JP2003315252A - Life evaluating method for heat shield coating - Google Patents
Life evaluating method for heat shield coatingInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発電用のガスター
ビンや航空用のジェットエンジン等の高温の酸化または
腐食性雰囲気の下で使用される遮熱コーティングの寿命
評価方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for evaluating the life of a thermal barrier coating used in a high temperature oxidizing or corrosive atmosphere such as a gas turbine for power generation or a jet engine for aviation.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば、発電用ガスタービンや航空用ジ
ェットエンジン等の原動機分野では、熱効率のより一層
の向上を求めて研究開発が進められており、その熱効率
向上のひとつの手段としてガスタービンを駆動する燃焼
ガスのより一層の高温化がある。2. Description of the Related Art For example, in the field of prime movers such as gas turbines for power generation and jet engines for aeronautics, research and development are being pursued in order to further improve thermal efficiency, and gas turbines are one means for improving thermal efficiency. There is an even higher temperature of the driving combustion gas.
【0003】燃焼ガスのより一層の高温化を達成する手
段の一つには、例えば、ガスタービン静翼、ガスタービ
ン動翼、ガスタービン燃焼器等のガスタービン高温部品
に使用する高温部材に被覆するコーティング部材の開発
がある。One of the means for achieving a higher temperature of combustion gas is to coat a high temperature member used for a high temperature component of a gas turbine such as a gas turbine stationary blade, a gas turbine moving blade or a gas turbine combustor. There is development of the coating member to do.
【0004】この高温部品へのコーティングは、金属の
組成組織を変えずに遮熱コーティング部材を部品の基材
に被覆して耐熱性を向上させる手段である。ここで、遮
熱コーティング(Thermal Barrier Coating、略称TB
C)とは、例えばセラミックス等の低熱伝導部材を部品
の基材の表面に被覆し、この熱伝導部材を介して部品の
基材の温度上昇を抑制するものである。The coating of the high temperature parts is a means for improving the heat resistance by coating the base material of the parts with the thermal barrier coating member without changing the metal composition structure. Here, thermal barrier coating (abbreviated as TB)
C) is for coating the surface of the base material of the component with a low heat conductive member such as ceramics, and suppressing the temperature rise of the base material of the component via the heat conductive member.
【0005】発電用ガスタービンや航空用ジェットエン
ジン等のガスタービン高温部品の一部には、既に遮熱コ
ーティングが適用されている。Thermal barrier coatings have already been applied to some of the high temperature components of gas turbines, such as gas turbines for power generation and jet engines for aviation.
【0006】また、最近では、超合金基材の表面に、密
着性に優れ、かつ、耐食、耐酸化性を備えたMCrAl
合金下地層と熱伝導性が低いジルコニア等の酸化物系セ
ラミックス層からなる遮熱コーティングとを組合せて被
覆したものも使用されている。Recently, MCrAl having excellent adhesion, corrosion resistance, and oxidation resistance on the surface of a superalloy substrate.
A combination of an alloy underlayer and a thermal barrier coating composed of an oxide-based ceramics layer such as zirconia having low thermal conductivity is also used.
【0007】ところで、遮熱コーティングは、部品の基
材の温度上昇を抑制する機能を持たせているため、部品
の基材からの剥離や脱落があってはならないが、実施に
は、長年の使用の結果、酸化等の影響を受け、剥離や脱
落がある。By the way, since the thermal barrier coating has the function of suppressing the temperature rise of the base material of the component, it should not be peeled or dropped from the base material of the component, but it has been used for many years. As a result of use, it may be peeled off or fallen off due to the influence of oxidation.
【0008】部品の基材からの遮熱コーティング部材の
剥離や脱落に対し、いくつかの検査方法が実施されてい
る。Several inspection methods have been implemented for the peeling or dropping of the thermal barrier coating member from the substrate of the component.
【0009】これら実施されている検査方法には、コー
ティング皮膜が脱落した位置と脱落していない位置との
表面状態の差を観察し、記録し、あるいはCCDカメラ
などを用いてビデオ撮影する、いわゆる目視検査や、コ
ーティング皮膜と重直に発生した亀裂を検査する浸透探
傷などがある。In these inspection methods carried out, the difference in the surface condition between the position where the coating film is removed and the position where it is not removed is observed and recorded, or a video is taken using a CCD camera or the like. There are visual inspections and penetrant inspections for inspecting cracks that occur directly on the coating film.
【0010】また、最近では、特開平11−16691
0号公報に見られるように、赤外線カメラを用いて検査
するものがある。In addition, recently, Japanese Patent Laid-Open No. 11-16691
As can be seen in Japanese Patent Publication No. 0, there are some which are inspected using an infrared camera.
【0011】また、最近では、コーティング皮膜の脱落
検査等にとどまらず、例えば特開平7−310501号
公報や特許2000−206100号公報に見られるよ
うに、コーティング皮膜の脱落前の劣化度を評価するも
のなどが提案されている。Further, recently, the degree of deterioration of the coating film before it is removed is evaluated not only in the inspection of the coating film, but also as shown in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-310501 and 2000-206100. Things have been proposed.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上述のコーティング皮
膜脱落検査方法は、被検体の形状、位置等の検査難易度
や劣化の進捗度合に応じて使い分けられているが、それ
でもいくつかの問題点が含まれていた。The above-mentioned coating film drop-out inspection method is used properly according to the degree of inspection difficulty such as the shape and position of the object to be inspected and the degree of progress of deterioration, but there are still some problems. Was included.
【0013】先ず、目視検査では、コーティング皮膜が
脱落するまで検出できない。コーティング皮膜が脱落し
た位置では、コーティング皮膜の持つ遮熱性、耐酸化性
が完全に損なわれる。このため、コーティング皮膜が脱
落する前兆である剥離を検出することが必要とされる
が、目視検査では剥離を検出することが難しい。First, the visual inspection cannot be detected until the coating film comes off. At the position where the coating film has fallen off, the thermal barrier properties and oxidation resistance of the coating film are completely impaired. Therefore, it is necessary to detect peeling, which is a precursor of the coating film falling off, but it is difficult to detect peeling by visual inspection.
【0014】また、コーティング皮膜内に発生した亀裂
を検査する浸透探傷法は、コーティング皮膜表面に開口
した亀裂を検出できるが、コーティング皮膜脱落を検出
できない。ガスタービンの場合、遮熱コーティングは皮
膜内に気孔が多く存在しているため、気孔に浸透液が浸
み込み、亀裂のみを検出することが難しい。Further, the penetrant flaw detection method for inspecting cracks generated in the coating film can detect cracks opened on the surface of the coating film, but cannot detect detachment of the coating film. In the case of a gas turbine, since the thermal barrier coating has many pores in the coating, it is difficult to detect only cracks because the permeate penetrates into the pores.
【0015】一方、特開平11−166910号公報に
開示されている赤外線カメラを用いた検査方法は、コー
ティング皮膜剥離の検出が可能である。しかも、例え
ば、タービン翼などの複雑な形状の被検査物で検査でき
る。On the other hand, the inspection method using an infrared camera disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-166910 can detect the peeling of the coating film. Moreover, for example, it is possible to inspect with an inspected object having a complicated shape such as a turbine blade.
【0016】しかし、被検体を検査装置上に運ぶ必要が
あり、タービンロータ(タービン軸)に植込まれたまま
では、タービン翼を検査することができない。However, it is necessary to carry the object to be inspected onto the inspection device, and the turbine blade cannot be inspected if it remains implanted in the turbine rotor (turbine shaft).
【0017】また、被検体を傾斜、回転テーブル上に設
置する構造にしているので、大型のタービンのタービン
翼などの重量物の検査を行うには、ステージの耐荷重を
大きくする必要があり、製造コストと運転コストが高く
なる。Further, since the structure is such that the object to be inspected is installed on an inclined or rotary table, it is necessary to increase the withstand load of the stage in order to inspect heavy objects such as turbine blades of a large turbine. Manufacturing and operating costs are high.
【0018】また、加熱装置の位置は制御できないの
で、検査に適する加熱条件を設定するのに多くの時間を
要する。Further, since the position of the heating device cannot be controlled, it takes a lot of time to set the heating conditions suitable for the inspection.
【0019】他方、特開平7−310501号公報で
は、三次の劣化度診断に超音波を用いている。On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-310501, ultrasonic waves are used for the third degree of deterioration diagnosis.
【0020】ガスタービンは、遮熱コーティングと基材
との界面が遮熱コーティング表面から0.2〜0.5m
m程度の非常に浅く、かつ遮熱コーティング表面に凹凸
が存在するので、直接、超音波で剥離を検出することが
難しい。In the gas turbine, the interface between the thermal barrier coating and the substrate is 0.2 to 0.5 m from the surface of the thermal barrier coating.
Since the thermal barrier coating has a very shallow depth of about m and unevenness is present on the surface of the thermal barrier coating, it is difficult to directly detect peeling by ultrasonic waves.
【0021】また、遮熱コーティングと基材との界面を
透過し、基材の底面で反射するエコーを捕える方法も提
案されているが、ガスタービン部品の場合、内部に冷却
用の通路溝が形成されているため、基材底面までの厚さ
が場所ごとに異なり、超音波検査が複雑にしている。A method has also been proposed in which an echo that passes through the interface between the thermal barrier coating and the base material and is reflected on the bottom surface of the base material is captured. However, in the case of a gas turbine component, a cooling passage groove is provided inside. Since it is formed, the thickness up to the bottom surface of the base material varies from place to place, which complicates ultrasonic inspection.
【0022】また、ガスタービン動翼などは、複雑な曲
面形状を呈しているので、探触子を翼面に沿って走査さ
せる複雑な機構が必要となり、現場での検査に適さな
い。Further, since the gas turbine rotor blade and the like have a complicated curved surface shape, a complicated mechanism for scanning the probe along the blade surface is required, which is not suitable for on-site inspection.
【0023】また、特開2000−20610号公報も
剥離損傷状況の被破壊検査に超音波を用いているため、
上述と同様に現場の検査に適さない。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-20610 also uses ultrasonic waves for destructive inspection of the peeling damage condition.
As above, it is not suitable for on-site inspection.
【0024】このように、従来の遮熱コーティングの寿
命評価方法にはいくつかの問題点が含まれており、新た
な改善が求められていた。As described above, the conventional methods for evaluating the life of thermal barrier coatings have some problems, and new improvements have been demanded.
【0025】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、遮熱コーティングの脱落、剥離を精度よく
的確に把持し、次回の定期検査にあたり、補修あるいは
交換の計画を事前に、かつ充分に練ることができるよう
にする遮熱コーティングの寿命評価方法を提供すること
を目的とする。The present invention has been made under such circumstances, and accurately grasps the thermal barrier coating from falling off and peeling off accurately, and at the time of the next periodic inspection, a repair or replacement plan is made in advance. It is an object of the present invention to provide a method for evaluating the life of a thermal barrier coating that enables sufficient kneading.
【0026】[0026]
【課題を解決するための手段】本発明に係る遮熱コーテ
ィングの寿命評価方法は、請求項1に記載したように、
耐食合金およびセラミックスからなる各層を備える遮熱
コーティングの脱落面積を予測する際、前記遮熱コーテ
ィングの脱落面積を計測する工程と、計測した遮熱コー
ティング脱落面積のデータに、温度応力に基づくマスタ
ーカーブからのデータおよび遮熱コーティング損傷デー
タベースからのデータを照し合わせて遮熱コーティング
の脱落進展速度を算出する工程と、算出した遮熱コーテ
ィングの脱落進展速度に運転時間を乗算する工程と、前
記耐食合金と前記セラミックスとの間に生成される酸化
層の厚みに基づいて前記速度を補正する工程とを備える
ことを特徴とする。A method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention is as described in claim 1.
When predicting the falling area of the thermal barrier coating including each layer made of corrosion-resistant alloy and ceramics, the step of measuring the falling area of the thermal barrier coating, and the data of the measured thermal barrier coating falling area, the master curve based on the temperature stress Calculating the drop-off rate of the thermal barrier coating by comparing the data from the above and the data from the thermal barrier coating damage database, multiplying the calculated drop-off rate of the thermal barrier coating by the operating time, and And a step of correcting the speed based on the thickness of an oxide layer formed between the alloy and the ceramics.
【0027】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価
方法は、請求項2に記載したように、耐食合金およびセ
ラミックスからなる各層を備える遮熱コーティングの剥
離面積を予測する際、前記遮熱コーティングの剥離面積
を計測する工程と、計測した遮熱コーティング剥離面積
のデータに、温度応力に基づくマスターカーブからのデ
ータおよび遮熱コーティング損傷データベースからのデ
ータを照し合わせて遮熱コーティングの剥離進展速度を
算出する工程と、算出した遮熱コーティングの剥離進展
速度に運転時間を乗算する工程と、前記耐食合金と前記
セラミックスとの間に生成される酸化層の厚みに基づい
て前記速度を補正する工程とを備えることを特徴とす
る。According to the method of evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention, as described in claim 2, when predicting the peeled area of the thermal barrier coating provided with each layer consisting of a corrosion resistant alloy and ceramics, Compare the peeling area of the thermal barrier coating with the process of measuring the peeling area and the measured thermal barrier coating peeling area data against the data from the master curve based on temperature stress and the data from the thermal barrier coating damage database. A step of calculating, a step of multiplying the calculated delamination progress rate of the thermal barrier coating by an operating time, and a step of correcting the rate based on the thickness of an oxide layer formed between the corrosion resistant alloy and the ceramics. It is characterized by including.
【0028】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価
方法は、請求項3に記載したように、遮熱コーティング
損傷データベースは、検査で得られた実際の損傷状態、
遮熱コーティングを施工したテストピースを用いた熱機
械疲労試験のデータを収納されたものを用いることを特
徴とする。In the method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention, as described in claim 3, the thermal barrier coating damage database stores the actual damage state obtained by the inspection,
It is characterized by using the data stored in the thermomechanical fatigue test using the test piece with the thermal barrier coating.
【0029】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価
方法は、請求項4に記載したように、温度応力に基づく
マスターカーブは、温度に基づいて計算で応力を算出し
て予め作成しておくことを特徴とする請求項1または2
記載の遮熱コーティングの寿命評価方法。In the method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention, as described in claim 4, the master curve based on the temperature stress is prepared in advance by calculating the stress based on the temperature. Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
A method for evaluating the life of the thermal barrier coating described.
【0030】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価
方法は、請求項5に記載したように、耐食合金とセラミ
ックスとの間に生成された酸化層厚みに基づく補正は、
予め作成しておいた酸化層厚みに基づく脱落剥離マスタ
ーカーブから算出することを特徴とする。In the method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention, as described in claim 5, the correction based on the thickness of the oxide layer formed between the corrosion resistant alloy and the ceramic is:
It is characterized in that it is calculated from the exfoliation peeling master curve based on the thickness of the oxide layer which is created in advance.
【0031】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価
方法は、請求項6に記載したように、遮熱コーティング
の剥離面積の計測は、赤外線カメラを用いることを特徴
とする。In the method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention, as described in claim 6, an infrared camera is used to measure the peeled area of the thermal barrier coating.
【0032】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価
方法は、請求項7に記載したように、耐食合金とセラミ
ックスとの間に生成された酸化層厚みは、前記セラミッ
クスに装着するコイルに交流電流を通電し、インピーダ
ンス変化量を基にして計測することを特徴とする。In the method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention, as described in claim 7, the thickness of the oxide layer formed between the corrosion-resistant alloy and the ceramics is the AC current applied to the coil mounted on the ceramics. Is energized and measured based on the amount of impedance change.
【0033】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価
方法は、請求項8に記載したように、コイルは、励磁用
と、インピーダンスの変化を検出する検出用とをペアに
して備えていることを特徴とする。In the method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention, as described in claim 8, the coil is provided with a pair for excitation and a pair for detection for detecting a change in impedance. Characterize.
【0034】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価
方法は、請求項9に記載したように、耐食合金とセラミ
ックスとの間に生成された酸化層厚みは、遮熱コーティ
ングで被覆されていない金属露出部分に電流を通電し、
インピーダンスの変化を探触子で検出することを特徴と
する。The method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention is characterized in that, as described in claim 9, the thickness of the oxide layer formed between the corrosion resistant alloy and the ceramic is not covered with the thermal barrier coating. Apply a current to the exposed part,
The feature is that the change in impedance is detected by the probe.
【0035】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価
方法は、請求項10に記載したように、耐食合金および
セラミックスからなる各層を備える遮熱コーティングの
脱落面積および剥離面積のうち、いずれか一方を予測す
る際、前記遮熱コーティング表面の残留応力を計測する
工程と、計測した残留応力から前記耐食合金とセラミッ
クス層界面との内部応力を算出する工程とを備えること
を特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating the life of a thermal barrier coating, wherein either one of the falling area and the peeled area of the thermal barrier coating provided with each layer consisting of a corrosion resistant alloy and ceramics is used. When predicting, the method is characterized by including a step of measuring the residual stress on the surface of the thermal barrier coating and a step of calculating the internal stress between the corrosion resistant alloy and the ceramic layer interface from the measured residual stress.
【0036】[0036]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る遮熱コーティ
ングの寿命評価方法の実施形態を図面および図面に付し
た符号を引用して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention will be described below with reference to the drawings and the reference numerals attached to the drawings.
【0037】図1は、本発明に係る遮熱コーティングの
寿命評価方法の第1実施形態を説明する流れ線図であ
る。FIG. 1 is a flow chart for explaining the first embodiment of the method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention.
【0038】本実施形態に係る遮熱コーティングの寿命
評価方法は、高温部品の基材(母材)から脱落した遮熱
コーティングの脱落面積を計測する遮熱コーティング脱
落面積計測工程(ST1)と、計測した遮熱コーティン
グ脱落面積のデータに、応力算出工程(ST2)でのマ
スターカーブからのデータと、遮熱コーティング損傷デ
ータベース工程(ST3)からのデータとを照し合わせ
て遮熱コーティングの脱落進展速度を算出する遮熱コー
ティング脱落進展速度算出工程(ST4)と、算出した
脱落進展速度を基に運転時間等を乗算し(ST5)、さ
らに酸化層の厚さを考慮して補正し(ST6)、次回の
定期点検での遮熱コーティングの脱落面積を予測する遮
熱コーティング脱落面積予測工程(ST7)とを備える
構成になっている。Life of the thermal barrier coating according to the present embodiment
The evaluation method is the heat shield dropped from the base material (base material) of the high temperature parts.
Thermal barrier coating removal to measure the coating loss area
Drop area measurement process (ST1) and measured thermal barrier coating
The data of the stress dropout area (ST2) can be
Data from the Star Curve and damage data for the thermal barrier coating
Check the data from the database process (ST3)
The thermal barrier coating that calculates the rate of dropout development of the thermal barrier coating
Calculated with the Ting drop-off rate calculation step (ST4)
Multiply the operating time etc. based on the dropout speed (ST5).
In addition, the thickness of the oxide layer is taken into consideration for correction (ST6), and the next
Insulation that predicts the area where the thermal barrier coating will fall off during regular inspections
Equipped with a thermal coating falling area prediction step (ST7)
It is configured.
【0039】遮熱コーティング脱落面積計測工程(ST
1)は、主として目視検査で行うものであるが、拡大鏡
などを用いてもよい。Thermal barrier coating falling area measurement step (ST
Although 1) is mainly performed by visual inspection, a magnifying glass or the like may be used.
【0040】応力算出工程(ST2)は、高温部品の温
度に基づいて予め計算で応力を算出し、算出した応力を
グラフ化してまとめ、例えば、図4に示すように、遮熱
コーティング脱落面積進展速度マスターカーブとして活
用している。In the stress calculation step (ST2), the stress is calculated in advance based on the temperature of the high temperature component, and the calculated stress is graphed and summarized. For example, as shown in FIG. It is used as a speed master curve.
【0041】遮熱コーティング脱落進展速度算出工程
(ST4)は、上述の応力算出工程(ST2)で予め作
成しておいた遮熱コーティング脱落面積進展速度マスタ
ーカーブを用い、例えば、図4の破線で示すように、温
度かつ遮熱コーティング脱落面積進展速度を求める。In the thermal barrier coating drop-off rate calculating step (ST4), the thermal barrier coating drop-off area developing rate master curve previously created in the stress calculating step (ST2) is used. As shown, the temperature and the rate at which the thermal barrier coating falls are calculated.
【0042】遮熱コーティング脱落面積進展速度を求め
るにあたっては、遮熱コーティング損傷データベース工
程(ST3)からのデータが参照される。In obtaining the thermal barrier coating falling area development rate, the data from the thermal barrier coating damage database step (ST3) is referred to.
【0043】遮熱コーティング損傷データベース工程
(ST3)は、過去の定期検査から得られた実機の損傷
状態、遮熱コーティングを施工したテストピース等を用
いた熱機械疲労試験等のデータを収納している。In the thermal barrier coating damage database step (ST3), the damage state of the actual machine obtained from the past periodical inspection, the data of the thermomechanical fatigue test using the test piece with the thermal barrier coating, etc. are stored. There is.
【0044】ここに、実機の損傷状態は、実際のプラン
ト運転環境下での損傷状態を把握するデータである。ま
た、熱機械疲労試験によるデータは、予め定められた温
度応力条件の下で、遮熱コーティングの損傷挙動を把握
するデータである。The damage state of the actual machine is data for grasping the damage state under the actual plant operating environment. Further, the data obtained by the thermomechanical fatigue test is data for grasping the damage behavior of the thermal barrier coating under a predetermined temperature stress condition.
【0045】したがって、遮熱コーティング脱落進展速
度算出工程(ST4)は、遮熱コーティング脱落剥離面
積進展速度マスターカーブから求めた遮熱コーティング
脱落面積進展速度に、遮熱コーティング損傷データベー
ス工程(ST3)からのデータを参照し、最終遮熱コー
ティング脱落面積進展速度を設定するので、より精度の
高い遮熱コーティング脱落進展速度を設定することがで
きる。Therefore, in the thermal barrier coating falling-off rate calculating step (ST4), the thermal barrier coating falling-off area developing rate obtained from the thermal barrier coating falling-off area developing rate master curve is calculated from the thermal barrier coating damage database step (ST3). Since the final thermal barrier coating falling area development speed is set with reference to the data of 1, the more accurate thermal barrier coating falling development speed can be set.
【0046】遮熱コーティング脱落進展速度算出工程
(ST4)で算出した遮熱コーティング脱落速度値は、
次回定期検査脱落予測工程(ST5)で運転時間または
起動停止回数等を乗じ、例えば図6に示すように、予め
作成しておいて脱落剥離面積推定マスターカーブから遮
熱コーティング脱落面積を算出して推定する。The thermal barrier coating loss rate value calculated in the thermal barrier coating loss rate calculation step (ST4) is
In the next periodical inspection dropout prediction step (ST5), the running time or the number of start / stop times is multiplied, and as shown in FIG. 6, for example, the heat shield coating dropout area is calculated from the dropoff area estimation master curve created in advance. presume.
【0047】図2および図3は、タービン翼1を例に採
り、遮熱コーティングの剥離領域Aおよび脱落領域Bの
進展度合を互いに対比させた模式図である。なお、図2
は、現時点での遮熱コーティングの剥離領域Aと脱落領
域Bとを示す模式図である。また、図3は、次回定検で
の遮熱コーティングの剥離領域Aと脱落領域Bとを示す
模式図である。FIG. 2 and FIG. 3 are schematic diagrams in which the degree of progress of the exfoliation area A and the exfoliation area B of the thermal barrier coating are compared with each other by taking the turbine blade 1 as an example. Note that FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a peeling area A and a falling area B of the thermal barrier coating at the present time. Further, FIG. 3 is a schematic diagram showing a peeling area A and a falling area B of the thermal barrier coating in the next regular inspection.
【0048】図2および図3を対比すれば、遮熱コーテ
ィングの剥離および脱落が進展していることがわかる
が、これらの進展状況は、次回定期脱落予測工程(ST
5)から算出される。2 and 3 are compared with each other, it can be seen that peeling and dropping of the thermal barrier coating are progressing. The progress of these is shown in the next regular dropping prediction process (ST).
It is calculated from 5).
【0049】他方、次回定期脱落予測工程(ST5)で
算出した遮熱コーティング脱落面積は、遮熱コーティン
グ脱落量補正工程(ST6)で補正が行われる。On the other hand, the thermal barrier coating loss area calculated in the next regular loss estimation step (ST5) is corrected in the thermal coating loss amount correction step (ST6).
【0050】一般に、遮熱コーティングとして、例え
ば、セラミックスを用い、タービン翼1の基材(母材)
として、例えば、耐食合金を用いる場合、耐食合金の酸
化層は遮熱コーティングの損傷と密接な相関があり、酸
化層の厚さが一定の値になると、遮熱コーティングの脱
落確率および剥離確率が急激に上昇することが知られて
いる。Generally, for example, ceramics is used as the thermal barrier coating, and the base material (base material) of the turbine blade 1 is used.
As an example, when using a corrosion-resistant alloy, the oxide layer of the corrosion-resistant alloy has a close correlation with the damage of the thermal barrier coating, and when the thickness of the oxide layer becomes a constant value, the falling probability and the peeling probability of the thermal barrier coating are It is known to rise sharply.
【0051】なお、耐食合金の酸化量は被検体の供試温
度と運転時間の関数で表わされ、計算から求めることが
できるが、遮熱コーティングの脱落などの損傷が加わる
ことを考えて被検体で直に計測することが望ましい。The amount of oxidation of the corrosion resistant alloy is expressed by a function of the test temperature of the sample and the operating time, and can be calculated. However, considering that damage such as dropping of the thermal barrier coating may occur, It is desirable to measure directly with a sample.
【0052】耐食合金の酸化層厚さの計測には、図7に
示すように、過電流法が用いられる。遮熱コーティング
は、例えば、タービン翼1の基材2上に、耐食合金層
3、セラミックス層4を被覆している。そして、運転中
の高温環境により、耐食合金層3に酸化層5が生成され
る。To measure the thickness of the oxide layer of the corrosion resistant alloy, the overcurrent method is used as shown in FIG. The thermal barrier coating covers, for example, the base material 2 of the turbine blade 1 with the corrosion-resistant alloy layer 3 and the ceramics layer 4. Then, due to the high temperature environment during operation, the oxide layer 5 is generated in the corrosion resistant alloy layer 3.
【0053】耐食合金層3に酸化層5が生成された場
合、セラミックス層4にはコイル6が装着され、コイル
6に交流電流が流される。セラミックス層4は、非導電
性であるから、耐食合金層3、基材2にのみ過電流が発
生する。過電流が発生すると、コイル6のインピーダン
スが変化する。酸化層5は若干の導電性が認められるの
で、インピーダンスの変化量を計測すれば、酸化層5の
厚みを容易に計測することができる。When the oxide layer 5 is formed in the corrosion resistant alloy layer 3, the coil 6 is attached to the ceramic layer 4 and an alternating current is passed through the coil 6. Since the ceramics layer 4 is non-conductive, an overcurrent is generated only in the corrosion resistant alloy layer 3 and the base material 2. When the overcurrent occurs, the impedance of the coil 6 changes. Since the oxide layer 5 has some conductivity, the thickness of the oxide layer 5 can be easily measured by measuring the amount of change in impedance.
【0054】なお、過電流法を用いて酸化層5の厚さを
計測する際、図8に示すように、励磁用コイル7とイン
ピーダンスの変化を検出する検出用コイル8とをペアに
してセラミックス層4に装着してもよく、また、図9に
示すように、遮熱コーティングで被覆されていない露出
した金属部分の被検体9にリード線10を介して直接通
電し、コイルを内蔵する探触子11でインピーダンスの
変化を計測し、酸化層12の厚みを計測してもよい。When measuring the thickness of the oxide layer 5 by using the overcurrent method, as shown in FIG. 8, the exciting coil 7 and the detecting coil 8 for detecting a change in impedance are paired to form a ceramic. It may be mounted on the layer 4, or, as shown in FIG. 9, the probe 9 having a built-in coil is directly energized through the lead wire 10 to the subject 9 of the exposed metal portion which is not covered with the thermal barrier coating. The thickness of the oxide layer 12 may be measured by measuring the change in impedance with the probe 11.
【0055】前者は、励磁コイル7を検出コイル8とが
別々に取り付けているから、被検体9の情報をより精確
に検出できる点で有効であり、後者は、基材2が露出し
ている場合に、簡易に計測できる点で有効である。The former is effective in that the excitation coil 7 and the detection coil 8 are separately attached, and therefore the information of the subject 9 can be detected more accurately, and the latter is effective in exposing the base material 2. In this case, it is effective in that it can be easily measured.
【0056】このように、耐食合金層3の厚みが計測さ
れると、このデータに基づいて遮熱コーティング脱落面
積補正工程(ST6)は、図5の破線で示すように予め
作成しておいた酸化層厚みに基づく脱落剥離マスターカ
ーブから補正値を算出する。When the thickness of the corrosion-resistant alloy layer 3 is measured in this manner, the thermal barrier coating falling area correction step (ST6) is prepared in advance based on this data as shown by the broken line in FIG. A correction value is calculated from the falling peeling master curve based on the oxide layer thickness.
【0057】補正値が算出されると、遮熱コーティング
脱落面積予測工程(ST7)は、上述遮熱コーティング
脱落進展速度算出工程(ST4)から算出した脱落進展
速度および次回定期脱落予測工程(ST5)の脱落剥離
面積推定マスターカーブから求めた脱落面積に補正を加
えて修正し、次回の定検時における遮熱コーティングの
脱落面積を算出して予測する。When the correction value is calculated, the thermal barrier coating falling area predicting step (ST7) is carried out in the thermal barrier coating falling rate calculating step (ST4) and the next regular falling rate predicting step (ST5). Estimate the exfoliation and peeling area of the thermal barrier coating by correcting it by adding the correction to the exfoliation area obtained from the master curve.
【0058】このように、本実施形態は、計測した遮熱
コーティング脱落面積に、温度および応力の線図と、遮
熱コーティング損傷データベースのデータとを活用して
遮熱コーティング脱落進展速度を算出し、算出した遮熱
コーティング脱落進展速度に次回の定検までの運転時間
等を乗算し、マスターカーブから脱落面積を算出し、さ
らに耐食合金層に生成される酸化層の厚みに基づく補正
を行って次回の定検の遮熱コーティング脱落面積を予測
するので、遮熱コーティング脱落面積を精度よく予測す
ることができ、次回定検時における補修または交換の計
画を事前に練ることができ、定検作業時間をより一層短
縮させることができる。As described above, in this embodiment, the thermal barrier coating drop-off progress rate is calculated by utilizing the temperature and stress diagram and the data in the thermal barrier coating damage database for the measured thermal barrier coating drop-off area. By multiplying the calculated thermal barrier coating drop-off rate by the operating time until the next regular inspection, calculate the drop-off area from the master curve, and then make a correction based on the thickness of the oxide layer generated in the corrosion-resistant alloy layer. Since the area where the thermal barrier coating is lost during the next regular inspection is predicted, it is possible to accurately predict the area where the thermal barrier coating is lost, and it is possible to formulate a repair or replacement plan for the next regular inspection in advance. The time can be further shortened.
【0059】なお、本実施形態は、遮熱コーティング脱
落面積について説明したが、この例に限らず、遮熱コー
ティング剥離面積も上述と同様の手法を用いて算出する
ことができる。In this embodiment, the thermal barrier coating falling area has been described, but the present invention is not limited to this example, and the thermal barrier coating peeling area can be calculated using the same method as described above.
【0060】説明の便宜上、再び、図1を用いて遮熱コ
ーティングの剥離面積算出方法を説明する。For convenience of explanation, the method for calculating the peeled area of the thermal barrier coating will be described again with reference to FIG.
【0061】本実施形態に係る遮熱コーティング剥離面
積算出方法は、高温部品の基材から剥離した遮熱コーテ
ィングの剥離面積を計測する遮熱コーティング剥離面積
計測工程(ST8)と、計測した遮熱コーティング剥離
面積のデータに、応力算出工程(ST2)からのデータ
と、遮熱コーティング損傷データベース工程(ST3)
からのデータとを基にして遮熱コーティングの剥離進展
速度を算出する遮熱コーティング剥離進展速度算出工程
(ST9)と、算出した剥離進展速度を基に運転時間を
乗算し、例えば、図6に示すように予め作成しておいて
脱落剥離面積マスターカーブから剥離面積を算出し(S
T5)、さらに酸化層の厚さを考慮して補正し(ST
6)、次回の定期点検での遮熱コーティングの剥離面積
を算出して予測する遮熱コーティング剥離面積予測工程
(ST10)とを備えている。The thermal barrier coating peeling area calculation method according to the present embodiment comprises a thermal barrier coating peeling area measuring step (ST8) for measuring the peeling area of the thermal barrier coating peeled from the base material of the high temperature component, and the measured thermal barrier coating area. The data from the stress calculation step (ST2) and the thermal barrier coating damage database step (ST3) are used as the data of the coating peeling area.
The thermal barrier coating peeling progress rate calculation step (ST9) for calculating the peeling progress rate of the thermal barrier coating on the basis of the data from and the operating time based on the calculated peeling progress rate. As shown in the figure, the peeling area is calculated in advance from the falling peeling area master curve (S
T5), and further correction is performed in consideration of the thickness of the oxide layer (ST
6), the thermal barrier coating peeling area prediction step (ST10) of calculating and predicting the peeling area of the thermal barrier coating in the next regular inspection.
【0062】遮熱コーティング剥離面積計測工程(ST
8)は、上述の遮熱コーティング脱落面積計測工程(S
T1)と異なり、赤外線法が用いられる。Thermal barrier coating peeling area measuring step (ST
8) is the above-mentioned thermal barrier coating falling area measurement step (S
Unlike T1), the infrared method is used.
【0063】この赤外線法は、被検体をハロゲンランプ
等の加熱器で加熱し、加熱時の遮熱コーティング表面の
温度分布を赤外線カメラで計測するものである。このと
き、被検体の健全部では、遮熱コーティングを通じて熱
が基材まで伝わるが、剥離部では熱伝導が悪いため、遮
熱コーティング表面に熱が滞留する。つまり、赤外線カ
メラで高温部として検出されたところに遮熱コーティン
グの剥離が存在する。この高温部の面積を画像上で計測
することにより、遮熱コーティングの剥離面積を計測す
ることができる。In the infrared method, the object is heated by a heater such as a halogen lamp, and the temperature distribution on the surface of the thermal barrier coating during heating is measured by an infrared camera. At this time, in the healthy part of the subject, heat is transferred to the base material through the thermal barrier coating, but in the peeling part, the heat conduction is poor, so the heat stays on the surface of the thermal barrier coating. That is, there is peeling of the thermal barrier coating where it is detected as a high temperature portion by the infrared camera. By measuring the area of this high temperature portion on the image, the peeled area of the thermal barrier coating can be measured.
【0064】剥離面積が計測されると、応力算出工程
(ST2)で予め作成しておいた温度・応力の線図と、
遮熱コーティング損傷データベース工程(ST3)から
のデータとを照し合わせながら、遮熱コーティング剥離
進展速度算出工程(ST9)では、被検体の剥離面積進
展速度を算出する。When the peeled area is measured, a temperature / stress diagram created in advance in the stress calculation step (ST2),
In comparison with the data from the thermal barrier coating damage database step (ST3), the thermal barrier coating peeling progress rate calculating step (ST9) calculates the peeling area developing rate of the subject.
【0065】また、被検体の同一部分に、遮熱コーティ
ングの脱落と剥離の双方ともに存在している場合、遮熱
コーティング剥離進展速度算出工程(ST9)で遮熱コ
ーティングの脱落面積と別個剥離面積を算出する。な
お、他の工程は、第1実施形態で示した工程の手法と同
じなので、その重複説明を省略する。In the case where both the thermal barrier coating is removed and peeled off in the same portion of the object, the thermal barrier coating peeling progress rate calculation step (ST9) is performed to separate the thermal barrier coating from the removed area. To calculate. Note that the other steps are the same as the method of the steps shown in the first embodiment, and thus their duplicate description will be omitted.
【0066】このように、本実施形態は、計測した遮熱
コーティング剥離面積に、温度および応力の線図と、遮
熱コーティング損傷データベースのデータとを活用して
遮熱コーティング剥離進展速度を算出し、算出した遮熱
コーティング剥離進展速度に次回の定検までの運転時間
等を乗算し、さらに耐食合金層に生成される酸化層の厚
みに基づく補正を行って次回の定検の遮熱コーティング
剥離面積を算出して予測するので、遮熱コーティング剥
離面積を精度よく予測することができ、次回定検時にお
ける補修または交換の計画を事前に練ることができ、定
検作業時間をより一層短縮させることができる。特に、
本実施形態は、遮熱コーティングの基材からの脱落と剥
離とを同時に平行して算出できる点で有効である。As described above, in this embodiment, the thermal barrier coating peeling progress rate is calculated by utilizing the temperature and stress diagram and the data of the thermal barrier coating damage database in the measured thermal barrier coating peeling area. , The calculated thermal barrier coating peeling speed is multiplied by the operating time until the next regular inspection, and correction is performed based on the thickness of the oxide layer formed in the corrosion-resistant alloy layer to remove the thermal barrier coating for the next regular inspection. Since the area is calculated and predicted, the peeling area of the thermal barrier coating can be accurately predicted, and the repair or replacement plan at the next regular inspection can be planned in advance, further shortening the regular inspection work time. be able to. In particular,
The present embodiment is effective in that it is possible to calculate the removal and peeling of the thermal barrier coating from the base material in parallel at the same time.
【0067】図10は、本発明に係る遮熱コーティング
の寿命評価方法の第3の実施形態を説明する流れ線図で
ある。FIG. 10 is a flow chart for explaining the third embodiment of the thermal barrier coating life evaluation method according to the present invention.
【0068】本実施形態に係る遮熱コーティングの寿命
評価方法は、遮熱コーティング表面残留応力計測工程
(ステップ1)と、耐食合金層とセラミックス層界面と
の応力推定算出工程(ステップ2)と、遮熱コーティン
グ脱落寿命算出工程(ステップ3)とを備える構成にな
っている。The method of evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present embodiment comprises a thermal barrier coating surface residual stress measurement step (step 1), a stress estimation calculation step (step 2) between the corrosion resistant alloy layer and the ceramics layer interface, It is configured to include a thermal barrier coating removal life calculation step (step 3).
【0069】遮熱コーティング表面残留応力計測工程
(ステップ1)は、遮熱コーティング表面の残留応力
を、例えば、X線を用いて計測する。In the thermal barrier coating surface residual stress measuring step (step 1), the residual stress on the thermal barrier coating surface is measured by using, for example, X-rays.
【0070】遮熱コーティングの表面は、製造時の引張
応力が残留しているが、運転による熱履歴により、応力
緩和が起こり、応力値が徐々に低下する傾向にある。Although the tensile stress at the time of manufacture remains on the surface of the thermal barrier coating, stress relaxation tends to occur due to thermal history due to operation, and the stress value tends to gradually decrease.
【0071】また、耐食合金層上に生成される酸化層も
遮熱コーティング表面の残留応力を低下させる。The oxide layer formed on the corrosion resistant alloy layer also reduces the residual stress on the surface of the thermal barrier coating.
【0072】したがって、運転時間または起動停止回数
の増加とともに、遮熱コーティング表面の残留応力は低
下するものの、いまだに残っていることに基づ。Therefore, the residual stress on the surface of the thermal barrier coating decreases with the increase of the operating time or the number of times of starting and stopping, but it is based on that the residual stress still remains.
【0073】次に、計測された遮熱コーティング表面の
残留応力値から、耐食合金層とセラミックス層界面との
応力推定算出工程(ステップ2)では、耐食合金層とセ
ラミックス層界面との内部応力を予測する。Next, in the stress estimation calculation step (step 2) between the corrosion resistant alloy layer and the ceramics layer interface, the internal stress between the corrosion resistant alloy layer and the ceramics layer interface is calculated from the measured residual stress value on the surface of the thermal barrier coating. Predict.
【0074】遮熱コーティング内の残留応力は、表面で
最も高く、耐食合金層層界面で最も低い応力勾配になっ
ている。この応力勾配を予め実験および製造シミュレー
ションにより解析して求めておけば、遮熱コーティング
表面の残留応力から、セラミックス層と耐食合金層界面
との内部応力が推測できる。The residual stress in the thermal barrier coating is highest at the surface and lowest at the interface of the corrosion resistant alloy layer. If this stress gradient is analyzed and obtained in advance by experiments and manufacturing simulations, the internal stress between the ceramic layer and the corrosion resistant alloy layer interface can be estimated from the residual stress on the surface of the thermal barrier coating.
【0075】最後に遮熱コーティング脱落寿命算出工程
(ステップ3)では、算出された耐食合金層とセラミッ
クス層界面との内部応力より、遮熱コーティング脱落ま
での寿命を予測する。セラミックス層と耐食合金層との
界面の内部応力は、遮熱コーティングの脱落と密接な相
関があるので、内部応力がわかれば遮熱コーティングの
脱落寿命が予測可能である。Finally, in the thermal barrier coating dropout life calculation step (step 3), the lifetime until the thermal barrier coating falls out is predicted from the calculated internal stress between the corrosion-resistant alloy layer and the ceramics layer. Since the internal stress at the interface between the ceramics layer and the corrosion resistant alloy layer has a close correlation with the loss of the thermal barrier coating, the loss life of the thermal barrier coating can be predicted if the internal stress is known.
【0076】なお、遮熱コーティングの剥離寿命も、上
述と同じ手法を用いては容易に算出することができる。The peeling life of the thermal barrier coating can be easily calculated using the same method as described above.
【0077】このように、本実施形態は、遮熱コーティ
ングの残留応力を計測し、計測した残留応力から耐食合
金層とセラミックス層界面との内部応力を算出し、算出
した内部応力から遮熱コーティングの脱落寿命および剥
離寿命のうち、いずれか一方を予測するので、簡易な手
法で遮熱コーティングの脱落および剥離寿命を容易に予
測することができる。As described above, in this embodiment, the residual stress of the thermal barrier coating is measured, the internal stress between the corrosion resistant alloy layer and the ceramics layer interface is calculated from the measured residual stress, and the thermal barrier coating is calculated from the calculated internal stress. Since either one of the falling life and the peeling life of the thermal barrier coating is predicted, it is possible to easily predict the falling life and the peeling life of the thermal barrier coating by a simple method.
【0078】なお、本実施形態は、遮熱コーティングの
基材からの脱落寿命を推測したが、このデータを、例え
ば、既に述べた第1実施形態等に適用すれば遮熱コーテ
ィングの脱落面積等をより精確に算出することができ
る。In this embodiment, the life of the thermal barrier coating falling off the base material was estimated, but if this data is applied to, for example, the above-described first embodiment, the area of the thermal barrier coating falling off, etc. Can be calculated more accurately.
【0079】[0079]
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る遮熱
コーティングの寿命評価方法は、高温部品に被覆する遮
熱コーティングの次回定検時までの脱落面積、剥離面
積、脱落寿命等のうちいずれかを計測データ、線図、デ
ータベースを用いて算出するので、次回定検的における
補修または交換の計画を事前に練ることができ、定検作
業時間をより一層短縮させることができる。As described above, the method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention is applied to the thermal barrier coating for covering high temperature parts, including the dropout area, peeling area and dropout life until the next regular inspection. Since either of them is calculated using the measurement data, the diagram, and the database, the repair or replacement plan for the next regular inspection can be planned in advance, and the regular inspection work time can be further shortened.
【図1】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価方法
の第1実施形態および第2実施形態を説明する流れ線
図。FIG. 1 is a flow diagram illustrating a first embodiment and a second embodiment of a method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention.
【図2】現時点での遮熱コーティングの剥離領域と脱落
領域とを示す模式図。FIG. 2 is a schematic view showing a peeling area and a falling area of the thermal barrier coating at the present time.
【図3】次回定検での遮熱コーティングの剥離領域と脱
落領域とを示す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram showing a peeling area and a falling area of the thermal barrier coating in the next regular inspection.
【図4】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価方法
に適用する遮熱コーティング脱落剥離面積進展速度マス
ターカーブ。FIG. 4 is a master curve of thermal barrier coating drop-off area development rate applied to the thermal barrier coating life evaluation method according to the present invention.
【図5】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価方法
に適用する酸化層厚みに基づいて補正値を算出する脱落
剥離面積マスターカーブ。FIG. 5 is a falling-off peeling area master curve for calculating a correction value based on the thickness of an oxide layer applied to the life evaluation method for a thermal barrier coating according to the present invention.
【図6】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価方法
に適用する運転時間等に基づいて脱落面積、剥離面積を
推測する脱落・剥離面積マスターカーブ。FIG. 6 is a falling / peeling area master curve for estimating the falling area and the peeling area based on the operating time and the like applied to the method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention.
【図7】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価方法
に適用する単一コイルを用いる過電流法で、セラミック
ス層と耐食合金層との界面に発生した酸化層厚さを計測
する模式図。FIG. 7 is a schematic diagram for measuring an oxide layer thickness generated at an interface between a ceramic layer and a corrosion resistant alloy layer by an overcurrent method using a single coil, which is applied to a life evaluation method for a thermal barrier coating according to the present invention.
【図8】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価方法
に適用する同心状に配置した2個のコイルを用いた過電
流法で、セラミックス層と耐食合金層との界面に発生し
た酸化層厚さを計測する模式図。FIG. 8 is an oxide layer thickness generated at an interface between a ceramic layer and a corrosion-resistant alloy layer by an overcurrent method using two coils arranged concentrically, which is applied to a life evaluation method for a thermal barrier coating according to the present invention. Schematic diagram for measuring the height.
【図9】被検体に電流を流す過電流法で、セラミックス
層と耐食合金層との界面に生成された酸化層厚さを計測
する模式図。FIG. 9 is a schematic diagram for measuring the thickness of an oxide layer formed at the interface between a ceramics layer and a corrosion-resistant alloy layer by an overcurrent method in which a current is applied to a subject.
【図10】本発明に係る遮熱コーティングの寿命評価方
法の第3の実施形態を説明する流れ線図。FIG. 10 is a flow diagram illustrating a third embodiment of the method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to the present invention.
1…タービン翼、2…基材(母材)、3…耐食合金層、
4…セラミックス層、5…酸化層、6…コイル、7…励
磁用コイル、8…検出用コイル、9…被検体、10…リ
ード線、11…探触子、12…酸化層。1 ... Turbine blade, 2 ... Base material (base material), 3 ... Corrosion resistant alloy layer,
4 ... Ceramics layer, 5 ... Oxidation layer, 6 ... Coil, 7 ... Excitation coil, 8 ... Detection coil, 9 ... Subject, 10 ... Lead wire, 11 ... Probe, 12 ... Oxidation layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤山 一成 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 高木 圭介 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 Fターム(参考) 2G050 AA02 BA10 BA12 CA02 DA03 EA01 EA04 EB02 EB07 EC01 2G053 AA14 AB21 BA19 BB11 BC02 BC14 CA03 CA17 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Kazunari Fujiyama 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Keihin Office (72) Inventor Keisuke Takagi 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Keihin Office F-term (reference) 2G050 AA02 BA10 BA12 CA02 DA03 EA01 EA04 EB02 EB07 EC01 2G053 AA14 AB21 BA19 BB11 BC02 BC14 CA03 CA17
Claims (10)
層を備える遮熱コーティングの脱落面積を予測する際、
前記遮熱コーティングの脱落面積を計測する工程と、計
測した遮熱コーティング脱落面積のデータに、温度応力
に基づくマスターカーブからのデータおよび遮熱コーテ
ィング損傷データベースからのデータを照し合わせて遮
熱コーティングの脱落進展速度を算出する工程と、算出
した遮熱コーティングの脱落進展速度に運転時間を乗算
する工程と、前記耐食合金と前記セラミックスとの間に
生成される酸化層の厚みに基づいて前記速度を補正する
工程とを備えることを特徴とする遮熱コーティングの寿
命評価方法。1. When predicting the falling area of a thermal barrier coating provided with each layer consisting of a corrosion resistant alloy and ceramics,
The step of measuring the falling area of the thermal barrier coating and the measured thermal barrier coating falling area data are compared with the data from the master curve based on the temperature stress and the data from the thermal barrier coating damage database. The step of calculating the drop-off rate, the step of multiplying the calculated drop-off rate of the thermal barrier coating by the operating time, and the rate based on the thickness of the oxide layer formed between the corrosion-resistant alloy and the ceramics. The method of evaluating the life of a thermal barrier coating, comprising:
層を備える遮熱コーティングの剥離面積を予測する際、
前記遮熱コーティングの剥離面積を計測する工程と、計
測した遮熱コーティング剥離面積のデータに、温度応力
に基づくマスターカーブからのデータおよび遮熱コーテ
ィング損傷データベースからのデータを照し合わせて遮
熱コーティングの剥離進展速度を算出する工程と、算出
した遮熱コーティングの剥離進展速度に運転時間を乗算
する工程と、前記耐食合金と前記セラミックスとの間に
生成される酸化層の厚みに基づいて前記速度を補正する
工程とを備えることを特徴とする遮熱コーティングの寿
命評価方法。2. When predicting the peeling area of a thermal barrier coating comprising layers of corrosion resistant alloy and ceramics,
The step of measuring the peeling area of the thermal barrier coating and the measured thermal barrier coating peeling area data are compared with the data from the master curve based on the temperature stress and the data from the thermal barrier coating damage database. And a step of multiplying the calculated peeling growth rate of the thermal barrier coating by an operating time, and the rate based on the thickness of an oxide layer formed between the corrosion resistant alloy and the ceramics. The method of evaluating the life of a thermal barrier coating, comprising:
検査で得られた実際の損傷状態、遮熱コーティングを施
工したテストピースを用いた熱機械疲労試験のデータを
収納されたものを用いることを特徴とする請求項1また
は2記載の遮熱コーティングの寿命評価方法。3. The thermal barrier coating damage database comprises:
3. The thermal barrier coating according to claim 1, wherein an actual damage state obtained by inspection and data of a thermomechanical fatigue test using a test piece on which a thermal barrier coating is applied are stored. Life evaluation method.
度に基づいて計算で応力を算出して予め作成しておくこ
とを特徴とする請求項1または2記載の遮熱コーティン
グの寿命評価方法。4. The method of evaluating the life of a thermal barrier coating according to claim 1, wherein the master curve based on temperature stress is created in advance by calculating stress based on temperature.
れた酸化層厚みに基づく補正は、予め作成しておいた酸
化層厚みに基づく脱落剥離マスターカーブから算出する
ことを特徴とする請求項1または2記載の遮熱コーティ
ングの寿命評価方法。5. The correction based on the thickness of the oxide layer formed between the corrosion-resistant alloy and the ceramics is calculated from a drop-off master curve based on the thickness of the oxide layer that is created in advance. Alternatively, the method for evaluating the life of the thermal barrier coating described in 2 above.
赤外線カメラを用いることを特徴とする請求項2記載の
遮熱コーティングの寿命評価方法。6. The peeled area of the thermal barrier coating is measured by
An infrared camera is used, The lifetime evaluation method of the thermal barrier coating of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
れた酸化層厚みは、前記セラミックスに装着するコイル
に交流電流を通電し、インピーダンス変化量を基にして
計測することを特徴とする請求項1または2記載の遮熱
コーティングの寿命評価方法。7. The thickness of the oxide layer formed between the corrosion resistant alloy and the ceramics is measured based on the amount of impedance change by passing an alternating current through a coil mounted on the ceramics. 1. A method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to 1 or 2.
変化を検出する検出用とをペアにして備えていることを
特徴とする請求項1または2記載の遮熱コーティングの
寿命評価方法。8. The method for evaluating the life of a thermal barrier coating according to claim 1, wherein the coil is provided with a pair for excitation and a pair for detection for detecting a change in impedance.
れた酸化層厚みは、遮熱コーティングで被覆されていな
い金属露出部分に電流を通電し、インピーダンスの変化
を探触子で検出することを特徴とする請求項1または2
記載の遮熱コーティングの寿命評価方法。9. The thickness of the oxide layer formed between the corrosion-resistant alloy and the ceramic is such that a change in impedance can be detected by a probe by passing a current through an exposed metal portion not covered with a thermal barrier coating. Claim 1 or 2 characterized
A method for evaluating the life of the thermal barrier coating described.
各層を備える遮熱コーティングの脱落面積および剥離面
積のうち、いずれか一方を予測する際、前記遮熱コーテ
ィング表面の残留応力を計測する工程と、計測した残留
応力から前記耐食合金とセラミックス層界面との内部応
力を算出する工程とを備えることを特徴とする遮熱コー
ティングの寿命評価方法。10. A step of measuring a residual stress on the surface of the thermal barrier coating when predicting either one of a falling area and a peeling area of the thermal barrier coating including each layer made of a corrosion resistant alloy and ceramics, and measuring the residual stress. Calculating the internal stress between the corrosion resistant alloy and the ceramics layer interface from the residual stress.
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