JP4668636B2 - Gas turbine combustor - Google Patents
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Description
本発明は、ガスタービン燃焼器に係り、特に、トランジションピースの燃焼器ライナやガスタービン静翼との連結部におけるシール効果を長期に亘って維持できるガスタービン燃焼器に関する。 The present invention relates to a gas turbine combustor, and more particularly to a gas turbine combustor capable of maintaining a sealing effect at a connection portion between a transition piece combustor liner and a gas turbine stationary blade for a long period of time.
一般に、ガスタービン燃焼器は、燃焼器ライナとトランジションピースとの連結部、及びトランジションピースとガスタービンの静翼との連結部に、夫々スプリングシール材及びフローティングシール材を設けている。そして、トランジションピースは500℃を超える高温と100Hz以上となる高周波数での振動とに同時に曝されるので、前記シール材に大きな摩耗損傷が発生する。 In general, in a gas turbine combustor, a spring seal material and a floating seal material are provided at a connection portion between a combustor liner and a transition piece, and a connection portion between a transition piece and a stationary blade of a gas turbine, respectively. Since the transition piece is simultaneously exposed to a high temperature exceeding 500 ° C. and a vibration at a high frequency of 100 Hz or more, a large wear damage occurs in the sealing material.
このようなシール材の摩耗損傷を抑え、シール効果を長期に亘って維持するために、シール材を、炭化物又は窒化物の皮膜を下地材とし、その最表面にAl酸化物の皮膜を設けた耐摩耗性を有するコバルト基合金で形成することが、例えば、特許文献1に示すように、既に提案されている。
In order to suppress such wear damage of the sealing material and maintain the sealing effect over a long period of time, the sealing material is a carbide or nitride film as a base material, and an Al oxide film is provided on the outermost surface thereof. For example, as shown in
特許文献1に記載の技術によれば、耐摩耗性の優れたシール材を得ることができるが、さらにシール効果を長期に亘って維持できるように、Al酸化物の皮膜を厚くした場合、厚くした分だけAl酸化物の皮膜とコバルト基合金製のシール材との熱膨張差に起因する熱応力によって、Al酸化物の皮膜がシール材から剥離する問題がある。
According to the technique described in
したがって、熱膨張差を考慮すると、Al酸化物の皮膜の厚さは、最大で6μm程度であり、この程度皮膜厚さでは、長期に亘ってシール効果を維持することは困難である。 Therefore, in consideration of the difference in thermal expansion, the thickness of the Al oxide film is about 6 μm at the maximum, and it is difficult to maintain the sealing effect for a long time with this film thickness.
本発明の目的は、耐摩耗性材の剥離や脱落がなく、長期に亘ってシール効果を維持することができるガスタービン燃焼器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a gas turbine combustor capable of maintaining a sealing effect over a long period of time without peeling or dropping off of the wear-resistant material.
本発明は上記目的を達成するために、本発明者等は、耐熱性を有する種々の化合物皮膜の高温での耐摩耗性について検討し、比較的短時間で厚膜が形成できる溶射膜において、耐摩耗性と高温での使用を考慮し、熱応力緩和機能を有する多層型セラミック溶射皮膜に着目した。 In order to achieve the above object, the present inventors examined the wear resistance of various compound films having heat resistance at high temperatures, and in a sprayed film that can form a thick film in a relatively short time, In consideration of wear resistance and high temperature use, we focused on multilayer ceramic sprayed coating with thermal stress relaxation function.
化合物皮膜成形法としては、溶射のほかに、PVD(Physical Vapor Deposition)法やCVD(Chemical Vapor Deposition)法等の種々な方法がある。 Compound film forming methods include various methods such as PVD (Physical Vapor Deposition) and CVD (Chemical Vapor Deposition) in addition to thermal spraying.
耐摩耗性の観点から云えば、耐摩耗性に優れた材料からなる皮膜を厚く形成したほうが長期に亘って耐摩耗性を維持できる上で望ましい。この観点から、PVD法やCVD法では、皮膜の厚さが最大で10μm程度が限界であるが、溶射法では、数百μmmから数mmまでの厚膜の形成が比較的短時間に行えるので有利である。 From the viewpoint of wear resistance, it is desirable to form a thick film made of a material excellent in wear resistance in order to maintain the wear resistance over a long period of time. From this point of view, the maximum thickness of the coating is about 10 μm in the PVD method and the CVD method, but in the thermal spraying method, a thick film from several hundred μmm to several mm can be formed in a relatively short time. It is advantageous.
高温での耐摩耗性について種々の化合物皮膜成形法について検討した結果、高温での耐摩耗性の点で、Al酸化物が優れていることが判明した。しかし、Al酸化物は、線熱膨張係数が約5×10−6であり、コバルト基合金製材の線熱膨張係数の約18×10−6に比べて大きく異なり、高温での摩耗試験において熱応力差によりAl酸化物がコバルト基合金製材から剥離することが確認された。 As a result of examining various compound film forming methods for high temperature wear resistance, it was found that Al oxide is superior in terms of high temperature wear resistance. However, Al oxide has a linear thermal expansion coefficient of about 5 × 10 −6, which is significantly different from the linear thermal expansion coefficient of cobalt-based alloy lumber, which is about 18 × 10 −6. It was confirmed that the Al oxide peels from the cobalt-based alloy material due to the stress difference.
そこで、熱応力を緩和し、適度な耐摩耗性を有する化合物を検討したところ、ZrO2系材料が適していることが判明した。即ち、ZrO2系材料は、線熱膨張係数が約10×10−6であり、コバルト基合金製材とAl酸化物の中間に近い値である。 Therefore, investigations were made on compounds having moderate thermal resistance and moderate wear resistance, and it was found that ZrO 2 -based materials are suitable. That is, the ZrO 2 -based material has a linear thermal expansion coefficient of about 10 × 10 −6, which is a value close to the middle between the cobalt-based alloy material and the Al oxide.
さらに、ZrO2系材料とコバルト基合金製材との密着性を確保するために、高温耐酸化性に優れたNiCr合金あるいはMCrAlY(MはCo,Ni)合金の溶射皮膜を、ZrO2系材料とコバルト基合金製材との間に介在させることが有効であることが確認された。 Furthermore, in order to ensure the adhesion between the ZrO 2 -based material and the cobalt-based alloy material, a thermal sprayed coating of NiCr alloy or MCrAlY (M is Co, Ni) alloy having excellent high-temperature oxidation resistance is applied to the ZrO 2 -based material and the cobalt-based material. It was confirmed that it was effective to intervene with the alloy lumber.
上述した検討を考慮し、本発明は、燃焼器ライナと、この燃焼器ライナの下流側外周にスプリングシール材を介して嵌合されるトランジションピースと、このトランジションピースの下流側とガスタービンの静翼に跨って係合するフローティングシール材とを備えたガスタービン燃焼器において、前記各シール材とこれらシール材に対して摺動する相手側部材とをコバルト基合金材で形成すると共に、これらコバルト基合金材で形成された前記各シール材及び相手側部材との摺動面に、下地層としてZrO2系溶射皮膜を形成し、かつこの下地層の上の表面層としてAl酸化物の溶射皮膜を形成したのである。 In view of the above-described considerations, the present invention is directed to a combustor liner, a transition piece fitted to the outer periphery of the combustor liner via a spring seal material, a downstream side of the transition piece, and a static gas turbine. In a gas turbine combustor including a floating seal material engaged across a blade, each of the seal materials and a counterpart member that slides with respect to the seal material are formed of a cobalt base alloy material, and the cobalt A ZrO2-based thermal spray coating is formed as a base layer on the sliding surface of each sealing material and the counterpart member formed of a base alloy material, and an Al oxide thermal spray coating is formed as a surface layer on the base layer. It was formed.
さらに、前記各シール材及び相手側部材と前記下地層との間に、NiCr合金又はMCrAlY(MはCo,Ni)合金よりなる溶射皮膜を形成したのである。 Further, a sprayed coating made of NiCr alloy or MCrAlY (M is Co, Ni) alloy is formed between each of the sealing materials and the counterpart member and the base layer.
上記構成とすることで、コバルト基合金材で形成された各シール材や相手側部材に対して、Al酸化物の溶射皮膜を形成するに際し、ZrO2系溶射皮膜が熱応力緩和機能を発揮するので、Al酸化物の溶射皮膜の剥離や脱落がなく、したがって、Al酸化物の溶射皮膜の厚さを厚くして長期に亘って耐摩耗性を保つことができるので、シール効果を維持することができる。また、各シール材及び相手側部材とAl酸化物の溶射皮膜の間に、NiCr合金又はMCrAlY(MはCo,Ni)合金よりなる溶射皮膜を形成することで、ZrO2系材料とコバルト基合金製シール材及び相手側部材との密着性を確保でき、厚く形成したAl酸化物の溶射皮膜をより安定して被覆できるので、長期に亘って耐摩耗性を安定して維持することができる。 By adopting the above configuration, the ZrO2-based sprayed coating exhibits a thermal stress relaxation function when forming a sprayed coating of Al oxide on each sealing material or counterpart member formed of a cobalt-based alloy material. In addition, there is no peeling or falling off of the Al oxide sprayed coating. Therefore, the thickness of the Al oxide sprayed coating can be increased to maintain wear resistance over a long period of time, so that the sealing effect can be maintained. it can. Further, a ZrO2 material and a cobalt-based alloy are formed by forming a thermal spray coating made of NiCr alloy or MCrAlY (M is Co, Ni) alloy between each seal material and the counterpart member and the thermal spray coating of Al oxide. Adhesion between the sealing material and the counterpart member can be ensured, and the thickly formed Al oxide sprayed coating can be more stably coated, so that the wear resistance can be stably maintained over a long period of time.
以上説明したように本発明によれば、耐摩耗性材の剥離や脱落がなく、長期に亘り安定したシール効果を維持できるガスタービン燃焼器を得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a gas turbine combustor that can maintain a stable sealing effect over a long period of time without peeling or dropping off of the wear-resistant material.
以下本発明の一実施の形態を図1〜図7に示すガスタービン燃焼器に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on a gas turbine combustor shown in FIGS.
ガスタービン燃焼器は、燃焼器ライナ1とトランジションピース2とで構成されており、燃焼器ライナ1は円筒状をなし、その下流側3の外周に弾性機能を有するスプリングシール材4を設けており、このスプリングシール材4を設けた下流側3を前記トランジションピース2の上流側5に円形状に形成した開口に嵌合し前記スプリングシール材4を上流側5の内周面に押圧させている。
The gas turbine combustor includes a
前記トランジションピース2の下流側6は、ほぼ角形の額縁7が形成されており、この額縁7が後述するガスタービンの静翼11側に接続される。前記額縁7の外周には、シール溝8が形成され、シール溝8の上下には浮動するフローティングシール材9A,9Bが係合され、シール溝8の両側には側シール材10A,10Bが装着される。
A substantially
前記フローティングシール材9A,9Bは、U字状に形成された一方の脚13Aを前記シール溝8内に挿入して係合し、他方の脚13Bには外方に直角に延在する係合辺14を形成している。そして、この係合辺14は、トランジションピース2の下流側6の額縁7に対向して位置する静翼11に形成したシール溝12に挿入されて係合している。
The floating
ところで、上記構成のガスタービン燃焼器においては、燃焼ガスの燃焼や流動による振動によって、図3に示すスプリングシール材4と相手側部材であるトランジションピース2の上流側5の内周面との間、及び図7に示すフローティングシール材9A(9B)の脚13Bと相手側部材である額縁7の端面との間が摺動する。そのために、この間に耐摩耗性の優れた耐摩耗被覆層15を形成している。
By the way, in the gas turbine combustor having the above-described configuration, the
この耐摩耗被覆層15を形成するに際し、まずスプリングシール材4と相手側部材であるトランジションピース2の上流側5の内周面との摺動対向面においては、基材となるスプリングシール材4及びトランジションピース2の上流側5の内周面を、例えば、Cr:20重量%,Ni:10重量%,W:15重量%,Fe:1.5重量%,C:0.1重量%,Mn:1.5重量%,Si:1重量%以下からなるコバルト基合金材で形成し、その上に、耐摩耗被覆層15を形成した。
When forming the wear-
耐摩耗被覆層15は、図1に示すように、コバルト基合金材で形成したスプリングシール材4及びトランジションピース2の上流側5との対向面に、プラズマ溶射によってNi−50%Crの被覆層17を50μm、その上にZrO2−8%Y2O3の下地層18を200μm、その上に表面層19として200μmのAl2O3を形成した。
As shown in FIG. 1, the wear-
一方、トランジションピース2の額縁7側は、フローティングシール材9A(9B)が静翼11側から額縁7側に押し付けられるような力が作用し、額縁7の端面とフローティングシール材9A(9B)の脚13Bで顕著な摩耗が発生する。そこで、フローティングシール材9A(9B)もコバルト基合金材で形成すると共に、その脚13Bと対向する額縁7の端面には、コバルト基合金材で形成した当て板16を溶接により固定し、これらフローティングシール材9A(9B)と当て板16との摺動面に、夫々プラズマ溶射によってNi−50%Crの被覆層17を50μm、その上にZrO2−8%Y2O3の下地層18を200μm、その上に表面層19として200μmのAl2O3を形成した。
On the other hand, the
他方、額縁7のシール溝8や静翼11のシール溝12とフローティングシール材9A(9B)との接触部においては、摩耗損傷が比較的少ないことから、耐摩耗被覆層15は不要とした。
On the other hand, since the wear damage is relatively small at the contact portion between the seal groove 8 of the
このように、耐摩耗被覆層15を形成したスプリングシール材4とフローティングシール材9A,9B及び相手側部材であるトランジションピース2の上流側5の内周面と当て板16とをガスタービン燃焼器に組み込み、これをガスタービンに適用して実機運転試験を行ったところ、本実施の形態による耐摩耗被覆層15を形成しないガスタービン燃焼器に比べて、各シール材や相手側部材共に摩耗損傷が大きく改善されたことを確認できた。
〔確認試験〕
各種耐熱合金を組合わせた場合の高温滑り摩耗試験を行い、その試験に摩耗損傷量の結果を表1に纏めた。
In this way, the
[Confirmation test]
A high-temperature sliding wear test was conducted when various heat-resistant alloys were combined, and the results of wear damage amount are summarized in Table 1 for the test.
試験条件として、試験温度は700℃、振動条件は振幅1.0mmで周波数は100Hzとした。摩耗試験片は、全長40mmの蒲鉾型とし、これを2つ1組として蒲鉾型の凸曲面部を交差させて5kg及び10kgの荷重を加えて5時間及び30時間摺動させた。即ち、表1中の試験条件aが荷重10kgで5時間摺動させたもの、試験条件bが荷重10kgで30時間摺動させたもの、試験条件cが荷重5kgで30時間摺動させたものである。 As test conditions, the test temperature was 700 ° C., the vibration conditions were an amplitude of 1.0 mm, and the frequency was 100 Hz. The abrasion test piece was made into a saddle shape having a total length of 40 mm, and this was made into a pair, intersecting the raised curved surface portions of the saddle shape, applied with a load of 5 kg and 10 kg, and slid for 5 hours and 30 hours. That is, test condition a in Table 1 was slid for 5 hours at a load of 10 kg, test condition b was slid for 30 hours at a load of 10 kg, and test condition c was slid for 30 hours at a load of 5 kg It is.
摩耗量の数値は、試験片表面の摩耗部において、表面粗さ計を用いて凹凸のプロファイルを測定し、プロファイル中の最大摩耗深さを記録した場合の値を摩耗量とした。また、試験後の摩耗面の表面観察や磨耗部の断面観察も一部行った。 The numerical value of the amount of wear was a value obtained by measuring the profile of the unevenness using a surface roughness meter at the wear portion on the surface of the test piece and recording the maximum wear depth in the profile. In addition, the surface of the worn surface after the test and the cross-section of the worn portion were also partially observed.
試験基材として、固溶体型コバルト基合金HS25(10%Ni,20%Cr,15%W,1,5%Fe,1.5%Mn,1.0%Si,0.15%C,残量Co)及びCの含有量が0.02〜1.5%,Crが15〜35%,Niが5%以下の範囲である低Ni固溶体型コバルト基合金を用いた。 As a test substrate, solid solution type cobalt base alloy HS25 (10% Ni, 20% Cr, 15% W, 1,5% Fe, 1.5% Mn, 1.0% Si, 0.15% C, remaining amount A low Ni solid solution type cobalt base alloy having a content of Co) and C of 0.02 to 1.5%, Cr of 15 to 35%, and Ni of 5% or less was used.
そして、本実施形態による耐摩耗被覆層15として、低Ni固溶体型コバルト基合金を基材とし、夫々プラズマ溶射により厚さ0.05mmのNiCr合金層を形成し、その上に厚さ0.2mmのZrO2−Y2O3セラミック層(以下、YSZと略称する)を形成し、最表面に厚さ0.2mmのAl2O3層を形成した。尚、NiCr合金層の組成は50%Ni−50%Cr、ZrO2−Y2O3は8%Y2O3で残りはZrO2である。
Then, as the wear-
本実施の形態によるプラズマ溶射は、何れの皮膜とも大気中溶射で、溶射条件はプラズマガスがAr−H2、プラズマ出力が35〜50Kw、溶射距離が75〜120mm、溶射時の基材温度が200℃以下で行った。 The plasma spraying according to the present embodiment is atmospheric spraying of any coating, and the spraying conditions are: plasma gas Ar-H2, plasma output 35-50 Kw, spraying distance 75-120 mm, substrate temperature during spraying 200 It was carried out at a temperature below ℃.
さらに、比較材として、固溶体型コバルト基合金HS25の基材に高速ガス溶射で厚さ0.2mmのクロム炭化物皮膜を形成した材料(CrC)と、固溶体型コバルト基合金HS25の基材にプラズマCVD法で厚さ4μmのTiC皮膜を下地層とし最表面層として厚さ5μmのAl2O3の皮膜を形成した材料(アルミナコート)を作成した。クロム炭化物皮膜形成においては、Cr3C2粒子とバインダーとしてのNi―Cr合金を混合した粉末を原料とした。その際、Cr3C2粒子の含有量は体積比で80%とした。比較材として、固溶体型コバルト基合金HS25,低Ni固溶体型コバルト基合金,ステライトNo.6を用いた。固溶体型コバルト基合金HS25は、炭素の添加量が0.1%と少ないために組織中の炭化物量が少なく、加工性に優れている。一方、低Ni固溶体型コバルト基合金は、Ni含有量を5%以下にすることで、高温での加工硬化を強化した材料である。また、ステライトNo.6は、耐摩耗性を高めるために炭素の添加量を1%以上に増加している。
Further, as a comparative material, a material (CrC) in which a chromium carbide film having a thickness of 0.2 mm is formed on a base material of a solid solution type cobalt base alloy HS25 by high-speed gas spraying, and a plasma CVD method on a base material of the solid solution type cobalt base alloy HS25. By using this method, a material (alumina coat) in which a 4 μm thick TiC film was used as an underlayer and a 5 μm thick Al 2
摩耗試験は、試験片Aと試験片Bとを高さ摺動させた。試験No.1〜6の本発明材料では、試験時間が5時間の場合、摩耗量は約20μmで極めて少ないことが確認された。30時間の試験時間でも、摩耗量が50〜58μmと少なく、何れの試験条件a〜cでも試験後の表面観察、断面観察の結果で、各皮膜に損傷や剥離等は認められず、高温耐磨耗性に優れていることが確認された。
In the abrasion test, the test piece A and the test piece B were slid in height. Test No. In the
試験No.7〜9の比較材では、5kgの低荷重での摩耗量は少ないが、10kgでは摩耗量が大きくなり、試験後の表面観察の結果、摩耗部のAl2O3の一部に剥離が認められた。このような剥離は、滑り摩耗の際の面圧(荷重)による固溶体型コバルト基合金HS25製基材の組成変形にCVD法で形成した緻密なAl2O3皮膜が追従できず皮膜に縦クラックが生じ、その後、部分的な剥離に至ったものと推測される。この傾向は、面圧が大きい場合、顕著になると予測され、その結果、荷重10kgの高面圧試験でAl2O3皮膜の部分剥離を招き、固溶体型コバルト基合金HS25製基材同士の摩耗が生じ、摩耗量が大きくなったものと推定できる。
Test No. In
一方、本実施の形態によるAl2O3溶射皮膜は、溶融粒子の積層構造であり、緻密さで若干劣る。その結果、緻密な皮膜に比べ、見かけ上の塑性変形能を有しており、さらに、本実施の形態による溶射皮膜では厚さが約10倍以上で、基材の塑性変形も生じ難い。その結果、試験後の観察でも、何等損傷が認められなかった。このような本実施の形態による耐摩耗被覆層15の特徴は、長時間高温環境下で摩耗を受ける燃焼器部品の耐摩耗性を維持する上で有効である。
On the other hand, the Al2O3 sprayed coating according to the present embodiment has a laminated structure of molten particles and is slightly inferior in denseness. As a result, it has an apparent plastic deformability compared to a dense coating, and the thermal spray coating according to the present embodiment has a thickness of about 10 times or more and hardly causes plastic deformation of the substrate. As a result, even after observation after the test, no damage was observed. Such a feature of the wear-
試験No.10〜12のAl2O3/NiCrの2層構造の溶射皮膜では、摩耗量は試験No.1〜6の本発明材とほぼ同程度であるが、試験後の断面観察の結果、Al2O3皮膜内に横クラックが生じ、一部、剥離も認められた。このような剥離形態はAl2O3とコバルト基合金(低NI化HS25)との熱膨張の相違によるのものであり、摩耗試験時の摺動部での摩擦熱による局部的温度上昇の寄与していると考えられる。したがって、Al2O3/NiCrの2層構造では、熱応力の緩和機能が無いため、高温での耐摩耗性を十分に発揮できないことが明確になった。一方、ZrO2系皮膜を熱応力緩和層とした本発明材の3層構造(試験No.1〜6)では、試験後の断面観察ではいずれの皮膜内にも、剥離の原因となるクラックは認められず、長時間にわたって高温での耐摩耗性を維持できることが確認された。
Test No. In the case of a sprayed coating having a two-layer structure of Al2O3 / NiCr of 10 to 12, the amount of wear was determined as Test No. Although it was almost the same as 1-6 of this invention material, as a result of cross-sectional observation after a test, a lateral crack arose in Al2O3 membrane | film | coat, and one part was also recognized. Such a peeling form is due to a difference in thermal expansion between Al2O3 and a cobalt-based alloy (low NI HS25), and contributes to a local temperature increase due to frictional heat at the sliding portion during the wear test. it is conceivable that. Therefore, it became clear that the two-layer structure of Al 2
試験No.13〜16の比較材では、本発明材による試験片Aの摩耗量は比較的少ないが、相手側部材である試験片Bの摩耗量が大きく、摩耗部での摺動面はAl2O3皮膜同士が有効であることが判る。また、これらの試験結果で、本発明材の相手側部材が低Ni化HS25材、ZrO2−Y2O3の場合、比較的摩耗量が少なくい。即ち、比較的剛体構造のトランジションピースの当て板16と比較的柔構造のフローティングシール材9A,9Bの両方にAl2O3/ZrO2−Y2O3/NiCrの3層構造の本発明材を設けた場合、機械的な問題等で比較的柔構造であるシール材の最表面層のAl2O3が損傷し、下部層、或いは、基材との組合わせとなっても、摩耗量が比較的少なくなると予想される。
Test No. In the
試験No.17〜19の比較材は、いずれも摩耗量が大きく、逆に本発明材の有効性が立証された結果となった。 Test No. The comparative materials 17 to 19 all had a large amount of wear, and conversely, the effectiveness of the material of the present invention was proved.
尚、上記確認試験において、表面層19のAl酸化物皮膜の厚さは、0.1mm以下では耐摩耗性の効果が長時間にわたって十分発揮できず、0.5mm以上では下地層18のZrO2系合金の熱応力緩和効果が十分に効かず表面層19が剥離し易くなることが確認された。したがって、表面層19のAl酸化物皮膜の厚さは、0.1mm〜0.5mmが好ましい。一方、下地層18のZrO2系合金の厚さは、0.1mm以下では表面層19のAl酸化物皮膜に対する熱応力緩和の効果が十分発揮できず、0.5mm以上では、ZrO2系合金層と基材であるCo基合金との熱膨張差による熱応力が大きくなりZrO2系合金層の損傷剥離し易くなることが確認された。したがって、下地層18のZrO2系合金層の厚さは、0.1mm〜0.5mmが好ましい。しかしながら、表面層19のAl酸化物皮膜の厚さと下地層18のZrO2系合金の厚さとの関連に、特に制限はないので、上記各層の厚さの範囲内において、耐摩耗性の確保と熱応力を緩和する目的を達成できる厚さの組合わせればよい。
In the above confirmation test, when the thickness of the Al oxide film of the
また、本発明材の実施例として、熱応力緩和機能の皮膜として、ZrO2−8%Y2O3を用いたが、ZrO2−Y2O3,ZrO2−CaO,ZrO2−MgOのいずれを用いても同様の結果が得られることが確認された。また、密着力向上機能の皮膜として、50%Ni−50%Cr合金を用いたが、Ni−Cr,MCrAlY(MはNi,Co)のいずれの合金を用いても同様の結果が得られることも確認された。 Further, as an example of the present invention material, ZrO2-8% Y2O3 was used as a film having a thermal stress relaxation function, but the same result was obtained by using any of ZrO2-Y2O3, ZrO2-CaO and ZrO2-MgO. It was confirmed that In addition, a 50% Ni-50% Cr alloy was used as the film for improving adhesion, but the same result can be obtained by using any alloy of Ni-Cr and MCrAlY (M is Ni, Co). Was also confirmed.
さらに、各皮膜の厚さについても、本発明の範囲内であれば、同様の結果が得られることが判った。 Furthermore, it has been found that the same results can be obtained with respect to the thickness of each film as long as it is within the scope of the present invention.
1…燃焼器ライナ、2…トランジションピース、3…下流側、4…スプリングシール材、5…上流側、6…下流側、7…額縁、8…シール溝、9A,9B…フローティングシール材、11…静翼、13A,13B…脚、15…耐摩耗被覆層、16…当て板、17…被覆層、18…下地層、19…表面層。
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US8092159B2 (en) * | 2009-03-31 | 2012-01-10 | General Electric Company | Feeding film cooling holes from seal slots |
US8052074B2 (en) * | 2009-08-27 | 2011-11-08 | General Electric Company | Apparatus and process for depositing coatings |
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KR102094179B1 (en) * | 2017-12-08 | 2020-03-27 | 두산중공업 주식회사 | Burner Having Sealing With N-Shaped Section, And Gas Turbine Having The Same |
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Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06323544A (en) * | 1993-05-11 | 1994-11-25 | Toshiba Corp | Transition piece of gas turbine combustor |
JPH0711416A (en) * | 1993-06-23 | 1995-01-13 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Surface coated structure excellent in high temperature erosion resistance |
JPH09209114A (en) * | 1996-02-02 | 1997-08-12 | Praxair St Technol Inc | Bearing for roll in hot-dip metal plating bath |
JPH09329337A (en) * | 1996-06-11 | 1997-12-22 | Hitachi Ltd | Liner for gas turbine combustor |
JP2001349544A (en) * | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Hitachi Ltd | Gas turbine equipment and casing structure of transition piece of its combustor |
JP2002003962A (en) * | 2000-06-26 | 2002-01-09 | Aisan Ind Co Ltd | Sliding friction member |
JP2002089203A (en) * | 2000-09-14 | 2002-03-27 | Toshiba Corp | Rotor of steam turbine |
JP2003185140A (en) * | 2001-12-25 | 2003-07-03 | Hitachi Ltd | Gas turbine combustor |
JP2003193866A (en) * | 2001-12-25 | 2003-07-09 | Hitachi Ltd | Gas turbine combustor |
JP2004190136A (en) * | 2002-11-28 | 2004-07-08 | Tokyo Electron Ltd | Member inside plasma treatment vessel |
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06323544A (en) * | 1993-05-11 | 1994-11-25 | Toshiba Corp | Transition piece of gas turbine combustor |
JPH0711416A (en) * | 1993-06-23 | 1995-01-13 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Surface coated structure excellent in high temperature erosion resistance |
JPH09209114A (en) * | 1996-02-02 | 1997-08-12 | Praxair St Technol Inc | Bearing for roll in hot-dip metal plating bath |
JPH09329337A (en) * | 1996-06-11 | 1997-12-22 | Hitachi Ltd | Liner for gas turbine combustor |
JP2001349544A (en) * | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Hitachi Ltd | Gas turbine equipment and casing structure of transition piece of its combustor |
JP2002003962A (en) * | 2000-06-26 | 2002-01-09 | Aisan Ind Co Ltd | Sliding friction member |
JP2002089203A (en) * | 2000-09-14 | 2002-03-27 | Toshiba Corp | Rotor of steam turbine |
JP2003185140A (en) * | 2001-12-25 | 2003-07-03 | Hitachi Ltd | Gas turbine combustor |
JP2003193866A (en) * | 2001-12-25 | 2003-07-09 | Hitachi Ltd | Gas turbine combustor |
JP2004190136A (en) * | 2002-11-28 | 2004-07-08 | Tokyo Electron Ltd | Member inside plasma treatment vessel |
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