JP2017072134A - 洗浄溶液及びタービンエンジンの洗浄方法 - Google Patents

洗浄溶液及びタービンエンジンの洗浄方法 Download PDF

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Abstract

【課題】試薬組成物を用いてタービンエンジンから異物の成分を選択的に溶解する、タービンエンジンを洗浄するシステム及び方法を提供する。
【解決手段】タービンエンジン用の洗浄溶液は、洗浄溶液の体積の約６８．６５％〜約９９．６３％の水と、洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のクエン酸含有の第１の有機酸成分と、洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のグリコール酸含有の第２の有機酸成分と、洗浄溶液の体積の約０．０７％〜０．１４％のスルホン酸イソプロピルアミンと、洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のアルコールエトキシレートと、洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のトリエタノールアミンと、洗浄溶液の体積の約０．０３％〜１．０％のラウリミノジプロピオン酸ナトリウムを含む。洗浄溶液のｐＨ値は約２．５〜約７．０の範囲内である。
【選択図】図６

Description

本開示は、タービンエンジンに関し、特に、試薬組成物を用いてタービンエンジンから異物の成分を選択的に溶解する、タービンエンジンを洗浄するシステム及び方法に関する。
航空機を特定の航路を通って飛ばすように使用される航空機エンジンは、飛行時、無負荷運転時、離陸時及び着陸時に環境粒子状物質を大量に吸い込むために著しい汚損を被ることが多い。環境による汚損は、そのような公知の航空機エンジンのタービン部品の性能を低下させる。例えば、公知の汚損のメカニズムの１つは、鉱物粉塵の吸込みによって生じるタービン部品の粗さの増大である。具体的には、この粗さの増大は粒子衝突によって生じる微細くぼみの形成に起因する。その後、鉱物粉塵粒子がこれらのくぼみ内に堆積し、冷却通路内に汚損物質の層を形成することで冷却通路を閉塞する。また、タービンの下流段の表面が高温になることにより、堆積した鉱物粉塵粒子の熱変化及び固体鉱物反応が生じ、それにより、カルシア、マグネシア、アルミナ、シリカ系（ＣＭＡＳ系）反応生成物が形成される。その結果、タービン部品の洗浄に頻繁に使用される水洗浄処理では、堆積した鉱物粉塵及びその二次反応生成物の除去がうまくいかない場合が多い。
堆積した鉱物粉塵を除去する公知の１以上の方法として、タービン部品に対してドライアイス粒子を衝突させることが挙げられる。より具体的には、ドライアイス粒子が昇華する際に膨張して、タービン部品の洗浄を促進する。しかしながら、ドライアイスは、堆積した鉱物粉塵及びその反応生成物の元素組成に基づいて汚損の堆積物を溶解するようには特に調整されておらず、むしろ汚損物質（foulant）の機械的除去に重点を置いている。公知の別の方法として、ＨxＡＦ6を含んだ酸溶液でタービンエンジンの表面を処理することが挙げられる。そのような公知の酸溶液は、一般に、鉱物粉塵の低温反応に基づく生成物を除去するよう調整されているだけであり、一般に、修理サービス工場環境でエンジン分解後に付与されるだけである。
米国特許出願公開第２０１４／０２６１５６５号明細書
本技術の一例によれば、タービンエンジンの洗浄方法は、異物及び間隙セメントの少なくとも一方の熱反応生成物から少なくとも部分的に形成された異物層を表面に有するタービンエンジン部品に向けて洗浄溶液を送り、部品から異物を少なくとも部分的に除去する工程を含み、洗浄溶液は、洗浄溶液の体積の約６８．６５％〜約９９．６３％の水と、洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のクエン酸含有有機酸成分と、洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のグリコール酸含有有機酸成分と、洗浄溶液の体積の約０．０７％〜０．１４％のスルホン酸イソプロピルアミンと、洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のアルコールエトキシレートと、洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のトリエタノールアミンと、洗浄溶液の体積の約０．０３％〜１．０％のラウリミノジプロピオン酸ナトリウムとを含むか、それらの成分から本質的になるか、又はそれらの成分からなり、洗浄溶液のｐＨ値は約２．５〜約７．０の範囲内である。
本技術の別の例によれば、タービンエンジン用の洗浄溶液は、洗浄溶液の体積の約６８．６５％〜約９９．６３％の水と、洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のクエン酸含有有機酸成分と、洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のグリコール酸含有有機酸成分と、洗浄溶液の体積の約０．０７％〜０．１４％のスルホン酸イソプロピルアミンと、洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のアルコールエトキシレートと、洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のトリエタノールアミンと、洗浄溶液の体積の約０．０３％〜１．０％のラウリミノジプロピオン酸ナトリウムとを含み、洗浄溶液のｐＨ値は約２．５〜約７．０の範囲内である。
本技術のさらに別の例によれば、タービンエンジン用の洗浄溶液は、洗浄溶液の体積の約６８．６５％〜約９９．６３％の水と、洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のクエン酸含有有機酸成分と、洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のグリコール酸含有有機酸成分と、洗浄溶液の体積の約０．０７％〜０．１４％のスルホン酸イソプロピルアミンと、洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のアルコールエトキシレートと、洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のトリエタノールアミンと、洗浄溶液の体積の約０．０３％〜１．０％のラウリミノジプロピオン酸ナトリウムとから本質的になるか、それらの成分からなり、洗浄溶液のｐＨ値は２．５〜７．０の範囲内である。
本技術のさらに別の例によれば、タービンエンジン用洗浄溶液用の試薬組成物は、洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のクエン酸含有有機酸成分と、洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のグリコール酸含有有機酸成分と、洗浄溶液の体積の約０．０７％〜０．１４％のスルホン酸イソプロピルアミンと、洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のアルコールエトキシレートと、洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のトリエタノールアミンと、洗浄溶液の体積の約０．０３％〜１．０％のラウリミノジプロピオン酸ナトリウムを含むか、それらの成分から本質的になるか、又はそれらの成分からなり、試薬組成物が約４．０〜約７．０のｐＨ値を有するよう有機塩基で滴定されている。
本開示の上記及び他の特徴、局面及び利点は、全体を通して同じ部分を同じ符号で表す添付の図面に基づいて以下の詳細な説明を読むことにより、より深く理解されるであろう。
例示のタービンエンジンの断面図である。 図１に示すタービンエンジンの高圧タービン部分の例示の部品の断面図である。 図１に示すタービンエンジンの高圧タービン部分の別の部品の断面図である。 図２に示す部品の電子顕微分析画像である。 図３に示す部品の電子顕微分析画像である。 タービンエンジンを洗浄する例示の方法のフロー図である。 タービンエンジンを洗浄する別の方法のフロー図である。 本開示にかかる洗浄溶液に暴露された試験板の腐食を示す。 本開示にかかる洗浄溶液に暴露された高強度鋼試料の引張破壊強度を示す。 本開示にかかる洗浄溶液に暴露された試験片の総浸漬腐食率を示す。 本開示にかかる洗浄溶液に暴露された試験片の総浸漬腐食率を示す。 本開示にかかる洗浄溶液に暴露された高強度鋼の試料のＳＥＭ断面を示す。
特に明記しない限り、本書に示す図面は、開示の実施形態の特徴を例示するように意図されている。これらの特徴は、開示の１以上の実施形態を備えた幅広い種類のシステムで適用可能であると思われる。したがって、図面は、本書に開示された実施形態の実施に必要とされる、当業者にとって公知の従来のすべての特徴を含むものではない。
以下の詳細説明と請求の範囲において、多数の用語が言及されているが、それらは以下の意味を有するものと定義される。
文脈上特に明記しない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」には、複数形の指示対象も含まれる。
「任意の」又は「任意に」とは、続いて記載される事象又は状況が発生することも発生しないこともあり得ること、また、その記載には事象が発生する場合も発生しない場合も含まれることを意味する。
詳細説明と請求の範囲を通して本書で使用される概算の言葉は、それが関係する基本機能の変化をもたらさない範囲で差し支えない程度に変化し得る量の表現を修飾するよう適用することができる。したがって、「約」、「ほぼ」などの用語によって修飾される値は、具体的に記述されたその値に限定されるべきではない。少なくとも一部の例では、概算の言葉は、その値を測定する計器の精度に相当してもよい。本書において、詳細説明と請求の範囲を通して、範囲の限界が組合せ及び／又は入れ替えされてもよく、そのような範囲は、文脈上又は言葉で特に明示しない限り、同一視され、その範囲内に含まれるすべての下位範囲を含む。
本開示の実施形態は、タービンエンジンの内部通路を洗浄する方法に関する。より具体的には、タービンエンジンの内部通路は、タービンエンジンの長期稼働後に、その表面上に鉱物粉塵を堆積させている可能性がある。本書で使用される「鉱物粉塵」とは、一般に、種々の岩石及び鉱物の粒子を含む自然発生の粒状物質を指す。例えば、鉱物粉塵は、サイズが３８ミクロン未満の場合に空気で運ばれるようになり、タキシング時、離陸時、高度上昇時、飛行時、着陸時や、タービンエンジンの非稼働時にもタービンエンジン内に堆積する可能性がある。堆積した鉱物粉塵の元素組成と相は、タービンエンジンの各部分の内部における鉱物粉塵の位置、及び／又はタービンエンジンの動作環境によって異なる。例えば、燃焼によって高圧タービン部分の温度が上昇すると、その内部の部品表面の温度も上昇する。それにより、表面上の鉱物粉塵が熱に反応してＣＭＡＳ系反応生成物（例えば、［（Ｃａ，Ｎａ）2（Ａｌ，Ｍｇ，Ｆｅ2+）（Ａｌ，Ｓｉ）ＳｉＯ7］）を発生させ、反応生成物の表面にその後の鉱物粉塵層が堆積する。
本書に記載の洗浄方法は、タービン部品からのＣＭＡＳ系反応生成物、間隙セメント及びその後の堆積鉱物粉塵層の酸化物系、塩化物系、硫酸塩系及び炭素系成分の除去を促進する洗浄溶液を使用する。より具体的には、例示の実施形態では、洗浄溶液は、タービンエンジンの内部通路内の異物の成分を選択的に溶解する試薬組成物を含んでいる。本書で使用される「選択的に溶解する」とは、所定の物質とよく反応し、所定の物質以外の物質とは実質的に反応しない能力を指す。したがって、本書に記載の方法は、タービン部品を形成するために使用されている物質とは実質的に反応せず、下層の部品への損傷を抑制しながら、タービンエンジンからの反応及び未反応の異物の除去を促進する。
図１は、ファンアセンプリ１２と、高圧圧縮機１４、燃焼器１６、高圧タービン（ＨＰＴ）１８及び低圧タービン（ＬＰＴ）２０を備えたコアエンジン１３とを備えた例示のガスタービンエンジン１０の概略図である。ファンアセンプリ１２は、ローターディスク２６から外側に放射状に延びるファンブレード列２４を備えている。エンジン１０は、吸気側２８と排気側３０を有する。ファンアセンプリ１２とＬＰＴ２０は、低速ローターシャフト３１によって連結され、圧縮機１４とＨＰＴ１８は、高速ローターシャフト３２によって連結されている。タービンエンジン１０は、以下に限定されないが、ギヤードターボファン、アンダクテッドファン、オープンローター構成などのギヤードタービンエンジンのみならず、ターボファンエンジン、ターボジェットエンジン、ターボプロップエンジン、ターボシャフトエンジンを含む、いかなる種類のガスタービン又は燃焼タービン航空機エンジンであってもよい。あるいは、タービンエンジン１０は、以下に限定されないが、単純サイクル、複合サイクル、コージェネレーション、海洋用途及び工業用途における陸上ガスタービンエンジンを含む、いかなる種類のガスタービン又は燃焼タービンエンジンであってもよい。
一般に、稼働時には、空気がファンアセンプリ１２内を軸方向に、すなわち、エンジン１０を貫いて延びる中心線３４にほぼ平行な方向に流れ、圧縮空気が高圧圧縮機１４に供給される。高圧圧縮空気は燃焼器１６に送られる。燃焼器１６からの燃焼ガス流れ（図示せず）は両タービン１８、２０を駆動する。ＨＰＴ１８はシャフト３２を通して圧縮機１４を、ＬＰＴ２０はシャフト３１を通してファンアセンプリ１２を駆動する。また、稼働時には、鉱物粉塵などの異物が空気とともにタービンエンジン１０に吸い込まれ、異物はエンジン内の表面に堆積する。
本書で使用される「軸方向の」、「軸方向に」又は「同軸上に」という用語は、中心線３４に沿う方向又は中心線３４にほぼ平行な方向を意味する。また、本書で使用される「放射状の」又は「放射状に」という用語は中心線３４にほぼ垂直な方向を意味する。
図２及び図３は、タービンエンジン１０（図１に図示）のＨＰＴ１８部分の例示のタービン部品１００、１２０の断面図である。図２を参照すると、例示の実施形態では、部品１００が、基材１０２と、基材１０２上の保護コーティング１０４を備えている。保護コーティング１０４は金属材料から作られ、タービン部品１００の耐用年数の向上を促進する。あるいは、保護コーティング１０４は、以下に限定されないが、希土類元素セラミック酸化物などの非金属材料から作られてもよい。タービン部品１００上、具体的に言えば、保護コーティング１０４の表面１０８上に異物層１０６が形成されている。異物層１０６は、表面１０８上に少なくとも部分的に延在する第１の副層１１０と、第１の副層１１０上に少なくとも部分的に延在する第２の副層１１２を備えている。別の実施形態では、部品１００は、基材１０２上の保護コーティングを備えていない。
図３を参照すると、例示の実施形態では、部品１２０は、基材１０２と、基材１０２上の保護コーティング１０４を備えている。部品１２０上、具体的に言えば、保護コーティング１０４の表面１０８上に異物層１２２が形成されている。例示の実施形態では、異物層１２２は、異物の第１の副層１１０と第２の副層１１２（それぞれ図２に図示）を備えていない。例えば、部品１２０は、部品１００を備えたタービンエンジンほど異物を吸い込まないタービンエンジンにおいて動作した結果として、層１２２を備える可能性がある。
タービン部品の例としては、以下に限定されないが、シュラウド、バケット、ブレード、ノズル、ベーン、シール部品、バルブステム、ノズルボックス、ノズル板などがある。また、基材１０２は金属材料から製造される。本書で使用される「金属」という用語は、単一の金属又は合金を指すことがある。金属材料の例としては、以下に限定されないが、ニッケル、チタン、アルミニウム、バナジウム、クロム、鉄、コバルトなどがある。あるいは、基材１０２は、以下に限定されないが、セラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）、ポリマーマトリックス複合材料（ＰＭＣ）、その他の非金属材料など、非金属材料から製造される場合もある。
再び図２を参照して、異物の第１の副層１１０と第２の副層１１２の元素組成は異なっている。本書で使用される「異物」という用語は、指定されたエンジン設計成分ではなく、稼働中にタービンエンジン１０入り込む物質を指すことがある。具体的に言えば、稼働時には、燃焼器１６で形成された燃焼ガスがＨＰＴ１８（図１に図示）に向かって下流に導かれ、部品１００の温度上昇を促進する。部品１００の温度上昇により、部品１００の表面１０８に接する異物において熱反応の開始が促進される。異物の熱変化がガラス状アモルファス相の形成を促進し、異物の元素組成の変化を促進する。再び図３を参照して、タービンエンジン１０稼働中の部品１２０の温度上昇により、部品１２０の表面１０８に接する異物において熱反応の開始が促進される。
図４及び図５はそれぞれタービン部品１００、１２０の電子顕微分析（ＥＭＰＡ）画像１２４、１２６である。例示の実施形態では、ＥＭＰＡを使用して、部品１００、１２０のそれぞれの異物層１０６、１２２の元素分析を行っている。図４を参照すると、画像１２４のカリウム及び硫黄の元素分析によって、第１の副層１１０と第２の副層１１２との間の描線が示されている。より具体的には、画像１２４に示すように、第１の副層１１０は、層１０６全体を通したナトリウム、ケイ素及びカルシウムの豊富さが示すように、ＣＭＡＳ系反応生成物と長石から形成されている。第２の副層１１２は、第２の副層１１２中のカリウムと硫黄の豊富さが示すように、例えば、硫酸塩、雲母及び／又は粘土、ＣＭＡＳ系反応生成物、ケイ酸塩、石英及び長石から形成されている。例えば、第２の副層１１２中の硫酸塩がケイ酸塩の間隙に配置されるために、第２の副層１１２は、硫黄濃度が第１の副層１１０よりも高い。したがって、第１の副層１１０がＣＭＡＳ系反応生成物から少なくとも部分的に形成され、第２の副層１１２が、通常、未反応の異物と間隙セメントから形成される。本書で使用される用語「間隙セメント」とは、異物の鉱物粉塵堆積物の空所内に配置された二次物質を指すことがある。間隙セメントの例としては、以下に限定されないが、炭酸塩、カルサイト、ドロマイト、硫酸塩などがある。別の実施形態では、第１及び第２の副層１１０、１１２は、タービンエンジン１０を取り巻く周囲環境に基づいた元素組成を有する。
図５を参照すると、画像１２６に示すように、層１２２は、例えば、硫酸塩、雲母及び／又は粘土、ＣＭＡＳ系反応生成物、ケイ酸塩、石英及び長石から形成されている。より具体的には、層１２２の組成は、層１２２全体を通してナトリウム、ケイ素、カリウム、硫黄及びカルシウムがほぼ均一に豊富であることによって示されている。したがって、層１２２は、ＣＭＡＳ系反応生成物及び間隙セメントの少なくとも一方から少なくとも部分的に形成された単一の異物層である。
例示の実施形態では、洗浄溶液（図示せず）を使用して、タービン部品１００から異物を除去する。洗浄溶液は、第１及び第２の副層１１０、１１２の両層内のケイ酸塩物質を物理的に除去しながら第１及び第２の副層１１０、１１２の両層内の異物の成分を選択的に溶解する試薬組成物を含んでいる。例えば、試薬組成物は、異物の酸化物系、塩化物系、硫酸塩系及び炭素系の成分の少なくとも１種を選択的に溶解する配合を有している。より具体的には、試薬組成物は、カルシウム、硫黄、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ケイ素及び／又はアルミニウムを含む異物の酸化物系成分を選択的に溶解する配合を有している。酸化物系及び硫酸塩系成分の例としては、以下に限定されないが、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、二酸化ケイ素（すなわち石英）、長石、雲母、粘土などがある。また、試薬組成物は、ナトリウム及び／又はカリウムを含む異物の塩化物系成分を選択的に溶解する。塩化物系成分の例としては、以下に限定されないが、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどがある。また、試薬組成物は、カルシウム、酸素及び／又はマグネシウムを含む異物の炭素系成分を選択的に溶解する。炭素系成分の例としては、以下に限定されないが、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどがある。
また、試薬組成物は、異物の酸化物系、塩化物系、硫酸塩系及び炭素系の成分以外の物質と実質的に反応しない配合を有している。より具体的には、試薬組成物は、以下に限定されないが、ニッケル、チタン、アルミニウム、バナジウム、クロム、鉄、コバルトなどの金属材料と実質的に反応しない。同様に、試薬組成物は、以下に限定されないが、希土類元素セラミック酸化物、セラミックマトリックス複合材料、ポリマーマトリックス複合材料、その他非金属複合材料など、本書で述べる保護コーティング１０４及び／又は基材１０２を製造するために使用される非金属材料と実質的に反応しない。したがって、タービン部品１００の保護コーティング１０４及び／又は基材１０２の損傷は実質的にわずかである。
例示の実施形態では、洗浄溶液に含まれる試薬組成物は、試薬組成物の体積で約２５％〜約７０％の水と、試薬組成物の体積で約１％〜約５０％の酸性成分と、試薬組成物の体積で約１％〜４０％のアミン成分を有している。特段理論による制約がなければ、酸性成分は異物の酸化物系、塩化物系、硫酸塩系及び炭素系成分の選択的溶解を促進する主要な駆動役であると考えられている。酸性成分の例としては、以下に限定されないが、クエン酸、グリコール酸、ポリアクリル酸や、それらの組合せなどがある。特段理論による制約がなければ、アミン成分は洗浄溶液と異物の間の表面張力の低減を促進する界面活性剤の役割を果たすと考えられている。アミン成分の例としては、以下に限定されないが、モノイソプロパノールアミン、トリエタノールアミンなどがある。
例示の実施形態では、洗浄溶液は、洗浄溶液をタービン部品１００に送る前に、試薬組成物を水で希釈することによって形成される。希釈度は連邦航空局（ＦＡＡ）ガイドラインに基づいている。ＦＡＡ規則は、タービンエンジンに導入される組成物に関する許容元素閾値を規定している。したがって、本書に記載の試薬組成物は、タービンエンジン１０を洗浄するために使用される配合に基づいて最高で約４０倍に希釈される。結果として生じる希釈洗浄溶液は、洗浄溶液に本書に記載の機能を果たさせるｐＨ値を有する。例示の実施形態では、洗浄溶液のｐＨ値は約５未満である。
一実施形態では、第１の試薬組成物は、試薬組成物の体積で約４０％〜約６０％の水と、試薬組成物の体積で約２０％〜約３０％のジプロピレングリコールモノエチルエーテルと、試薬組成物の体積で約１％〜約１０％のプロピレングリコールｎ−ブチルエーテルと、試薬組成物の体積で約１％〜約５％のモノイソプロパノールアミンと、試薬組成物の体積で約１％〜約５％のグリコール酸を含有する。本実施形態では、試薬組成物は、ＬＵＭＩＮＯＸ（「ＬＵＭＩＮＯＸ」はニューヨーク州ホワイトプレインズのアルコノックス（Ａｌｃｏｎｏｘ）社の登録商標）である。例示の実施形態では、洗浄溶液は、第１の試薬組成物を水で最高約１８倍に希釈することによって形成され、その場合、ナトリウムが限界希釈因子である。
別の実施形態では、第２の試薬組成物は、試薬組成物の体積で約２５％〜約３５％の水と、試薬組成物の体積で約１５％〜約２５％のジプロピレングリコールモノエチルエーテルと、試薬組成物の体積で約３０％〜約４０％のモノイソプロパノールアミンと、試薬組成物の体積で約１％〜約５％のアルコールアルコキシレートと、試薬組成物の体積で約５％〜約１０％のエチレングリコールブチルエーテルを含有する。本実施形態では、試薬組成物は、ＤＥＴＥＲＧＥＮＴ８（「ＤＥＴＥＲＧＥＮＴ８」はニューヨーク州ホワイトプレインズのアルコノックス（Ａｌｃｏｎｏｘ）社の登録商標）である。例示の実施形態では、洗浄溶液は、第２の試薬組成物を水で最高約３倍に希釈することによって形成され、その場合、フッ素が限界希釈因子である。
別の実施形態では、第３の試薬組成物は、試薬組成物の体積で約５０％〜約７０％の水と、試薬組成物の体積で約５％〜約１５％のグリコール酸と、試薬組成物の体積で約５％〜約１５％のクエン酸と、試薬組成物の体積で約２％〜約７％のトリエタノールアミンと、試薬組成物の体積で約１％〜約５％のアルコールアルコキシレートを含有する。本実施形態では、試薬組成物は、ＣＩＴＲＡＪＥＴ（「ＣＩＴＲＡＪＥＴ」はニューヨーク州ホワイトプレインズのアルコノックス（Ａｌｃｏｎｏｘ）社の登録商標）である。例示の実施形態では、洗浄溶液は、第３の試薬組成物を水で最高約３２倍に希釈することによって形成され、その場合、ナトリウムが限界希釈因子である。
さらに別の実施形態では、第４の試薬組成物は、試薬組成物の体積で約５０％〜約７０％の水と、試薬組成物の体積で約５％〜約１５％のグリコール酸と、試薬組成物の体積で約５％〜約１５％のクエン酸と、試薬組成物の体積で約１％〜約５％のトリエタノールアミンと、試薬組成物の体積で約１％〜約５％のアルコールアルコキシレートと、試薬組成物の体積で約１％〜約１０％のスルホン酸イソプロピルアミンを含有する。本実施形態では、試薬組成物は、ＣＩＴＲＡＮＯＸ（「ＣＩＴＲＡＮＯＸ」はニューヨーク州ホワイトプレインズのアルコノックス（Ａｌｃｏｎｏｘ）社の登録商標）である。例示の実施形態では、洗浄溶液は、第４の試薬組成物を水で最高約３５倍に希釈することによって形成され、その場合、硫黄が限界希釈因子である。
図６はタービンエンジン１０（図１に図示）を洗浄する例示の方法２００のフロー図、図７はタービンエンジン１０を洗浄する例示の方法２２０のフロー図である。例示の実施形態では、方法２００は、タービンエンジン１０の外部から内部３５への連通流路を提供する工程（２０２）を含む。連通流路は、タービン部品１００の現場処理を容易にするようにタービンエンジン１０の外壁３６の開口３８を通っている。例示の実施形態では、開口は、例えば、ボアスコープ用開口、バーナー用開口、圧力センサー用ポート及びタップ、及び／又は燃料ノズル用開口である。
方法２００は、表面に異物層１０６を有するタービン部品１００を提供する工程（２０４）をさらに含む。タービン部品１００は、現場でタービンエンジン１０内に配置されても、タービンエンジン１０から取り外されて修理サービス工場環境で洗浄されてもよい。異物層１０６は、保護コーティング１０４の表面１０８上に少なくとも部分的に延在する第１の副層１１０と、第１の副層１１０上に少なくとも部分的に延在する第２の副層１１２を備えている。上述したように、異物層１０６の第１及び第２の副層１１０、１１２の元素組成はそれぞれ異なる。異物の成分を選択的に溶解するよう構成された試薬組成物が提供される（２０６）。あるいは、図７に示すように、方法２２０は、異物及び間隙セメントの少なくとも一方の熱反応生成物から少なくとも部分的に形成された異物層１２２を表面に有するタービン部品１２０を提供する工程（２０５）を含む。その後、試薬組成物が最高で約４０倍に希釈されて（２０８）、洗浄溶液が形成される。
別々の洗浄液を交互に複数サイクルにわたってタービン部品１００に向かわせて、タービン部品１００からの異物の除去を促進する。具体的には、方法２００は、（洗浄液として）過熱蒸気を開口３８を介してタービン部品１００に送る工程（２１０）と、（洗浄液として）洗浄溶液を開口３８を介してタービン部品１００に送る工程（２１２）を含む。過熱蒸気は洗浄溶液の流路の予熱を促進し、洗浄溶液は異物の酸化物系、塩化物系、硫酸塩系及び炭素系の成分を選択的に溶解する（２１４）。例示の実施形態では、方法は、第１サイクルの洗浄液をタービン部品１００に送る工程群と、第２サイクルの洗浄液をタービン部品１００に送る工程群を含む。第１及び第２の洗浄サイクルにおいては、過熱蒸気を洗浄溶液より前にタービン部品１００に向かわせて（２１０）、洗浄溶液の有効性の向上を促進する。そのため、第１サイクルは、例えば、異物層１０６のケイ酸塩の間隙に配置された硫酸塩を選択的に溶解することにより、異物層１０６の空隙率の増加を促進する。第２サイクルは、第１サイクルの洗浄液によって層１０６に生じた空隙（図示せず）への浸入により、異物の成分をさらに選択的に溶解する。第１及び第２サイクルが完了した後、過熱蒸気をもう一度付与してタービン部品１００に向かわせ（２１６）、タービン部品１００を脱イオン水で濯ぐ（２１８）。代わりに、上記の方法に本書に記載の機能を果たさせるいかなる洗浄順序列を用いてタービン部品１００から異物を除去してもよい。また、別の実施形態では、第１と第２の洗浄サイクルでそれぞれ異なる洗浄溶液が使用されてもよい。
洗浄液は、上記の方法に本書に記載の機能を果たさせる作業条件で、タービン部品１００に送られる。例えば、作業条件は、タービン部品１００からの異物の所望の除去率及び除去される異物の特性に基づいて修正されてもよい。例示の実施形態では、洗浄溶液が、約２００分未満の期間、約１５℃〜約２００℃の温度、約１気圧〜約５０気圧の圧力、毎分約１００ｍＬ〜毎分約２５０ｍＬの流速でタービン部品１００に送られる。さらに、過熱蒸気が、約２００分未満の期間、約１気圧〜約１０気圧の圧力でタービン部品１００に送られる。
洗浄は、例えば、その内容が参照によって本書に組み込まれた、２０１５年２月１３日出願のＤＥＴＥＲＧＥＮＴ ＤＥＬＩＶＥＲＹ ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＴＵＲＢＩＮＥ ＥＮＧＩＮＥＳという名称の米国特許出願第１４／６２１，４６５号明細書に開示された方法、システム及び洗浄剤を使用することによって実施されてもよい。
実施例
本書に記載のシステム及び方法をさらに説明するため、以下の非限定のシミュレーションを提供する。
除去重量分析
タービンエンジンの部品からの異物の除去を促進するため、洗浄液をタービンエンジンの部品に向かわせた。具体的には、市販のターボファンタービンエンジンの高圧タービンシュラウドをエンジンから取り外し、本書に記載のように洗浄した。表１は希釈倍率３５倍のＣＩＴＲＡＮＯＸ（登録商標）で洗浄された第１のタービンエンジンのシュラウドのデータを示し、表２は希釈倍率３２倍のＣＩＴＲＡＪＥＴ（登録商標）で洗浄された第２のタービンエンジンのシュラウドのデータを示す。洗浄溶液の流れを、約１６分の期間中、様々な温度と流速で向かわせた。
結果を以下の表１及び表２に示す。シュラウドを所定の間隔で計量し、異物除去における洗浄溶液の有効性を判定した。シュラウドを洗浄溶液の付与前、洗浄溶液の付与後（部品からの洗い出し重量）、及びシュラウドから残留異物を機械的に除去した後（総粉塵除去量）に計量した。それにより、洗浄溶液による粉塵除去百分率を求めた。さらに、流出した洗浄剤に対する誘導結合プラズマ発光分析（ＩＣＰ−ＯＥＳ）により、各元素の除去重量を求めた。
結果として、流速及び／又は温度が高い洗浄溶液でシュラウドを洗浄するほうが、流速及び／又は温度が低い場合よりも異物を多く除去することが容易であった。例えば、毎分２００ｍＬ（ｍＬ／分）の流速、８０℃の温度で洗浄されたシュラウド３からは異物が７５．８％除去されたが、１００ｍＬ／分の流速、２２℃の温度で洗浄されたシュラウド１４からの異物の除去は５６．４％であった。
なお、シュラウド１３は、ＥＭＰＡマッピング分析を容易にするために、エポキシに取り付けられ、横断面で切断され、研磨されたために、シュラウド１３に関しては、表１に示すＣＩＴＲＡＮＯＸ（登録商標）洗浄液による総粉塵除去量及び％除去率が得られなかったことに注意すべきである。したがって、シュラウド１３は、シュラウド１３に関する洗浄液による総粉塵除去量と％除去率の算出を容易にするためにシュラウドから残留粉塵を除去するこすり洗いができなかった。さらに、表１がスルホン酸塩アミン錯体（ｓｕｌｆｏｎａｔｅ ａｍｉｎｅ ｃｏｍｐｌｅｘ）を含むＣＩＴＲＡＮＯＸ（登録商標）で洗浄した結果であることに注意すべきである。したがって、異物中に存在する硫黄と洗浄剤中に存在する硫黄との対比によって生じる硫黄組成物をデコンボリューションすることはできなかった。表２はスルホン酸塩アミン錯体を含まないＣＩＴＲＡＪＥＴ（登録商標）で洗浄した結果である。したがって、洗浄順序列の結果としてシュラウド上の硫黄含有量の減少分を算出することができる。これは表１には「Ｓ」欄がなく、表２には存在する理由である。
元素濃度分析
上記洗浄溶液によって洗浄されたシュラウドを評価し、各洗浄溶液を付与する前後の異物の相対的な元素濃度を測定した。ＣＩＴＲＡＮＯＸ（登録商標）で洗浄されたシュラウドに関する元素分析を表３に示し、ＣＩＴＲＡＪＥＴ（登録商標）で洗浄されたシュラウドに対する元素分析を表４に示す。
また、過熱蒸気と洗浄溶液の交互の付与を含む様々な洗浄順序列によって洗浄されたシュラウドを評価し、各洗浄順序列の完了の前後の異物の相対的元素濃度を測定した。順序列１は、過熱蒸気の温度１８７℃による１６分間の付与を含む。順序列２は、３２倍に希釈されたＣＩＴＲＡＪＥＴ（登録商標）の流速１００ｍＬ／分、温度８０℃による１６分間の付与と、過熱蒸気の温度１８７℃による５分間の付与を含む。順序列３は、３２倍に希釈されたＣＩＴＲＡＪＥＴ（登録商標）の流速２００ｍＬ／分、温度８０℃による１６分間の付与と、過熱蒸気の温度１８７℃による１６分間の付与を含む。順序列４は、３２倍に希釈されたＣＩＴＲＡＪＥＴ（登録商標）の流速２００ｍＬ／分、温度８０℃による１６分間の付与と、過熱蒸気の温度１８７℃による１６分間の付与を含む。順序列５は、３２倍に希釈されたＣＩＴＲＡＪＥＴ（登録商標）の流速２００ｍＬ／分、温度８０℃による１６分間の付与と、過熱蒸気の温度１８７℃による１６分間の付与を含む。順序列６は、過熱蒸気の温度１８７℃による１６分間の１回目の付与と、３２倍に希釈されたＣＩＴＲＡＪＥＴ（登録商標）の流速２００ｍＬ／分、温度８０℃による１６分間の１回目の付与と、過熱蒸気の２回目の付与と、３２倍に希釈されたＣＩＴＲＡＪＥＴ（登録商標）の２回目の付与と、過熱蒸気の３回目の付与を含む。順序列１ないし６によって洗浄されたシュラウドに関する元素分析を表５に示す。
元素分析は、５０キロボルト（ｋＶ）、４５０マイクロアンペア（μＡ）に設定されたロジウムターゲット微小焦点Ｘ線管を備えたＢｒｕｋｅｒ Ｍ４ ＴｏｒｎａｄｏマイクロＸ線蛍光（μＸＲＦ）機器と、Ｂｒｕｋｅｒ ＸＦｌａｓｈ ＳＤＤ検出器を使用して行われた。機器は、１７．４キロ電子ボルト（ＫｅＶ）（Ｍｏ−Ｋ）で２５マイクロメーター（μｍ）、１．４９ＫｅＶ（ＡＩＫ）で〜６０μｍのスポットサイズと、Ｎａ〜Ｕ真空雰囲気を有する。各試料は機器内に位置決めされ、１００μｍ画素サイズで地図が作成された。各試料は、上記地図を獲得するため、Ｘ線ビームでラスター化することによって高速走査された。画素当り１０ミリ秒のドエルタイムが使用され、試料は５サイクルにわたって走査された。洗浄前と後に、各部品を地図化し、洗浄前と後の所定の地図化領域に関する平均スペクトルを元素信号の％変化率を挙げて比較した。元素信号の％変化率は異物を表し、基材中の元素が、洗浄条件の有効性の評価を可能にしている。以下の表３ないし表５において、括弧内に見られる数字が負の数、より正確には、洗浄順序列の結果として元素組成の減少を表すことに注意すべきである。これにより、洗浄の結果、異物の元素組成（Ｃａ、Ｓ及びＫ）がそれに応じて減少する一方で、シュラウド材料全体の組成は本来の母材金属にずっと近くなっている。
したがって、表３及び表４に示す結果でわかるように、上記洗浄溶液を用いてシュラウドを洗浄することにより、試料中のカルシウム、硫黄及びカリウムの元素濃度の減少が促進された。洗浄溶液は、シュラウドからの異物の第１の副層の少なくとも部分的な除去と、シュラウド（すなわち、ニッケル、コバルト、クロム及び鉄）と異物の第２の副層（すなわち、ケイ酸塩系反応生成物）の少なくとも部分的な露出を促進した。それにより、洗浄溶液の付与後に、ニッケル、コバルト、クロム、鉄及びケイ素の元素濃度が増大した。
また、表５に示す結果でわかるように、上記洗浄順序列を用いてシュラウドを洗浄することにより、試料中のカルシウム、ケイ素、硫黄及びカリウムの元素濃度の減少が促進された。洗浄順序列は、シュラウドからの異物の第１及び第２の副層の少なくとも部分的な除去と、シュラウドの少なくとも部分的な露出を促進した。それにより、ニッケル、コバルト、クロム及び鉄の元素濃度が増大し、ケイ素の元素濃度が減少した。より具体的には、第１の副層の成分の除去により、洗浄溶液と第２の副層との接触が可能になり、第２の副層からのケイ酸塩系反応生成物の除去が可能になった。それにより、シュラウドは、上記の洗浄順序列を用いることで、過熱蒸気のみ又は洗浄溶液のみを使用して洗浄する場合よりも効果的に露出された。
第１の実施例では、シュラウドを洗浄するために試薬１を使用した。試薬１は以下の配合、すなわち、クエン酸０．２１重量％、グリコール酸０．２１重量％、スルホン酸イソプロピルアミン０．１４重量％、アルコールエトキシレート０．０７重量％、及びトリエタノールアミン０．０７重量％〜なり、洗浄溶液の残部は水であった。最終試薬中の総有効薬剤量は０．７重量％であった。本第１の実施例において、ＲＯＤＩＮＥ（登録商標）２０１０として市販されている腐食防止剤が０．０１重量％添加された。ＲＯＤＩＮＥ（登録商標）２０１０含有試薬を試薬２とする。試薬２のｐＨは約３であった。試薬２を民間航空機のエンジンのシュラウドの非流路表面から粉塵を洗浄するために使用した。本試薬は、民間航空機のエンジンのシュラウドの冷却表面に堆積していた粉塵の５０重量％超を効果的に除去した。この点に関して試薬は有効であった。試薬２を航空機エンジン部品の洗浄用に必要とされ、航空宇宙材料規格（ＡＭＳ）１５５１ａによって規定されたより包括的な材料適合試験にかけたところ、試薬２は、マグネシウム合金ＡＭＳ４３７６に関連する以下の総浸漬腐食とストック損失（ｓｔｏｃｋ ｌｏｓｓ）を例外として、すべての要件を満たした。この合金は、民間用ターボファンエンジンで一般的に使用されていないため、洗浄剤適格性について考察されなかった。試薬２のナトリウム濃度は１０ｐｐｍの最大許容量より低かった。また、試薬２の測定硫黄含有量は、この使用目的の最大許容レベルである１００ｐｐｍを超えていた。試薬２を航空機エンジンブレード及びディスクに使用される先進超合金と、Ｍａｒａｇｅ２５０など、タービンシャフト材料などの高強度鋼を用いた適合試験などの追加の試験にかけた。ＲＯＤＩＮＥ（登録商標）２０１０腐食防止剤０．０１０％を含有する試薬２を単結晶ブレード合金で試験したところ、試薬２は容認できないほど許容限度に近いサイズの腐食穴を発生させた。腐食穴による損傷を図８の顕微鏡写真で示す。この損傷は、ＲＯＤＩＮＥ（登録商標）２０１０腐食防止剤の１，３−ジエチル−２−チオ尿素の成分による、合金中のイットリウムの選択的エッチングによるものであると理論的に想定される。図８は、基準となる金属（左）との比較で（ＲＯＤＩＮＥ（登録商標）２０１０を０．０１％含有する）試薬２（右）に暴露された先進単結晶合金の総浸漬腐食パネルを２５００倍で画像化したものを示す。
高強度鋼（マレージング鋼など）の試料をそれぞれＲＯＤＩＮＥ（登録商標）２０１０を０．００５％含有する試薬１と、ＲＯＤＩＮＥ（登録商標）２０１０腐食防止剤０．０１０％を含有するより希釈された試薬４に６日間暴露した。暴露後に、両試料を検査し、ＡＳＴＭ法Ｆ１６２４に従い、漸増引張強度を測定した。試料は、腐食の目に見える証拠と、引張破壊強度が、試薬に暴露されなかった同じ高強度鋼の強度の６０％未満であることを示した。暴露の結果としての強度の最大許容低下は１０％である。後でより詳細に述べるように、図９に示す洗浄試薬（試薬２及び５）は先進超合金及び高強度鋼の両方との相互作用に関して容認できない性能であった。
試薬２の限界を克服するため、さらに数種類の試薬が配合され、試験された。特に、さらなる腐食防止剤が調査され、より高いｐＨ値が採用された。これらを以下の実施例で説明する。
第２の実施例では、シュラウドを洗浄するために試薬３を使用した。試薬３は以下の配合、すなわち、試薬１と、直接又はＢＡＳＯＣＯＲＲ（登録商標）２００５の１％溶液の形で添加可能なラウリミノジプロピオン酸ナトリウム０．３％〜なっていた。ＢＡＳＯＣＯＲＲ（登録商標）は、ラウリミノジプロピオン酸ナトリウムと、アクリル酸と反応した第一級アミンからなる、様々な配合と様々な商品名で販売されている市販の製品である。機能的には、起泡力増進剤、洗浄剤、粘度上昇剤（ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｂｕｉｌｄｅｒ）などの洗剤からヘヤコンディショナーなど、化粧品業界まで様々な業界で使用される二次界面活性剤（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ）である。また、石油業界で使用され、低濃度で安定した有機薄膜形成阻害剤（ｏｒｇａｎｉｃ ｆｉｌｍ−ｆｏｒｍｉｎｇ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ）として原油の製造及び現場処理時の鋼管腐食に対する低コストの解決策として販売されている。試薬３のｐＨは約３であった。試薬３を航空機エンジン部品の洗浄用に必要とされ、航空宇宙材料規格（ＡＭＳ）１５５１ａによって規定されたより包括的な試験にかけたところ、試薬３は要件のすべては満たさなかった。試薬３は、ＡＭＳ５０４５炭素鋼の総浸漬腐食率要件を満たす能力を示したが、総ナトリウム含有量が１０ｐｐｍのＡＭＳ閾値をかなり超過していた。この不成功は追加で希釈することによって容易に克服できたが、ｐＨ値３では、試薬３は不安定であり、使用時の試薬３に白沈殿が観察された。試薬３の不安定な性質により、試薬３は航空部品の洗浄には不適当であった。
第３の実施例では、シュラウドを洗浄するために試薬４を使用した。試薬４は、試薬１に類似しているが、ｐＨは５．５に調整した。試薬４は以下の配合、すなわち、希釈試薬１と、有機塩基、すなわち、５．５の最終ｐＨ値まで滴定するよう重量で添加された、化学式（ＣＨ）2Ｎ（ＮＨ）ＣＨの結晶形を有するイミダゾールからなっていた。試薬４を民間航空機のエンジンのシュラウドの非流路表面から粉塵を洗浄するために使用した。試薬４は、民間航空機のエンジンのシュラウドの冷却表面に堆積していた粉塵の５０重量％超を効果的に除去した。この点に関して、試薬４は有効であると判断された。試薬４を航空機エンジン部品の洗浄用に必要とされ、航空宇宙材料規格（ＡＭＳ）１５５１ａによって規定されたより包括的な試験にかけたところ、試薬４は要件のすべては満たさなかった。試薬４は、ＡＭＳ５０４５炭素鋼の総浸漬腐食率要件を満たさなかったが、それぞれ１００ｐｐｍ未満と１０ｐｐｍ未満のＡＭＳに規定の硫黄元素及びナトリウム元素の制限要件は満たした。
図１０に、５ＭΩ脱イオン水及びＡＭＳ１５５１ａ限界と比較して、６００グリット仕上げＡＭＳ５０４５試験片を表示の腐食防止剤が添加された周囲温度の２．９％ＣＩＴＲＡＮＯＸ（登録商標）に１６８時間浸漬した後の重量変化による総浸漬腐食率を示す。図１１に、２．９％ＣＩＴＲＡＮＯＸ（登録商標）及びＡＭＳ１５５１ａ限界と比較して、６００グリット仕上げＡＭＳ５０４５試験片を、様々な腐食防止剤が添加され、イミダゾールによる滴定でｐＨを次第に引き上げた周囲温度の（華氏１００度で行われた１．４％ＣＩＴＲＡＮＯＸ（登録商標）ｐＨ５．５＋０．０３％ＢＡＳＯＣＯＲＲ（登録商標）２００５の場合を除く）１．４％ＣＩＴＲＡＮＯＸ（登録商標）に１６８時間浸漬した後の重量変化による総浸漬腐食率を示す。
第４の実施例では、シュラウドを洗浄するために試薬５を使用した。試薬５は、試薬２に類似しているが、試薬２が希釈され、ＲＯＤＩＮＥ（登録商標）２０１０腐食防止剤濃度が０．０１０％で維持された。試薬５は、硫黄濃度判定基準を満たしたが、図９に基づいて上記したように、水素脆化に関する要件を満たさなかった。
第５の実施例では、シュラウドを洗浄するために試薬６を使用した。試薬６は、試薬４にｐＨ５．５のＢＡＳＯＣＯＲＲ（登録商標）２００５腐食防止剤を０．０３重量％含有させたものである。試薬６を民間航空機のエンジンのシュラウドの非流路表面から粉塵を洗浄するために使用した。試薬６は、民間航空機のエンジンのシュラウドの冷却表面に堆積していた粉塵の５０重量％超を効果的に除去した。この点に関して、試薬６は有効であると判断された。試薬６を航空機エンジン部品の洗浄用に必要とされ、ＡＭＳ１５５１ａによって規定されたより包括的な試験にかけたところ、試薬６は要件のすべてを満たした。試薬６の測定硫黄含有量及びナトリウム含有量は、それぞれ１００ｐｐｍと１０ｐｐｍのＡＭＳ閾値より低かった。試薬６はＡＭＳ５０４５炭素鋼の総腐食率要件も満たした。試薬６は、結晶粒界（図１２に５００倍率ＳＥＭ断面で図示）において孔食や選択的エッチングの形跡が見られないため、先進超合金に適合することがわかった。試薬６は、試薬６に６日間浸漬された後にＡＳＴＭ法Ｆ１６２４で規定された漸増ステップ荷重を受けた棒状物において基準引張破壊強度に損失が計測されなかったため、高強度鋼試料（マレージング鋼など）に適合することがわかった。ｐＨ５．５の場合、試薬６は、ＢＡＳＯＣＯＲＲ（登録商標）２００５腐食防止剤との配合時に白沈殿が観察されなかったのみならず、時間の経過を通してｐＨの測定値が安定していることがわかった。
ｐＨと洗浄有効性との相互作用
洗浄溶液のｐＨ値と洗浄有効性との間の相関性（ある場合には）を理解する試みを行った。ｐＨの効果が様々な試薬の元素組成の効果と入り混じっているため、試験された洗浄試薬のｐＨ値（〜２．５〜１１＋まで）の範囲全体にわたる洗浄有効性に対するｐＨ値の効果を分類することはできなかった。２つの効果を切り離すことができなかった。しかしながら、より狭い範囲内で単一の試薬を見た場合、ｐＨが約３．５〜５．５に引き上げられると、洗浄有効性が７８％〜６２％に低下することがわかった。
本書に記載のシステム及び方法は、タービンエンジンからの堆積異物の除去を促進する。より具体的には、鉱物粉塵などの異物は、タービンエンジンの内部通路内に堆積し、例えば、その中の冷却通路を閉塞する。稼働時、鉱物粉塵がタービンエンジンの部品上に堆積するにつれて、燃焼中に生じた熱が鉱物粉塵堆積物の副層を焼き固めてその元素組成の変化を促進する。本書に記載の洗浄溶液は、間隙セメントと、鉱物粉塵堆積物の反応副層及び未反応副層の両方を選択的に溶解するよう配合されている。したがって、洗浄溶液は、下層の金属成分への損傷をほぼ抑制しながら、タービンエンジンからの異物の除去を促進する。
本書に記載の方法、システム及び洗浄溶液の例示の技術的効果には、（ａ）タービンエンジンの現場洗浄を可能にすること、（ｂ）タービンエンジンとは異なる元素組成を有する異物を選択的に溶解すること、（ｃ）本書に記載の方法で洗浄されるタービンエンジンのダウンタイムを減少させることのうちの少なくともの１つが含まれる。
洗浄溶液及び関連する使用方法の例示の実施形態を詳細に上述した。洗浄溶液及び方法は、本書に記載の特定の実施形態に限定されず、より正確に言えば、溶液の成分及び／又は方法のステップが本書に記載の他の成分及び／又はステップから独立して別に利用されてもよい。例えば、洗浄溶液が他の公知のタービンアセンブリを洗浄するために使用されてもよく、本書に記載のタービンエンジンのみでの実施に限定されない。より正確に言えば、例示の実施形態は、異物の選択的溶解が望ましい多くの用途に関して実行及び利用可能である。
本開示の様々な実施形態の具体的な特徴を一部の図面では示し、他の図面では示していないが、便宜上の理由に過ぎない。本開示の実施形態の原理に従って、一図面のいかなる特徴も他のあらゆる図面のあらゆる特徴と組合せて参照及び／又は権利主張することができる。
本書面の記述は、最良の形態を含む本開示の実施形態を開示するとともに、当業者が、あらゆる装置又はシステムを製造及び使用し、あらゆる組み込まれた方法を実行することを含め、本開示の実施形態を実施できるようにするために実施例を用いている。本書に記載の実施形態の特許性のある範囲は、特許請求の範囲に規定されているが、当業者が想到する他の実施例も包含し得る。そのような他の実施例が特許請求の範囲の文字通りの文言と相違しない構造的要素を有する場合、又は特許請求の範囲の文字通りの文言とごくわずかに相違する構造的要素を備えている場合には、特許請求の範囲に包含されるものとする。
本願発明の具体的な実施態様は以下の通りである。
［実施態様１］
タービンエンジンの洗浄方法であって、
異物及び間隙セメントの少なくとも一方の熱反応生成物から少なくとも部分的に形成された異物層（１０６、１２２）を表面に有するタービンエンジン部品（１００、１２０）に対して洗浄溶液を送り、部品（１００、１２０）から異物を少なくとも部分的に除去する工程（２１２）を含んでおり、
洗浄溶液が、
洗浄溶液の体積の約６８．６５％〜約９９．６３％の水と、
洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のクエン酸含有の第１の有機酸成分と、
洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のグリコール酸含有の第２の有機酸成分と、
洗浄溶液の体積の約０．０７％〜０．１４％のスルホン酸イソプロピルアミンと、
洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のアルコールエトキシレートと、
洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のトリエタノールアミンと、
洗浄溶液の体積の約０．０３％〜１．０％のラウリミノジプロピオン酸ナトリウムと
を含んでおり、洗浄溶液のｐＨ値が２．５〜７．０の範囲内である、方法。
［実施態様２］
洗浄溶液と過熱蒸気を含む別々の洗浄液を交互に部品に送る工程をさらに含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
部品を脱イオン水で濯ぐ工程（２１８）をさらに含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様４］
洗浄溶液を送る工程（２１２）は、洗浄溶液を約１５℃〜約２００℃の温度及び約１気圧〜約５０気圧の圧力で部品に送る工程を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様５］
洗浄溶液を送る工程（２１２）は、洗浄溶液を約１００℃未満の温度で約２００分未満の期間部品に送る工程を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様６］
洗浄溶液を送る工程（２１２）は、洗浄溶液をタービンエンジン（１０）の外壁の開口（３８）を介してタービンエンジン（１０）の内部に送る工程を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様７］
異物層（１０６）が、部品（１００）の少なくとも一部に延在する第１の副層（１１０）と、第１の副層（１１０）の少なくとも一部に延在する第２の副層（１１２）とを備え、第１の副層（１１０）と第２の副層（１１２）の元素組成がそれぞれ異なる、実施態様１に記載の方法。
［実施態様８］
異物の炭素系成分が、炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムの１種以上を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様９］
異物の酸化物系及び硫酸塩系成分が、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、二酸化ケイ素、長石、雲母及び粘土の１種以上を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１０］
異物の塩化物系成分が、塩化ナトリウム及び塩化カリウムの１種以上を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１１］
洗浄溶液のｐＨ値が約５未満である、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１２］
洗浄溶液の硫黄含有量が約１００ｐｐｍ未満である、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１３］
洗浄溶液のナトリウム含有量が約１０ｐｐｍ未満である、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１４］
洗浄溶液の塩素含有量が約２０ｐｐｍ未満である、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１５］
洗浄溶液のカリウム含有量が約１０ｐｐｍ未満である、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１６］
洗浄溶液のリン含有量が約１０ｐｐｍ未満である、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１７］
洗浄溶液の金属類含有量が約２ｐｐｍ未満である、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１８］
洗浄溶液が、約１００ｐｐｍ未満の硫黄、約１０ｐｐｍ未満のナトリウム、約２０ｐｐｍ未満の塩素、約１０ｐｐｍ未満のカリウム、約１０ｐｐｍ未満のリン、約２ｐｐｍ未満の金属類を含有する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１９］
タービンエンジン（１０）用の洗浄溶液であって、
洗浄溶液の体積の約６８．６５％〜約９９．６３％の水と、
洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のクエン酸含有の第１の有機酸成分と、
洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のグリコール酸含有の第２の有機酸成分と、
洗浄溶液の体積の約０．０７％〜０．１４％のスルホン酸イソプロピルアミンと、
洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のアルコールエトキシレートと、
洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のトリエタノールアミンと、
洗浄溶液の体積の約０．０３％〜１．０％のラウリミノジプロピオン酸ナトリウムと
を含んでおり、洗浄溶液のｐＨ値が２．５〜７．０の範囲内である、洗浄溶液。
［実施態様２０］
硫黄含有量が約１００ｐｐｍ未満である、実施態様１９に記載の洗浄溶液。
［実施態様２１］
ナトリウム含有量が約１０ｐｐｍ未満である、実施態様１９に記載の洗浄溶液。
［実施態様２２］
塩素含有量が約２０ｐｐｍ未満である、実施態様１９に記載の洗浄溶液。
［実施態様２３］
カリウム含有量が約１０ｐｐｍ未満である、実施態様１９に記載の洗浄溶液。
［実施態様２４］
リン含有量が約１０ｐｐｍ未満である、実施態様１９に記載の洗浄溶液。
［実施態様２５］
金属類含有量が約２ｐｐｍ未満である、実施態様１９に記載の洗浄溶液。
［実施態様２６］
約１００ｐｐｍ未満の硫黄、約１０ｐｐｍ未満のナトリウム、約２０ｐｐｍ未満の塩素、約１０ｐｐｍ未満のカリウム、約１０ｐｐｍ未満のリン、約２ｐｐｍ未満の金属類を含有する、実施態様１９に記載の洗浄溶液。
［実施態様２７］
タービンエンジン（１０）用の洗浄溶液であって、
洗浄溶液の体積の約６８．６５％〜約９９．６３％の水と、
洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のクエン酸含有の第１の有機酸成分と、
洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のグリコール酸含有の第２の有機酸成分と、
洗浄溶液の体積の約０．０７％〜０．１４％のスルホン酸イソプロピルアミンと、
洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のアルコールエトキシレートと、
洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のトリエタノールアミンと、
洗浄溶液の体積の約０．０３％〜１．０％のラウリミノジプロピオン酸ナトリウムと
から本質的になり、洗浄溶液のｐＨ値が２．５〜７．０の範囲内である、洗浄溶液。
［実施態様２８］
硫黄含有量が約１００ｐｐｍ未満である、実施態様２７に記載の洗浄溶液。
［実施態様２９］
ナトリウム含有量が約１０ｐｐｍ未満である、実施態様２７に記載の洗浄溶液。
［実施態様３０］
塩素含有量が約２０ｐｐｍ未満である、実施態様２７に記載の洗浄溶液。
［実施態様３１］
カリウム含有量が約１０ｐｐｍ未満である、実施態様２７に記載の洗浄溶液。
［実施態様３２］
リン含有量が約１０ｐｐｍ未満である、実施態様２７に記載の洗浄溶液。
［実施態様３３］
金属類含有量が約２ｐｐｍ未満である、実施態様２７に記載の洗浄溶液。
［実施態様３４］
約１００ｐｐｍ未満の硫黄、約１０ｐｐｍ未満のナトリウム、約２０ｐｐｍ未満の塩素、約１０ｐｐｍ未満のカリウム、約１０ｐｐｍ未満のリン、約２ｐｐｍ未満の金属類を含有する、実施態様２７に記載の洗浄溶液。
［実施態様３５］
タービンエンジン（１０）用洗浄溶液用の試薬組成物であって、
試薬組成物が、
洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のクエン酸含有の第１の有機酸成分と、
洗浄溶液の体積の約０．１％〜約１５％のグリコール酸含有の第２の有機酸成分と、
洗浄溶液の体積の約０．０７％〜０．１４％のスルホン酸イソプロピルアミンと、
洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のアルコールエトキシレートと、
洗浄溶液の体積の約０．０３５％〜０．０７％のトリエタノールアミンと、
洗浄溶液の体積の約０．０３％〜１．０％のラウリミノジプロピオン酸ナトリウムと
を含んでおり、約４．０〜約７．０のｐＨ値を有するよう有機塩基で滴定されている、試薬組成物。
［実施態様３６］
硫黄含有量が約５００ｐｐｍ未満である、実施態様３５に記載の試薬組成物。
［実施態様３７］
ナトリウム含有量が約５０ｐｐｍ未満である、実施態様３５に記載の試薬組成物。
［実施態様３８］
塩素含有量が約１００ｐｐｍ未満である、実施態様３５に記載の試薬組成物。
［実施態様３９］
カリウム含有量が約５０ｐｐｍ未満である、実施態様３５に記載の試薬組成物。
［実施態様４０］
リン含有量が約５０ｐｐｍ未満である、実施態様３５に記載の試薬組成物。
［実施態様４１］
金属類含有量が約１０ｐｐｍ未満である、実施態様３５に記載の試薬組成物。
［実施態様４２］
約５００ｐｐｍ未満の硫黄、約５０ｐｐｍ未満のナトリウム、約１００ｐｐｍ未満の塩素、約５０ｐｐｍ未満のカリウム、約５０ｐｐｍ未満のリン、約１０ｐｐｍ未満の金属類を含有する、実施態様３５に記載の試薬組成物。
［実施態様４３］
有機塩基がイミダゾールである、実施態様３５に記載の試薬組成物。
［実施態様４４］
イミダゾールが結晶形である、実施態様４３に記載の試薬組成物。
１０ ガスタービンエンジン
１２ ファンアセンプリ
１３ コアエンジン、シュラウド
１４ 高圧圧縮機、シュラウド
１６ 燃焼器
１８ 高圧タービン（ＨＰＴ）
２０ 低圧タービン（ＬＰＴ）
２４ ファンブレード列
２６ ローターディスク
２８ 吸気側
３０ 排気側
３１ 低速ローターシャフト
３２ 高速ローターシャフト
３４ 中心線
３５ 内部
３６ 外壁
３８ 開口
１００ タービン部品
１０２ 基材
１０４ 保護コーティング
１０６ 異物層
１０８ 保護コーティングの表面
１１０ 第１の副層
１１２ 第２の副層
１２０ タービン部品
１２２ 異物層
１２４、１２６ タービン部品の電子顕微分析画像

Claims (15)

  1. タービンエンジンの洗浄方法であって、
    異物及び間隙セメントの少なくとも一方の熱反応生成物から少なくとも部分的に形成された異物層を表面に有するタービンエンジン部品に向けて洗浄溶液を送り、部品から異物を少なくとも部分的に除去する工程を含み、
    洗浄溶液が、
    洗浄溶液の体積の６８．６５％〜約９９．６３％の水と、
    洗浄溶液の体積の０．１％〜約１５％のクエン酸含有の第１の有機酸成分と、
    洗浄溶液の体積の０．１％〜約１５％のグリコール酸含有の第２の有機酸成分と、
    洗浄溶液の体積の０．０７％〜０．１４％のスルホン酸イソプロピルアミンと、
    洗浄溶液の体積の０．０３５％〜０．０７％のアルコールエトキシレートと、
    洗浄溶液の体積の０．０３５％〜０．０７％のトリエタノールアミンと、
    洗浄溶液の体積の０．０３％〜１．０％のラウリミノジプロピオン酸ナトリウムと
    を含んでおり、洗浄溶液のｐＨ値が２．５〜７．０の範囲内である、方法。
  2. 洗浄溶液と過熱蒸気を含む別々の洗浄液を交互に部品に送る工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 部品を脱イオン水で濯ぐ工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  4. 洗浄溶液を送る工程が、洗浄溶液を１５℃〜２００℃の温度及び１気圧〜５０気圧の圧力で部品に送る工程を含む、請求項１に記載の方法。
  5. 洗浄溶液を送る工程が、洗浄溶液を１００℃未満の温度で２００分未満の期間部品に送る工程を含む、請求項１に記載の方法。
  6. 洗浄溶液を送る工程が、洗浄溶液をタービンエンジンの外壁の開口を介してタービンエンジンの内部に送る工程を含む、請求項１に記載の方法。
  7. 異物層が、部品の少なくとも一部に延在する第１の副層と、第１の副層の少なくとも一部に延在する第２の副層とを備え、第１の副層と第２の副層の元素組成がそれぞれ異なる、請求項１に記載の方法。
  8. 異物の炭素系成分が、炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムの１種以上を含む、請求項１に記載の方法。
  9. 異物の酸化物系及び硫酸塩系成分が、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、二酸化ケイ素、長石、雲母及び粘土の１種以上を含む、請求項１に記載の方法。
  10. タービンエンジン用の洗浄溶液であって、
    洗浄溶液の体積の６８．６５％〜９９．６３％の水と、
    洗浄溶液の体積の０．１％〜１５％のクエン酸含有の第１の有機酸成分と、
    洗浄溶液の体積の０．１％〜１５％のグリコール酸含有の第２の有機酸成分と、
    洗浄溶液の体積の０．０７％〜０．１４％のスルホン酸イソプロピルアミンと、
    洗浄溶液の体積の０．０３５％〜０．０７％のアルコールエトキシレートと、
    洗浄溶液の体積の０．０３５％〜０．０７％のトリエタノールアミンと、
    洗浄溶液の体積の０．０３％〜１．０％のラウリミノジプロピオン酸ナトリウムと
    を含んでおり、洗浄溶液のｐＨ値が２．５〜７．０の範囲内である、洗浄溶液。
  11. 硫黄含有量が１００ｐｐｍ未満である、請求項１０に記載の洗浄溶液。
  12. ナトリウム含有量が１０ｐｐｍ未満である、請求項１０に記載の洗浄溶液。
  13. 塩素含有量が２０ｐｐｍ未満である、請求項１０に記載の洗浄溶液。
  14. カリウム含有量が１０ｐｐｍ未満である、請求項１０に記載の洗浄溶液。
  15. リン含有量が１０ｐｐｍ未満である、請求項１０に記載の洗浄溶液。
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