実施の形態においては、ガスタービン部品の補修の際
に実施する熱処理温度を変えて作製した実施例につい
て、高温熱サイクル試験（試験温度：1000℃）を実施し
た。
【００５２】実施例９は、Ni基合金にプラズマ溶射法を
用いてボンドコートとしてCoCrAlY層、トップコートと
して8Y2O3-ZrO2層をコーティングした試験材について、
加熱試験を実施することによってクラックを発生させた
後、本発明の補修方法である高圧下での熱処理を加熱温
度1300℃で実施した。
【００５３】実施例１０は、Ni基合金にプラズマ溶射法
を用いてボンドコートとしてCoCrAlY層、トップコート
として8Y2O3-ZrO2層をコーティングした試験材につい
て、加熱試験を実施することによってクラックを発生さ
せた後、本発明の補修方法である高圧下での熱処理を加
熱温度1200℃で実施した。
【００５４】実施例１１は、Ni基合金にプラズマ溶射法
を用いてボンドコートとしてCoCrAlY層、トップコート
として8Y2O3-ZrO2層をコーティングした試験材につい
て、加熱試験を実施することによってクラックを発生さ
せた後、本発明の補修方法である高圧下での熱処理を加
熱温度1100℃で実施した。
【００５５】以上のようにして作製した実施例９〜１１
について、熱サイクル試験を実施した。図１０に熱サイ
クル試験結果を示す。本試験の結果、加熱温度が1200℃
以上の場合において優れた剥離寿命が得られることがわ
かった。従って、熱処理の際の加熱温度は1200℃以上で
あることが望ましいと言える。
【００５６】第７の実施の形態 本実施の形態においては、本発明によるガスタービン部
品の補修方法の概略を説明する。図１１は本発明の第７
の実施の形態のガスタービン部品の補修方法および補修
装置である。熱処理を実施した後に、基材の回復を目的
とした熱処理を行っている。
【００５７】本実施の形態によれば、コーティング層に
発生したクラックの補修を目的とした熱処理を実施した
後、基材の回復を目的とした熱処理を行うことで、基材
の寿命延伸を図ることができる。その結果、管理寿命に
優れたガスタービン部品を提供することができる。
【００５８】次に、本実施の形態において、以下の実施
例について評価を実施した。
【００５９】実施例１２は、Ni基合金にプラズマ溶射法
を用いてボンドコートとしてCoCrAlY層、トップコート
として8Y2O3-ZrO2層をコーティングした試験材につい
て、加熱試験を実施することによってクラックを発生さ
せる。さらに高圧下で熱処理（熱処理温度：1200℃）を
実施した後、基材の回復を目的とした溶体化熱処理（熱
処理温度：1100℃）および時効熱処理（熱処理温度：85
0℃）を実施した。
【００６０】実施例１３は、Ni基合金にプラズマ溶射法
を用いてボンドコートとしてCoCrAlY層、トップコート
として8Y2O3-ZrO2層をコーティングした試験材につい
て、加熱試験を実施することによってクラックを発生さ
せた後、高圧下で熱処理（熱処理温度：1200℃）を実施
した。
【００６１】以上のようにして作製した実施例１２およ
び実施例１３について、クリープ試験を実施した。図１
２にクリープ試験結果を示す。本試験の結果、本発明で
ある実施例１２の方がクリープ破断寿命に優れているこ
とがわかった。従って、本発明の補修方法の方が耐久性
に優れた高温部品を提供できると言える。
【００６２】第８の実施の形態 本実施の形態においては、本発明によるガスタービン部
品の補修フローを説明する。図１３は本発明の第８の実
施の形態のガスタービン部品の補修フローである。コー
ティング層を有する運転後のガスタービン部品について
非破壊検査を実施することによって、クラックおよび剥
離の程度によってリコテーィングの要否を判断し、その
結果を基に請求項１ないし請求項７に記載の補修方法に
よってクラック補修を行うことを特徴としている。
【００６３】本実施の形態によれば、非破壊検査を用い
ることによって、目視検査では確認できない微細クラッ
クを検知することができる。その結果、クラックが微細
な段階で熱処理を実施してクラック補修を行うことによ
って、クラックの進展および剥離を抑制することができ
る。また、本発明のようにシステム化することによっ
て、ガスタービン部品の補修を効率良く実施することが
できる。
【００６４】第９の実施の形態 本実施の形態においては、本発明によるガスタービン部
品の補修方法の概略を説明する。本発明は、セラミック
層を有するガスタービン部品について、請求項１ないし
請求項８記載の補修方法を定期的に実施することを特徴
としている。
【００６５】本実施の形態によれば、セラミック層にお
いては、まず微細クラックが発生し、微細クラックが進
展したり、クラック同士が結合することによって、コー
ティング層の剥離につながる場合が多い。本発明におい
て、定期的に請求項１〜８記載の補修方法を実施し、ク
ラックが微細な段階でクラック補修を行うことによっ
て、コーティング層の剥離を抑制することができる。
【００６６】第１０の実施の形態 本実施の形態は、請求項１ないし請求項９に記載のガス
タービン部品の補修方法を用いて補修作業を行った、ガ
スタービン部品および発電用ガスタービンシステムであ
る。
【００６７】本実施の形態によれば、ガスタービン部品
の再コーティング作業と基材のクラック補修作業を効率
良く実施し、かつ低コスト化を図ることができる。また
従来の補修方法よりも、コーティング層および基材寿命
を延伸することができることから、信頼性に優れたガス
タービン部品および発電用ガスタービンシステムを提供
することができる。
【００６８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明におけるガ
スタービン部品の補修方法を用いることによって、ガス
タービン部品の補修作業を効率良く実施し、かつ補修作
業の低コスト化を図ることができる。また、コーティン
グの剥離寿命を延伸するとともに、部品基材の劣化を防
止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図であって、
ガスタービン部品を熱処理による焼結によって補修する
補修方法及び補修装置を示す図。
【図２】図１に示す補修方法を実施する前と実施した後
のセラミック組織を示す図。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図であって、
ガスタービン部品を高圧下で熱処理する補修方法及び補
修装置を示す図。
【図４】図３に示す高圧下で熱処理をした場合と、非高
圧下で熱処理をした場合の剥離寿命を比較した図。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す図であって、
ガスタービン部品を金属製カプセルで封入した後高圧下
で熱処理を行う補修方法及び補修装置を示す図。
【図６】図５に示すカプセルに封入後高圧下で熱処理し
た場合と、高圧下で熱処理のみした場合との剥離寿命を
比較した図。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す図であって、
ガスタービン部品とカプセルとの間にセラミック粉末を
封入後、高圧下で熱処理を行う補修方法及び補修装置を
示す図。
【図８】本発明の第５の実施の形態を示す図であって、
セラミック層を部分的に除去してコーティングした後、
高圧下で熱処理を行う補修方法を示す図。
【図９】図８に示すリコーティング後高圧下で熱処理を
した場合と、リコーティングのみの場合との剥離寿命を
比較した図。
【図１０】本発明の第６の実施の形態であって、種々の
温度条件で熱処理を行った場合の剥離寿命を比較した
図。
【図１１】本発明の第７の実施の形態を示す図であっ
て、基材の回復のための熱処理を行う補修方法を示す
図。
【図１２】図１１に示す基材回復のための熱処理を行っ
た場合と、行わない場合との破断寿命を比較した図。
【図１３】本発明の第８の実施の形態を示す図であっ
て、ガスタービン部品について非破壊検査を行う補修フ
ローを示す図。
【図１４】従来法によるガスタービン部品の補修方法。
【符号の説明】
１ 金属基材 ２ 合金層（ボンドコート層） ３ セラミック層（トップコート層） ４ ガスタービン部品 ５ クラック ６ 新規に施工した合金層（リコーティング層） ７ 新規に施工したセラミック層（リコーティング層） ８ 熱処理炉 ９ 金属製カプセル １０ セラミック粉末
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉 岡 洋 明 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 3G002 EA05 EA08

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】セラミックを主成分とするコーティング層
    を有するガスタービン部品の補修方法において、セラミ
    ック層に発生したクラックを補修する際に、前記部品に
    熱処理を実施し、セラミック層を焼結させることによっ
    てクラックを補修することを特徴とする、ガスタービン
    部品の補修方法。
  2. 【請求項２】熱処理を実施する際に、高圧下で熱処理を
    実施することを特徴とする請求項１に記載の、ガスター
    ビン部品の補修方法。
  3. 【請求項３】高圧下で熱処理を実施する際に、ガスター
    ビン部品を金属製のカプセル内に封入することを特徴と
    する請求項２に記載の、ガスタービン部品の補修方法。
  4. 【請求項４】ガスタービン部品を金属製のカプセル内に
    封入する際に、ガスタービン部品の周囲に、セラミック
    層と同等の成分を有するセラミック粉末を封入すること
    を特徴とする請求項３に記載の、ガスタービン部品の補
    修方法。
  5. 【請求項５】セラミック層に発生したクラックを補修す
    る際に、クラックまたは剥離が発生したコーティング層
    を部分的に除去した後、新たにコーティング層を施工
    し、さらに高圧下で熱処理を実施することを特徴とする
    請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の、ガスター
    ビン部品の補修方法。
  6. 【請求項６】熱処理を実施する際に、加熱温度を1200℃
    以上とすることを特徴とする請求項１ないし請求項５の
    いずれかに記載の、ガスタービン部品の補修方法。
  7. 【請求項７】熱処理を実施した後に、基材の回復を目的
    とした熱処理を行うことを特徴とする請求項１ないし請
    求項６のいずれかに記載の、ガスタービン部品の補修方
    法。
  8. 【請求項８】セラミック層を有する運転後のガスタービ
    ン部品について非破壊検査を実施し、クラックおよび剥
    離の程度によってリコーティングの要否を判断した後、
    その判断結果に応じて、請求項１ないし請求項７のいず
    れかに記載のガスタービン部品の補修方法を実施するこ
    とを特徴とする、ガスタービン部品の補修方法。
  9. 【請求項９】請求項１ないし請求項８のいずれかに記載
    のガスタービン部品の補修方法において、その補修方法
    を定期的に実施することを特徴とする、ガスタービン部
    品の補修方法。
  10. 【請求項１０】請求項１ないし請求項９のいずれかに記
    載のガスタービン部品の補修方法を用いて補修作業を行
    った、ガスタービン部品およびこのガスタービン部品を
    有する発電用ガスタービンシステム。
  11. 【請求項１１】セラミックを主成分とするコーティング
    層を有するガスタービン部品の補修装置であって、前記
    ガスタービン部品を収納する処理室と、この処理室に収
    納されたガスタービン部品のセラミック層を焼結させる
    熱処理手段と、を備えたことを特徴とするガスタービン
    部品の補修装置。
  12. 【請求項１２】前記熱処理手段によって熱処理を施す際
    に、前記ガスタービン部品を高圧雰囲気下に置くため
    に、前記処理室内を高圧状態にする高圧手段をさらに備
    えたことを特徴とする請求項１１に記載の、ガスタービ
    ン部品の補修装置。
  13. 【請求項１３】前記ガスタービン部品を高圧雰囲気下で
    熱処理する際に、内部に前記ガスタービン部品を収納
    し、前記高圧雰囲気によって前記ガスタービン部品を内
    方に向かって押圧する金属製のカプセルをさらに備えた
    ことを特徴とする請求項１２に記載の、ガスタービン部
    品の補修装置。
  14. 【請求項１４】前記ガスタービン部品を覆う前記カプセ
    ルは、前記ガスタービン部品との間に前記セラミック層
    と同等の成分を有するセラミック粉末が封入されている
    ことを特徴とする請求項１３に記載のガスタービン部品
    の補修装置。
JP2000383741A 2000-12-18 2000-12-18 ガスタービン部品の補修方法及び補修装置並びにこの補修方法を用いたガスタービン部品及び発電用ガスタービンシステム Withdrawn JP2002188458A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009023340A (ja) * 2007-06-26 2009-02-05 General Electric Co <Ge> 高温使用物品及びその製造方法
KR20200080945A (ko) * 2018-12-27 2020-07-07 국민대학교산학협력단 내환경 배리어층의 형성방법

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