JP3470311B2 - Ceramic coating life estimation method and remaining life evaluation system - Google Patents
Ceramic coating life estimation method and remaining life evaluation systemInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高温部材にコーテ
ィングされたセラミック層及び耐食合金層の劣化損傷度
からセラミックコーティングの寿命を推定する方法及び
余寿命を評価するシステムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for estimating the life of a ceramic coating and a system for evaluating the remaining life of a ceramic layer and a corrosion-resistant alloy layer coated on a high temperature member, based on the degree of deterioration damage.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、高温機器の使用温度は、年々上昇
の傾向にあり、構造部材に対して苛酷になってきてい
る。例えば、高温ガスタービンのタービン入口温度は、
高効率化あるいは環境問題の観点等から高温化が図られ
ており、従来の金属材料では対応できなくなってきてい
る。そこで、タービン翼の材料に超合金の一方向凝固材
あるいは単結晶材を用い、さらに、その表面にセラミッ
ク層及び耐食合金層により構成された熱遮へいコーティ
ング（例えば、ＡＳＭＥ ｐａｐｅｒ ９７−ＧＴ−５
３１等に記載）を施工し、燃焼ガスの高温化に対処する
検討がなされている。高温ガスタービンにおける高温部
材の余寿命を診断する場合には、従来、高温部材の表面
の組織をレプリカに取り、経年劣化の度合をその組織変
化から把握し、高温部材の強度低下等からその余寿命を
診断する方法がある。この方法は、特開平７−１２７０
９号公報等に開示されている。しかしながら、熱遮へい
コーティングにより覆われたタービン翼の最表面はセラ
ミック層であるので、このレプリカ法を用いることはで
きない。現在のところ、セラミック層がはく離もしくは
離脱して初めてその寿命を認識している状況である。ま
た、セラミック層のはく離・離脱に対する寿命をガスタ
ービン稼働前に予め推定することも行われていないのが
現状である。ＡＳＭＥ ｐａｐｅｒ ９７−ＧＴ−３６
３では、このセラミック層の寿命を推定するための検討
が行われている。2. Description of the Related Art In recent years, the operating temperature of high-temperature equipment tends to increase year by year, and the structural members are becoming severer. For example, the turbine inlet temperature of a hot gas turbine is
Higher temperatures are being pursued from the standpoints of higher efficiency and environmental issues, and conventional metal materials are no longer able to cope with this. Therefore, a unidirectionally solidified material or a single crystal material of a superalloy is used as the material of the turbine blade, and the surface thereof is further provided with a thermal barrier coating composed of a ceramic layer and a corrosion resistant alloy layer (for example, ASME paper 97-GT-5).
31), etc., to deal with the high temperature of the combustion gas. Conventionally, when diagnosing the remaining life of a high temperature member in a high temperature gas turbine, a replica of the surface structure of the high temperature member is taken, the degree of aging deterioration is grasped from the change in the structure, and the residual strength of the high temperature member is reduced. There is a method of diagnosing life. This method is disclosed in JP-A-7-1270.
No. 9 publication and the like. However, since the outermost surface of the turbine blade covered with the thermal barrier coating is a ceramic layer, this replica method cannot be used. At present, the life is recognized only when the ceramic layer is peeled or separated. In addition, it is the current situation that the life of the ceramic layer against peeling and separation is not estimated in advance before the gas turbine is operated. ASME paper 97-GT-36
3, the study for estimating the life of this ceramic layer is conducted.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、セラ
ミック層及び耐食合金層がコーティングされた高温部材
において、セラミック層のはく離損傷に対するセラミッ
クコーティングの寿命を推定すること、及び、セラミッ
ク層がはく離する以前にセラミックコーティングの余寿
命を評価することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to estimate the life of a ceramic coating against delamination damage of the ceramic layer in a high temperature member coated with a ceramic layer and a corrosion resistant alloy layer, and to delaminate the ceramic layer. Before that, it is to evaluate the remaining life of the ceramic coating.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記課題は、実機高温部
材と同仕様のセラミック層及び耐食合金層をコーティン
グした試験片を用いて、実機運転条件と同じ温度で高温
炉内はく離試験を行い、数値解析によって求めた実機高
温機器の運転期間中にセラミック層に負荷される熱応力
値と比較し、セラミック層と耐食合金層の界面に経年的
に生じる酸化物層がセラミック層のはく離損傷を誘発す
る限界の厚さを求めることによって、解決される。ま
た、現在稼働中の実機高温機器のセラミック層と耐食合
金層の界面に生じている酸化物層の厚さを実機高温機器
の運転条件から予測し、前述したセラミック層のはく離
損傷を誘発する限界の酸化物層厚さと現在の酸化物層厚
さを比較し、セラミック層のはく離損傷に対する余寿命
を実機高温機器の稼働中に評価することによって、解決
される。[Means for Solving the Problems] The above-mentioned problem is that, using a test piece coated with a ceramic layer and a corrosion-resistant alloy layer having the same specifications as the actual machine high temperature member, a delamination test in a high temperature furnace is conducted at the same temperature as the actual machine operating condition, Compared with the thermal stress value applied to the ceramic layer during the operation period of the actual high temperature equipment obtained by numerical analysis, the oxide layer that aged over the interface between the ceramic layer and the corrosion resistant alloy layer induces the peeling damage of the ceramic layer. It is solved by finding the limit thickness to do. In addition, the thickness of the oxide layer generated at the interface between the ceramic layer and the corrosion-resistant alloy layer of the actual high-temperature equipment currently in operation is predicted from the operating conditions of the actual high-temperature equipment, and the above-mentioned limit for inducing delamination damage of the ceramic layer. This problem is solved by comparing the oxide layer thickness of the present invention with the current oxide layer thickness and evaluating the remaining life of the ceramic layer against delamination damage while the actual high temperature equipment is in operation.
【０００５】通常、高温部材にコーティングされたセラ
ミックコーティングには、何層型であれ、セラミック層
と耐食合金層の界面が存在する。この界面が高温雰囲気
に曝されると、高温雰囲気に含まれる酸素元素は、セラ
ミック層を通って耐食合金層の表面に経年的に酸化物層
を形成し、それに伴って実機運転中のセラミック層に発
生する熱応力が増大する。そこで、本発明では、実機高
温部材と同仕様のセラミック層及び耐食合金層をコーテ
ィングした試験片を高温大気中に曝露して、セラミック
層と耐食合金層の界面に生じる酸化物層の生成に関して
の加速試験を行い、その後、この酸化物層の厚さに対す
るセラミック層のはく離強度を測定し、前述の数値解析
によって求めた熱応力値と比較することによって、セラ
ミック層のはく離損傷に対する寿命を推定することがで
きる。また、セラミック層と耐食合金層の界面に経年的
に生じる酸化物層は、実機高温機器の運転条件（温度、
時間、雰囲気）によって予測することができるので、セ
ラミック層のはく離損傷を誘発する限界の酸化物層厚さ
と現在の酸化物層厚さを比較することにより、その余寿
命を実機高温機器の稼働中に評価することができる。Usually, in a ceramic coating coated on a high temperature member, there is an interface between the ceramic layer and the corrosion resistant alloy layer, regardless of the number of layers. When this interface is exposed to a high-temperature atmosphere, the oxygen element contained in the high-temperature atmosphere passes through the ceramic layer and forms an oxide layer on the surface of the corrosion-resistant alloy layer over time. The thermal stress generated in the is increased. Therefore, in the present invention, a test piece coated with a ceramic layer and a corrosion resistant alloy layer having the same specifications as the actual machine high temperature member is exposed to a high temperature atmosphere to generate an oxide layer at the interface between the ceramic layer and the corrosion resistant alloy layer. An accelerated test is performed, and then the peel strength of the ceramic layer with respect to the thickness of the oxide layer is measured and compared with the thermal stress value obtained by the above-mentioned numerical analysis to estimate the life of the ceramic layer against peel damage. be able to. In addition, the oxide layer formed at the interface between the ceramic layer and the corrosion-resistant alloy layer over time is the operating condition (temperature,
It can be predicted by the time and atmosphere), so by comparing the current oxide layer thickness with the limit oxide layer thickness that induces delamination damage of the ceramic layer, the remaining life is measured during operation of the actual high temperature equipment. Can be evaluated.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態によるセ
ラミックコーティング寿命推定方法のフローを示す。実
機高温機器、例えば、高温ガスタービンにおいては、図
２に示すように、タービン翼１の表面には耐熱性に優
れ、熱伝導率の低い主に遮熱を目的としたセラミック層
Ａと、基材Ｃと、耐食性に優れ、また、セラミック層Ａ
と基材Ｃの接合を助ける中間層的な役割をする耐食合金
層Ｂが施されている。このタービン翼１が高温環境下に
供されると、セラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面に
は、高温雰囲気に含まれる酸素元素によって経年的に酸
化物層Ｘが形成される。この酸化物層Ｘが形成されてく
ると、セラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面近傍に発生
する熱応力値、あるいはセラミック層Ａのはく離強度は
変化する。本実施形態では、この酸化物層Ｘの厚さに対
応するセラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面近傍に発生
する熱応力値とセラミック層Ａのはく離強度の大小を比
較して、セラミック層Ａのはく離損傷に対するセラミッ
クコーティングの寿命を推定する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a flow of a ceramic coating life estimation method according to an embodiment of the present invention. In an actual high-temperature device, for example, a high-temperature gas turbine, as shown in FIG. 2, the surface of the turbine blade 1 has excellent heat resistance and has a low thermal conductivity, a ceramic layer A mainly for heat shielding, and a base layer. Material C, excellent corrosion resistance, and ceramic layer A
A corrosion-resistant alloy layer B is provided, which acts as an intermediate layer to help bond the base material C and the base material C together. When this turbine blade 1 is subjected to a high temperature environment, an oxide layer X is formed at the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B with the oxygen element contained in the high temperature atmosphere over time. When the oxide layer X is formed, the thermal stress value generated near the interface between the ceramic layer A and the corrosion-resistant alloy layer B or the peel strength of the ceramic layer A changes. In the present embodiment, the thermal stress value generated in the vicinity of the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B corresponding to the thickness of the oxide layer X and the peel strength of the ceramic layer A are compared, and the ceramic layer A is compared. Estimate the life of ceramic coatings against flaking damage.
【０００７】図１において、実機高温部材に用いる材
料、例えば、セラミック層Ａ、耐食合金層Ｂ、及び基材
Ｃが選定されると（ｓ１）、まず最初に、これらの材料
特性データを取得する（ｓ２）。材料特性データは、主
に後で述べる数値解析（ｓ５）（ｓ８−２）に用いる。
したがって、材料特性データは、数値解析に必要な熱的
物性値及び機械的特性値を室温から実機高温部材の使用
温度領域にわたって取得することが必要である。また、
セラミック層Ａに関しては、繰り返し疲労特性（ｓ１０
−２）についてもデータ化しておくことが必要である。
次に、選定したセラミック層Ａ、耐食合金層Ｂ、及び基
材Ｃからなる材料を実機高温機器に施工する（ｓ３）。
続いて、実機高温機器については、実機環境下の稼働境
界条件を用いて（ｓ４）、運転中に高温部材に発生する
熱応力を数値解析する（ｓ５）。数値解析は、有限要素
法、境界要素法等汎用の解析法を用いて、セラミック層
Ａ、酸化物層Ｘ、及び耐食合金層Ｂの界面近傍の形状を
模擬した要素分割モデルに前述の材料特性データを入力
して行う。実機高温部材に発生する熱応力は、図３に示
すように、特にセラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面凸
凹部近傍のはく離損傷を誘発する応力σｙについて注目
し、セラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面に経年的に生
じる酸化物層Ｘの厚さに対して解析を行う。図３におい
て、実機高温部材に発生する最大発生熱応力は、セラミ
ック層Ａと耐食合金層Ｂの界面に生じる酸化物層Ｘが成
長するにつれて増加する（ｓ６）。すなわち、酸化物層
Ｘが成長することによって、セラミック層Ａと耐食合金
層Ｂの界面近傍におけるはく離損傷を誘発する応力σｙ
が増加することを示している。ここで、実機環境下の稼
働境界条件、特に運転温度は、設計温度と比較して各々
の実機高温部材によって異なるため、ある期間実機高温
機器を運転した後のデータをその境界条件として修正す
ることが望ましい。In FIG. 1, when the materials used for the actual high temperature member, for example, the ceramic layer A, the corrosion resistant alloy layer B, and the base material C are selected (s1), first, the material characteristic data of these are obtained. (S2). The material property data is mainly used for numerical analysis (s5) (s8-2) described later.
Therefore, as the material property data, it is necessary to acquire thermal physical property values and mechanical property values required for numerical analysis from room temperature to the operating temperature range of the actual high temperature member. Also,
Regarding the ceramic layer A, the repeated fatigue characteristics (s10
Regarding -2), it is necessary to convert it into data.
Next, the material consisting of the selected ceramic layer A, corrosion resistant alloy layer B, and base material C is applied to an actual high temperature device (s3).
Subsequently, for the actual high temperature device, the thermal stress generated in the high temperature member during operation is numerically analyzed using the operating boundary condition under the actual environment (s4) (s5). The numerical analysis uses a general-purpose analysis method such as the finite element method and the boundary element method, and the material characteristics described above are applied to the element division model that simulates the shapes in the vicinity of the interfaces of the ceramic layer A, the oxide layer X, and the corrosion resistant alloy layer B. Do this by entering data. As shown in FIG. 3, the thermal stress generated in the actual high temperature member is particularly focused on the stress σy that induces the peeling damage in the vicinity of the bumps and dips on the interface between the ceramic layer A and the corrosion-resistant alloy layer B. The thickness of the oxide layer X generated at the interface of B over time is analyzed. In FIG. 3, the maximum generated thermal stress generated in the actual machine high temperature member increases as the oxide layer X generated at the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B grows (s6). That is, as the oxide layer X grows, the stress σy that induces delamination damage near the interface between the ceramic layer A and the corrosion-resistant alloy layer B.
Is increasing. Here, the operating boundary conditions under the actual machine environment, especially the operating temperature, differ depending on each actual machine high temperature member compared to the design temperature, so correct the data after operating the actual machine high temperature equipment for a certain period as the boundary conditions. Is desirable.
【０００８】一方、セラミック層Ａ及び耐食合金層Ｂを
基材Ｃにコーティングする場合、実機高温部材に施工す
る仕様と同様に、同材料の基材Ｃで作製したＴＢＣ（サ
ーマル バリア コーティング）試験片２（図７に示
す）にも施工する（ｓ７）。施工した後、高温炉内はく
離試験を行う（ｓ８）。はく離試験は、このＴＢＣ試験
片２を図７に示す高温大気炉３の高温大気中雰囲気にお
いて曝露し、セラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面に酸
化物層Ｘを形成させた試験片を用いる。この場合、セラ
ミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面に様々な厚さの酸化物
層Ｘを形成させることが主目的であるため、セラミック
コーティングの仕様、すなわち、セラミック層Ａ及び耐
食合金層Ｂ等の材質、コーティング施工条件、厚さが実
機高温部材と同一であれば、高温雰囲気環境、曝露温度
条件等が実機高温機器と多少異なっても問題はない。こ
れは、セラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面に生じる酸
化物層Ｘの生成に関しての加速試験を行うために、ＴＢ
Ｃ試験片２の曝露温度をセラミック層Ａ、特にセラミッ
ク層Ａと耐食合金層Ｂの界面近傍におけるセラミック層
Ａの焼結特性が大きく変化しない範囲であれば、実機高
温部材の温度よりも高く設定してよいことを意味する。
その後、高温大気中雰囲気で曝露したＴＢＣ試験片２を
所定の寸法に加工し、セラミック層Ａのはく離強度を測
定する（ｓ８−１）。この測定は、図７に示す高温真空
炉４内で行い、測定温度を実機高温部材の使用温度と一
致させることが重要である。しかしながら、実機高温部
材のセラミック層Ａ、耐食合金層Ｂ、及び基材Ｃには、
図２に示すように、一方に加熱面、他方に冷却面が存在
し、これらの間には温度勾配が生じているのに対して、
高温真空炉４内はく離試験では、試験片２’を均一加熱
するため、これらの間には温度勾配が生じない。したが
って、セラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面近傍におけ
る温度が実機高温部材と一致するように測定温度を設定
する。また、実機高温部材の稼働時における温度分布と
試験片２’のはく離強度測定時における温度分布が異な
るため、試験片２’の高温真空炉４内はく離試験時にセ
ラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面に発生する熱応力を
高温真空炉４内境界条件で別途数値解析し（ｓ８−
２）、その解析結果からセラミック層Ａのはく離強度測
定データに修正を加える。この数値解析も、前述と同様
に有限要素法、境界要素法等汎用の解析法を用いて、セ
ラミック層Ａ、酸化物層Ｘ、及び耐食合金層Ｂの界面近
傍の形状を模擬した要素分割モデルに材料特性データを
入力して行う。高温真空炉４内はく離試験時の試験片
２’に発生する熱応力は、図３と同様に、特にセラミッ
ク層Ａと耐食合金層Ｂの界面凸凹部近傍のはく離損傷を
誘発する応力σｙについて注目し、セラミック層Ａと耐
食合金層Ｂの界面に経年的に生じる酸化物層Ｘの厚さに
対して解析を行う。（ｓ８−１）及び（ｓ８−２）か
ら、図４に示すように、セラミック層Ａのはく離強度と
セラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面に生じる酸化物層
Ｘの厚さの関係の測定結果を得る（ｓ９）。方向Ｙに沿
ったセラミック層Ａのはく離強度は、セラミック層Ａと
耐食合金層Ｂの界面に生じる酸化物層Ｘが成長するにつ
れて低下する。すなわち、図４では、酸化物層Ｘが成長
することによって、セラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界
面近傍における方向Ｙの残存強度は低下することを示し
ている。On the other hand, when the ceramic layer A and the corrosion-resistant alloy layer B are coated on the base material C, the TBC (thermal barrier coating) test piece made of the base material C of the same material is used as in the case of the specifications applied to the actual high temperature member. 2 (shown in FIG. 7) is also applied (s7). After the construction, a peeling test in a high temperature furnace is performed (s8). In the peeling test, the TBC test piece 2 is exposed in the high temperature atmosphere of the high temperature atmospheric furnace 3 shown in FIG. 7, and the test piece in which the oxide layer X is formed at the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B is used. . In this case, since the main purpose is to form the oxide layer X having various thicknesses at the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B, the specifications of the ceramic coating, that is, the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B, etc. As long as the material, coating conditions, and thickness of the same are the same as those of the actual high temperature member, there is no problem even if the high temperature atmosphere environment, exposure temperature condition, etc. are slightly different from those of the actual high temperature device. In order to perform an accelerated test on the formation of the oxide layer X generated at the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B, TB
The exposure temperature of the C test piece 2 is set higher than the temperature of the actual high temperature member within a range in which the sintering characteristics of the ceramic layer A, particularly the ceramic layer A in the vicinity of the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B do not change significantly. Means that you can do it.
Then, the TBC test piece 2 exposed in a high temperature atmosphere is processed into a predetermined size, and the peel strength of the ceramic layer A is measured (s8-1). This measurement is performed in the high temperature vacuum furnace 4 shown in FIG. 7, and it is important to make the measured temperature match the operating temperature of the actual high temperature member. However, the ceramic layer A, the corrosion-resistant alloy layer B, and the base material C of the actual machine high temperature member are
As shown in FIG. 2, there is a heating surface on one side and a cooling surface on the other side, and there is a temperature gradient between them, whereas
In the peeling test in the high temperature vacuum furnace 4, since the test piece 2'is heated uniformly, no temperature gradient occurs between them. Therefore, the measurement temperature is set so that the temperature in the vicinity of the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B coincides with that of the actual high temperature member. Further, since the temperature distribution during operation of the actual high temperature member and the temperature distribution during measurement of the peel strength of the test piece 2 ′ are different, the ceramic layer A and the corrosion-resistant alloy layer B of the test piece 2 ′ during the peel test in the high temperature vacuum furnace 4 are different. The thermal stress generated at the interface is separately numerically analyzed under the boundary conditions in the high temperature vacuum furnace 4 (s8-
2) From the analysis result, the peel strength measurement data of the ceramic layer A is corrected. This numerical analysis also uses the general-purpose analysis method such as the finite element method and the boundary element method as described above, and the element division model simulating the shapes in the vicinity of the interfaces of the ceramic layer A, the oxide layer X, and the corrosion resistant alloy layer B. Enter the material property data in. Similar to FIG. 3, the thermal stress generated in the test piece 2 ′ during the peeling test in the high temperature vacuum furnace 4 is particularly focused on the stress σy that induces the peeling damage in the vicinity of the bumps and dips at the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B. Then, the thickness of the oxide layer X, which occurs over time at the interface between the ceramic layer A and the corrosion-resistant alloy layer B, is analyzed. From (s8-1) and (s8-2), as shown in FIG. 4, measurement of the relationship between the peel strength of the ceramic layer A and the thickness of the oxide layer X generated at the interface between the ceramic layer A and the corrosion-resistant alloy layer B. A result is obtained (s9). The peel strength of the ceramic layer A along the direction Y decreases as the oxide layer X generated at the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B grows. That is, FIG. 4 shows that the residual strength in the direction Y near the interface between the ceramic layer A and the corrosion-resistant alloy layer B decreases due to the growth of the oxide layer X.
【０００９】次に、以上の数値解析及び測定の結果を用
いて、セラミック層Ａのはく離損傷に対するセラミック
コーティングの寿命を推定する。すなわち、図３に示す
酸化物層Ｘの厚さに対応するセラミック層Ａと耐食合金
層Ｂの界面近傍に発生する熱応力値と図４に示す酸化物
層Ｘの厚さに対応するセラミック層Ａのはく離強度の大
小を比較する（ｓ１０）。図５に、これらの比較（実
線）を示す。セラミック層Ａのはく離損傷は、セラミッ
ク層Ａと耐食合金層Ｂの界面に生じる酸化物層Ｘが成長
することによって、セラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界
面近傍における方向Ｙの残存強度が低下し、その界面近
傍に発生する熱応力より低くなった時点で生じる。その
直前のセラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面に生じてい
る酸化物層Ｘの厚さがセラミック層Ａにはく離損傷が生
じない限界の酸化物層Ｘの厚さとなる（ｓ１１）。一
方、実機高温機器のセラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界
面に生じる酸化物層Ｘの厚さは、実機高温機器の総運転
時間（ｓ１２）、運転温度（ｓ１３）、高温雰囲気から
表面拡散則によって求めることができるので、これらの
諸条件を設計時の境界条件として用いれば、実機高温機
器を設計する段階でセラミック層Ａのはく離損傷に対す
る寿命を正確かつ容易に推定することができる（ｓ１
４）。ここで、表面拡散則について、金属の酸化物皮膜
の厚さと時間の関係、すなわち、酸化速度は、低温、中
間温度、高温の場合に分類される。
・低温の場合
対数則 Ｘ＝Ｋｅ・ｌｎ（ａ・ｔ＋１）
・中間温度の場合
直線則 Ｘ＝Ｋｌ・ｔ
三乗則 Ｘ3＝３Ｋｃ・ｔ
・高温の場合
放物線則 Ｘ2＝２Ｋｐ・ｔ
Ｘ：酸化物皮膜の厚さ，ｔ：時間，ａ：定数，ｌｎ：自
然対数Ｋｅ、Ｋｌ、Ｋｃ、Ｋｐ：酸化速度定数
なお、拡散反応が律速する場合には、上式中のＫｓｕｆ
ｆｉｘは、
-E/RT
Ｋ＝Ａ・ｅ
Ｔ：温度，Ａ：定数，Ｅ：拡散に要する活性化エネルギ
ー，Ｒ：定数によって表される。Next, the life of the ceramic coating against the peeling damage of the ceramic layer A is estimated using the results of the above numerical analysis and measurement. That is, the thermal stress value generated near the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B corresponding to the thickness of the oxide layer X shown in FIG. 3 and the ceramic layer corresponding to the thickness of the oxide layer X shown in FIG. The peel strength of A is compared (S10). FIG. 5 shows these comparisons (solid line). The peeling damage of the ceramic layer A is caused by the growth of the oxide layer X generated at the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B, and the residual strength in the direction Y near the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B decreases. , When the thermal stress becomes lower than the thermal stress generated near the interface. Immediately before that, the thickness of the oxide layer X formed at the interface between the ceramic layer A and the corrosion-resistant alloy layer B becomes the limit thickness of the oxide layer X at which peeling damage does not occur in the ceramic layer A (s11). On the other hand, the thickness of the oxide layer X generated at the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B of the actual high temperature equipment is the total operating time (s12) of the actual high temperature equipment, the operating temperature (s13), the high temperature atmosphere, and the surface diffusion law. Therefore, if these various conditions are used as boundary conditions at the time of design, the life of the ceramic layer A against peeling damage can be accurately and easily estimated at the stage of designing an actual high temperature device (s1).
4). Here, regarding the surface diffusion law, the relationship between the thickness of the metal oxide film and the time, that is, the oxidation rate, is classified into low temperature, intermediate temperature, and high temperature.・ Log law at low temperature X = Ke ・ ln (a ・ t + 1) ・ Linear law at intermediate temperature X = Kl ・ t Cubic law X 3 = 3Kc ・ t ・ High temperature parabolic law X 2 = 2Kp ・ t X : Thickness of oxide film, t: Time, a: Constant, ln: Natural logarithm Ke, Kl, Kc, Kp: Oxidation rate constant If the diffusion reaction is rate limiting, Ksuf in the above equation
fix is represented by -E / RT K = A · e T: temperature, A: constant, E: activation energy required for diffusion, and R: constant.
【００１０】起動停止回数が多い実機高温機器の場合は
（ｓ１０−１）、先に述べた材料特性データのセラミッ
ク層Ａに関する繰り返し疲労特性（ｓ１０−２）を用い
て、セラミック層Ａのはく離損傷に対する寿命を推定す
る。すなわち、図５に示すように、セラミック層Ａの繰
り返し疲労特性から実機高温機器の起動停止回数に応じ
てセラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面近傍におけるセ
ラミック層Ａの残存強度を修正し、酸化物層Ｘの厚さに
対応するセラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面近傍に発
生する熱応力値との交点からそれぞれの限界酸化層厚さ
を求め（点線）、実機高温機器の起動停止回数も含めた
セラミック層Ａのはく離損傷に対する寿命を推定する。
図５は、セラミック層Ａと耐食合金層Ｂ等の材質、コー
ティング施工条件、厚さが同一で、かつ高温雰囲気環
境、運転温度条件等の仕様が同じ実機高温機器であって
も、起動停止回数Ｎによってセラミック層Ａのはく離損
傷に対する寿命が変わることを示している。In the case of an actual high temperature device having a large number of start and stop times (s10-1), the peeling damage of the ceramic layer A is performed using the cyclic fatigue characteristics (s10-2) of the ceramic layer A of the material property data described above. Estimate the lifespan for. That is, as shown in FIG. 5, the residual strength of the ceramic layer A in the vicinity of the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B is corrected from the repeated fatigue characteristics of the ceramic layer A according to the number of times the actual high temperature equipment is started and stopped, and oxidation is performed. The critical oxide layer thickness is calculated from the intersection of the thermal stress value generated near the interface between the ceramic layer A and the corrosion-resistant alloy layer B corresponding to the thickness of the physical layer X (dotted line), and the number of times the actual high temperature equipment is started and stopped The life including the peeling damage of the ceramic layer A including the above is estimated.
FIG. 5 shows the number of times of starting and stopping even in the case of an actual high-temperature device in which the materials such as the ceramic layer A and the corrosion-resistant alloy layer B, the coating conditions and the thickness are the same, and the specifications such as the high temperature atmosphere environment and the operating temperature condition are the same. It is shown that N changes the life of the ceramic layer A against peeling damage.
【００１１】実際に実機高温機器を稼働させると、設計
時に設定した境界条件とは多少異なった境界条件下に曝
されることがある。この場合、実際のセラミック層Ａの
はく離損傷に対する寿命も設計時に設定した寿命とは異
なってくると考えられる。そこで、実機高温機器をある
期間運転した後に取得した実機環境下の稼働境界条件、
特に総運転時間及び運転温度のデータを用いて現在の酸
化物層Ｘの厚さを表面拡散則によって求めれば、セラミ
ック層Ａのはく離損傷を誘発する限界酸化層厚さと比較
することにより、その余寿命を実機高温機器の稼働中に
評価することができる。現在までの起動停止等の運転履
歴情報については、定格運転状態時、緊急燃料遮断時を
含めた実機高温機器の総運転時間、運転温度、起動停止
回数等の運転実績データが必要である。実機高温機器の
運転期間中にセラミック層Ａのはく離損傷に対する余寿
命を算出するには、現時点までの実機高温機器の運転履
歴情報が大変重要である。When an actual high temperature device is actually operated, it may be exposed to boundary conditions that are slightly different from the boundary conditions set at the time of design. In this case, it is considered that the actual life of the ceramic layer A against peeling damage is different from the life set at the time of design. Therefore, operating boundary conditions under the actual machine environment acquired after operating the actual machine high temperature device for a certain period,
In particular, if the current thickness of the oxide layer X is determined by the surface diffusion law using the data of the total operating time and the operating temperature, it is possible to compare the thickness of the oxide layer X with the critical oxide layer thickness that induces the peeling damage of the ceramic layer A. The service life can be evaluated while the actual high temperature equipment is in operation. For the operation history information such as the start and stop up to the present, the operation record data such as the total operation time of the actual high temperature equipment including the rated operation state and the emergency fuel cutoff, the operation temperature, the number of start and stop is necessary. In order to calculate the remaining life for the peeling damage of the ceramic layer A during the operation period of the actual high temperature equipment, the operation history information of the actual high temperature equipment up to the present time is very important.
【００１２】図６は、本発明の他の実施形態によるセラ
ミックコーティング余寿命評価システムを示す。図中、
ａはセラミック層Ａ、耐食合金層Ｂ、及び基材Ｃの材料
特性値を収納したデータベース、ｂはこれらの熱的物性
値及び機械的特性値を実機環境下の稼働境界条件で運転
中の実機高温部材に発生する熱応力を数値解析する熱応
力数値解析部、ｃはセラミック層Ａのはく離強度の測定
データベース、ｄは高温真空炉４内境界条件で高温真空
炉４内はく離試験時の試験片２’に発生する熱応力を数
値解析し、ｃのセラミック層Ａのはく離強度測定値に加
算するはく離強度数値解析部、また、ｅはセラミック層
Ａの繰り返し疲労特性を用いて、セラミック層Ａと耐食
合金層Ｂの界面近傍に発生する熱応力値とセラミック層
Ａのはく離強度の大小を比較する比較部、ｆはこの比較
結果からセラミック層Ａにはく離損傷が生じる限界の酸
化物層Ｘの厚さを算出し、セラミックコーティングの余
寿命を評価する余寿命評価部である。FIG. 6 shows a ceramic coating remaining life evaluation system according to another embodiment of the present invention. In the figure,
a is a database that stores the material property values of the ceramic layer A, the corrosion resistant alloy layer B, and the base material C, and b is the actual machine that is operating under the operating boundary conditions under the actual machine environment. Numerical analysis part of thermal stress for numerically analyzing thermal stress generated in high temperature member, c is a measurement database of peeling strength of the ceramic layer A, d is a test piece at the peeling test in the high temperature vacuum furnace 4 under the boundary condition in the high temperature vacuum furnace 4. Numerical analysis of the thermal stress generated in 2 ', and the peeling strength numerical analysis part for adding to the peeling strength measurement value of the ceramic layer A of c, and e using the cyclic fatigue characteristics of the ceramic layer A, A comparison part for comparing the thermal stress value generated in the vicinity of the interface of the corrosion-resistant alloy layer B with the peel strength of the ceramic layer A, and f is the thickness of the oxide layer X, which is the limit at which peel damage occurs in the ceramic layer A from this comparison result. Calculate This is a remaining life evaluation part for evaluating the remaining life of the ceramic coating.
【００１３】熱応力数値解析部ｂは、データベースａに
収納したセラミック層Ａ、耐食合金層Ｂ、及び基材Ｃの
材料特性データを用いて、熱的物性値及び機械的特性値
を実機環境下の稼働境界条件で運転中の実機高温部材に
発生する熱応力を数値解析する。一方、実機高温部材に
施工する仕様と同様のセラミック層Ａ及び耐食合金層Ｂ
をコーティングしたＴＢＣ試験片２は、図７に示すよう
に、高温大気炉３で曝露された後、例えば、４点曲げ試
験片２’に加工され、高温真空炉４内はく離試験に供さ
れる。高温真空炉４内はく離試験は４点曲げ試験機５で
行われ、セラミック層Ａのはく離強度測定データを測定
データベースｃに収納する。収納されたセラミック層Ａ
のはく離強度測定データは測定データベースｃからはく
離強度数値解析部ｄに送られる。はく離強度数値解析部
ｄでは、試験片２’の高温真空炉４内はく離試験時にセ
ラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面に発生する熱応力を
高温真空炉４内境界条件で別途数値解析し、その解析結
果の熱応力解析値をセラミック層Ａのはく離強度データ
に加算し、セラミック層Ａのはく離強度データが修正さ
れる。セラミック層Ａと耐食合金層Ｂの界面近傍に発生
する熱応力値とセラミック層Ａのはく離強度は比較部ｅ
に送られ、それらのデータの大小を比較する。その比較
結果は余寿命評価部ｆに与えられる。余寿命評価部ｆで
は、セラミック層Ａ、耐食合金層Ｂ、及び基材Ｃの材料
特性データを収納したデータベースａから送られるセラ
ミック層Ａの繰り返し疲労特性データを基に、実機高温
機器の起動停止回数に応じたセラミック層Ａのはく離強
度の低下量が換算され、セラミック層Ａにはく離損傷が
生じる限界の酸化物層Ｘの厚さを算出する。一方、実機
高温機器をある期間運転した後に取得した実機環境下の
稼働境界条件、特に総運転時間及び運転温度のデータを
用いて現在の酸化物層Ｘの厚さを表面拡散則によって求
める。そこで、セラミック層Ａのはく離損傷を誘発する
限界の酸化物層厚さと現在の酸化物層厚さを比較するこ
とによって、セラミック層Ａのはく離損傷に対する余寿
命を評価する。これにより、実機高温機器が稼働中であ
って、セラミック層Ａがはく離する以前にセラミックコ
ーティングの余寿命を正確かつ容易に評価することがで
きる。The thermal stress numerical analysis section b uses the material property data of the ceramic layer A, the corrosion resistant alloy layer B and the base material C stored in the database a to obtain the thermal physical property values and mechanical property values under the actual environment. Numerical analysis of the thermal stress generated in the actual high temperature member under the operating boundary conditions. On the other hand, the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B, which have the same specifications as those used for the actual high temperature member
As shown in FIG. 7, the TBC test piece 2 coated with is exposed to a high temperature atmospheric furnace 3 and then processed into, for example, a four-point bending test piece 2 ′, and is subjected to a peeling test in a high temperature vacuum furnace 4. . The peeling test in the high temperature vacuum furnace 4 is performed by the four-point bending tester 5, and the peeling strength measurement data of the ceramic layer A is stored in the measurement database c. Stored ceramic layer A
The peeling strength measurement data is sent from the measurement database c to the peeling strength numerical analysis section d. In the peel strength numerical analysis section d, the thermal stress generated at the interface between the ceramic layer A and the corrosion resistant alloy layer B during the peel test in the high temperature vacuum furnace 4 of the test piece 2 ′ is separately numerically analyzed under the boundary conditions in the high temperature vacuum furnace 4, The thermal stress analysis value of the analysis result is added to the peel strength data of the ceramic layer A, and the peel strength data of the ceramic layer A is corrected. The thermal stress value generated near the interface between the ceramic layer A and the corrosion-resistant alloy layer B and the peel strength of the ceramic layer A are compared with each other.
Sent to and compare the magnitude of those data. The comparison result is given to the remaining life evaluation unit f. In the remaining life evaluation section f, based on the repeated fatigue property data of the ceramic layer A sent from the database a that stores the material property data of the ceramic layer A, the corrosion resistant alloy layer B, and the base material C, the start and stop of the actual high temperature equipment is performed. The reduction amount of the peeling strength of the ceramic layer A according to the number of times is converted, and the thickness of the oxide layer X at which the peeling damage to the ceramic layer A is generated is calculated. On the other hand, the current thickness of the oxide layer X is determined by the surface diffusion law using the operating boundary conditions under the actual environment, particularly the total operating time and the operating temperature, obtained after operating the actual high temperature equipment for a certain period of time. Therefore, by comparing the current oxide layer thickness with the critical oxide layer thickness that induces the peeling damage of the ceramic layer A, the remaining life of the ceramic layer A against the peeling damage is evaluated. As a result, it is possible to accurately and easily evaluate the remaining life of the ceramic coating before the ceramic layer A is peeled off while the actual high temperature equipment is in operation.
【００１４】[0014]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
セラミック層及び耐食合金層がコーティングされた高温
部材において、実機高温機器を設計する段階でセラミッ
ク層のはく離損傷に対するセラミックコーティングの寿
命を正確かつ容易に推定することができる。また、実機
高温機器の稼働中に、セラミック層がはく離する以前に
セラミックコーティングの余寿命を正確かつ容易に評価
することができる。また、酸化物層がセラミック層のは
く離損傷を誘発する限界の厚さをセラミック層の繰り返
し疲労特性及び起動停止回数に基づいて修正することに
より、精度の高いセラミックコーティングの寿命推定及
び余寿命の評価を行うことができる。As described above, according to the present invention,
In a high temperature member coated with a ceramic layer and a corrosion resistant alloy layer, it is possible to accurately and easily estimate the life of the ceramic coating against peeling damage of the ceramic layer at the stage of designing an actual high temperature device. Further, the remaining life of the ceramic coating can be accurately and easily evaluated before the ceramic layer is peeled off during the operation of the actual high temperature equipment. Also, by correcting the critical thickness at which the oxide layer induces delamination damage of the ceramic layer based on the cyclic fatigue characteristics of the ceramic layer and the number of start-stop cycles, it is possible to accurately estimate the life of the ceramic coating and evaluate the remaining life. It can be performed.
【図１】本発明の一実施形態によるセラミックコーティ
ング寿命推定方法のフロー図FIG. 1 is a flow chart of a ceramic coating life estimation method according to an embodiment of the present invention.
【図２】高温ガスタービンのタービン翼及びタービン翼
表面近傍の概略図FIG. 2 is a schematic view of a turbine blade of a high-temperature gas turbine and the vicinity of the surface of the turbine blade.
【図３】最大発生熱応力と酸化物層の厚さの関係を示す
図FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the maximum generated thermal stress and the thickness of the oxide layer.
【図４】セラミック層のはく離強度と酸化物層の厚さの
関係を示す図FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the peel strength of a ceramic layer and the thickness of an oxide layer.
【図５】酸化物層の厚さに対応する発生熱応力値とセラ
ミック層のはく離強度の大小を比較する図FIG. 5 is a diagram comparing the generated thermal stress value corresponding to the thickness of the oxide layer and the peel strength of the ceramic layer.
【図６】本発明の他の実施形態によるセラミックコーテ
ィング余寿命評価システムFIG. 6 is a ceramic coating remaining life evaluation system according to another embodiment of the present invention.
【図７】高温真空炉内はく離試験を示す図FIG. 7 is a diagram showing a peeling test in a high temperature vacuum furnace.
１…高温ガスタービンのタービン翼、２…実機高温部材
に施工する仕様と同様のセラミック層及び耐食合金層を
コーティングしたＴＢＣ試験片、２’…高温大気炉で曝
露されたＴＢＣ試験片から切り出した４点曲げ試験片、
３…高温大気炉、４…高温真空炉、５…４点曲げ試験機
σｙ：セラミック層のはく離損傷を誘発する熱応力、
Ｙ：セラミック層及び耐食合金層の積層厚さ方向、Ａ：
セラミック層、Ｂ：耐食合金層、Ｃ：基材、Ｘ：酸化物
層
ａ：セラミック層、耐食合金層、及び基材の材料特性値
を収納したデータベース、ｂ：熱応力数値解析部、ｃ：
セラミック層のはく離強度の測定データベース、ｄ：は
く離強度数値解析部、ｅ：熱応力値とセラミック層のは
く離強度の大小を比較する比較部、ｆ：セラミックコー
ティングの余寿命を評価する余寿命評価部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbine blade of high temperature gas turbine, 2 ... TBC test piece coated with ceramic layer and corrosion resistant alloy layer similar to the specifications to be applied to actual high temperature member, 2 '... Cut out from TBC test piece exposed in high temperature atmospheric furnace 4-point bending test piece,
3 ... High temperature atmosphere furnace, 4 ... High temperature vacuum furnace, 5 ... 4-point bending tester σy: Thermal stress that induces delamination damage of ceramic layer,
Y: direction of thickness of laminated ceramic layer and corrosion resistant alloy layer, A:
Ceramic layer, B: Corrosion resistant alloy layer, C: Base material, X: Oxide layer a: Ceramic layer, Corrosion resistant alloy layer, and database storing material characteristic values of the base material, b: Thermal stress numerical analysis section, c:
Ceramic layer peel strength measurement database, d: Peel strength numerical analysis section, e: Comparison section for comparing thermal stress value and peel strength of ceramic layer, f: Remaining life evaluation section for evaluating remaining life of ceramic coating
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 実 宮城県仙台市青葉区一番町三丁目７番１ 号 東北電力株式会社内 (72)発明者 鹿又 裕喜 宮城県仙台市青葉区一番町三丁目７番１ 号 東北電力株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−12709（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−83821（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−256848（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−282048（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−180281（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−160035（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 17/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Minoru Sato 3-7-1, Ichibancho, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi Tohoku Electric Power Co., Inc. (72) Inventor Hiroki Kamata Ichibancho, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi 3-7-1 Tohoku Electric Power Co., Inc. (56) Reference JP 7-12709 (JP, A) JP 7-83821 (JP, A) JP 5-256848 (JP, A) Special Kaihei 10-282048 (JP, A) JP-A-6-180281 (JP, A) JP-A-8-160035 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 17 / 00
Claims (6)
ク層及び耐食合金層が高温雰囲気に曝露され、セラミッ
ク層と耐食合金層の界面に経年的に酸化物層が形成され
る高温機器において、実機高温部材と同仕様のセラミッ
ク層及び耐食合金層をコーティングした試験片を高温大
気中に曝露してセラミック層と耐食合金層の界面に酸化
物層を生成し、曝露試験後、この酸化物層の厚さに対す
るセラミック層のはく離強度を測定し、その後、数値解
析によって求めた熱応力値とセラミック層のはく離強度
の大小の比較からセラミック層と耐食合金層の界面に経
年的に生じる酸化物層がセラミック層のはく離損傷を誘
発する限界の厚さを求めることを特徴とするセラミック
コーティング寿命推定方法。1. A high temperature device in which a ceramic layer and a corrosion resistant alloy layer coated on the high temperature member are exposed to a high temperature atmosphere and an oxide layer is formed at the interface between the ceramic layer and the corrosion resistant alloy layer over time. The test piece coated with a ceramic layer and a corrosion resistant alloy layer of the same specifications as above is exposed to a high temperature atmosphere to form an oxide layer at the interface between the ceramic layer and the corrosion resistant alloy layer, and after the exposure test, the thickness of this oxide layer The peel strength of the ceramic layer was measured, and then the thermal stress value obtained by numerical analysis was compared with the peel strength of the ceramic layer. A method for estimating the life of a ceramic coating, which comprises determining a limit thickness that induces flaking damage.
ク層のはく離損傷を誘発する限界の厚さは、セラミック
層の繰り返し疲労特性及び実機高温機器の起動停止回数
に基づいて修正することを特徴とするセラミックコーテ
ィング寿命推定方法。2. The limit thickness at which the oxide layer induces delamination damage to the ceramic layer according to claim 1, is modified based on the cyclic fatigue property of the ceramic layer and the number of times of starting and stopping the actual high temperature equipment. Method for estimating ceramic coating life.
物層がセラミック層のはく離損傷を誘発する限界の厚さ
を求めるに際し、その算出は、実機高温機器の総運転時
間、運転温度、起動停止回数の運転三条件によって規定
されることを特徴とするセラミックコーティング寿命推
定方法。3. The method according to claim 1, wherein when determining the limit thickness at which the oxide layer of the actual high-temperature equipment induces delamination damage of the ceramic layer, the calculation is performed by calculating the total operating time, operating temperature, and start-up of the actual high-temperature equipment. A method for estimating the life of a ceramic coating, characterized by being defined by three operating conditions of the number of stops.
ク層及び耐食合金層が高温雰囲気に曝露され、セラミッ
ク層と耐食合金層の界面に経年的に酸化物層が形成され
る高温機器において、実機高温部材と同仕様のセラミッ
ク層及び耐食合金層をコーティングした試験片を高温大
気中に曝露してセラミック層と耐食合金層の界面に酸化
物層を生成し、曝露試験後、この酸化物層の厚さに対す
るセラミック層のはく離強度を測定し、その後、数値解
析によって求めた熱応力値とセラミック層のはく離強度
の大小の比較からセラミック層と耐食合金層の界面に経
年的に生じる酸化物層がセラミック層のはく離損傷を誘
発する限界の厚さを求め、現在稼働中の実機高温機器の
セラミック層と耐食合金層の界面に生じている酸化物層
の厚さを実機高温機器の運転条件から予測し、セラミッ
ク層のはく離損傷を誘発する限界の酸化物層厚さと現在
の酸化物層厚さを比較し、セラミック層のはく離損傷に
対する余寿命を実機高温機器の稼働中に評価することを
特徴とするセラミックコーティング余寿命評価システ
ム。4. An actual high temperature member in a high temperature device in which a ceramic layer and a corrosion resistant alloy layer coated on a high temperature member are exposed to a high temperature atmosphere and an oxide layer is formed at the interface between the ceramic layer and the corrosion resistant alloy layer over time. The test piece coated with a ceramic layer and a corrosion resistant alloy layer of the same specifications as above is exposed to a high temperature atmosphere to form an oxide layer at the interface between the ceramic layer and the corrosion resistant alloy layer, and after the exposure test, the thickness of this oxide layer The peel strength of the ceramic layer was measured, and then the thermal stress value obtained by numerical analysis was compared with the peel strength of the ceramic layer. Determining the limit thickness that induces delamination damage, the thickness of the oxide layer formed at the interface between the ceramic layer and the corrosion-resistant alloy layer of the actual high temperature equipment currently in operation is determined by the actual high temperature equipment. Predicted from the operating conditions of the reactor and compared the current oxide layer thickness with the limit oxide layer thickness that induces the peeling damage of the ceramic layer, and the remaining life against the peeling damage of the ceramic layer was measured during operation of the actual high temperature equipment. Ceramic coating residual life evaluation system characterized by evaluation.
ク層のはく離損傷を誘発する限界の厚さは、セラミック
層の繰り返し疲労特性及び実機高温機器の起動停止回数
に基づいて修正することを特徴とするセラミックコーテ
ィング余寿命評価システム。5. The thickness according to claim 4, wherein the limit thickness at which the oxide layer induces delamination damage of the ceramic layer is modified based on the cyclic fatigue characteristics of the ceramic layer and the number of times of starting and stopping the actual high temperature equipment. Ceramic coating remaining life evaluation system.
物層がセラミック層のはく離損傷を誘発する限界の厚さ
を求めるに際し、その算出は、実機高温機器の総運転時
間、運転温度、起動停止回数の運転三条件によって規定
されることを特徴とするセラミックコーティング余寿命
評価システム。6. The method according to claim 4, wherein when determining the limit thickness at which the oxide layer of the actual high temperature equipment induces delamination damage of the ceramic layer, the calculation is performed by calculating the total operating time, operating temperature and start-up of the actual high temperature equipment. A ceramic coating remaining life evaluation system characterized by being defined by three operating conditions of the number of stops.
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