JP2002212762A - タービン翼の除層方法 - Google Patents
タービン翼の除層方法Info
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- 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
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G5/00—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
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- 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
- C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 腐食保護層（１１）を備えたタービン翼
（１）の基体（３）の除層のための経済的で効率的な方
法を提供する。 【解決手段】 腐食保護層（１１）の外側部分（１３）
は噴射水（２３）を用いて剥離により除去される。続い
て、腐食保護層（１１）の内側部分（１５）が化学的に
除去される。これら２つの方法を併用すれば、効率的か
つ安価なタービン翼（１９）の除層が可能となる。
（１）の基体（３）の除層のための経済的で効率的な方
法を提供する。 【解決手段】 腐食保護層（１１）の外側部分（１３）
は噴射水（２３）を用いて剥離により除去される。続い
て、腐食保護層（１１）の内側部分（１５）が化学的に
除去される。これら２つの方法を併用すれば、効率的か
つ安価なタービン翼（１９）の除層が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は腐食保護層を備えた
タービン翼基体を除層するための方法に関する。
タービン翼基体を除層するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】タービン翼、特にガスタービン翼は腐食
および酸化を防止するために腐食保護層を備えているこ
とが多い。特にガスタービン翼の場合は６００℃以上も
しくは１０００℃以上もの温度のガスタービンに使用さ
れており、長期耐用年数を達成するためにはこの種の保
護層が不可欠である。この種の保護層は通常ＭＣｒＡｌ
Ｘ（Ｍは鉄、コバルトもしくはニッケルの群を表わし、
Ｃｒはクロム、Ａｌはアルミニウムを表わし、Ｘはイッ
トリウム、スカンジウム、ランタンおよび希土類の群か
ら選択される）の材料から成る。特に高温での使用の場
合は、この種の保護層はタービン翼のニッケル超合金も
しくはコバルト基超合金から成る基体上に施されること
が多い。
および酸化を防止するために腐食保護層を備えているこ
とが多い。特にガスタービン翼の場合は６００℃以上も
しくは１０００℃以上もの温度のガスタービンに使用さ
れており、長期耐用年数を達成するためにはこの種の保
護層が不可欠である。この種の保護層は通常ＭＣｒＡｌ
Ｘ（Ｍは鉄、コバルトもしくはニッケルの群を表わし、
Ｃｒはクロム、Ａｌはアルミニウムを表わし、Ｘはイッ
トリウム、スカンジウム、ランタンおよび希土類の群か
ら選択される）の材料から成る。特に高温での使用の場
合は、この種の保護層はタービン翼のニッケル超合金も
しくはコバルト基超合金から成る基体上に施されること
が多い。
【０００３】コ−ティングは時間の経過と共に酸化およ
び腐食により損耗し、剥離や機械的損傷が生じることも
ある。或る程度の運転時間後にタービン翼を必ずしも完
全に交換せずに済ませるには、一般に保護層の修復が役
立つ。このような“リファービシュメント（再研磨）”
にはまず古くなった腐食保護層をタービン翼から慎重に
除層することが必要である。
び腐食により損耗し、剥離や機械的損傷が生じることも
ある。或る程度の運転時間後にタービン翼を必ずしも完
全に交換せずに済ませるには、一般に保護層の修復が役
立つ。このような“リファービシュメント（再研磨）”
にはまず古くなった腐食保護層をタービン翼から慎重に
除層することが必要である。
【０００４】この種の除層プロセスは国際特許公表第Ｗ
Ｏ９３／０３２０１号から公知である。この場合、腐食
生成物が沈着している古い腐食保護層は洗浄とそれに続
くアルミナイド層の塗布により処理される。次にこのア
ルミナイド層を除去することにより腐食保護層も腐食生
成物と共に除去される。このプロセスはきわめて効率的
であるが、かなりの労力と費用がかかる。
Ｏ９３／０３２０１号から公知である。この場合、腐食
生成物が沈着している古い腐食保護層は洗浄とそれに続
くアルミナイド層の塗布により処理される。次にこのア
ルミナイド層を除去することにより腐食保護層も腐食生
成物と共に除去される。このプロセスはきわめて効率的
であるが、かなりの労力と費用がかかる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ター
ビン翼の腐食保護層を除層するための効率的かつ安価な
方法を提供することにある。
ビン翼の腐食保護層を除層するための効率的かつ安価な
方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、タービン翼の基体からみて外側にある腐食保護層の
外側部分が噴射水による剥離により除去され、続いて外
側部分の除去前に外側部分と基体の間に存在していた腐
食保護層の内側部分が化学的に除去されることにより解
決される。
は、タービン翼の基体からみて外側にある腐食保護層の
外側部分が噴射水による剥離により除去され、続いて外
側部分の除去前に外側部分と基体の間に存在していた腐
食保護層の内側部分が化学的に除去されることにより解
決される。
【０００７】この方法は噴射水による機械的腐食保護層
除去と化学的除去を併用する初めてのものである。機械
的除去は特に迅速であるので、費用も安い。ただし、噴
射水のみによる単独的な腐食保護層除去は、特に空気力
学的な要求からその表面形状をできるだけ不変に保たね
ばならない基体を損傷する恐れがある。このため、腐食
保護層の外側部分のみを噴射水により除去し、次に化学
的処置による除去がさらに行われる。
除去と化学的除去を併用する初めてのものである。機械
的除去は特に迅速であるので、費用も安い。ただし、噴
射水のみによる単独的な腐食保護層除去は、特に空気力
学的な要求からその表面形状をできるだけ不変に保たね
ばならない基体を損傷する恐れがある。このため、腐食
保護層の外側部分のみを噴射水により除去し、次に化学
的処置による除去がさらに行われる。
【０００８】
【発明の実施の形態】A)腐食保護層は中程度の全層の厚
さを有するが、その場合、外側部分が少なくとも全層の
厚さの７０％となるような層の厚さを有することが望ま
しい。したがって、腐食保護層の大部分は噴射水により
剥離除去される。外側部分の層の厚さが全層の厚さの最
高９５％であればさらに望ましい。これにより、噴射水
が基体に衝突せず、そのため基体を損傷しないことが保
証される。
さを有するが、その場合、外側部分が少なくとも全層の
厚さの７０％となるような層の厚さを有することが望ま
しい。したがって、腐食保護層の大部分は噴射水により
剥離除去される。外側部分の層の厚さが全層の厚さの最
高９５％であればさらに望ましい。これにより、噴射水
が基体に衝突せず、そのため基体を損傷しないことが保
証される。
【０００９】B)内側部分は塩酸を用いて除去されるのが
望ましい。
望ましい。
【００１０】C)噴射水は１０バール〜１００バールの圧
力で腐食保護層に衝突するのが望ましい。
力で腐食保護層に衝突するのが望ましい。
【００１１】D)腐食保護層は好適にはＭＣｒＡｌＸから
成り、その際Mは鉄、コバルト、ニッケルの群から選択
され、Ｃｒはクロム、Ａｌはアルミニウムであり、Ｘは
イットリウム、スカンジウム、ランタン、希土類の群か
ら選択される。この種の腐食保護層はきわめて高温の場
合に特に効果的である。長期に使用された場合にはこの
種のＭＣｒＡｌＸ層はベータ層の弱体化を免れ得ない。
腐食保護層の外側領域におけるこのようなベータ相の弱
体化により、腐食保護層を除去するために化学的処置を
単独的に行うことがきわめて困難となり、労力をかけな
ければ不可能となる。このため、特にこのようなベータ
層の弱体化した腐食保護層では化学的除層と剥離による
機械的除層との併用が特に有用である。
成り、その際Mは鉄、コバルト、ニッケルの群から選択
され、Ｃｒはクロム、Ａｌはアルミニウムであり、Ｘは
イットリウム、スカンジウム、ランタン、希土類の群か
ら選択される。この種の腐食保護層はきわめて高温の場
合に特に効果的である。長期に使用された場合にはこの
種のＭＣｒＡｌＸ層はベータ層の弱体化を免れ得ない。
腐食保護層の外側領域におけるこのようなベータ相の弱
体化により、腐食保護層を除去するために化学的処置を
単独的に行うことがきわめて困難となり、労力をかけな
ければ不可能となる。このため、特にこのようなベータ
層の弱体化した腐食保護層では化学的除層と剥離による
機械的除層との併用が特に有用である。
【００１２】E)基体は好適にはニッケル超合金もしくは
コバルト基超合金から成る。この種の合金は特に高度の
耐熱性があるが、ある程度の耐熱性のある鋼鉄よりも高
価である。したがって、特にこの種の基体では“リファ
ービシュメント“、すなわち除層とそれに続く新しい層
の再塗布が役立つ。
コバルト基超合金から成る。この種の合金は特に高度の
耐熱性があるが、ある程度の耐熱性のある鋼鉄よりも高
価である。したがって、特にこの種の基体では“リファ
ービシュメント“、すなわち除層とそれに続く新しい層
の再塗布が役立つ。
【００１３】F)化学的除去後に腐食保護層の残存層の厚
さの測定が行われると良い。これはたとえばサーモグラ
フィー法で行うことができる。これによって、基体のど
の部位に腐食保護層が残存するか、また、残存層領域が
どの程度の厚さを有するのかが突きとめられる。この場
合、さらにこのような腐食保護層の残存層領域（当初の
層全体の厚さの５％以上の厚さを有する）は噴射水によ
り剥離される形で最小限の厚さになるまで除去されるこ
とが望ましい。このため、一部の領域では比較的厚い層
領域があらためて噴射水処理により除去されるが、基体
に至るまで除去するのではなく、基体の保護のために最
小限の厚さを残して除去される。さらに望ましいのは、
これに続いてなおも残存する層領域の再度の化学的除去
を行うことである。
さの測定が行われると良い。これはたとえばサーモグラ
フィー法で行うことができる。これによって、基体のど
の部位に腐食保護層が残存するか、また、残存層領域が
どの程度の厚さを有するのかが突きとめられる。この場
合、さらにこのような腐食保護層の残存層領域（当初の
層全体の厚さの５％以上の厚さを有する）は噴射水によ
り剥離される形で最小限の厚さになるまで除去されるこ
とが望ましい。このため、一部の領域では比較的厚い層
領域があらためて噴射水処理により除去されるが、基体
に至るまで除去するのではなく、基体の保護のために最
小限の厚さを残して除去される。さらに望ましいのは、
これに続いてなおも残存する層領域の再度の化学的除去
を行うことである。
【００１４】G)基体は好適には単結晶もしくは指向性に
硬化されている。この種の基体は遠心力下で特に高度の
負荷能力を有し、かなりの労力と費用をかけて製造され
る。したがって腐食保護層を再生することは経済的にき
わめて有用である。
硬化されている。この種の基体は遠心力下で特に高度の
負荷能力を有し、かなりの労力と費用をかけて製造され
る。したがって腐食保護層を再生することは経済的にき
わめて有用である。
【００１５】H)特に基体は２０ｃｍ以上の縦の長さを有
する。このように大きなタービン翼では従来の“リファ
ービシュメント“は長時間を要し、このため費用もかか
る。この場合、噴射水と化学的除去との併用を行えば、
特に著しい費用の軽減をもたらす。
する。このように大きなタービン翼では従来の“リファ
ービシュメント“は長時間を要し、このため費用もかか
る。この場合、噴射水と化学的除去との併用を行えば、
特に著しい費用の軽減をもたらす。
【００１６】Ａ）〜Ｈ）項に基づく実施形態は任意の仕
方で相互に組み合わせることも可能である。
方で相互に組み合わせることも可能である。
【００１７】
【実施例】本発明を添付の図面に基づきさらに詳細に説
明する。一部は概略図であり、正確な縮尺ではない。各
図における同一の符号は同一部分を示している。
明する。一部は概略図であり、正確な縮尺ではない。各
図における同一の符号は同一部分を示している。
【００１８】図１はガスタービン翼１を示している。ガ
スタービン翼１はニッケル超合金もしくはコバルト基超
合金から成る基体３を有する。ガスタービン翼１は翼軸
２に沿って翼板領域５の次にプラットフォーム領域７お
よび取付け領域９が続いている。翼板領域５の表面上
に、また、翼板領域に向いたプラットフォーム領域７の
表面上にも腐食保護層１１が塗布されている。この腐食
保護層はＭＣｒＡｌＹ合金から成る。腐食保護層１１は
基体３からみて外側にある部分１３を有する。外側部分
１３と基体３の間には腐食保護層１１の内側部分１５が
配置されている。外側部分１３と内側部分１５との間の
区別は必ずしもこれらの領域の化学的もしくは結晶学的
相違を意味していない。むしろ、外側部分１３は除層法
に際し、噴射水装置２１からの噴射水２３により除去さ
れるということによって区別されている。このような噴
射水による除層はガスタービン翼１の腐食保護層１１の
除層プロセス全体を著しく促進する。特に翼軸２に沿っ
て測定される縦の長さＬが２０ｃｍ以上の大きなガスタ
ービン翼１の場合には、このような時間短縮は大幅な費
用軽減につながる。ただし、腐食保護層１１は噴射水２
３によって基体３に至るまでは除去されない。むしろ、
内側部分１５は基体３上に残される。したがって、噴射
水２３が基体３に衝突して損傷を与えたり、あるいは空
気力学的な仕方で基体の表面を変化させたりするような
ことはない。噴射水２３による除層後に内側部分１５が
化学的に除去される。これは好適には塩酸を用いて行わ
れる。噴射水２３による除去は、内側部分１５の均一な
厚さの層を必ず残すというわけではない。層の厚さ１２
は局部的に変動がみられる。
スタービン翼１はニッケル超合金もしくはコバルト基超
合金から成る基体３を有する。ガスタービン翼１は翼軸
２に沿って翼板領域５の次にプラットフォーム領域７お
よび取付け領域９が続いている。翼板領域５の表面上
に、また、翼板領域に向いたプラットフォーム領域７の
表面上にも腐食保護層１１が塗布されている。この腐食
保護層はＭＣｒＡｌＹ合金から成る。腐食保護層１１は
基体３からみて外側にある部分１３を有する。外側部分
１３と基体３の間には腐食保護層１１の内側部分１５が
配置されている。外側部分１３と内側部分１５との間の
区別は必ずしもこれらの領域の化学的もしくは結晶学的
相違を意味していない。むしろ、外側部分１３は除層法
に際し、噴射水装置２１からの噴射水２３により除去さ
れるということによって区別されている。このような噴
射水による除層はガスタービン翼１の腐食保護層１１の
除層プロセス全体を著しく促進する。特に翼軸２に沿っ
て測定される縦の長さＬが２０ｃｍ以上の大きなガスタ
ービン翼１の場合には、このような時間短縮は大幅な費
用軽減につながる。ただし、腐食保護層１１は噴射水２
３によって基体３に至るまでは除去されない。むしろ、
内側部分１５は基体３上に残される。したがって、噴射
水２３が基体３に衝突して損傷を与えたり、あるいは空
気力学的な仕方で基体の表面を変化させたりするような
ことはない。噴射水２３による除層後に内側部分１５が
化学的に除去される。これは好適には塩酸を用いて行わ
れる。噴射水２３による除去は、内側部分１５の均一な
厚さの層を必ず残すというわけではない。層の厚さ１２
は局部的に変動がみられる。
【００１９】図２にはガスタービン翼１の縦断面が示さ
れている。基体３上に腐食保護層１１が配置されてい
る。腐食保護層１１の外側部分１３はすでに噴射水２３
によって部分的に除去されている。腐食保護層１１全体
は厚さＤ１を有する。腐食保護層１１の外側部分１３は
厚さＤ２を有する。腐食保護層１１の内側部分１５は厚
さＤ３を有する。外側部分の層の厚さＤ２は全層の厚さ
Ｄ１の７０％以上であり、全層の厚さＤ１の９５％以下
である。このため、第一に腐食保護層１１の大部分が噴
射水２３により除去され、その結果費用の軽減が達成さ
れる。第二に、噴射水２３が基体に直接衝突することが
回避される。
れている。基体３上に腐食保護層１１が配置されてい
る。腐食保護層１１の外側部分１３はすでに噴射水２３
によって部分的に除去されている。腐食保護層１１全体
は厚さＤ１を有する。腐食保護層１１の外側部分１３は
厚さＤ２を有する。腐食保護層１１の内側部分１５は厚
さＤ３を有する。外側部分の層の厚さＤ２は全層の厚さ
Ｄ１の７０％以上であり、全層の厚さＤ１の９５％以下
である。このため、第一に腐食保護層１１の大部分が噴
射水２３により除去され、その結果費用の軽減が達成さ
れる。第二に、噴射水２３が基体に直接衝突することが
回避される。
【００２０】図３は塩酸槽３１での化学的除去を概略的
に示している。塩酸槽３１により腐食保護層１１の内側
部分１５がほぼ除去される。ただし、この処置後にも腐
食保護層１１の層領域３３が局部的に残存する可能性は
ある。このような層領域３３は、たとえばサーモグラフ
ィーなど、適当な方法により測定される。このような層
領域３３がまだかなりの残存層の厚さＲを有する場合
は、あらためて噴射水２３により最小限の層の厚さＭを
残すまで剥離除去を行うことができる。続いて、層領域
３３にはあらためて塩酸処置を行う。必要であればこの
処置を数回反復する。この段階でタービン翼１はより効
率的に実質的に完全に除層されることになる。最後に、
このようにして除層されたタービン翼１上へ新規の腐食
保護層１１が塗布される。
に示している。塩酸槽３１により腐食保護層１１の内側
部分１５がほぼ除去される。ただし、この処置後にも腐
食保護層１１の層領域３３が局部的に残存する可能性は
ある。このような層領域３３は、たとえばサーモグラフ
ィーなど、適当な方法により測定される。このような層
領域３３がまだかなりの残存層の厚さＲを有する場合
は、あらためて噴射水２３により最小限の層の厚さＭを
残すまで剥離除去を行うことができる。続いて、層領域
３３にはあらためて塩酸処置を行う。必要であればこの
処置を数回反復する。この段階でタービン翼１はより効
率的に実質的に完全に除層されることになる。最後に、
このようにして除層されたタービン翼１上へ新規の腐食
保護層１１が塗布される。
【図１】噴射水を用いたタービン翼上の腐食保護層の除
去方法を示す概略図。
去方法を示す概略図。
【図２】腐食保護層を有するタービン翼の横断面図。
【図３】タービン翼上の腐食保護層の化学的除去方法を
示す概略図。
示す概略図。
１ タービン翼 ２ 翼軸 ３ 基体 ５ 翼板 １１ 腐食保護層 １３ 外側部分 １５ 内側部分 ２１ 噴射水装置 ２３ 噴射水 ３１ 塩酸槽 ３３ 残存層領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘルゲ ライマン ドイツ連邦共和国 14167 ベルリン マ ックネイル‐プロムナード 58 Ｆターム(参考） 3G002 BA09 BB04 CA14 4K057 WA02 WA10 WA20 WB11 WD05 WE08 WM04 WN06
Claims (12)
- 【請求項１】 腐食保護層（１１）を備えたタービン翼
（１）の基体（３）を除層するための方法において、基
体（３）からみて外側にある腐食保護層（１１）の外側
部分（１３）が噴射水（２３）による剥離により除去さ
れ、続いて外側部分（１３）の除去前に外側部分（１
３）と基体（３）の間に存在していた腐食保護層（１
１）の内側部分（１５）が化学的に除去されることを特
徴とする方法。 - 【請求項２】 腐食保護層（１１）の外側部分（１３）
が全層の厚さ（Ｄ１）の少なくとも７０％であるような
厚さ（Ｄ２）を有することを特徴とする請求項１記載の
方法。 - 【請求項３】 外側部分（１３）の層の厚さ（Ｄ２）が
全層の厚さ（Ｄ１）の多くても９５％であることを特徴
とする請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 内側部分（１５）が塩酸を用いて除去さ
れることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 噴射水（２３）が１０バール〜１００バ
ールの間の圧力で腐食保護層（１１）に衝突することを
特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 腐食保護層（１１）がＭＣｒＡｌＸから
成り、その際Ｍは鉄、コバルト、ニッケルの群から選択
され、Ｃｒはクロムであり、Ａｌはアルミニウムであ
り、Ｘはイットリウム、スカンジウム、ランタン、希土
類の群から選択されることを特徴とする請求項１記載の
方法。 - 【請求項７】 基体（３）がニッケル超合金もしくはコ
バルト基超合金から成ることを特徴とする請求項１記載
の方法。 - 【請求項８】 化学的除去後に腐食保護層（１１）の残
存層の厚さ（Ｒ）の測定が行われることを特徴とする請
求項１記載の方法。 - 【請求項９】 残存層の厚さ（Ｒ）の測定後に腐食保護
層（１１）の残存層領域（３３）が当初の全層の厚さ
（Ｄ１）の５％以上の厚さ（Ｒ）を有する場合、この領
域が噴射水（２３）により最小限の厚さ（Ｍ）に至るま
で剥離除去されることを特徴とする請求項８記載の方
法。 - 【請求項１０】 引続き残存層領域（３３）の化学的除
去が行われることを特徴とする請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 基体（３）が単結晶もしくは指向性に
硬化されていることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１２】 基体（３）の縦の長さ（Ｌ）が２０ｃ
ｍ以上であることを特徴とする請求項１１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP00128573.3 | 2000-12-27 | ||
| EP00128573A EP1219728A1 (de) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | Verfahren zum Entschichten einer Turbienenschaufel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002212762A true JP2002212762A (ja) | 2002-07-31 |
Family
ID=8170837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001394716A Pending JP2002212762A (ja) | 2000-12-27 | 2001-12-26 | タービン翼の除層方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6660102B2 (ja) |
| EP (1) | EP1219728A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002212762A (ja) |
| CA (1) | CA2366179A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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