JP5732290B2 - 溶融塩腐食をオンラインでモニターするためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本主題は、一般に腐食のモニターに関し、特に高温部品の溶融塩腐食をオンラインでモニターするためのシステムと方法に関する。

電気化学的腐食（電食）は、金属原子が酸化され電子を失う過程である。腐食の業界用語で、金属原子が電子を失う場所はアノードと呼ばれ、電子が移される場所はカソードと呼ばれる。母材金属内の局部的腐食には、非腐食性のカソード領域から分離された腐食性の高いアノード領域の創成が伴う。そして、母材金属がアノードで酸化されてアノード領域に点食が形成されると、そこに残された電子はカソードに流れる。また、金属表面で、液相中のイオンはその金属から放出された電子を受け取る。この電子とイオンの流れは本質的に電気回路を形成する。従って、回路が閉じ、アノードとカソードとの間に電位差が存在すると、アノードとカソードの間に電流が流れる。

特定のタイプの腐食、すなわち溶融塩により誘発される腐食（高温腐食）が、多くの高温用途において重要な問題となる可能性がある。例えば、凝縮する溶融塩の環境がタービンエンジン、航空機エンジン、マイクロタービン、及び様々な工業化学プロセスに存在し得る。具体的には、ガスタービンにおいて、高温ガス流路内を流れる亜硫酸イオン、バナジウム、又は塩化物のような燃料不純物は、高温で相互作用して、ガスタービン内の多くの高温ガス流路部品の表面上に溶融塩を形成することができる。例えば、ガスタービンのタービンセクション内のバケット又はノズルの表面に溶融塩層が形成され得る。この溶融塩層はかかる部品の金属酸化物表面層を溶解し、高温ガス流路内を流れるガスに由来する酸素に母材金属を露出させることにより、その母材金属の急速な酸化を起こさせる可能性がある。

現在のところ、溶融塩腐食に曝露される殆どの工業設備をモニターする最良の手段の１つはその設備を停止させ検査することである。特に、ガスタービンの場合、休止時間は非常に高価となる可能性がある。さらに、検査には、ガスタービンの少なくとも一部分の解体を必要とすることが多く、これにはさらに多くの休止時間と費用がかかる。ガスタービン技師は燃料品質のモニター及びフィルターメンテナンスのような他の選択肢も利用可能であるかもしれないが、かかる処置をいつ行う必要があるのか予測するのは困難である。従って、これらの処置のいずれかをあまりに頻繁に行っても行わなくても不要な出費がかかる。

米国特許第７３０９４１４号明細書

従って、高温部品の溶融塩腐食をオンラインでモニターするシステム及び方法は当該技術で歓迎されるであろう。

本発明の様々な態様及び利点は、一部は以下の説明で示され、或いは以下の説明から明らかになり得るか、又は本発明の実施により分かるであろう。

１つの態様において、本主題は、ある装置の部品の溶融塩腐食をオンラインでモニターする方法を提供する。この方法は一般に、第１の電極及び第２の電極の一部分をその装置の腐食性の作動環境に曝露することを含む。これらの第１及び第２の電極は前記部品内に配置され、絶縁材料により互いに電気的に絶縁されている。さらに、第１及び第２の電極は電気的に結合されていて、第１の電極と第２の電極との間に電位差が存在するとき、第１の電極と第２の電極との間に電流が流れるようになっている。また、この方法は、部品の腐食特性を予測するために、第１の電極と第２の電極との間の電位差又はその間に流れる電流の少なくとも１つを測定し解析することを含んでおり、この第１の電極と第２の電極との間の電位差は少なくとも部分的に第１の電極及び第２の電極での溶融塩腐食に基づいている。

別の態様において、本主題は、ある装置の部品の溶融塩腐食をオンラインでモニターするシステムを提供する。このシステムは、その装置の部品内に配置された腐食感知デバイスを含んでいる。この腐食感知デバイスは、一般に、絶縁材料内で互いに電気的に絶縁された第１の電極と第２の電極を含んでいる。これらの第１及び第２の電極は、第１及び第２の電極の各々の一部分が装置内の腐食性の作動環境に曝露されるように、腐食感知デバイス内に配置されている。また、第１及び第２の電極は、これらの第１及び第２の電極間に電位差が存在するとき、第１の電極と第２の電極との間に電流が流れるように、電気的に結合している。本主題のシステムは、第１の電極と第２の電極との間の電位差又はその間に流れる電流の少なくとも１つを測定し解析するように構成された腐食モニターデバイスも含んでいて、その部品の腐食特性を予測することができるようになっている。ここで、第１の電極と第２の電極との間の電位差は少なくとも部分的に第１の電極又は第２の電極における溶融塩腐食に基づいている。

本発明の上記及びその他の特徴、態様及び利点は、以下の記載及び添付の特許請求の範囲を参照することでより明確に理解されるであろう。本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示しており、以下の記載と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。

当業者に向けた、本発明の最良の形態を含む本発明を実施可能にする十分な開示を、添付の図を参照して以下の明細書に記載する。

図１は、ガスタービンシステムの概略図である。 図２は、ガスタービンのタービンセクションの部分断面側面図であり、本主題の１つの態様に従って１つの実施形態の溶融塩腐食のオンラインモニター用システムが設置されている。 図３は、本主題の１つの態様に従って腐食モニターデバイスに結合された腐食感知デバイスの１つの実施形態の部分断面側面図である。

以下、本発明の様々な実施形態を詳細に説明するが、その１以上の例が図面に示されている。各々の例は本発明の説明のために提供するものであって、本発明を限定するものではない。実際、当業者には明らかなように、本発明において、本発明の範囲又は思想から逸脱することなく様々な修正及び変形をなすことができる。例えば、１つの実施形態の一部として例示又は記載されている特徴を別の実施形態と共に使用してさらに別の実施形態に至ることができる。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物に入るものとしてかかる修正及び変形を包含するものである。

一般に、本主題は、溶融塩腐食をオンラインでモニターするためのシステムと方法を開示する。特に、ある装置の高温部品の溶融塩腐食を検出しモニターするために腐食感知デバイスと腐食モニターデバイスを利用するシステムが開示される。例えば、ガスタービンの高温ガス流路部品はその表面における溶融塩の形成のために溶融塩腐食を受け得る。そこで、本主題は、部品の損傷を防止するためにガスタービンに対してとるべき事前又は応答性の矯正処置を可能にするように、タービン部品の腐食の度合に関するリアルタイムの情報をガスタービンの技師に提供することができる。

本主題が、一般にターボ機関のタービン部品に関して、特に工業用ガスタービンのタービンセクション内の部品に関連して説明されていることを了承されたい。しかし、本主題のシステムと方法は、生産用途並びに、溶融塩腐食が存在し得る様々な他の用途に使用されるガスタービンと共に使用するように適合させることができるものと了解されたい。また、本システムと方法は、あらゆる高温部品の溶融塩腐食のオンラインモニターを提供するために広く利用することができるということが容易に分かるはずである。例えば、溶融塩腐食は、装置の部品が腐食性の塩の融点より高い温度に曝露されるような様々な高温用途で起こり得る。

一般に、溶融塩腐食は、金属部品の表面上で溶融塩が生成し、金属酸化物表面層を溶解（除去）しその部品の母材金属を酸素のような酸化剤に曝露する際に起こる。例えば、溶融塩腐食は、溶融アルカリ塩がニッケル又はコバルト基超合金から形成されるもののようなタービン部品の表面上に形成されたときに起こり得る。現在の文献では、溶融塩腐食の腐食メカニズムが、金属部品の酸化物表面層の溶解により、溶融塩中に存在する酸素及び亜硫酸イオンが金属を急速に酸化することが可能になるものとして説明されている。具体的には、溶融塩生成により起こる酸化は溶融塩と金属部品の表面の金属原子との界面に局在化されているということが、現在のところ当業者によって理解されている。従って、腐食の結果として金属部品を介する電子伝達はあまりないものと考えられる。

意外なことに、本主題の発明者は、溶融塩腐食に伴う酸化により、実際には、母材金属の一部分が溶融塩の存在下で酸化されると検出可能で測定可能な電子の流れが生じることを実験によって発見した。特に、研究室の実験により、溶融塩が金属感知電極と金属部品の両方又は２つの金属感知電極と接触すると、電極と部品との間（又は２つの電極間）で電流の流れを検出することができることが示された。こうして、本主題の発明者は、溶融塩腐食の腐食メカニズムが多くの電気化学的腐食のものと同様であることを見出した。従って、金属部品が溶融塩の存在下でその酸化物表面層の溶解のために酸化剤に曝露されたとき、その母材金属は金属酸化物に変わり、溶融塩表面層中に伝達される代わりに母材金属の他の部分（すなわちカソード領域）に向かって流れ得る電子が残される。そこで、この電子の流れを測定して母材金属の腐食特性を決定することができる。本明細書で使用する場合、用語「腐食特性」とは、一般に、ある金属が典型的な場合に腐食にどのように応答するか、例えば、腐食に起因する点食の度合又は点食の深さをいう。一般に、腐食により生成する点食は時間と共に成長し続け、金属部品の構造的完全性を破壊する可能性がある（その結果部品の故障に至る可能性がある）。

従って、高温ガス流路部品のような高温部品の溶融塩腐食の検出を可能にするために、腐食感知デバイスをその部品に設置して高温腐食の結果として起こる電子の流れを感知することができる。一般に、この腐食感知デバイスは、部品の母材金属をシミュレートするように構成することができ、例えば、母材金属のアノード及びカソード領域をシミュレートし、部品と同様の腐食特性をもたせることができる。従って、１つの実施形態において、腐食感知デバイスは、腐食性金属のアノード及びカソード領域をシミュレートするために一連の電極を利用する、特に高温用途に使用するように適合させた結合多電極アレイセンサーを含み得る。これらの電極は、電極間に電位差が存在する場合アノード電極とカソード電極との間に電流が流れるように、互いに結合することができる。その際、この電位差及び／又は電流を本主題の腐食モニターデバイスにより測定し解析して、高温部品の点食の度合及び点食の深さのような腐食特性を予測することにより、デバイスが設置されている部品又は装置に対して矯正処置を行う必要がある時期を決定することができる。

従って、本主題のシステムでは、高温部品の溶融塩腐食を連続的にモニターして、検査のために頻繁に運転停止をする必要なく、腐食する部品の状態に関するリアルタイムの情報を技師に提供することが可能になり得る。すなわち、このシステムにより、いつどのような矯正処置を行う必要があるかを決定するために必要な入力を得ることができ、その結果矯正処置の必要性をより正確に予測することができる。例えば、１つの実施形態において、ガスタービン技師は、ガスタービン内で起こっている腐食の程度に基づく１以上の推奨又は所要とされる矯正処置を知ることができる。

図面を参照すると、図１には、ガスタービン１０の概念図が示されている。ガスタービン１０は一般に圧縮機セクション１２、燃焼器セクション１４内の複数の燃焼器、及びタービンセクション１６を含んでいる。圧縮機セクション１２とタービンセクション１６はシャフト１８により結合することができる。シャフト１８は単一のシャフトでも、又は一緒結合してシャフト１８を形成する複数のシャフトセグメントでもよい。ガスタービン１０の作動中、圧縮機セクション１２は圧縮された空気を燃焼器セクション１４の燃焼器に供給する。空気と燃料は混合され、各燃焼器内で燃焼され、高温の燃焼ガスが高温ガス流路内を燃焼器セクション１４からタービンセクション１６に流れ、そこで燃焼ガスからエネルギーが引き出されて仕事をする。

図２を参照して、ガスタービン１０のタービンセクション１６は任意の数のタービン段を含み得る。１つの実施形態において、タービンセクション１６は３つの段を含むことができる。タービンセクション１６の第１の段は複数の周囲方向に間隔をあけたノズル２１とバケット２２を含み得る。例えば、第１段ノズル２１は、互いに周囲方向に間隔をあけており、ローターの軸の回りに固定され得る。また、第１段バケット２２も、互いに周囲方向に間隔をあけており、一緒に回転するようにシャフト１８に結合され得る。同様に、タービンセクション１６の第２段は複数の周囲方向に間隔をあけたノズル２３とバケット２４を含み得る。タービンセクション１６の第３段も示されており、複数の周囲方向に間隔をあけたノズル２５とバケット２６を含み得る。当業者には分かるように、タービンセクション１６の各段は一般に燃焼器セクション１４から流れる燃焼生成物の高温ガス流路２８内に配置される。また、環状のシュラウド２０がタービンバケット２２、２４、２６の先端を取り巻いていて、各段を通る高温ガス流路の外側の境界を画定し得ることが理解されよう。

本主題の１つの態様に従って、図２はまた、ガスタービン１０内の溶融塩腐食のオンラインモニター用のシステムの１つの実施形態も示している。このシステムは一般に、ガスタービン１０のタービンセクション１６の高温ガス流路部品３４（図３）内に配置された腐食感知デバイス３０と、腐食感知デバイス３０に結合された腐食モニターデバイス３２とを含んでいる。モニターデバイス３２は、感知デバイス３０からの出力を測定し解析して、感知デバイス３０が設置されている部品３４の腐食特性を予測するように構成し得る。その後、この予測された腐食特性に基づいて、モニターデバイス３２は、過度の腐食による部品及び／又はタービンの損傷を防止するためにガスタービン１０に対していつ矯正処置を行うのが推奨又は所要とされるかを決定することができる。

図２に示されているように、腐食感知デバイス３０はガスタービン１０の高温ガス流路２８に沿って様々な位置に配置することができる。例えば、１つの実施形態において、腐食感知デバイス３０はタービンセクション１６のタービンシュラウド２０に設置することができる。図に示されているように、腐食感知デバイス３０はワイヤにより腐食モニターデバイス３２に結合することができる。また、代わりの実施形態において、腐食感知デバイス３０はタービンセクション１６の各段のノズル２１、２３、２５又はバケット２２、２４、２６の１つに設置することができる。かかる実施形態において、腐食感知デバイス３０はワイヤを介して、又は無線周波数トランスミッターのようなワイヤレストランスミッターを介して腐食モニターデバイス３２と連通させることができる。しかし、一般に、腐食感知デバイス３０は溶融塩の生成による溶融塩腐食を受ける可能性があるあらゆる高温部品に設置することができ、従って感知デバイス３０の用途はガスタービン１０の部品３４に限定する必要はないことが分かるであろう。また、複数の腐食感知デバイス３０をガスタービン１０内に、単一のタービン部品内に、又はその他あらゆる高温部品内に配置してもよいことも了解されよう。

図３に、ガスタービン１０の高温ガス流路部品３４に一般に配置された腐食感知デバイス３０の断面図を示す。しかし、代わりの実施形態において、部品３４は高温ガス流路部品である必要はなく、一般に溶融塩腐食を受け得るあらゆる高温装置のあらゆる高温部品であってもよいことが分かるであろう。図示したように、腐食感知デバイス３０は、感知デバイス３０の一端がガスタービン１０内の腐食性の作動環境３６に曝露されるように、部品３４内に設置するか又は取り付ける。例えば、１つの実施形態において、部品３４はタービンセクション１６のタービンシュラウド２０からなり得、その際腐食感知デバイス３０の一端はガスタービン１０の高温ガス流路内を流れる燃焼生成物に曝露され、反対の端はシュラウド２０の外面から伸び出るようになる。代わりの実施形態において、部品３４はタービンバケット２２、２４、２６又はタービンノズル２１、２３、２５からなり得、その際、感知デバイス３０の一端は高温の燃焼ガスに曝露され、反対の端はバケット２２、２４、２６又はノズル２１、２３、２５の内側に伸びるようになる。さらに、腐食感知デバイス３０はあらゆる適切な手段を用いて部品３４内に取り付けることができることが分かるであろう。図示したように、感知デバイス３０はスエージロック型の圧縮結合部品により部品３４に固定される。しかし、代わりの実施形態において、腐食感知デバイス３０は、ネジ付き結合部品を利用して、溶接することにより、又は当技術分野で公知の他のあらゆる手段により部品３４内に取り付けることができる。

溶融塩腐食の腐食メカニズムの結果電子の検出可能な流れが生じるという発見のため、腐食感知デバイス３０は一般に高温腐食に起因して起こる電子の流れを検出することができるあらゆる機構又はデバイスからなることができる。従って、１つの実施形態において、本主題の腐食感知デバイス３０は溶融塩腐食を検出するための結合多電極アレイセンサーからなることができ、そのように構成することができる。例えば、腐食感知デバイス３０は絶縁材料３８と複数の電極４０を含むことができる。絶縁材料３８は一般に、感知デバイス３０内で電極４０を電気的に絶縁するように電流の流れに抵抗するあらゆる材料で作成することができる。１つの実施形態において、絶縁材料３８はガスタービン１０のタービンセクション１６内で高温に耐えることができる材料からなり得る。例えば、絶縁材料３８は高温材料で被覆された高温セラミック又はその他の適切な電気絶縁体からなり得る。

腐食感知デバイス３０の電極４０は金属又はワイヤの小片からなり得る。一般に、電極４０は、各々の電極４０が絶縁材料３８により他の電極４０から電気的に絶縁されるように腐食感知デバイス３０内に配置され得る。また、図３には単一の列の電極４０が示されているが、電極４０は二次元のアレイとして腐食感知デバイス３０内に配列してもよいことが分かるであろう。さらに、隣接する電極４０間の間隔は広く変化し得る。しかし、最適の間隔は通常の実験により確かめることができるものと了解されたい。

また、電極４０は、各々の電極４０の一部分がガスタービン１０内の腐食性の作動環境３６に曝露されるように腐食感知デバイス３０内に配列することができる。例えば、図３に示したように、各電極の端面４２は、ガスタービン１０の作動環境３６に曝露され得、部品３４の露出表面３５と実質的に揃えることができる。従って、１つの実施形態において、端面４２はタービンセクション１６の高温ガス流路２８（図２）内を流れる燃焼生成物に曝露され得、特に、部品３４の表面３５上に形成された溶融塩に曝露され得る。

一般に、腐食感知デバイス３０は高温部品上に起こる腐食を検出するように構成され得る。特に、１つの実施形態において、腐食感知デバイス３０は、電極４０の曝露された面４２で起こる電気化学反応に基づく、ガスタービン１０のタービンセクション１６内の局在化された溶融塩腐食を検出することができる。例えば、部品３４内の感知デバイス３０の配置のために、電極４０は、部品表面３５上に生成する溶融塩に曝露され、従って部品３４と同様の腐食を受け得る。腐食感知デバイス３０内の電極４０の幾つかはタービン部品３４の母材金属中のアノード部位と類似の性質を有し、幾つかの電極は母材金属のカソード部位と類似の性質を有することになる。従って、電極４０が絶縁材料３８内で互いに電気的に絶縁されているが腐食モニターデバイス３２内のように絶縁材料３８の外部に共に電気的に結合されている場合、アノードとして作動可能な電極４０はアノード領域をシミュレートし得、カソードとして作動可能な電極４０は母材金属のカソード領域をシミュレートし得る。その結果、１以上のアノード電極４０で起こる溶融塩腐食のために電極間に電位差が存在すると、電極４０間に電流が流れ得る。従って、アノードとして作動可能な電極４０は電子を放出し得、この電子がカソードとして作動可能な電極４０に流れる。そうすると、アノード電極４０とカソード電極４０間の生じた電位差及び／又は電流を腐食モニターデバイス３２により測定し解析して、部品３４上に起こっている腐食の程度を予測することができ、それによりその腐食感知デバイス３０が設置されている部品３４、ガスタービン１０、又はその他の装置に対して何らかの矯正処置を行う必要がある時期を決定することができる。

さらに図３を参照して、電極４０は、部品３４を形成するのに用いた材料と同様な腐食特性を有する材料から形成することができるということが分かるであろう。１つの実施形態において、電極４０は部品３４と実質的に同様な腐食特性を有する材料から形成することができる。従って、電極４０は、部品３４と実質的に同様な腐食挙動を示すことができ、より詳細には、ガスタービン１０のタービンセクション１６内の腐食の多くを引き起こす原因である腐食性の溶融塩に対して同様な応答を示すことができる。例えば、１つの実施形態において、電極４０は、部品３４と同じ材料、例えばタービンセクション１６のタービンバケット２２、２４、２６、タービンノズル２１、２３、２５、又はタービンシュラウド２０と同じ材料から形成することができる。従って、腐食感知デバイス３０から得られる測定値は、電極４０の腐食特性を示すことができるだけでなく、電極材料を適当に選ぶことにより、部品３４の表面３５で起こる腐食の程度を正確に予測するのに使用することもできる。幾つかの実施形態において、電極４０は、腐食感知デバイス３０の信号出力を増大するために、溶融塩のような腐食性の作用物質に対して、部品３４を形成するのに用いた材料より感度が良い材料から形成できることが分かるであろう。

さらに、別の実施形態において、実際の（複数の）電極４０を実質的に異なる材料から形成して、単一の腐食感知デバイス３０を用いて複数のタービン部品３４に対する腐食測定値の取得を可能にしたり、及び／又はガスタービン１０内又は部品３４上で起こる腐食に関する追加の情報を集められるようにすることができる。例えば、１つの実施形態において、腐食感知デバイス３０の第１の組の電極４０を特定のタービン部品３４と同じ材料から形成することができ、一方第２の組を異なる部品と同じ材料から形成することができる。こうして、２つ以上の感知デバイス３０を使用する必要なく両方の部品３４で起こる腐食の程度を予測するために、第１と第２の組の電極４０間の電位差及び／又はその間に流れる電流を測定することができる。もう１つ別の実施形態において、腐食感知デバイス３０の各々の電極４０を異なる金属から形成し、各々の金属が腐食を引き起こす特定の溶融塩又は溶融塩の組合せに応じて異なる腐食特性を示すようにすることができる。かかる実施形態において、異なる材料の電極４０間の電位差及び／又はその間に流れる電流を測定し、特定の伝達関数を構築することで、どの溶融塩が部品３４上に局在化された腐食を引き起こし得るのかを正確に予測することができる。代わりの実施形態において、少なくとも１つの感知デバイス３０がそれが設置される部品３４と実質的に同様な材料から形成された電極４０を含み、少なくとも１つの他の感知デバイス３０が異なる材料で作製された電極４０を含むようにして、２以上の感知デバイス３０をガスタービン１０のような装置内に配置することができる。

前述したとおり、本主題の腐食モニターデバイス３２は一般に、腐食感知デバイス３０からの出力（例えば、電極４０間の電位差及び／又はその間に流れる電流）を測定し解析するように構成することができる。従って、１つの実施形態において、腐食モニターデバイス３２を利用してタービン部品３４の腐食特性を予測することにより、ある矯正処置がいつ実行されるべきか推奨又は要求されるかをタービン技師に指示することができる。その際、様々な実施形態において、腐食感知デバイス３０の複数の電極４０を腐食モニターデバイス３２内で電気的に結合して、そのモニターデバイス３２が、任意の２つの電極４０間の電位差及び／又はその間に流れる電流又は腐食感知デバイス３０内に配置された複数の電極４０間の電位差及び／又はその間に流れる電流を測定することができるようにすることが分かるであろう。

一般に、腐食モニターデバイス３２は、電極４０間の電位差及び／又はその間に流れる電流を測定し解析することができるあらゆるデバイス又はデバイスの組合せからなり得る。例えば、腐食モニターデバイス３２は、タービン制御システム、あるその他のコンピューター又は他の任意の適切な処理装置のタービンコントローラーと連通した電圧計、電流計又はその他任意の適切な電気計測器からなり得る。従って、１つの実施形態において、各電極４０は共通のリード線（図には示してない）に電気的に接続することができ、小さい抵抗器（図には示してない）が各々の電極と共通のリード線との間に接続される。各電極４０からの出力は多重チャンネル電圧計に送ることができ、抵抗器の両端の電位差又は電圧降下を測定することができる。その後、電圧測定値はコンピューターのような何らかの適切な処理装置に送られてその測定値が解析され得る。代わりの実施形態において、腐食モニターデバイス３２は、電極４０間の電位差及び／又は電流を測定し解析することができるように適切な処理装置と連通した多電極腐食モニターを含み得る。適切な市販の多電極腐食モニターはＣＯＲＲ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ（Ｓａｎ Ａｎｔｏｎｉｏ、Ｔｅｘａｓ）のＮＡＮＯＣＯＲＲからなり得る。別の実施形態において、腐食感知デバイス３０は、部品３４の腐食特性を予測するために感知デバイス３０からの出力を測定すると共に解析することができる処理装置に直接結合することができる。本主題のシステムと共に利用されるコンピューター関連設備のような任意の処理装置は、電極４０間の電位差及び／又は電流を解析するための任意の適切な組のソフトウェアの指令を実行するように構成することができるということは理解されるであろう。

前述したとおり、腐食感知デバイス３０は一般に、ガスタービン１０の高温ガス流路部品３４のような高温部品の腐食する母材金属をシミュレートするように構成することができる。従って、この腐食モニターデバイス３２を用いて、電極４０間の電流の流れ及び／又はその間の電位差を解析することにより、点食の度合及び深さのような部品３４の腐食特性を予測することができる。適切な伝達関数を構築して、電極４０間の電位差、その間に流れる電流、又は両者を部品３４の腐食特性に関連付けることができることが了解されるであろう。かかる伝達関数の構築は当業者の能力の範囲内であり、従ってその詳細について本明細書では述べない。しかし、一般に、部品３４の平均腐食又は点食の度合はアノード及びカソード電極４０間の電流の平均に基づいて予測することができ、局在化された腐食の度合は最も速く腐食する電極４０（すなわち、電子が最も高速で失われる最もアノード性の電極）に基づいて予測することができる。また、腐食又は点食の深さは、測定電流を介してアノード電極４０における母材金属の損失を逆に計算することによって予測することができる。

腐食モニターデバイス３２はまた、予測された腐食特性及び／又は腐食測定値を操作し、保存し及び／又は表示して、技師又はメンテナンス従事者がかかるデータにアクセスし理解することができるようにすることもできる。例えば、腐食モニターデバイス３２は、部品３４上で起こる腐食の程度の視覚表示を技師に提供するコンピュータースクリーン、ディスプレーパネルその他の適切な画像表示のようなディスプレーデバイス３３を含むことができる。従って、１つの実施形態において、腐食モニターデバイス３２は、特定のタービン部品３４、複数のタービン部品、又は一般にガスタービン１０に対する予測された点食の深さ及び／又は点食の度合を表す表又はチャートを時間と共に表すディスプレーデバイス３３上に表示するように構成することができる。かかる実施形態において、ガスタービン技師はそこで表示された点食の度合及び／又は点食の深さに応答するためにどのような可能な矯正処置が必要であるかを決定することができる。代わりに、腐食モニターデバイス３２は、例えば、特定の部品３４の点食の深さ及び／又は点食の度合に対する所定の限界に基づいてある矯正処置が必要かどうかを自動的に決定するように適切なソフトウェア指令をプログラミングすることができる。こうして、腐食モニターデバイス３２は、技師が必要な処置をとることができるように、ディスプレーデバイス３３を介してガスタービン技師又はメンテナンス従事者に自動的に推奨又は要求される矯正処置を通知することができる。

従って、電位差の測定値及び／又は電流の測定値を部品３４の腐食特性と関連付けることによって、腐食モニターデバイス３２を利用して、ガスタービン１０又は部品３４自体に対していつ矯正処置を実行するべきかを示すこともできる。これにより、例えば腐食レベルの突然の又は意外な増大に基づいた、ガスタービン１０の予測／事前のメンテナンスと応答矯正処置の実行との両者が可能になるであろう。とられる矯正処置は一般に、部品３４上で起こる溶融塩腐食の防止若しくはその量の低下をめざすあらゆる処置又は部品３４の状態のモニター及び／又は検査に関するあらゆる処置であり得る。例えば、矯正処置は、ガスタービン１０の操業停止及びその一部分の検査、又は機械の作動パラメーターの変更、例えば燃焼温度の低下若しくは上昇、燃料の種類の切り替え、燃料腐食阻害剤の添加及び／又は機械の下方調整調節からなり得る。様々な他の矯正処置が当業者には明らかであり、従って、可能な矯正処置は上記処置に限られることがないことが分かるであろう。

さらに、とられる特定の矯正処置は特定のタービン部品３４に対して予測される腐食の種類及び／又は程度に依存し得ることが了解されよう。例えば、ガスタービン技師（又は腐食モニターデバイス３２）がどの処置をとるべきか迅速に決定することができるように、一定の矯正処置又は矯正処置の組合せを特定の腐食条件／度合／状態に関連付けるか及び／又は割り当てるのが望ましいであろう。従って、１つの実施形態において、ある部品３４に対して予測された点食の度合が所定の点食の度合を越えた場合、矯正処置は幾つかの機械作動パラメーターの変更のようなあらゆる利用可能な軽減方策の実施からなり得る。同様に、ある部品３４に対して予測された点食の深さが所定の点食の深さを越えた場合、その機械を停止し検査して部品の故障を防止し得る。さらに、腐食感知デバイス３０から得られた測定値の解析により、ある部品３４に対して予測された点食の度合が短時間に大きく増大したことが示された場合、技師がかかる増大の特有の原因（例えば燃料品質の変化又はフィルター設備の機能不良）を検討し得る。

さらに、腐食モニターデバイス３２の測定値を他の利用可能なデータ（例えばタービン作動時間、部品作動時間、作動温度、など）と組み合わせることにより、タービン部品３４の作動寿命を予測することもできることが了解されよう。例えば、適切な伝達関数を構築して、腐食モニターデバイス３２により提供された腐食測定値に少なくとも部分的に基づいて部品寿命を正確に予測し得ることが了解されよう。

以上の説明では例を用いて、最良の態様を含めて本発明を開示し、当業者が本発明を実施でき、例えばデバイス又はシステムを作り、使用し、また組み込まれたあらゆる方法を実行できるようにした。本発明の特許性のある範囲は特許請求の範囲により定義されており、当業者には自明の他の例も包含し得る。かかる他の例は、これらが特許請求の範囲の文言通りの言語と異ならない構造要素を含むか、又は特許請求の範囲の文言通りの言語と実質的な差をもたない均等の構造要素を含む場合、それらも特許請求の範囲内に入るものとする。

Claims (10)

1. 装置（１０）の高温部品（３４）の溶融塩腐食をオンラインでモニターするための方法であって、当該方法が、
   電極の第１の組及び第２の組の各組の第１の電極（４０）及び第２の電極（４０）の一部分を装置（１０）の腐食性の作動環境（３６）に曝露する工程であって、各組の第１の電極（４０）及び第２の電極（４０）が、装置（１０）の部品（３４）内に配置されているとともに、絶縁材料（３８）によって互いに電気的に絶縁されており、各組の第１及び第２の電極（４０）が、第１の電極（４０）と第２の電極（４０）との間に電位差が存在するとき、第１の電極（４０）と第２の電極（４０）との間で電流が流れるように電気的に結合されている、工程と、
   各組の第１の電極（４０）と第２の電極（４０）との間の電位差又はその間に流れる電流の少なくとも１つを測定する工程と、
   電位差の測定値及び電流の測定値の少なくとも一方を解析して前記部品（３４）の腐食特性を予測する工程であって、各組の第１の電極（４０）と第２の電極（４０）との間の電位差は少なくとも部分的に第１の電極（４０）又は第２の電極（４０）における溶融塩腐食に基づいている、工程と
   を含んでおり、
   第１の組の第１の電極（４０）が第１の部品（３４）の母材金属中のアノード部位と同様の腐食特性を呈し、第１の組の第２の電極（４０）が第１の部品（３４）の母材金属中のカソード部位と同様の腐食特性を呈し、
   第２の組の第１の電極（４０）が第２の部品（３４）の母材金属中のアノード部位と同様の腐食特性を呈し、第２の組の第２の電極（４０）が第２の部品（３４）の母材金属中のカソード部位と同様の腐食特性を呈する、方法。
2. 前記部品（３４）の予測された腐食特性に基づいて、装置（１０）に対する矯正処置をいつ実行するべきかを決定する工程を含む、請求項１記載の方法。
3. 装置（１０）がガスタービン（１０）からなり、前記矯正処置がガスタービン（１０）を停止し検査する工程を含む、請求項２記載の方法。
4. 装置（１０）がガスタービン（１０）からなり、前記矯正処置がガスタービン（１０）の１以上の機械作動パラメーターを調節する工程を含む、請求項２記載の方法。
5. 前記部品（３４）の予測された腐食特性を視覚的に表示する工程を含む、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の方法。
6. 前記部品（３４）の腐食特性が点食の深さ又は点食の度合の少なくとも１つを含む、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の方法。
7. 第１及び第２の電極（４０）が前記部品（３４）と実質的に同様な腐食特性を有する材料から形成される、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の方法。
8. 装置（１０）の部品（３４）の溶融塩腐食をオンラインでモニターするためのシステムであって、当該システムが、
   装置（１０）の部品（３４）内に配置された腐食感知デバイス（３０）であって、電極の第１の組及び第２の組の各組について第１の電極（４０）及び第２の電極（４０）を含んでいて、各組の第１の電極（４０）及び第２の電極（４０）が絶縁材料（３８）内で互いに電気的に絶縁されており、各組の第１及び第２の電極（４０）が、第１及び第２の電極（４０）の各々の一部分が装置（１０）内の腐食性の作動環境（３６）に曝露されるように配置されており、各組の第１及び第２の電極（４０）が、第１の電極（４０）と第２の電極（４０）との間に電位差が存在するとき、第１の電極（４０）と第２の電極（４０）との間で電流が流れるように電気的に結合されており、各組の第１の電極（４０）と第２の電極（４０）との間の電位差が少なくとも部分的に第１の電極（４０）又は第２の電極（４０）における溶融塩腐食に基づいている、腐食感知デバイス（３０）と、
   各組の第１の電極（４０）と第２の電極（４０）との間の電位差又はその間に流れる電流の少なくとも１つを測定し解析して、前記部品の腐食特性を予測することができるように構成された腐食モニターデバイス（３２）と
   を含んでおり、
   第１の組の第１の電極（４０）が第１の部品（３４）の母材金属中のアノード部位と同様の腐食特性を呈し、第１の組の第２の電極（４０）が第１の部品（３４）の母材金属中のカソード部位と同様の腐食特性を呈し、
   第２の組の第１の電極（４０）が第２の部品（３４）の母材金属中のアノード部位と同様の腐食特性を呈し、第２の組の第２の電極（４０）が第２の部品（３４）の母材金属中のカソード部位と同様の腐食特性を呈する、システム。
9. 各組の第１及び第２の電極が前記部品よりも腐食感受性の高い材料で形成されている、請求項８記載のシステム。
10. 第１の組の電極と第２の組の電極とが異なる材料で形成されている、請求項８又は請求項９記載のシステム。