JPH1137464A - ガスタービン燃焼器のライナ - Google Patents
ガスタービン燃焼器のライナInfo
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- JPH1137464A JPH1137464A JP19155497A JP19155497A JPH1137464A JP H1137464 A JPH1137464 A JP H1137464A JP 19155497 A JP19155497 A JP 19155497A JP 19155497 A JP19155497 A JP 19155497A JP H1137464 A JPH1137464 A JP H1137464A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】摺動摩耗やフレッティング摩耗を大幅に低減
し、かつ外的負荷による応力に対して割れや剥離を有効
に防止できるようにして耐用寿命の向上を図る。 【解決手段】耐熱基材で構成されるガスタービン燃焼器
のライナにおいて、他部材との嵌合部その他熱変形等に
よって摺動部となる部位の表面に、Ｃr3Ｃ2 を主成分と
する耐摩耗コーティングを施し、耐摩耗コーティング
は、Ｃr3Ｃ2 を７０〜９５％含み、かつ金属バインダと
してのＮｉＣｒを３０〜５％含む材料組成とする。コー
ティングはトップコートおよびアンダコートからなる２
層構造としてトップコートはＣr3Ｃ2 を主成分とし、か
つアンダコートの組成はＮｉＣｒを主成分とするものと
する。これにより、摩耗低減、割れや剥離の防止が図ら
れる。
し、かつ外的負荷による応力に対して割れや剥離を有効
に防止できるようにして耐用寿命の向上を図る。 【解決手段】耐熱基材で構成されるガスタービン燃焼器
のライナにおいて、他部材との嵌合部その他熱変形等に
よって摺動部となる部位の表面に、Ｃr3Ｃ2 を主成分と
する耐摩耗コーティングを施し、耐摩耗コーティング
は、Ｃr3Ｃ2 を７０〜９５％含み、かつ金属バインダと
してのＮｉＣｒを３０〜５％含む材料組成とする。コー
ティングはトップコートおよびアンダコートからなる２
層構造としてトップコートはＣr3Ｃ2 を主成分とし、か
つアンダコートの組成はＮｉＣｒを主成分とするものと
する。これにより、摩耗低減、割れや剥離の防止が図ら
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば発電用プラ
ント等に適用されるガスタービン燃焼器のライナに係
り、特に５００℃以上の高温環境で摺動またはフレッテ
ィングにより摩耗損傷を受ける可能性のある部位の強化
を図ったガスタービン燃焼器のライナに関するものであ
る。
ント等に適用されるガスタービン燃焼器のライナに係
り、特に５００℃以上の高温環境で摺動またはフレッテ
ィングにより摩耗損傷を受ける可能性のある部位の強化
を図ったガスタービン燃焼器のライナに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、火力発電プラント等における高効
率化を目的としてコンバインドサイクル発電プラント等
が開発されており、このようなプラントのガスタービン
燃焼温度は１３００〜１５００℃と高温化の傾向にあ
る。
率化を目的としてコンバインドサイクル発電プラント等
が開発されており、このようなプラントのガスタービン
燃焼温度は１３００〜１５００℃と高温化の傾向にあ
る。
【０００３】このような高温化傾向に対し、ガスタービ
ン燃焼器のライナには高温強度に優れたＮｉ基超合金等
のオーステナイト系耐熱材料が適用されている。
ン燃焼器のライナには高温強度に優れたＮｉ基超合金等
のオーステナイト系耐熱材料が適用されている。
【０００４】ところが、ライナの最下流側端部であるト
ランジションピースとの嵌合部等においては、熱変形等
によって摺動あるいはフレッティングが発生し、表面金
属の凝着摩耗に伴う摩耗損傷等が増大して耐用寿命が比
較的短期化する傾向にある。
ランジションピースとの嵌合部等においては、熱変形等
によって摺動あるいはフレッティングが発生し、表面金
属の凝着摩耗に伴う摩耗損傷等が増大して耐用寿命が比
較的短期化する傾向にある。
【０００５】例えばＮｉ基超合金やＮｉＣｒ超合金を用
いた同種または異種の材料で製作されたライナとトラン
ジションピースとを使用した場合、高温時の硬度差によ
って一方のみが摺動摩耗によって大きく減肉し、他方は
摩耗金属の凝着によって大きく肉厚が増量したりする。
いた同種または異種の材料で製作されたライナとトラン
ジションピースとを使用した場合、高温時の硬度差によ
って一方のみが摺動摩耗によって大きく減肉し、他方は
摩耗金属の凝着によって大きく肉厚が増量したりする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このため従来では、耐
摩耗材として知られるＣｏ基合金、例えばステライトＮ
ｏ．６等をライナの摺動部表面に大気圧プラズマ溶射等
によってコーティングし、これにより耐摩耗強化を図る
等の対策が施されている。
摩耗材として知られるＣｏ基合金、例えばステライトＮ
ｏ．６等をライナの摺動部表面に大気圧プラズマ溶射等
によってコーティングし、これにより耐摩耗強化を図る
等の対策が施されている。
【０００７】しかしながら、ステライトＮｏ．６の硬度
はＨｖ５００と低く、かつ被膜中の気孔率が高いため摩
耗粉として脱落する傾向が強い。また、外的負荷によっ
て割れや剥離を生じたりする。このようなコーティング
を施しても、なお減肉が激しく、４年程度の運用にしか
耐え得ない。これは発明者の実験等により確認されてい
る。
はＨｖ５００と低く、かつ被膜中の気孔率が高いため摩
耗粉として脱落する傾向が強い。また、外的負荷によっ
て割れや剥離を生じたりする。このようなコーティング
を施しても、なお減肉が激しく、４年程度の運用にしか
耐え得ない。これは発明者の実験等により確認されてい
る。
【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ガスタービン燃焼器のライナにおいて、摺動摩
耗やフレッティング摩耗を大幅に低減し、かつ外的負荷
による応力に対して割れや剥離を有効に防止できるよう
にして耐用寿命の向上を図ることを目的とする。
もので、ガスタービン燃焼器のライナにおいて、摺動摩
耗やフレッティング摩耗を大幅に低減し、かつ外的負荷
による応力に対して割れや剥離を有効に防止できるよう
にして耐用寿命の向上を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】発明者においては、ガス
タービン燃焼器のライナに関して耐摩耗性向上の見地か
ら、従来適用されている各種耐熱材料、表面処理技術等
についての評価、検討等を行ってきた。この結果、５０
０℃以上の高温度域において耐酸化性に優れた特性を有
するＣr3Ｃ2 のコーティングに着目するに至った。
タービン燃焼器のライナに関して耐摩耗性向上の見地か
ら、従来適用されている各種耐熱材料、表面処理技術等
についての評価、検討等を行ってきた。この結果、５０
０℃以上の高温度域において耐酸化性に優れた特性を有
するＣr3Ｃ2 のコーティングに着目するに至った。
【００１０】即ち、本発明は基本的に、請求項１に記載
したように、耐熱基材で構成されるガスタービン燃焼器
のライナにおいて、他部材との嵌合部その他熱変形等に
よって摺動部となる部位の表面に、Ｃr3Ｃ2 を主成分と
する耐摩耗コーティングを施したことを特徴とする。
したように、耐熱基材で構成されるガスタービン燃焼器
のライナにおいて、他部材との嵌合部その他熱変形等に
よって摺動部となる部位の表面に、Ｃr3Ｃ2 を主成分と
する耐摩耗コーティングを施したことを特徴とする。
【００１１】ところで、Ｃr3Ｃ2 はそれ自体では溶着性
に乏しく、金属バインダを混合したサーメットの状態で
被膜形成することが望ましい。この場合、Ｃr3Ｃ2 が金
属バインダとの総量に対して７０％未満であると、金属
バインダの影響により硬さがＨｖ５５０以下と比較的柔
らかく、長期間の運用においては凝着摩耗を生じる可能
性がある。発明者の検討結果では、安定した耐摩耗性を
持続させるためにはＣr3Ｃ2 を７０％以上としてＨｖ７
５０以上の硬度を有するものとすることが望ましい。な
お、Ｃr3Ｃ2 が９５％を越えると溶着性に欠ける。
に乏しく、金属バインダを混合したサーメットの状態で
被膜形成することが望ましい。この場合、Ｃr3Ｃ2 が金
属バインダとの総量に対して７０％未満であると、金属
バインダの影響により硬さがＨｖ５５０以下と比較的柔
らかく、長期間の運用においては凝着摩耗を生じる可能
性がある。発明者の検討結果では、安定した耐摩耗性を
持続させるためにはＣr3Ｃ2 を７０％以上としてＨｖ７
５０以上の硬度を有するものとすることが望ましい。な
お、Ｃr3Ｃ2 が９５％を越えると溶着性に欠ける。
【００１２】そこで、請求項２の発明では、請求項１記
載のガスタービン燃焼器のライナにおいて、耐摩耗コー
ティングは、Ｃr3Ｃ2 を７０〜９５％含み、かつ金属バ
インダとしてのＮｉＣｒを３０〜５％含む材料組成であ
ることを特徴とするガスタービン燃焼器のライナを提供
する。
載のガスタービン燃焼器のライナにおいて、耐摩耗コー
ティングは、Ｃr3Ｃ2 を７０〜９５％含み、かつ金属バ
インダとしてのＮｉＣｒを３０〜５％含む材料組成であ
ることを特徴とするガスタービン燃焼器のライナを提供
する。
【００１３】ここで金属バインダとしてＮｉＣｒを適用
するのは、Ｃr3Ｃ2 に対する結合度が特に良好なためで
ある。
するのは、Ｃr3Ｃ2 に対する結合度が特に良好なためで
ある。
【００１４】一方、Ｃr3Ｃ2 は硬度が高く、延性および
靭性に乏しい。したがって、基材に単層としてコーティ
ングした場合には割れ、あるいは剥離が生じる可能性が
ある。 このことを考慮して、請求項３の発明では、耐
熱基材で構成されるガスタービン燃焼器のライナにおい
て、他部材との嵌合部その他熱変形等によって摺動部と
なる部位の表面に、トップコートおよびアンダコートか
らなる２層構造の耐摩耗コーティングを施し、前記トッ
プコートはＣr3Ｃ2 を主成分とし、かつ前記アンダコー
トはＮｉＣｒを主成分とするものであることを特徴とす
るガスタービン燃焼器のライナを提供する。
靭性に乏しい。したがって、基材に単層としてコーティ
ングした場合には割れ、あるいは剥離が生じる可能性が
ある。 このことを考慮して、請求項３の発明では、耐
熱基材で構成されるガスタービン燃焼器のライナにおい
て、他部材との嵌合部その他熱変形等によって摺動部と
なる部位の表面に、トップコートおよびアンダコートか
らなる２層構造の耐摩耗コーティングを施し、前記トッ
プコートはＣr3Ｃ2 を主成分とし、かつ前記アンダコー
トはＮｉＣｒを主成分とするものであることを特徴とす
るガスタービン燃焼器のライナを提供する。
【００１５】このような構成によれば、アンダコートす
なわち下盛材としてのＮｉＣｒ層の形成により、基材と
トップコートとの熱変形が吸収され、トップコートの対
割れ性および対剥離性を向上することができる。
なわち下盛材としてのＮｉＣｒ層の形成により、基材と
トップコートとの熱変形が吸収され、トップコートの対
割れ性および対剥離性を向上することができる。
【００１６】請求項４の発明では、請求項３記載のガス
タービン燃焼器のライナにおいて、トップコートは、Ｃ
r3Ｃ2 を７０〜９５％含み、かつ金属バインダとしての
ＮｉＣｒを３０〜５％含む材料組成であり、一方アンダ
コートは、Ｎｉを８０％、Ｃｒを２０％含むＮｉＣｒ材
料組成であることを特徴とするガスタービン燃焼器のラ
イナを提供する。
タービン燃焼器のライナにおいて、トップコートは、Ｃ
r3Ｃ2 を７０〜９５％含み、かつ金属バインダとしての
ＮｉＣｒを３０〜５％含む材料組成であり、一方アンダ
コートは、Ｎｉを８０％、Ｃｒを２０％含むＮｉＣｒ材
料組成であることを特徴とするガスタービン燃焼器のラ
イナを提供する。
【００１７】なお、トップコートの厚さが０．１mm未満
であると、下盛であるアンダコートの影響を受けて割れ
等が発生し易い。またトップコートの厚さが０．４mmを
超えると被膜の緻密性が低下し、被膜の層間強度が弱く
なる。また、アンダコートの厚さが０．５mm未満である
と、トップコートに対して延性および靭性を付与するこ
とが困難となり、一方これが０．２mmを超えると、被膜
の層間強度が低下する傾向がある。
であると、下盛であるアンダコートの影響を受けて割れ
等が発生し易い。またトップコートの厚さが０．４mmを
超えると被膜の緻密性が低下し、被膜の層間強度が弱く
なる。また、アンダコートの厚さが０．５mm未満である
と、トップコートに対して延性および靭性を付与するこ
とが困難となり、一方これが０．２mmを超えると、被膜
の層間強度が低下する傾向がある。
【００１８】そこで、請求項５の発明では、請求項３ま
たは４記載のガスタービン燃焼器のライナにおいて、ト
ップコートの厚さを０．１〜０．４mm、アンダコートの
厚さを０．０５〜０．２mmにそれぞれ設定したことを特
徴とするガスタービン燃焼器のライナを提供する。
たは４記載のガスタービン燃焼器のライナにおいて、ト
ップコートの厚さを０．１〜０．４mm、アンダコートの
厚さを０．０５〜０．２mmにそれぞれ設定したことを特
徴とするガスタービン燃焼器のライナを提供する。
【００１９】請求項６の発明では、請求項３〜５のいず
れかに記載のガスタービン燃焼器のライナにおいて、ト
ップコートおよびアンダコートはともに高速ガス炎溶射
（ＨＶＯＦ）により施工されたものであることを特徴と
するガスタービン燃焼器のライナを提供する。
れかに記載のガスタービン燃焼器のライナにおいて、ト
ップコートおよびアンダコートはともに高速ガス炎溶射
（ＨＶＯＦ）により施工されたものであることを特徴と
するガスタービン燃焼器のライナを提供する。
【００２０】請求項７の発明では、請求項３〜５のいず
れかに記載のガスタービン燃焼器のライナにおいて、ト
ップコートは高速ガス炎溶射（ＨＶＯＦ）、アンダコー
トは大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）により施工されたも
のであることを特徴とするガスタービン燃焼器のライナ
を提供する。
れかに記載のガスタービン燃焼器のライナにおいて、ト
ップコートは高速ガス炎溶射（ＨＶＯＦ）、アンダコー
トは大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）により施工されたも
のであることを特徴とするガスタービン燃焼器のライナ
を提供する。
【００２１】即ち、アンダコートの形成方法としては、
高速ガス炎溶射（ＨＶＯＦ）、大気圧プラズマ溶射（Ａ
ＰＳ）のいずれも可能であるが、炭化物量が多い場合に
は延性および靭性を考慮する必要があり、このような場
合には大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）を用い、逆の場合
には高速ガス炎溶射（ＨＶＯＦ）を用いることが望まし
いものである。
高速ガス炎溶射（ＨＶＯＦ）、大気圧プラズマ溶射（Ａ
ＰＳ）のいずれも可能であるが、炭化物量が多い場合に
は延性および靭性を考慮する必要があり、このような場
合には大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）を用い、逆の場合
には高速ガス炎溶射（ＨＶＯＦ）を用いることが望まし
いものである。
【００２２】溶射粉末を行う場合の材料の粒径は、高速
ガス炎溶射（ＨＶＯＦ）では溶射時のガス炎温度が約３
０００℃であるため完全溶融する大きさとすることが望
ましい。完全溶融させるために望ましい粒径は、１０〜
５０μｍである。また、大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）
では溶射温度が約１００００℃と高速ガス炎溶射（ＨＶ
ＯＦ）に比べて高いため、粒径を３０〜７０μｍと大き
くすることが望ましい。さらに、均一な溶融のために
は、溶射粉末を球状とすることが望ましい。
ガス炎溶射（ＨＶＯＦ）では溶射時のガス炎温度が約３
０００℃であるため完全溶融する大きさとすることが望
ましい。完全溶融させるために望ましい粒径は、１０〜
５０μｍである。また、大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）
では溶射温度が約１００００℃と高速ガス炎溶射（ＨＶ
ＯＦ）に比べて高いため、粒径を３０〜７０μｍと大き
くすることが望ましい。さらに、均一な溶融のために
は、溶射粉末を球状とすることが望ましい。
【００２３】そこで、請求項８の発明では、請求項３〜
７のいずれかに記載のガスタービン燃焼器のライナにお
いて、トップコートの材料である溶射粉末として直径が
１０〜５０μｍの球状粉末を適用したことを特徴とする
ガスタービン燃焼器のライナを提供する。
７のいずれかに記載のガスタービン燃焼器のライナにお
いて、トップコートの材料である溶射粉末として直径が
１０〜５０μｍの球状粉末を適用したことを特徴とする
ガスタービン燃焼器のライナを提供する。
【００２４】また請求項９の発明では、請求項７記載の
ガスタービン燃焼器のライナにおいて、アンダコートの
材料である溶射粉末として直径が３０〜７５μｍの球状
粉末を適用したことを特徴とするガスタービン燃焼器の
ライナを提供する。
ガスタービン燃焼器のライナにおいて、アンダコートの
材料である溶射粉末として直径が３０〜７５μｍの球状
粉末を適用したことを特徴とするガスタービン燃焼器の
ライナを提供する。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、表１および図１を参照して説明する。
て、表１および図１を参照して説明する。
【００２６】表１はコーティングの材料組成および形態
と、割れ発生試験の結果とを示したものである。この表
１に示したコーティング材料および形態は全て、ガスタ
ービン燃焼器のライナの摺動面にＣr3Ｃ2 をコーティン
グするという本発明の基本概念に含まれるものである。
と、割れ発生試験の結果とを示したものである。この表
１に示したコーティング材料および形態は全て、ガスタ
ービン燃焼器のライナの摺動面にＣr3Ｃ2 をコーティン
グするという本発明の基本概念に含まれるものである。
【００２７】ただし、トップコートがＣr3Ｃ2 を７０〜
９５％含み、かつ金属バインダとしてのＮｉＣｒを３０
〜５％含む材料組成であり、かつアンダコートが、Ｎｉ
を８０％、Ｃｒを２０％含むＮｉＣｒ材料組成であるも
の、また、トップコートの厚さが０．１〜０．４mm、ア
ンダコートの厚さが０．０５〜０．２mmの範囲にあるも
のを最適と考え、これを実施例１〜７として示した。そ
して、この範囲から外れるものを比較例１〜１３として
示した。
９５％含み、かつ金属バインダとしてのＮｉＣｒを３０
〜５％含む材料組成であり、かつアンダコートが、Ｎｉ
を８０％、Ｃｒを２０％含むＮｉＣｒ材料組成であるも
の、また、トップコートの厚さが０．１〜０．４mm、ア
ンダコートの厚さが０．０５〜０．２mmの範囲にあるも
のを最適と考え、これを実施例１〜７として示した。そ
して、この範囲から外れるものを比較例１〜１３として
示した。
【００２８】また、表１において、例えば実施例１で示
したトップコートの「７５ＣｒＣ−ＮｉＣｒ」は、Ｃr3
Ｃ2 を７５％含み、かつ金属バインダとしてのＮｉＣｒ
を２５％含む材料組成を意味する。アンダコートについ
ては全てＮｉを８０％、Ｃｒを２０％含むＮｉＣｒ材料
組成を示している。そして、表１の右端欄では、割れ発
生までの変形量を示した。この変形量が小さい程、早期
にコーティングに割れが発生することを意味している。
したトップコートの「７５ＣｒＣ−ＮｉＣｒ」は、Ｃr3
Ｃ2 を７５％含み、かつ金属バインダとしてのＮｉＣｒ
を２５％含む材料組成を意味する。アンダコートについ
ては全てＮｉを８０％、Ｃｒを２０％含むＮｉＣｒ材料
組成を示している。そして、表１の右端欄では、割れ発
生までの変形量を示した。この変形量が小さい程、早期
にコーティングに割れが発生することを意味している。
【００２９】本実施形態においては、基材となる試験片
をＮｉ基超合金とし、実施例６，７のアンダコートのみ
を大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）により形成した。トッ
プコートの全ておよび実施例６，７以外のアンダコート
は高速ガス炎溶射（ＨＶＯＦ）により形成した。
をＮｉ基超合金とし、実施例６，７のアンダコートのみ
を大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）により形成した。トッ
プコートの全ておよび実施例６，７以外のアンダコート
は高速ガス炎溶射（ＨＶＯＦ）により形成した。
【００３０】大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）の条件は、
溶接電流６５〜７０Ｖ、溶接電流５００Ａ、溶射角度９
０°、Ａｒガス供給量４０〜５５ｌ／分、Ｈ2 ガス供給
量７．３〜９．０ｌ／分、溶射距離１００〜１４０mmと
した。
溶接電流６５〜７０Ｖ、溶接電流５００Ａ、溶射角度９
０°、Ａｒガス供給量４０〜５５ｌ／分、Ｈ2 ガス供給
量７．３〜９．０ｌ／分、溶射距離１００〜１４０mmと
した。
【００３１】また、高速ガス炎溶射（ＨＶＯＦ）の条件
は、ガス流量３０ＦＭＲ、ガス圧力９０ｐｓｉ、溶射角
度９０°、溶射距離１７０〜２３０mm、燃焼器回転数４
０ｒｐｍ、溶射ガン送り速度３．３mm／秒とした。
は、ガス流量３０ＦＭＲ、ガス圧力９０ｐｓｉ、溶射角
度９０°、溶射距離１７０〜２３０mm、燃焼器回転数４
０ｒｐｍ、溶射ガン送り速度３．３mm／秒とした。
【００３２】以上の条件で施工した実施例１から実施例
７までの試料では、コーティング層の割れ発生までの変
形量が５．２〜５．６mmと大きく、容易に割れまたは剥
離が発生しないことが確認された。
７までの試料では、コーティング層の割れ発生までの変
形量が５．２〜５．６mmと大きく、容易に割れまたは剥
離が発生しないことが確認された。
【００３３】これに対し、トップコートの組成範囲は実
施例と同様であるがアンダコートが無い場合（比較例
１，２）には、割れ発生までの変形量が３．０〜３．２
と約半減し、またトップコートの組成範囲が実施例の上
下限から外れたものでアンダコートが無い場合（比較例
３，４）には、割れ発生までの変形量が１．２〜２．０
とさらに小さくなった。
施例と同様であるがアンダコートが無い場合（比較例
１，２）には、割れ発生までの変形量が３．０〜３．２
と約半減し、またトップコートの組成範囲が実施例の上
下限から外れたものでアンダコートが無い場合（比較例
３，４）には、割れ発生までの変形量が１．２〜２．０
とさらに小さくなった。
【００３４】また、トップコートおよびアンダコートの
組成範囲または厚さが実施例の上下限から外れたもの
（比較例５〜１３）では、割れ発生までの変形量が実施
例に比較して小さくなった。
組成範囲または厚さが実施例の上下限から外れたもの
（比較例５〜１３）では、割れ発生までの変形量が実施
例に比較して小さくなった。
【００３５】次に、図１は摩耗試験について示したもの
である。この摩耗試験では、ガスタービン燃焼器ライナ
およびトランジションピースを想定して各種材料の板状
試験片およびコーティング施工板状試験片（２５mm×２
５mm×１０mm厚）を作成し、これら対として加圧摺動さ
せ、摩耗による減量（摩滅）または増量（相手材の摩耗
粉等の凝着）を調べたものである。
である。この摩耗試験では、ガスタービン燃焼器ライナ
およびトランジションピースを想定して各種材料の板状
試験片およびコーティング施工板状試験片（２５mm×２
５mm×１０mm厚）を作成し、これら対として加圧摺動さ
せ、摩耗による減量（摩滅）または増量（相手材の摩耗
粉等の凝着）を調べたものである。
【００３６】摩耗試験条件は、面圧０．４ｋｇｆ／mm2
を与え、周波数３Ｈｚ、変位±０．５mmで摩耗距離５０
０ｍ、繰返し数２．５×１０3 回で、対をなす試験片同
士を摺動摩擦させた。
を与え、周波数３Ｈｚ、変位±０．５mmで摩耗距離５０
０ｍ、繰返し数２．５×１０3 回で、対をなす試験片同
士を摺動摩擦させた。
【００３７】図１に示した試験例１は、コーティングを
施さない一対の同種のＮｉ超合金（Ｎ２６３（商品名）
およびＸ７５０（商品名））を摺動摩擦させ、摩耗増減
量を上記の条件で調べたものである。この結果、図１に
示したように、Ｘ７５０側の肉厚が大きく減量し（約−
１６ｍｇ）、他方、Ｎ２６３側の肉厚が大きく増量した
（略同量の＋）。これは、両材料の硬度差により、Ｘ７
５０側の損耗分がＮ２６３側に凝着したものであり、摩
耗の激しい従来例に相当するものである。
施さない一対の同種のＮｉ超合金（Ｎ２６３（商品名）
およびＸ７５０（商品名））を摺動摩擦させ、摩耗増減
量を上記の条件で調べたものである。この結果、図１に
示したように、Ｘ７５０側の肉厚が大きく減量し（約−
１６ｍｇ）、他方、Ｎ２６３側の肉厚が大きく増量した
（略同量の＋）。これは、両材料の硬度差により、Ｘ７
５０側の損耗分がＮ２６３側に凝着したものであり、摩
耗の激しい従来例に相当するものである。
【００３８】同図の試験例２も従来例に相当するもので
ある。この試験例２では、前記同様のコーティングを施
さないＮｉ超合金（Ｎ２６３）と、５０ＣｒＣ合金（Ｃ
ｒＣ５０％、ＮｉＣｒ５０％）とを摺動摩擦させ、摩耗
増減量を調べた。この結果、図１に示したように、Ｎ２
６３側の肉厚が大きく減量し（約−１４ｍｇ）、他方、
５０ＣｒＣ合金側の肉厚が大きく増量した（約＋１３ｍ
ｇ）。これも、両材料の硬度差により、Ｎ２６３側の損
耗分が５０ＣｒＣ合金Ｎ２６３側に凝着したものである
が、この試験例２の場合には摩耗増減量に差が生じてお
り、摩耗粉の落下が多いものと考えられる。
ある。この試験例２では、前記同様のコーティングを施
さないＮｉ超合金（Ｎ２６３）と、５０ＣｒＣ合金（Ｃ
ｒＣ５０％、ＮｉＣｒ５０％）とを摺動摩擦させ、摩耗
増減量を調べた。この結果、図１に示したように、Ｎ２
６３側の肉厚が大きく減量し（約−１４ｍｇ）、他方、
５０ＣｒＣ合金側の肉厚が大きく増量した（約＋１３ｍ
ｇ）。これも、両材料の硬度差により、Ｎ２６３側の損
耗分が５０ＣｒＣ合金Ｎ２６３側に凝着したものである
が、この試験例２の場合には摩耗増減量に差が生じてお
り、摩耗粉の落下が多いものと考えられる。
【００３９】同図の試験例３は、５０ＣｒＣ合金同士を
摺動摩擦させたものである。これは本発明の比較例に相
当する材料の摩耗増減量の試験であり、この場合には高
硬度材同士の摩耗により前記試験例１，２に比して増減
量は小さいが、図１に示すように、その増減量の傾向は
前記試験例１，２と似通った傾向となる。
摺動摩擦させたものである。これは本発明の比較例に相
当する材料の摩耗増減量の試験であり、この場合には高
硬度材同士の摩耗により前記試験例１，２に比して増減
量は小さいが、図１に示すように、その増減量の傾向は
前記試験例１，２と似通った傾向となる。
【００４０】これらに対して、試験例４は、７５ＣｒＣ
合金同士を摺動摩擦させたもので、本発明の実施例に相
当する。すなわち、この試験例４の場合には、Ｃr3Ｃ2
が７０％以上含有され、Ｈｖが７５０以上の硬度を有す
るものであり、摩耗増減量が±２mm程度と極めて少な
い。したがって、本試験結果から、本発明によるコーテ
ィングを施した場合には、安定した耐摩耗性を持続させ
ることが確認できたものである。
合金同士を摺動摩擦させたもので、本発明の実施例に相
当する。すなわち、この試験例４の場合には、Ｃr3Ｃ2
が７０％以上含有され、Ｈｖが７５０以上の硬度を有す
るものであり、摩耗増減量が±２mm程度と極めて少な
い。したがって、本試験結果から、本発明によるコーテ
ィングを施した場合には、安定した耐摩耗性を持続させ
ることが確認できたものである。
【００４１】なお、試験例５は、５０ＣｒＣ合金と、ス
テライトを大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）したものとを
摺動摩擦させたものである。この例の場合には、両材料
とも大きい摩耗減量が生じた（約−１４ｍｇ，−１５ｍ
ｇ）。すなわち、摩耗粉の脱落が激しく、安定した耐摩
耗性を持続させることができないことが分かる。
テライトを大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）したものとを
摺動摩擦させたものである。この例の場合には、両材料
とも大きい摩耗減量が生じた（約−１４ｍｇ，−１５ｍ
ｇ）。すなわち、摩耗粉の脱落が激しく、安定した耐摩
耗性を持続させることができないことが分かる。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明によれ
ば、ガスタービン燃焼器のライナにおいて、摺動部とな
る部位の表面に、Ｃr3Ｃ2 を主成分とする耐摩耗コーテ
ィングを施し、その耐摩耗コーティングはＣr3Ｃ2 を７
０〜９５％含み、かつ金属バインダとしてのＮｉＣｒを
３０〜５％含む材料組成とし、さらにコーティングはト
ップコートおよびアンダコートからなる２層構造として
トップコートはＣr3Ｃ2 を主成分とし、かつアンダコー
トの組成はＮｉＣｒを主成分とするものとすること等に
より、基材とトップコートとの熱変形吸収、トップコー
トの対割れ性および対剥離性の向上等が可能となる。
ば、ガスタービン燃焼器のライナにおいて、摺動部とな
る部位の表面に、Ｃr3Ｃ2 を主成分とする耐摩耗コーテ
ィングを施し、その耐摩耗コーティングはＣr3Ｃ2 を７
０〜９５％含み、かつ金属バインダとしてのＮｉＣｒを
３０〜５％含む材料組成とし、さらにコーティングはト
ップコートおよびアンダコートからなる２層構造として
トップコートはＣr3Ｃ2 を主成分とし、かつアンダコー
トの組成はＮｉＣｒを主成分とするものとすること等に
より、基材とトップコートとの熱変形吸収、トップコー
トの対割れ性および対剥離性の向上等が可能となる。
【００４４】しかも、トップコートは、Ｃr3Ｃ2 を７０
〜９５％含み、かつ金属バインダとしてのＮｉＣｒを３
０〜５％含む材料組成とし、アンダコートは、Ｎｉを８
０％、Ｃｒを２０％含むＮｉＣｒ材料組成とすること、
ならびにトップコートの厚さを０．１〜０．４mm、アン
ダコートの厚さを０．０５〜０．２mmにそれぞれ設定す
ること等により、摺動摩耗やフレッティング摩耗を大幅
に低減し、かつ外的負荷による応力に対して割れや剥離
を有効に防止できるようになる。
〜９５％含み、かつ金属バインダとしてのＮｉＣｒを３
０〜５％含む材料組成とし、アンダコートは、Ｎｉを８
０％、Ｃｒを２０％含むＮｉＣｒ材料組成とすること、
ならびにトップコートの厚さを０．１〜０．４mm、アン
ダコートの厚さを０．０５〜０．２mmにそれぞれ設定す
ること等により、摺動摩耗やフレッティング摩耗を大幅
に低減し、かつ外的負荷による応力に対して割れや剥離
を有効に防止できるようになる。
【００４５】したがって、本発明によれば、ガスタービ
ン燃焼器のライナの耐用寿命を従来に比して大幅に向上
することができ、ガスタービン運用上において大きい実
用的な効果が奏されるものである。
ン燃焼器のライナの耐用寿命を従来に比して大幅に向上
することができ、ガスタービン運用上において大きい実
用的な効果が奏されるものである。
【図１】本発明に係るガスタービン燃焼器のライナの実
施形態を説明するもので、摩耗増減量の試験例を示すグ
ラフ。
施形態を説明するもので、摩耗増減量の試験例を示すグ
ラフ。
Claims (9)
- 【請求項１】 耐熱基材で構成されるガスタービン燃焼
器のライナにおいて、他部材との嵌合部その他熱変形等
によって摺動部となる部位の表面に、Ｃr3Ｃ2 を主成分
とする耐摩耗コーティングを施したことを特徴とするガ
スタービン燃焼器のライナ。 - 【請求項２】 請求項１記載のガスタービン燃焼器のラ
イナにおいて、耐摩耗コーティングは、Ｃr3Ｃ2 を７０
〜９５％含み、かつ金属バインダとしてのＮｉＣｒを３
０〜５％含む材料組成であることを特徴とするガスター
ビン燃焼器のライナ。 - 【請求項３】 耐熱基材で構成されるガスタービン燃焼
器のライナにおいて、他部材との嵌合部その他熱変形等
によって摺動部となる部位の表面に、トップコートおよ
びアンダコートからなる２層構造の耐摩耗コーティング
を施し、前記トップコートはＣr3Ｃ2 を主成分とし、か
つ前記アンダコートはＮｉＣｒを主成分とするものであ
ることを特徴とするガスタービン燃焼器のライナ。 - 【請求項４】 請求項３記載のガスタービン燃焼器のラ
イナにおいて、トップコートは、Ｃr3Ｃ2 を７０〜９５
％含み、かつ金属バインダとしてのＮｉＣｒを３０〜５
％含む材料組成であり、一方アンダコートは、Ｎｉを８
０％、Ｃｒを２０％含むＮｉＣｒ材料組成であることを
特徴とするガスタービン燃焼器のライナ。 - 【請求項５】 請求項３または４記載のガスタービン燃
焼器のライナにおいて、トップコートの厚さを０．１〜
０．４mm、アンダコートの厚さを０．０５〜０．２mmに
それぞれ設定したことを特徴とするガスタービン燃焼器
のライナ。 - 【請求項６】 請求項３〜５のいずれかに記載のガスタ
ービン燃焼器のライナにおいて、トップコートおよびア
ンダコートはともに高速ガス炎溶射により施工されたも
のであることを特徴とするガスタービン燃焼器のライ
ナ。 - 【請求項７】 請求項３〜５のいずれかに記載のガスタ
ービン燃焼器のライナにおいて、トップコートは高速ガ
ス炎溶射、アンダコートは大気圧プラズマ溶射により施
工されたものであることを特徴とするガスタービン燃焼
器のライナ。 - 【請求項８】 請求項３〜７のいずれかに記載のガスタ
ービン燃焼器のライナにおいて、トップコートの材料で
ある溶射粉末として直径が１０〜５０μｍの球状粉末を
適用したことを特徴とするガスタービン燃焼器のライ
ナ。 - 【請求項９】 請求項７記載のガスタービン燃焼器のラ
イナにおいて、アンダコートの材料である溶射粉末とし
て直径が３０〜７５μｍの球状粉末を適用したことを特
徴とするガスタービン燃焼器のライナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19155497A JPH1137464A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | ガスタービン燃焼器のライナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19155497A JPH1137464A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | ガスタービン燃焼器のライナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1137464A true JPH1137464A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16276613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19155497A Pending JPH1137464A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | ガスタービン燃焼器のライナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1137464A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003185140A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-03 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| JP2009191318A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Tocalo Co Ltd | 耐浸炭性に優れた溶射皮膜を有する金属部材 |
| JP2014177709A (ja) * | 2014-05-07 | 2014-09-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 遮熱コーティング部材の製造方法 |
-
1997
- 1997-07-16 JP JP19155497A patent/JPH1137464A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003185140A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-03 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| JP2009191318A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Tocalo Co Ltd | 耐浸炭性に優れた溶射皮膜を有する金属部材 |
| JP2014177709A (ja) * | 2014-05-07 | 2014-09-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 遮熱コーティング部材の製造方法 |
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