JP2006242887A - Crack occurrence predicting method for gas turbine component, and prediction system - Google Patents

Crack occurrence predicting method for gas turbine component, and prediction system Download PDF

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大蔵 斎藤
Hiroaki Yoshioka
洋明 吉岡
Kazuhiro Kitayama
和弘 北山
Toru Sawa
徹 澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely estimate the crack occurrence time of a gas turbine component, without destroying the gas turbine component and without using special measuring devices. <P>SOLUTION: Property values of a sensor 8 are measured, by mounting the sensor 8 in the heat-shielding coatings 9, 10 of the gas turbine component 11 having the heat-shielding coatings 9, 10 on the outside surface thereof. By using the correlation between the crack occurrence time of the material of the gas turbine component 11 that has been separately determined and the property values of the sensor 8, a method is performed to estimate the time until the crack occurs in the gas turbine component 11. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はガスタービン部品のき裂発生予測方法および予測システムに係り、特に外表面に遮熱コーティングを有するガスタービン部品のリコーディング後のき裂発生時間を非破壊的に推定するガスタービン部品のき裂発生予測方法および予測システムに関する。   The present invention relates to a crack generation prediction method and prediction system for a gas turbine component, and more particularly to a non-destructive estimation of a crack generation time after recoding of a gas turbine component having a thermal barrier coating on an outer surface. The present invention relates to a crack generation prediction method and a prediction system.

ガスタービン発電プラントはガスタービンと同軸に設けられた圧縮機の駆動によって圧縮された圧縮空気を燃焼器に導入して燃焼器で燃料とともに燃焼する。燃焼による高温の燃焼ガスはトランジションピースおよび静翼を経て動翼に導入され、この動翼を回転駆動させてガスタービンの仕事をさせるようになっている。   In a gas turbine power plant, compressed air compressed by driving a compressor provided coaxially with the gas turbine is introduced into a combustor and combusted with fuel in the combustor. High-temperature combustion gas from combustion is introduced into the moving blade through the transition piece and the stationary blade, and the moving blade is driven to rotate to cause the gas turbine to work.

この種のガスタービンの高温部品である燃焼器ライナ、トランジションピース、静翼および動翼にはNi基またはCo基またはNi-Fe基耐熱超合金が用いられているが、ガスタービンの運転とともに種々の損傷が生じる。まず、高温の燃焼ガス雰囲気にあるため、材質劣化が生じるとともに動翼については高速回転により遠心応力でクリープ損傷が蓄積する。また、ガスタービンの起動時には比較的低温環境域から高温環境域に、停止時には逆に高温環境域から低温環境域に推移する段階で熱疲労が生じ、疲労損傷が蓄積する。これらの損傷は重畳して蓄積する。   Ni-based, Co-based, or Ni-Fe-based heat-resistant superalloys are used for the combustor liners, transition pieces, stationary blades, and moving blades that are the high-temperature components of this type of gas turbine. Cause damage. First, since it is in a high-temperature combustion gas atmosphere, material deterioration occurs, and creep damage accumulates due to centrifugal stress due to high-speed rotation of the rotor blades. Further, when the gas turbine is started, thermal fatigue occurs at the stage of transition from the relatively low temperature environment region to the high temperature environment region, and conversely from the high temperature environment region to the low temperature environment region when the gas turbine is stopped, and fatigue damage accumulates. These damages accumulate in a superimposed manner.

ところでガスタービン高温部品の保守管理は、機器の設計段階で決まるクリープあるいは疲労寿命と実機の運転、立地上の環境により設定される寿命をもとに同一機種あるいは同一運転形態をとるガスタービンを分類し、分類された各グループの先行機の実績を用いて設計寿命を補正し、後続機の保守管理を行っている。近年ではガスタービンの高温部品の劣化と損傷を効率的に精度良く予測する保守管理方法が採用されつつある(例えば特許文献1参照)。いずれの保守管理方法にしても、必要に応じて定検毎に補修を繰返して管理寿命に到達した後、一律に廃却となり新品と交換している。   By the way, for maintenance management of gas turbine high temperature parts, classify gas turbines of the same model or operation form based on the creep or fatigue life determined at the design stage of the equipment and the operation of the actual machine, the life set according to the environment in the location Then, the design life is corrected using the results of the preceding machines of each classified group, and the maintenance of the subsequent machines is performed. In recent years, a maintenance management method for efficiently and accurately predicting deterioration and damage of high-temperature components of a gas turbine is being adopted (see, for example, Patent Document 1). In any maintenance management method, repairs are repeated at regular inspections as necessary, and after reaching the management life, they are uniformly discarded and replaced with new ones.

高温部品の中で特に動翼は、運転によって生じる材質劣化とともに蓄積したクリープ損傷、疲労損傷による歪みが大きくなり、き裂が生じる。その後の使用によりき裂が進展し、補修しない場合は破壊事故につながる危険がある。従って、き裂が発生するまでの時間を推定するために歪みを定量的に推定する手法が必要である。なお、各種部品の歪みを推定する手法として下記の手法が主に知られている。   Among the high-temperature parts, the blades, in particular, are subject to material deterioration caused by operation, and the distortion caused by accumulated creep damage and fatigue damage increases, resulting in cracks. Subsequent use will cause cracks to develop, and if not repaired, there is a risk of destruction. Therefore, there is a need for a method for quantitatively estimating the strain in order to estimate the time until the crack occurs. The following methods are mainly known as methods for estimating the distortion of various components.

切断手法…測定個所を機械的に切断して、物理的に歪みの一部を開放させ、このときの変形量の大きさを歪みゲージで測定する手法
X線回折手法…X線を測定個所に照射して、歪みによる結晶の乱れを測定してX線回折の原理から歪みを推定する手法
特開平10−293049号公報
Cutting method: A method of mechanically cutting the measurement location to physically release some strain, and measuring the amount of deformation at this time with a strain gauge. X-ray diffraction method: X-rays at the measurement location Method of estimating distortion from the principle of X-ray diffraction by measuring the disorder of crystals due to irradiation
Japanese Patent Laid-Open No. 10-293049

上記のように各種部品の歪みを推定する手法として切断手法とX線回折手法が知られているが、切断手法では歪みを推定すべき部品を破壊する必要がある。X線回折手法は非破壊で推定する利点はあるが、X線照射装置、X線検出器等の特殊な装置を必要とする等の問題がある。   As described above, the cutting method and the X-ray diffraction method are known as methods for estimating the distortion of various components. However, in the cutting method, it is necessary to destroy the component whose distortion is to be estimated. The X-ray diffraction method has an advantage of non-destructive estimation, but has a problem that a special apparatus such as an X-ray irradiation apparatus and an X-ray detector is required.

そこで本発明は、ガスタービン部品を破壊することなく、特殊な計測装置を用いることなくガスタービン部品のき裂発生時間を予測する方法およびシステムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method and system for predicting the crack occurrence time of a gas turbine part without destroying the gas turbine part and without using a special measuring device.

本発明の予測方法は、外表面に遮熱コーティングを有するガスタービン部品の前記遮熱コーティング内にセンサを装着してセンサの物性値を計測し、別途求めた前記ガスタービン部品の材料にき裂が発生する時間とセンサの物性値との相関を用いて前記ガスタービン部品にき裂が発生するまでの時間を推定する方法とする。   According to the prediction method of the present invention, a sensor is mounted in the thermal barrier coating of the gas turbine part having the thermal barrier coating on the outer surface, the physical property value of the sensor is measured, and the material of the gas turbine part separately obtained is cracked. In this method, the time until a crack is generated in the gas turbine component is estimated using the correlation between the time when the gas is generated and the physical property value of the sensor.

本発明の予測システムは、外表面に遮熱コーティングを有するガスタービン部品の前記遮熱コーティング内に装着されるセンサと、前記センサの物性値を計測する計測装置と、前記ガスタービン部品の材料にき裂が発生する時間とセンサの物性値との相関関係情報を保持するマスターカーブ作成装置と、前記相関関係情報を用いて前記ガスタービン部品について計測されたセンサの物性値から前記ガスタービン部品にき裂が発生するまでの時間を推定し表示するき裂発生時間表示装置とを備えている構成とする。   The prediction system of the present invention includes a sensor mounted in the thermal barrier coating of a gas turbine component having a thermal barrier coating on an outer surface, a measuring device that measures a physical property value of the sensor, and a material of the gas turbine component. A master curve creation device that holds correlation information between the time at which a crack occurs and the physical property value of the sensor, and the physical property value of the sensor measured for the gas turbine component using the correlation information. A crack generation time display device that estimates and displays the time until a crack occurs is provided.

本発明によれば、ガスタービン部品を破壊することなく、特殊な計測装置を用いることなく、精度よくガスタービン部品のき裂発生時間を推定することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately estimate the crack generation time of a gas turbine component without destroying the gas turbine component and without using a special measuring device.

以下、本発明に係るガスタービン部品のき裂発生予測方法および予測システムの第1および第2の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, first and second embodiments of a crack generation prediction method and a prediction system for a gas turbine component according to the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
本実施の形態のガスタービン部品のき裂発生予測システムは図1に示すように、センサに高融点金属ファイバを用いてガスタービン部品のき裂が発生する時間を推定すべき部位に装着された高融点金属ファイバの電気抵抗値を計測する電気抵抗計測装置1と、計測した電気抵抗値を演算処理する電気抵抗処理装置2と、マスターカーブ作成装置5と、マスターカーブ作成装置5から得られる情報をもとにき裂が発生するまでの時間の推定を行うき裂発生時間表示装置6を備えている。マスターカーブ作成装置5は、実験室等で測定した高融点金属ファイバの電気抵抗値と歪みとの相関特性を予め作成し、この相関特性を記憶しておく記憶機能部と、電気抵抗処理装置2から出力された実測値と前記記憶機能部の相関特性とからき裂が発生するまでの時間を演算して求める演算機能部とを有している。き裂発生時間表示装置6は、マスターカーブ作成装置5で出力された情報をもとに現時点におけるき裂が発生するまでの時間を表示す。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the gas turbine component crack generation prediction system according to the present embodiment is attached to a portion where the crack generation time of the gas turbine component should be estimated using a refractory metal fiber as a sensor. Information obtained from the electrical resistance measuring device 1 that measures the electrical resistance value of the refractory metal fiber, the electrical resistance processing device 2 that computes the measured electrical resistance value, the master curve creation device 5, and the master curve creation device 5 Is provided with a crack generation time display device 6 for estimating the time until a crack is generated. The master curve creation device 5 creates a correlation characteristic between the electrical resistance value and strain of the refractory metal fiber measured in a laboratory or the like in advance, and stores the correlation characteristic, and the electrical resistance processing apparatus 2. And a calculation function unit that calculates and calculates a time until a crack occurs from the actual measurement value output from the correlation function of the storage function unit. The crack occurrence time display device 6 displays the time until a crack occurs at the present time based on the information output from the master curve creation device 5.

図2はマスターカーブ作成装置5に記憶されるデータの例として、蒸気冷却構造の動翼を模擬した実験室等での測定で求められた高融点金属ファイバの電気抵抗値と歪みとの相関曲線7を示す。図2は、図3に示すように基材11とトップコート9との間に設けられたボンドコート10内に高融点金属ファイバ8を埋設したものにおいて、コーディング界面と平行な方向に引張による歪みを付加し、電気抵抗値およびき裂が発生するまでの時間を求めたものである。横軸は歪みであり、縦軸は電気抵抗値である。図2から分かるように、歪みの増大とともに電気抵抗値が増加し、き裂が発生した時点で電気抵抗値が無限大となる。なお前記マスターカーブ作成装置5には高融点金属ファイバ8の埋設位置が前述の図3以外に図4(a),(b)で示す位置、タングステン合金、モリブデン合金、タンタル合金等の各種高融点金属および高融点金属ファイバの直径を変化させた実験室等のデータも記憶されており、推定精度を向上するために追加データの入力も可能になっている。   FIG. 2 shows an example of data stored in the master curve creation device 5 as a correlation curve between the electrical resistance value and strain of a refractory metal fiber obtained by measurement in a laboratory or the like simulating a moving blade of a steam cooling structure. 7 is shown. FIG. 2 shows a strain caused by tension in a direction parallel to the coding interface in the case where a refractory metal fiber 8 is embedded in a bond coat 10 provided between a base material 11 and a top coat 9 as shown in FIG. Is added, and the electric resistance value and the time until cracking are obtained. The horizontal axis is the strain, and the vertical axis is the electrical resistance value. As can be seen from FIG. 2, the electrical resistance value increases as the strain increases, and the electrical resistance value becomes infinite when a crack occurs. In addition, in the master curve creating apparatus 5, the refractory metal fiber 8 is buried at a position shown in FIGS. 4A and 4B in addition to the above-mentioned FIG. 3, various high melting points such as tungsten alloy, molybdenum alloy, tantalum alloy, etc. Data of laboratories and the like in which the diameters of the metal and the refractory metal fiber are changed are also stored, and additional data can be input to improve the estimation accuracy.

ここでは実プラントで設計リコーティング時間内でリコーティングとなったガスタービンの第1段動翼を対象にき裂発生予測を実施した例を示す。第1段動翼がリコーティングまでに施されていたトップコート9とボンドコート10を除去し、その後、基材11の表面にボンドコート10を施し、このボンドコート10内に高融点金属ファイバとしてタングステンファイバを装着した。図5にタングステンファイバ14を装着した模式図を示す。蒸気冷却翼12の有効部の全周に装着し、深さ方向には図3に示すようにボンドコート10内に埋設した。その後、約10,000時間、約20,000時間使用後に計測端子13間の電気抵抗値を測定し、き裂発生までの時間を推定し、推定時間まで使用した。推定時間まで使用した翼の断面観察によってき裂が生じていることが確認され、精度よくき裂発生までの時間が推定できていた。タングステンファイバ14の装着位置を図6のように翼前縁部あるいは図7に示すように翼付根部とした場合にも同様な結果が得られた。   Here, an example is shown in which crack generation is predicted for the first stage blade of a gas turbine that has been recoated within the design recoating time in an actual plant. The top coat 9 and the bond coat 10 that have been applied to the first stage moving blade until the recoating are removed, and then the bond coat 10 is applied to the surface of the base material 11, and a refractory metal fiber is formed in the bond coat 10. A tungsten fiber was attached. FIG. 5 shows a schematic diagram in which the tungsten fiber 14 is mounted. It was attached to the entire circumference of the effective portion of the steam cooling blade 12 and embedded in the bond coat 10 in the depth direction as shown in FIG. Thereafter, the electrical resistance value between the measurement terminals 13 was measured after use for about 10,000 hours and about 20,000 hours, and the time until crack initiation was estimated and used until the estimated time. By observing the cross section of the blade used up to the estimated time, it was confirmed that a crack had occurred, and the time until the crack was generated could be accurately estimated. Similar results were obtained when the attachment position of the tungsten fiber 14 was the blade leading edge as shown in FIG. 6 or the blade root as shown in FIG.

なお、本実施の形態において、トップコート9の厚さ(Dt)、ボンドコート10の厚さ(Db)、および高融点金属ファイバ8の大きさ寸法(Df)は、それぞれDt=0.1〜2mm、Db=0.05〜0.2mm、Df=0.01〜0.1mmの範囲から適宜選定することができる。   In the present embodiment, the thickness (Dt) of the top coat 9, the thickness (Db) of the bond coat 10, and the size (Df) of the refractory metal fiber 8 are Dt = 0.1 to 0.1 respectively. 2 mm, Db = 0.05 to 0.2 mm, and Df = 0.01 to 0.1 mm can be appropriately selected.

以上のように、本実施の形態のガスタービン部品のき裂発生予測方法および予測システムによれば、ガスタービン部品を破壊することなく、特殊な計測装置を用いることなく、精度よくガスタービン部品のき裂発生時間を推定することができる。   As described above, according to the gas turbine component crack generation prediction method and prediction system of the present embodiment, the gas turbine component can be accurately obtained without destroying the gas turbine component, without using a special measuring device. Crack initiation time can be estimated.

(第2の実施の形態)
本実施の形態のガスタービン部品のき裂発生予測システムは図8に示すように、センサに光ファイバを用いてガスタービン部品のき裂が発生する時間を推定すべき部位に装着された光ファイバの屈折率を計測する屈折率計測装置3と、計測した屈折率を演算処理する屈折率処理装置4と、マスターカーブ作成装置5aと、マスターカーブ作成装置5aから得られる情報をもとにき裂が発生するまでの時間の推定を行うき裂発生時間表示6を備えている。マスターカーブ作成装置5aは、実験室等で測定した光ファイバの屈折率と歪みとの相関曲線を予め作成しこの相関特性を記憶しておく記憶機能部と、光ファイバの屈折率処理装置4から出力された実測値と前記記憶機能部に記憶されている相関特性とからき裂が発生するまでの時間を演算する演算機能部とを有している。き裂発生時間表示装置6は、マスターカーブ作成装置5aで出力された情報をもとに現時点におけるき裂が発生するまでの時間を表示する機能を有している。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 8, the gas turbine component crack generation prediction system according to the present embodiment uses an optical fiber as a sensor, and an optical fiber mounted at a site where the time at which a gas turbine component crack occurs should be estimated. Based on information obtained from the refractive index measuring device 3 for measuring the refractive index, the refractive index processing device 4 for computing the measured refractive index, the master curve creating device 5a, and the master curve creating device 5a. A crack occurrence time display 6 is provided for estimating the time until the occurrence of. The master curve creation device 5a includes a storage function unit that creates a correlation curve between the refractive index and distortion of an optical fiber measured in a laboratory or the like in advance and stores this correlation characteristic, and a refractive index processing device 4 for the optical fiber. A calculation function unit that calculates a time until a crack is generated from the output actual measurement value and the correlation characteristic stored in the storage function unit; The crack occurrence time display device 6 has a function of displaying the time until the occurrence of a crack at the present time based on the information output by the master curve creation device 5a.

図9はマスターカーブ作成装置5aに記憶されるデータの例として、蒸気冷却構造の動翼を模擬した実験室等での測定で求められた光ファイバの屈折率と歪みとの相関曲線15を示す。図9は、図10に示すように基材11とトップコート9との間に設けられたボンドコート10内に光ファイバ16を埋設し、コーディング界面と平行な方向に引張による歪みを付加し、屈折率およびき裂が発生するまでの時間を求めたものである。横軸は歪みであり、縦軸は屈折率である。図9から分かるように、歪みの増大とともに屈折率が低下し、き裂が発生した時点で屈折率が0となる。なお、前記マスターカーブ作成装置5aには光ファイバ16の埋設位置が図10以外に図11(a),(b)で示す位置や光ファイバの直径を変化させた実験室等のデータも記憶されており、推定精度を向上するために追加データの入力も可能になっている。   FIG. 9 shows, as an example of data stored in the master curve creation device 5a, a correlation curve 15 between the refractive index and strain of an optical fiber obtained by measurement in a laboratory or the like simulating a moving blade having a steam cooling structure. . 9, as shown in FIG. 10, an optical fiber 16 is embedded in the bond coat 10 provided between the base material 11 and the top coat 9, and strain due to tension is added in a direction parallel to the coding interface. The refractive index and the time until cracking are obtained. The horizontal axis is strain and the vertical axis is refractive index. As can be seen from FIG. 9, the refractive index decreases as the strain increases, and the refractive index becomes 0 when a crack occurs. In addition, the master curve creation device 5a also stores data such as a laboratory where the embedment position of the optical fiber 16 is changed as shown in FIGS. 11A and 11B and the diameter of the optical fiber in addition to FIG. In order to improve the estimation accuracy, additional data can be input.

ここでは実プラントで設計リコーティング時間内でリコーティングとなったガスタービンの第1段動翼を対象にき裂発生予測を実施した例を示す。第1段動翼がリコーティングまでに施されていたトップコート9とボンドコート10を除去し、その後、基材11の表面にボンドコート10を施し、このボンドコート10内に光ファイバを装着した。図12に光ファイバ16を装着した模式図を示す。蒸気冷却翼12の有効部の全周に装着し、深さ方向には図10に示すようにボンドコート10内に埋設した。その後、約10,000時間、約20,000時間使用後に計測端子13間の屈折率を測定し、き裂発生までの時間を推定し、推定時間まで使用した。推定時間まで使用した翼の断面観察によってき裂が生じていることが確認され、精度よくき裂発生までの時間が推定できていた。光ファイバ16の装着位置を図13に示すように翼前縁部あるいは図14に示すように翼付根部とした場合にも同様な結果が得られた。   Here, an example is shown in which crack generation is predicted for the first stage blade of a gas turbine that has been recoated within the design recoating time in an actual plant. The top coat 9 and the bond coat 10 that had been applied to the first stage moving blade until the recoating were removed, and then the bond coat 10 was applied to the surface of the substrate 11 and an optical fiber was mounted in the bond coat 10. . FIG. 12 shows a schematic diagram in which the optical fiber 16 is mounted. The steam cooling blade 12 was attached to the entire circumference of the effective portion, and embedded in the bond coat 10 in the depth direction as shown in FIG. Thereafter, the refractive index between the measurement terminals 13 was measured after use for about 10,000 hours and about 20,000 hours, and the time until crack initiation was estimated and used until the estimated time. By observing the cross section of the blade used up to the estimated time, it was confirmed that a crack had occurred, and the time until the crack was generated could be accurately estimated. Similar results were obtained when the mounting position of the optical fiber 16 was the blade leading edge as shown in FIG. 13 or the blade root as shown in FIG.

なお、本実施の形態において、トップコート9の厚さ(Dt)、ボンドコート10の厚さ(Db)、および光ファイバ16の大きさ寸法(Df)は、それぞれDt=0.1〜2mm、Db=0.05〜0.2mm、Df=0.01〜0.1mmの範囲から適宜選定することができる。   In the present embodiment, the thickness (Dt) of the top coat 9, the thickness (Db) of the bond coat 10, and the size (Df) of the optical fiber 16 are Dt = 0.1-2 mm, It can be appropriately selected from the ranges of Db = 0.05 to 0.2 mm and Df = 0.01 to 0.1 mm.

以上のように、本実施の形態のガスタービン部品のき裂発生予測方法および予測システムによれば、ガスタービン部品を破壊することなく、特殊な計測装置を用いることなく、精度よくガスタービン部品のき裂発生時間を推定することができる。   As described above, according to the gas turbine component crack generation prediction method and prediction system of the present embodiment, the gas turbine component can be accurately obtained without destroying the gas turbine component and without using a special measuring device. Crack initiation time can be estimated.

本発明の第1の実施の形態のガスタービン部品のき裂発生予測システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the crack generation | occurrence | production prediction system of the gas turbine component of the 1st Embodiment of this invention. 高融点金属ファイバの電気抵抗値と歪みの相関曲線を示し、本発明の第1の実施の形態のガスタービン部品のき裂発生予測システムの作用を説明する図。The figure which shows the correlation curve of the electrical resistance value and distortion of a refractory metal fiber, and demonstrates the effect | action of the crack generation | occurrence | production prediction system of the gas turbine component of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における高融点金属ファイバの装着位置を示す断面図。Sectional drawing which shows the attachment position of the refractory metal fiber in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における高融点金属ファイバの装着位置の他の例を示す断面図。Sectional drawing which shows the other example of the attachment position of the refractory metal fiber in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるガスタービン翼へのタングステンファイバの装着位置を示す側面図。The side view which shows the attachment position of the tungsten fiber to the gas turbine blade in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるガスタービン翼へのタングステンファイバの装着位置の他の例を示す側面図。The side view which shows the other example of the attachment position of the tungsten fiber to the gas turbine blade in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるガスタービン翼へのタングステンファイバの装着位置のさらに他の例を示す側面図。The side view which shows the further another example of the attachment position of the tungsten fiber to the gas turbine blade in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態のガスタービン部品のき裂発生予測システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the crack generation | occurrence | production prediction system of the gas turbine component of the 2nd Embodiment of this invention. 光ファイバの屈折率と歪みの相関曲線を示し、本発明の第2の実施の形態のガスタービン部品のき裂発生予測システムの作用を説明する図。The figure which shows the correlation curve of the refractive index and distortion of an optical fiber, and demonstrates the effect | action of the crack generation | occurrence | production prediction system of the gas turbine component of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における光ファイバの装着位置を示す断面図。Sectional drawing which shows the mounting position of the optical fiber in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における光フファイバの装着位置の他の例を示す断面図。Sectional drawing which shows the other example of the mounting position of the optical fiber in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態におけるガスタービン翼への光ファイバの装着位置を示す側面図。The side view which shows the attachment position of the optical fiber to the gas turbine blade in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態におけるガスタービン翼への光ファイバの装着位置の他の例を示す側面図。The side view which shows the other example of the mounting position of the optical fiber to the gas turbine blade in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態におけるガスタービン翼への光ファイバの装着位置のさらに他の例を示す側面図。The side view which shows the further another example of the mounting position of the optical fiber to the gas turbine blade in the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…電気抵抗計測装置、2…電気抵抗処理装置、3…屈折率計測装置、4…屈折率処理装置、5,5a…マスターカーブ作成装置、6…き裂発生時間表示装置、7…電気抵抗値と歪みの相関曲線、8…高融点金属ファイバ、9…トップコート、10…ボンドコート、11…基材、12…蒸気冷却翼、13…計測端子、14…タングステンファイバ、15…屈折率と歪みの相関曲線、16…光ファイバ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrical resistance measuring apparatus, 2 ... Electrical resistance processing apparatus, 3 ... Refractive index measuring apparatus, 4 ... Refractive index processing apparatus, 5, 5a ... Master curve creation apparatus, 6 ... Crack generation time display apparatus, 7 ... Electrical resistance Correlation curve between value and strain, 8 ... refractory metal fiber, 9 ... top coat, 10 ... bond coat, 11 ... substrate, 12 ... steam cooling blade, 13 ... measuring terminal, 14 ... tungsten fiber, 15 ... refractive index Strain correlation curve, 16 ... optical fiber.

Claims (6)

外表面に遮熱コーティングを有するガスタービン部品の前記遮熱コーティング内にセンサを装着してセンサの物性値を計測し、別途求めた前記ガスタービン部品の材料にき裂が発生する時間とセンサの物性値との相関を用いて前記ガスタービン部品にき裂が発生するまでの時間を推定することを特徴とするガスタービン部品のき裂発生予測方法。   A sensor is installed in the thermal barrier coating of the gas turbine part having the thermal barrier coating on the outer surface, and the physical property value of the sensor is measured. The time when the crack occurs in the material of the gas turbine part separately obtained and the sensor A method for predicting a crack occurrence in a gas turbine component, wherein a time until a crack occurs in the gas turbine component is estimated using a correlation with a physical property value. 前記センサは高融点金属ファイバであり、前記物性値は電気抵抗値であることを特徴とする請求項1記載のガスタービン部品のき裂発生予測方法。   The method according to claim 1, wherein the sensor is a refractory metal fiber, and the physical property value is an electrical resistance value. 前記センサは光ファイバであり、前記物性値は屈折率であることを特徴とする請求項1記載のガスタービン部品のき裂発生予測方法。   The method according to claim 1, wherein the sensor is an optical fiber, and the physical property value is a refractive index. 前記センサの装着部位はガスタービン部品の基材の表面またはボンドコーティングの表面またはボンドコーティング内であることを特徴とする請求項1記載のガスタービン部品のき裂発生予測方法。   The method for predicting crack occurrence in a gas turbine component according to claim 1, wherein the sensor is mounted on the surface of the base of the gas turbine component, the surface of the bond coating, or the bond coating. 前記センサは装着部位により太さを変化させ、基材のき裂発生時に断線する太さであることを特徴とする請求項1記載のガスタービン部品のき裂発生予測方法。   The method according to claim 1, wherein the sensor has a thickness that varies depending on a mounting portion and is broken when a crack occurs in the base material. 外表面に遮熱コーティングを有するガスタービン部品の前記遮熱コーティング内に装着されるセンサと、前記センサの物性値を計測する計測装置と、前記ガスタービン部品の材料にき裂が発生する時間とセンサの物性値との相関関係情報を保持するマスターカーブ作成装置と、前記相関関係情報を用いて前記ガスタービン部品について計測されたセンサの物性値から前記ガスタービン部品にき裂が発生するまでの時間を推定し表示するき裂発生時間表示装置とを備えていることを特徴とするガスタービン部品のき裂発生予測システム。

A sensor mounted in the thermal barrier coating of a gas turbine component having a thermal barrier coating on the outer surface, a measuring device for measuring physical properties of the sensor, and a time at which a crack occurs in the material of the gas turbine component; A master curve creation device that holds correlation information with the physical property value of the sensor, and from the physical property value of the sensor measured for the gas turbine component using the correlation information, until a crack occurs in the gas turbine component A crack occurrence prediction system for a gas turbine component, comprising: a crack occurrence time display device that estimates and displays time.

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US11603593B2 (en) 2020-09-04 2023-03-14 General Electric Company Systems and methods for automatic detection of coating defects
US11643369B2 (en) * 2019-09-13 2023-05-09 Rolls-Royce Corporation Cool side coating for ceramic or ceramic matrix composite article
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