JP2804701B2 - ガスタービンコーティング翼の劣化診断方法及びその装置 - Google Patents
ガスタービンコーティング翼の劣化診断方法及びその装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンコーティ
ング翼の劣化診断方法及びその装置に関するものであ
る。
ング翼の劣化診断方法及びその装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービン翼のように高温の機器に採
用されている部材は、長期間の使用に伴い材料脆化が進
行する。この経年劣化の診断および材料脆化の予測は高
温部材の強度信頼性の検討をするうえで、また余寿命を
評価するうえでも最も重要な課題である。
用されている部材は、長期間の使用に伴い材料脆化が進
行する。この経年劣化の診断および材料脆化の予測は高
温部材の強度信頼性の検討をするうえで、また余寿命を
評価するうえでも最も重要な課題である。
【０００３】これに対する材質劣化診断技術の一例とし
ては、低合金耐熱鋼では粒界腐食法に基づくレプリカ
法、あるいは電気分極法から材料の脆化の指標である破
面遷移温度（ＦＡＴＴ)を推定し、これから経年劣化し
た部材の最大許容欠陥寸法を評価するもの等が知られて
いる。
ては、低合金耐熱鋼では粒界腐食法に基づくレプリカ
法、あるいは電気分極法から材料の脆化の指標である破
面遷移温度（ＦＡＴＴ)を推定し、これから経年劣化し
た部材の最大許容欠陥寸法を評価するもの等が知られて
いる。
【０００４】尚、これに関連するものとしては、特開平
１−１１０２５９号公報や特開昭６２−２２２１５５号
公報などが挙げられる。
１−１１０２５９号公報や特開昭６２−２２２１５５号
公報などが挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の診断方
法では、低合金鋼に対しては非破壊的に劣化度は評価で
きるが、しかしガスタビーン等に使用される超合金に対
しては、劣化度は評価できず、従って定期点検時、補修
あるいはリプレース時期の適性化を図ることが難しい。
法では、低合金鋼に対しては非破壊的に劣化度は評価で
きるが、しかしガスタビーン等に使用される超合金に対
しては、劣化度は評価できず、従って定期点検時、補修
あるいはリプレース時期の適性化を図ることが難しい。
【０００６】ガスタービンは、起動が容易であり、また
建設期間が短く、さらには高温排ガスを利用して蒸気タ
ービンと組み合わせた複合（コンバインド）プラントが
高い熱効率であることから、近年の環境エネルギ−問題
を背景として設備建設が積極的に進んでいる。
建設期間が短く、さらには高温排ガスを利用して蒸気タ
ービンと組み合わせた複合（コンバインド）プラントが
高い熱効率であることから、近年の環境エネルギ−問題
を背景として設備建設が積極的に進んでいる。
【０００７】この発電設備の主要機器であるガスタービ
ンには高効率化が要求され、タービン入口ガス温度は年
々急速に上昇してきている。これに伴い主要高温機器で
ある燃焼器やタービン翼の負荷条件は、ますます苛酷に
なってきている。
ンには高効率化が要求され、タービン入口ガス温度は年
々急速に上昇してきている。これに伴い主要高温機器で
ある燃焼器やタービン翼の負荷条件は、ますます苛酷に
なってきている。
【０００８】したがってこれら高温部品には、安定した
設備稼働のために高い信頼性が要請されている。
設備稼働のために高い信頼性が要請されている。
【０００９】ところで、ガスタービン翼の構成材料であ
るＮｉ基やＣｏ基の超合金は、高温高強度ではあるが、
しかし高温長時間の負荷や起動停止の繰り返しによっ
て、材質劣化や損傷の累積が生じる恐れがある。
るＮｉ基やＣｏ基の超合金は、高温高強度ではあるが、
しかし高温長時間の負荷や起動停止の繰り返しによっ
て、材質劣化や損傷の累積が生じる恐れがある。
【００１０】したがって、高い信頼性でガスタービンを
運転するためには、これらの高温部材の劣化損傷を的確
に把握し保全管理をする必要がある。その中でも高温腐
食と疲労度の管理が、特に、動翼の寿命に極めて重要で
ある。
運転するためには、これらの高温部材の劣化損傷を的確
に把握し保全管理をする必要がある。その中でも高温腐
食と疲労度の管理が、特に、動翼の寿命に極めて重要で
ある。
【００１１】ガスタービンの多くは、その起動特性が優
れているため、電力需要に応じて頻繁な起動停止が行な
われる。このため、特にタービン動翼は厳しい熱疲労損
傷を受け、き裂が生じ易くなる。一般には、この過酷な
条件下にある動翼には、耐熱耐腐食性の金属コーティン
グが施され、熱疲労損傷から保護するようにはしている
のであるが、永年の運転中には、やはりき裂発生に至っ
てしまう恐れがある。
れているため、電力需要に応じて頻繁な起動停止が行な
われる。このため、特にタービン動翼は厳しい熱疲労損
傷を受け、き裂が生じ易くなる。一般には、この過酷な
条件下にある動翼には、耐熱耐腐食性の金属コーティン
グが施され、熱疲労損傷から保護するようにはしている
のであるが、永年の運転中には、やはりき裂発生に至っ
てしまう恐れがある。
【００１２】このコーティング翼におけるき裂発生機構
は、つぎのように考えられている。先ずコーティング層
の劣化、すなわち層組織が２相（βとγ’）に変化して
脆くなり、スポーリングが生じる。その次にコーティン
グにき裂が発生し、酸化あるいは硫化腐食が、相互拡散
層、さらに母材に及び、き裂はその腐食を受けた部分を
成長する。
は、つぎのように考えられている。先ずコーティング層
の劣化、すなわち層組織が２相（βとγ’）に変化して
脆くなり、スポーリングが生じる。その次にコーティン
グにき裂が発生し、酸化あるいは硫化腐食が、相互拡散
層、さらに母材に及び、き裂はその腐食を受けた部分を
成長する。
【００１３】き裂成長は環境に著しく影響されることが
組織観察により確認はされているものの、一般に用いら
れるコーティングが施された動翼に関しては、現在のと
ころこの劣化損傷に対する有効な診断方法はない。
組織観察により確認はされているものの、一般に用いら
れるコーティングが施された動翼に関しては、現在のと
ころこの劣化損傷に対する有効な診断方法はない。
【００１４】従来から一般に用いられている一つの診断
法に電気化学法があるが、この電気化学法では、プラン
ト現場での電気的ノイズの影響、また環境温度および腐
食時間の設定が困難で、劣化度の評価に大きな誤差を与
える可能性があり、信頼性に欠ける嫌いがある。
法に電気化学法があるが、この電気化学法では、プラン
ト現場での電気的ノイズの影響、また環境温度および腐
食時間の設定が困難で、劣化度の評価に大きな誤差を与
える可能性があり、信頼性に欠ける嫌いがある。
【００１５】さらに、最近においては、プラントの稼働
条件が変化し、それに伴いプラントの起動停止頻度が増
加し、従来の運転データに基づくトレンドカーブでの余
寿命予測も困難になっている。
条件が変化し、それに伴いプラントの起動停止頻度が増
加し、従来の運転データに基づくトレンドカーブでの余
寿命予測も困難になっている。
【００１６】これらの状況に際して、ガスタービン発電
プラント機器の稼働条件における劣化の高精度な診断を
行う手法の開発が強く望まれている。
プラント機器の稼働条件における劣化の高精度な診断を
行う手法の開発が強く望まれている。
【００１７】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、翼母材表面にコ−ティングが施さ
れ、高温で繰り返し負荷を受けるコーティング翼におい
て、より合理的で精度が高く、かつ信頼性のある劣化度
の診断方法とその装置を提供するにある。
目的とするところは、翼母材表面にコ−ティングが施さ
れ、高温で繰り返し負荷を受けるコーティング翼におい
て、より合理的で精度が高く、かつ信頼性のある劣化度
の診断方法とその装置を提供するにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、予
め、コーティング翼の稼働時間および起動回数と破壊強
度との関係、およびコーティング材料組織の界面の元素
分布量と破壊強度との関係を実験的に求めておき、そし
て評価対象コーティング翼の診断時には、評価対象コー
ティング翼の稼働時間と起動回数を算出し、この算出値
から前記予め求められている稼働時間および起動回数と
破壊強度との関係を用いて、前記評価対象コーティング
翼の破壊強度を算出して劣化度を評価し、その劣化度評
価結果が、所定値に達している場合には、評価対象コー
ティング翼の母材とコーティング材との界面近傍の元素
の分布量を検出し、その検出結果に基づき、前記評価対
象コーティング翼の所定時間後の界面近傍の元素の分布
量を算出し、この算出された界面近傍の元素の分布量か
ら、前記予め求められている界面近傍の元素の分布量と
破壊強度との関係を用いて、前記評価対象コーティング
翼の破壊強度を算出し、前記評価対象コーティング翼の
劣化度を診断するようになし所期の目的を達成するよう
にしたものである。
め、コーティング翼の稼働時間および起動回数と破壊強
度との関係、およびコーティング材料組織の界面の元素
分布量と破壊強度との関係を実験的に求めておき、そし
て評価対象コーティング翼の診断時には、評価対象コー
ティング翼の稼働時間と起動回数を算出し、この算出値
から前記予め求められている稼働時間および起動回数と
破壊強度との関係を用いて、前記評価対象コーティング
翼の破壊強度を算出して劣化度を評価し、その劣化度評
価結果が、所定値に達している場合には、評価対象コー
ティング翼の母材とコーティング材との界面近傍の元素
の分布量を検出し、その検出結果に基づき、前記評価対
象コーティング翼の所定時間後の界面近傍の元素の分布
量を算出し、この算出された界面近傍の元素の分布量か
ら、前記予め求められている界面近傍の元素の分布量と
破壊強度との関係を用いて、前記評価対象コーティング
翼の破壊強度を算出し、前記評価対象コーティング翼の
劣化度を診断するようになし所期の目的を達成するよう
にしたものである。
【００１９】
【作用】このような診断方法であると、評価対象コーテ
ィング翼の診断が解析、非破壊、破壊評価の段階的評価
を行なうことになり、劣化予測の一層高精度かつ高信頼
化が図れる。
ィング翼の診断が解析、非破壊、破壊評価の段階的評価
を行なうことになり、劣化予測の一層高精度かつ高信頼
化が図れる。
【００２０】
【実施例】以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。図１には、ガスタービン部材の劣化診断を
実施する際の手順が示されている。
に説明する。図１には、ガスタービン部材の劣化診断を
実施する際の手順が示されている。
【００２１】劣化の程度に応じて、図に示す解析的１０
ａ、非破壊的１０ｂ及び破壊的評価１０ｃの３段階のフ
ローに従って劣化診断がなされ、適切な保全指針が提案
される。すなわち、ガスタービンはその起動特性のすぐ
れている特徴から、発電設備毎あるいは各機器毎によっ
てその運転履歴が異なる。
ａ、非破壊的１０ｂ及び破壊的評価１０ｃの３段階のフ
ローに従って劣化診断がなされ、適切な保全指針が提案
される。すなわち、ガスタービンはその起動特性のすぐ
れている特徴から、発電設備毎あるいは各機器毎によっ
てその運転履歴が異なる。
【００２２】このため、機器により著しく異なる運転履
歴の把握、すなわち、起動停止回数、運転時間、トリッ
プ回数、排気ガス温度履歴などの把握から、解析的に該
当機器の寿命消費率が計算される。
歴の把握、すなわち、起動停止回数、運転時間、トリッ
プ回数、排気ガス温度履歴などの把握から、解析的に該
当機器の寿命消費率が計算される。
【００２３】すなわち、例えば起動停止回数をＮとし、
運転時間をｔとすれば、次式から寿命消費率Ｃ３が計算
される。
運転時間をｔとすれば、次式から寿命消費率Ｃ３が計算
される。
【００２４】
【数１】 αＮ／Ｃ１ ＋ βｔ／Ｃ２ ＝Ｃ３………（１） ここで、α、Ｃ１、β、Ｃ２、は定数である。
【００２５】尚、この寿命消費率Ｃ３と所定寿命消費率
Ｃｃ１が、Ｃ３＜Ｃｃ１の関係である場合には、簡易評
価のみで劣化評価がなされる。すなわち劣化が進行して
いないことになる。
Ｃｃ１が、Ｃ３＜Ｃｃ１の関係である場合には、簡易評
価のみで劣化評価がなされる。すなわち劣化が進行して
いないことになる。
【００２６】上記は、簡易的な第一次的な評価である
が、これにより損傷率がある程度大きくなると次に述べ
る詳細解析を実施する。
が、これにより損傷率がある程度大きくなると次に述べ
る詳細解析を実施する。
【００２７】例えば、ガスタービンにおいては最重要部
材である動翼と静翼の場合に限って述べると、ガスター
ビン動静翼の場合には、その高温腐食対策として、種々
の施工による表面コーティングが一般に適用されてい
る。
材である動翼と静翼の場合に限って述べると、ガスター
ビン動静翼の場合には、その高温腐食対策として、種々
の施工による表面コーティングが一般に適用されてい
る。
【００２８】最近では、MCrAlY合金をプラズマ溶射法で
その表面にコーティングする技術が一般化している。
その表面にコーティングする技術が一般化している。
【００２９】ここで、Ｍは基本元素で、ＮｉのNiCrAl
Y、Ｃｏの時はCoCrAlY、それらを組み合わせたCoNiCrAl
Y、NiCoCrAlYが開発されている。これらはその被膜の耐
酸化性、耐硫化腐食特性と使用温度によって使い分けら
れている。
Y、Ｃｏの時はCoCrAlY、それらを組み合わせたCoNiCrAl
Y、NiCoCrAlYが開発されている。これらはその被膜の耐
酸化性、耐硫化腐食特性と使用温度によって使い分けら
れている。
【００３０】ところで、このコーティング翼におけるき
裂発生機構は、一般にはつぎのように考えれている。先
ずコーティング層の劣化、すなわち層組織が２相（βと
γ’）に変化し脆くなり、界面での微小剥離が生じる。
裂発生機構は、一般にはつぎのように考えれている。先
ずコーティング層の劣化、すなわち層組織が２相（βと
γ’）に変化し脆くなり、界面での微小剥離が生じる。
【００３１】その次に、コーティングにき裂が発生し、
そして酸化あるいは硫化腐食が相互拡散層、さらに母材
にまで及び、き裂はその腐食を受けた部分を成長すると
考えられている。
そして酸化あるいは硫化腐食が相互拡散層、さらに母材
にまで及び、き裂はその腐食を受けた部分を成長すると
考えられている。
【００３２】したがって劣化過程のうち、界面での変化
を解析的あるいは非破壊的に診断し、そして破壊評価で
診断することが不可欠となる。本発明の実施例として解
析評価の段階ではこの劣化のメカニズムに基づいてなさ
れる。
を解析的あるいは非破壊的に診断し、そして破壊評価で
診断することが不可欠となる。本発明の実施例として解
析評価の段階ではこの劣化のメカニズムに基づいてなさ
れる。
【００３３】次に図２に基づきこの評価手順について述
べる。この図は、コーティングの劣化過程の解析的な説
明図であるが、まず濃度関係を示した（ａ）ではコ−テ
ィング層（図中左半分）と母材（図中右半分）における
組成元素であるニッケルＮｉとアルミニウムＡｌの濃度
勾配が生じることを示している。
べる。この図は、コーティングの劣化過程の解析的な説
明図であるが、まず濃度関係を示した（ａ）ではコ−テ
ィング層（図中左半分）と母材（図中右半分）における
組成元素であるニッケルＮｉとアルミニウムＡｌの濃度
勾配が生じることを示している。
【００３４】この濃度勾配により（ｂ）に示すように、
各元素は高温の稼働状態で拡散移動が起こる。この結
果、図中に矢印で示すような物質移動と空孔移動が起こ
り、やがては（ｃ）のようにコーティング界面では析出
物Ａｌ3ＮｉやボイドＨが発生することになる。
各元素は高温の稼働状態で拡散移動が起こる。この結
果、図中に矢印で示すような物質移動と空孔移動が起こ
り、やがては（ｃ）のようにコーティング界面では析出
物Ａｌ3ＮｉやボイドＨが発生することになる。
【００３５】この過程はＮｉとＡｌに着目したKirkenda
ll拡散として知られているものである。尚、劣化として
問題となるボイドの密度Ｃｖに関しては次式によって評
価できる。
ll拡散として知られているものである。尚、劣化として
問題となるボイドの密度Ｃｖに関しては次式によって評
価できる。
【００３６】
【数２】 Ｃｖ＝−１／（ＮｓＦ） Ｊｖ／ｘ ………（２） ここで、Ｎｓは空孔源密度、Ｆは温度に依存する定数、
Ｊｖは空孔の流束である。
Ｊｖは空孔の流束である。
【００３７】上式（２）によって、後に述べる破壊試験
結果との対応から適正な定数Ｃｃを決定し、解析評価に
おける基準値を設定する。すなわち、Ｃｖ＜Ｃｃ２の場
合には、解析的な評価を次回の定検でも実施する。もし
この条件を満足しない場合には次の段階として、非破壊
的な評価法を適用する。この例をコーティング翼を例に
図３および図４を用いて説明する。
結果との対応から適正な定数Ｃｃを決定し、解析評価に
おける基準値を設定する。すなわち、Ｃｖ＜Ｃｃ２の場
合には、解析的な評価を次回の定検でも実施する。もし
この条件を満足しない場合には次の段階として、非破壊
的な評価法を適用する。この例をコーティング翼を例に
図３および図４を用いて説明する。
【００３８】前述の図２に示したコ−ティング翼の劣化
メカニズムによれば、界面層ではボイドが発達して材料
剛性や物性が変化するため、超音波を用いて非破壊的に
劣化が診断できる。図３および図４には、超音波応用の
コ−ティング翼劣化の診断原理とその装置の概要が示さ
れている。
メカニズムによれば、界面層ではボイドが発達して材料
剛性や物性が変化するため、超音波を用いて非破壊的に
劣化が診断できる。図３および図４には、超音波応用の
コ−ティング翼劣化の診断原理とその装置の概要が示さ
れている。
【００３９】図３には超音波減衰率とボイド寸法との関
係が示されている。すなわち劣化に伴いボイドが界面に
発達するわけであるが、これはこの図に示すように超音
波の減衰率を測定することにより検出できる。
係が示されている。すなわち劣化に伴いボイドが界面に
発達するわけであるが、これはこの図に示すように超音
波の減衰率を測定することにより検出できる。
【００４０】図４には超音波による劣化診断装置の概要
が示されている。すなわちコ−ティング翼１に超音波セ
ンサー２を当て、受信装置３により信号を受け、オシロ
グラフ４で波形解析を行ない、かつそのデータをデータ
処理装置５により減衰率とボイド率の相関から劣化診断
するのである。
が示されている。すなわちコ−ティング翼１に超音波セ
ンサー２を当て、受信装置３により信号を受け、オシロ
グラフ４で波形解析を行ない、かつそのデータをデータ
処理装置５により減衰率とボイド率の相関から劣化診断
するのである。
【００４１】この劣化診断の結果から、所定の余寿命が
評価されれば次回点検も非破壊的に実施されるが、もし
所定値よりも劣化が進行していれば、次の段階であるコ
ーティング翼の抜き取りにより破壊試験により劣化診断
がなされる。
評価されれば次回点検も非破壊的に実施されるが、もし
所定値よりも劣化が進行していれば、次の段階であるコ
ーティング翼の抜き取りにより破壊試験により劣化診断
がなされる。
【００４２】図５には破壊試験に用いられる微小パンチ
（スモールＳＰパンチ）試験装置の一部、すなわちスモ
ールパンチ試験に用いられる治具が示されている。
（スモールＳＰパンチ）試験装置の一部、すなわちスモ
ールパンチ試験に用いられる治具が示されている。
【００４３】図中７が試験片であり、この試験片を鋼球
８を介してパンチ９により荷重を加え、そのときの変異
δを測定する。なお、１０は締めねじである。
８を介してパンチ９により荷重を加え、そのときの変異
δを測定する。なお、１０は締めねじである。
【００４４】この装置の特徴は、試験片として１０ｍｍ
角で０．５ｍｍの微小なものを採用できることである。
これは実機のコ−ティング翼から直接切り出して試験片
を作成できるので、高精度に実部材の劣化度を診断する
ことが可能である。
角で０．５ｍｍの微小なものを採用できることである。
これは実機のコ−ティング翼から直接切り出して試験片
を作成できるので、高精度に実部材の劣化度を診断する
ことが可能である。
【００４５】図６は上述の微小パンチ試験において材料
劣化診断をする際のパラメータであるＳＰエネルギ−の
定義を示している。前述の試験片治具により得られる荷
重Ｐと変位δの曲線上で得られるＳＰエネルギーの大小
により劣化度が評価できる。
劣化診断をする際のパラメータであるＳＰエネルギ−の
定義を示している。前述の試験片治具により得られる荷
重Ｐと変位δの曲線上で得られるＳＰエネルギーの大小
により劣化度が評価できる。
【００４６】本発明では、図７および図８に斜線部で示
すように、動翼１の部分、すなわち低温の部分Ｃと、そ
れに最も劣化していると思われる高温の部分Ｈから試験
片を切り出し、ＳＰ試験を実施し、その比較と、別途標
準試験片で得られているＳＰエネルギーと劣化度の関係
から実翼の劣化診断を行なう。
すように、動翼１の部分、すなわち低温の部分Ｃと、そ
れに最も劣化していると思われる高温の部分Ｈから試験
片を切り出し、ＳＰ試験を実施し、その比較と、別途標
準試験片で得られているＳＰエネルギーと劣化度の関係
から実翼の劣化診断を行なう。
【００４７】図９には、この微小パンチ試験をコーティ
ング材に適用する場合の試験片の位置と応力状態が示さ
れている。この図に示されているように、コ−ティング
１Ｂは引張り側に位置することで劣化が進行していれ
ば、感度良く試験荷重の低下に現われる。この荷重低下
位置からＳＰエネルギーを求めることにより、正確にコ
ーティング層の劣化が診断できることになる。
ング材に適用する場合の試験片の位置と応力状態が示さ
れている。この図に示されているように、コ−ティング
１Ｂは引張り側に位置することで劣化が進行していれ
ば、感度良く試験荷重の低下に現われる。この荷重低下
位置からＳＰエネルギーを求めることにより、正確にコ
ーティング層の劣化が診断できることになる。
【００４８】また、切り出した微小試験片の断面から、
コーティング界面近傍の化学組成の分布をＥＤＸやオー
ジェ分析装置により求めることにより、前述した解析評
価の段階で求めたボイドの密度予測の確認、およびその
予測精度向上のために材料定数の補正がなされる。
コーティング界面近傍の化学組成の分布をＥＤＸやオー
ジェ分析装置により求めることにより、前述した解析評
価の段階で求めたボイドの密度予測の確認、およびその
予測精度向上のために材料定数の補正がなされる。
【００４９】図１０には、温度時間パラメータと標準試
験片で得られている劣化度を示す衝撃吸収エネルギーと
ＳＰエネルギーとの関係が示されている。
験片で得られている劣化度を示す衝撃吸収エネルギーと
ＳＰエネルギーとの関係が示されている。
【００５０】この図はいわゆるマスター線図として用い
ることができる。使用温度と時間から求まる値Ｐから劣
化度が求まることになる。この線図は、実機のコーティ
ング翼から得られるデータと実験室で行われた長時間加
速試験のデータとを総合して予め得ておく。
ることができる。使用温度と時間から求まる値Ｐから劣
化度が求まることになる。この線図は、実機のコーティ
ング翼から得られるデータと実験室で行われた長時間加
速試験のデータとを総合して予め得ておく。
【００５１】このように、ガスタービンコ−ティング翼
のコ−ティング界面の化学組成の変化、ボイド密度と破
壊強度を評価することにより、ガ−スタビンコーティン
グ翼の劣化診断を高精度に実施することができる。
のコ−ティング界面の化学組成の変化、ボイド密度と破
壊強度を評価することにより、ガ−スタビンコーティン
グ翼の劣化診断を高精度に実施することができる。
【００５２】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、表面にコ−ティングが施され、高温で繰り返し負荷
を受けるガスタービンコ−ティング翼の劣化診断を、合
理的で精度が高く、かつ信頼性のあるものとすることが
できる。
ば、表面にコ−ティングが施され、高温で繰り返し負荷
を受けるガスタービンコ−ティング翼の劣化診断を、合
理的で精度が高く、かつ信頼性のあるものとすることが
できる。
【図１】本発明の一実施例の評価手順の概要を示すフロ
ー図である。
ー図である。
【図２】本発明のコーティング界面での化学組成の変化
を説明するコーティング界面の特性図である。
を説明するコーティング界面の特性図である。
【図３】本発明での非破壊方法におけるボイドと減衰率
との関係を示す特性図である。
との関係を示す特性図である。
【図４】超音波装置の構成を示すブロック図である。
【図５】破壊評価法での微小パンチ試験の治具を示す縦
断側面図である。
断側面図である。
【図６】微小パンチ試験における劣化診断での評価パラ
メータを示す特性図である。
メータを示す特性図である。
【図７】本発明による翼から試験片を採取する例を示す
動翼の側面図である。
動翼の側面図である。
【図８】本発明による翼から試験片を採取する例を示す
動翼の平面図である。
動翼の平面図である。
【図９】コーティング層を含む試験片と応力状態を示す
図である。
図である。
【図１０】劣化診断のマスター線図である。
１…コ−ティング翼、２…センサ。
Claims (5)
- 【請求項１】 翼母材の表面に、耐熱若しくは耐食材料
がコーティングされているコーティング翼の劣化を診断
するコーティング翼の劣化診断方法において、 予め、
コーティング翼の稼働時間および起動回数と破壊強度と
の関係、およびコーティング材料組織の界面の元素分布
量と破壊強度との関係を実験的に求めておき、 評価対象コーティング翼の稼働時間と起動回数を算出
し、この算出値から前記予め求められている稼働時間お
よび起動回数と破壊強度との関係を用いて、前記評価対
象コーティング翼の破壊強度を算出して劣化度を評価
し、 その劣化度評価結果が、所定値に達している場合には、
評価対象コーティング翼の母材とコーティング材との界
面近傍の元素の分布量を検出し、その検出結果に基づ
き、前記評価対象コーティング翼の所定時間後の界面近
傍の元素の分布量を算出し、 この算出された界面近傍の元素の分布量から、前記予め
求められている界面近傍の元素の分布量と破壊強度との
関係を用いて、前記評価対象コーティング翼の破壊強度
を算出し、前記評価対象コーティング翼の劣化度を診断
するようにしたことを特徴とするガスタービンコーティ
ング翼の劣化診断方法。 - 【請求項２】 翼母材の表面に、耐熱若しくは耐食材料
がコーティングされているコーティング翼の劣化を診断
するコーティング翼の劣化診断方法において、 予め、
コーティング翼の稼働時間および起動回数と破壊強度と
の関係、およびコーティング材料組織の界面の元素分布
量と破壊強度との関係を求めておき、 評価対象コーティング翼の稼働時間と起動回数を算出
し、この算出値から前記予め求められている稼働時間お
よび起動回数と破壊強度との関係を用いて、前記評価対
象コーティング翼の破壊強度を算出して劣化度を評価
し、 その劣化度評価結果が、所定値に達している場合には、
評価対象コーティング翼の母材とコーティング材との界
面近傍の元素の分布量を非破壊試験若しくは破壊試験に
て検知し、 この検知された界面近傍の元素の分布量から、前記予め
求められている界面近傍の元素の分布量と破壊強度との
関係を用いて、前記評価対象コーティング翼の 破壊強度
を算出し、前記評価対象コーティング翼の劣化度を診断
するようにしたことを特徴とするガスタービンコーティ
ング翼の劣化診断方法 。 - 【請求項３】 翼母材の表面に、耐熱若しくは耐食材料
がコーティングされているコーティング翼の劣化を診断
するコーティング翼の劣化診断方法において、 予め、
コーティング翼の稼働時間および起動回数と材料劣化度
との関係、およびコーティング界面層の材料組織と材料
劣化度との関係を求めておき、 評価対象コーティング翼の稼働時間と起動回数を算出
し、この算出値から前記予め求められている稼働時間お
よび起動回数と材料劣化度との関係を用いて、前記評価
対象コーティング翼の劣化度を評価し、 その劣化度評価結果が、所定値に達している場合には、
評価対象コーティング翼の母材とコーティング材との界
面層の材料組織を非破壊試験にて検知し、 この検知された界面層の材料組織から、前記予め求めら
れている界面層の材料組織と材料劣化度との関係を用い
て、前記評価対象コーティング翼の劣化度を診断するよ
うにしたことを特徴とするガスタービンコーティング翼
の劣化診断方法 。 - 【請求項４】 翼母材の表面に、耐熱若しくは耐食材料
がコーティングされているコーティング翼の劣化を診断
するコーティング翼の劣化診断方法において、 予め、コーティング翼の稼働時間および起動回数とコー
ティング界面層の劣化度との関係、およびコーティング
材料組織の界面の元素分布量と材料劣化度との関係を求
めておき、 評価対象コーティング翼の稼働時間と起動回数を算出
し、この算出値から前記予め求められている稼働時間お
よび起動回数と劣化度との関係を用いて、前記評価対象
コーティング翼の劣化度を診断し、 その劣化度診断結果が、所定値に達している場合には、
評価対象コーティング翼の母材とコーティング材との界
面近傍の元素の分布量を非破壊試験にて検知し、 この検知された界面近傍の元素の分布量から、前記予め
求められている界面近傍の元素の分布量と材料劣化度と
の関係を用いて、前記評価対象コーティング翼 の劣化度
を診断し、 その劣化度診断結果が、所定値に達している場合には、
評価対象コーティング翼の母材とコーティング材との界
面近傍の元素の分布量を破壊試験にて検知し、 この検知された界面近傍の元素の分布量から、前記界面
近傍の元素の分布量と劣化度との関係を用いて、前記評
価対象コーティング翼を診断するようにしたことを特徴
とするガスタービンコーティング翼の劣化診断方法 。 - 【請求項５】 表面に耐熱若しくは耐食材料がコーティ
ングされている部材の劣化を診断する劣化診断装置にお
いて、 コーティング材料組織の界面の元素分布量と破壊強度と
の関係を求める手段と、 評価対象部材の組織の界面近傍の元素の分布量を検出す
る元素分布量検出装置と、 該元素分布量検出装置の検出値に基づき、評価対象部材
の所定時間後の界面近傍の元素の分布量を算出する手段
と、 該手段にて算出された値から、前記元素の分布量と破壊
強度との関係を求める手段の値を用いて、評価対象部材
の破壊強度を算出する破壊強度算出手段と、 該破壊強度算出手段の算出値から劣化度を算出する劣化
度算出手段と、 を備えてなるガスタービンコーティング翼の劣化診断装
置 。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5153216A JP2804701B2 (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | ガスタービンコーティング翼の劣化診断方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5153216A JP2804701B2 (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | ガスタービンコーティング翼の劣化診断方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0712709A JPH0712709A (ja) | 1995-01-17 |
| JP2804701B2 true JP2804701B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=15557592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5153216A Expired - Lifetime JP2804701B2 (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | ガスタービンコーティング翼の劣化診断方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2804701B2 (ja) |
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| JP2001201704A (ja) * | 2000-01-21 | 2001-07-27 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置 |
| JP4801295B2 (ja) * | 2001-08-31 | 2011-10-26 | 財団法人電力中央研究所 | 遮熱コーティングの温度推定方法 |
| JP4868923B2 (ja) | 2006-04-12 | 2012-02-01 | キヤノン株式会社 | 光走査装置および画像形成装置 |
| JP2007283512A (ja) | 2006-04-12 | 2007-11-01 | Canon Inc | 画像形成装置、光学走査装置および自動光量制御方法 |
| US8919202B2 (en) | 2010-04-08 | 2014-12-30 | General Electric Company | System and method for monitoring health of stator vanes |
| JP6892753B2 (ja) * | 2016-12-02 | 2021-06-23 | 三菱パワー株式会社 | 機器状態推定装置、機器状態推定方法およびプログラム |
| CN114000989B (zh) * | 2021-11-30 | 2023-07-18 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种风力发电机组叶片气动性能衰减检测方法及测试系统 |
-
1993
- 1993-06-24 JP JP5153216A patent/JP2804701B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0712709A (ja) | 1995-01-17 |
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