PL165873B1

PL165873B1 - Method of depositing a protective coat on surfaces of fluid-flow machine venes

Info

Publication number: PL165873B1
Application number: PL91289795A
Authority: PL
Inventors: Tibor Koromzay; Sejko Kolev
Original assignee: Asea Brown Boveri
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1991-04-09
Publication date: 1995-02-28
Also published as: DK0451512T3; ES2044634T3; PL289795A1; EP0451512B1; RU2062303C1; DE59100238D1; CA2039944C; UA27027A1; JPH04225865A; JP3027214B2; EP0451512A1; CA2039944A1

Abstract

In a process for coating the impeller blades of a rotating heat engine, the said blades are subjected in the operating state of the engine, i.e. "on line", to a first cleaning process, the appropriate agent for this, which depends on whether the blades are uncoated or coated, being mixed in the air stream to the compressor. After switching off the engine and opening it, the impeller blades are subjected in the stationary state, that is in the bladed state of the corresponding rotor or stator, to a preparation process for the following treatment stage. This preparation process may, for example, comprise, if required, dipping the blades into an oscillating erosive bath. The actual coating of the blades is performed by means of a high-speed flame spraying process, in which the protective layer is sprayed onto the surface of the base material at a particle speed of at least 300 m/s. After this, the blades are also subjected to a post-treatment, which if required serves to reduce the surface roughness and/or is provided for applying a top layer. <IMAGE>

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób nanoszenia powłoki na łopatki maszyn przepływowych, zwłaszcza rotacyjnych maszyn cieplnych.The subject of the invention is a method of applying a coating to blades of continuous machines, in particular rotary thermal machines.

Przy pracy turbiny gazowej w układzie otwartym powietrze zasysane przez sprężarkę zawiera zarówno parę wodną jak też zanieczyszczenia w postaci stałej i gazowej. Czynniki te działają negatywnie powodując erozję, zabrudzenie oraz wywołują korozję. Znajdujące się na łopatkach powłoki posiadają niekiedy znaczną koncentrację substancji działających korodujący takich jak NaCl i KCl. Sole te powodują nie tylko następującą przy wysokich temperaturach korozję łopatek turbiny, lecz również intensywną korozję wżerów powstających w obszarze sprężarki oraz ogólne obniżenie wytrzymałości materiału łopatek. Przy wysokiej wilgotności powietrza występuje w obszarze wlotu sprężarki koncentracja pary wodnej, która wyjaśnia zjawisko zwiększonej korozji w strefie przednich rzędów łopatek. Aby w pewnym stopniu zapobiec tym zjawiskom nanosi się kilkakrotnie na łopatki rotacyjnych silników cieplnych odpowiednie powłoki ochronne.When the gas turbine is operating in an open system, the air drawn in by the compressor contains both water vapor and solid and gaseous pollutants. These factors negatively cause erosion, soiling and corrosion. The coatings on the blades sometimes have a high concentration of corrosive substances such as NaCl and KCl. These salts not only cause corrosion of the turbine blades at high temperatures, but also intense corrosion of pits formed in the compressor area and a general reduction in the strength of the blade material. At high air humidity there is a concentration of water vapor in the area of the compressor inlet, which explains the phenomenon of increased corrosion in the area of the front row of blades. In order to prevent these phenomena to some extent, appropriate protective coatings are applied several times to the blades of rotary heat engines.

Sposoby te stosuje się zarówno w przypadku łopatek turbin parowych oraz turbin gazowych, jak i w przypadku łopatek sprężarek. Ma to na celu przede wszystkim zwiększenie odporności łopatek na korozję i utlenianie, oraz na działanie erozyjne i na ścieranie się materiału łopatek.These methods are applicable to both steam turbine and gas turbine blades and to compressor blades. This is primarily to increase the resistance of the blades to corrosion and oxidation, as well as to erosion and abrasion of the blade material.

165 873165 873

Jeśli jednak łopatki pomimo takich zabiegów powierzchniowych wykazują uszkodzenia, których- stopień może stanowić zagrożenie pewności ruchowej silnika, to należy przystąpić'do wymontowania łopatek. Albo wymienia się je na- nowe, albo też poddaje się je regeneracji i zamontowuje ponownie. Takie wymontowanie i ponowne zamontowanie związane jest ze stosunkowo dużymi kosztami i nakładem czasu. Ponadto rzeczywisty stan łopatek widoczny jest dopiero po upływie stosunkowo dłuższego czasu, to znaczy po przeprowadzeniu oczyszczania wstępnego. Wskutek tego decyzja, czy opłaca się przeprowadzić regenerację łopatek czy też nie, lub czy regeneracja łopatek jest już konieczna, może być podjęta dopiero znacznie później. Niekorzystnymi czynnikami, występującymi przy tego rodzaju postępowaniu są znaczne straty czasu, wyższe koszty eksploatacji urządzenia, wyższe koszty przy przeglądach oraz brak pewności o celowości regeneracji łopatek. Stąd wynika konieczność poszukiwania dróg i środków dla zaradzenia opisanemu stanowi rzeczy.However, if the blades, despite such surface treatments, show damage, the degree of which may pose a threat to the safe operation of the engine, the blades should be dismantled. Either they are replaced with new ones, or they are regenerated and reassembled. Such disassembly and reassembly is associated with relatively high costs and time expenditure. Moreover, the actual condition of the blades becomes apparent only after a relatively long time, i.e. after pre-cleaning has been performed. Consequently, the decision as to whether or not it is profitable to regenerate the blades, or whether regeneration of the blades is already necessary, can only be made much later. Disadvantageous factors occurring in this type of procedure are significant losses of time, higher operating costs of the device, higher maintenance costs and the lack of certainty about the advisability of blade regeneration. Hence the necessity to search for ways and means to remedy the described state of affairs.

W związku z tym udostępniono sposób, według którego cały wirnik z łopatkami wyjmuje się ze stojana w celu poddania go regeneracji w osobnym urządzeniu. Wirniki, na łopatki których ma być nanoszona powłoka ochronna, muszą zostać w odpowiedni sposób odtłuszczone, ewentualnie naniesione uprzednio powłoki organiczne należy całkowicie usunąć. Następnie powierzchnie, na które ma być naniesiona powłoka, poddaje się działaniu strumienia suchego piasku wraz z tlenkiem aluminium, a powierzchnie metalowe poddaje się aktywowaniu. Strefy powierzchni, na których nie przewiduje się nanoszenia powłok, muszą zostać maskowane odpowiednimi materiałami. Następnie nanosi się powłoki podkładowe, które trzeba poddawać wypalaniu. Jest to proces żmudny i przewlekły. Sam proces spiekania lub wypalania trwa około 55 godzin i trzeba go przeprowadzać średnio czterokrotnie. Taki proces spiekania lub wypalania podczas nanoszenia powłok obejmuje obróbkę cieplną, przeprowadzaną w temperaturze około 350°C przez czas przetrzymywania, wynoszący około 10 do 12 godzin. Ponadto dla przeprowadzania poszczególnych etapów realizacji tego sposobu przewiduje się znacznej wielkości urządzenia o specyficznym ukształtowaniu geometrycznym, przy czym w czasie procesu spiekania cała część wirnika z łopatkami musi być umieszczona i zamknięta komorą piecową.Accordingly, a method is provided whereby the entire rotor with blades is removed from the stator for regeneration in a separate device. The rotors, the blades of which the protective coating is to be applied, must be properly degreased, or any previously applied organic coatings must be completely removed. The surfaces to be coated are then subjected to a jet of dry sand with aluminum oxide, and the metal surfaces are activated. Surface areas where coatings are not to be applied must be masked with suitable materials. Subsequently, primer coats which must be baked are applied. It is a tedious and protracted process. The sintering or firing process itself takes approximately 55 hours and has to be carried out on average four times. This sintering or firing process during application of the coatings involves a heat treatment at a temperature of about 350 ° C for a holding time of about 10 to 12 hours. Moreover, large-scale devices with a specific geometrical configuration are envisaged for carrying out the individual steps of this method, and during the sintering process, the entire rotor part with blades must be placed and closed with a furnace chamber.

Celem wynalazku jest opracowanie racjonalnego sposobu nanoszenia powłok na łopatki silników rotacyjnych, zmierzającego do uzyskania maksymalnej trwałości tych powłok.The object of the invention is to develop a rational method of applying coatings to blades of rotary motors, aimed at obtaining the maximum durability of these coatings.

Zgodnie z wynalazkiem, cel ten osiągnięto dzięki temu, że łopatki w stanie ruchowym silnika cieplnego poddaje się procesowi oczyszczania przy zastosowaniu środka wprowadzanego wraz ze strumieniem powietrza do sprężarki, ponadto po-otworzeniu silnika cieplnego, łopatki w stanie stacjonarnym poddaje się co najmniej procesowi przygotowania do kolejnego zabiegu, przy czym na łopatki w stanie stacjonarnym nanosi się powłokę ochronną przy zastosowaniu metalizacji natryskowej o dużej- prędkości nanoszenia, przy której cząstki tworzące powłokę ochronną natryskuje się z prędkością co najmniej 300 m na sekundę na powierzchnię podłoża.According to the invention, this object is achieved in that the blades in the operational state of the heat engine are subjected to a cleaning process using an agent introduced with the air stream into the compressor, moreover, after the heat engine has been opened, the blades in the steady state are at least subjected to a process of preparation for a subsequent operation, wherein a protective coating is applied to the blades in a steady state by means of a high-speed spray metallization, in which the particles forming the protective coating are sprayed at a speed of at least 300 m per second onto the surface of the substrate.

Łopatki -'podczas procesu przygotowania przed naniesieniem powłoki ochronnej poddaje się działaniu wibrowanej kąpieli erozyjnej, a po naniesieniu powłoki ochronnej łopatki poddaje się kolejnemu zabiegowi, mającemu na celu zmniejszenie chropowatości powierzchni i/lub dla naniesienia powłoki kryjącej.During the preparation process, before applying the protective coating, the blades are subjected to a vibrated erosion bath, and after the protective coating has been applied, the blades are subjected to another treatment aimed at reducing the surface roughness and / or for applying a covering coating.

Jako powłokę ochronną nanoszoną za pomocą metalizacji natryskowej o dużej prędkości nanoszenia, stosuje się substancję składającą się z 6 do 15% wagowych Si i pozostałej części Al. Jako powłokę ochronną, nanoszoną za pomocą metalizacji natryskowej o dużej prędkości nanoszenia stosuje się aluminium. Korzystnie jest gdy jako powłokę ochronną, nanoszoną za pomocą sposobu metalizacji o dużej prędkości nanoszenia, stosuje si- substacjj- składjąąc- si- z 00% wagowcch Al, 5 do 150 wagowych Si, i jako reszty Cu, Mn, Mg, Ni. Jako środek do oczyszczania łopatek, wprowadzany do strumienia powietrza, stosuje się granulat do miękkiej obróbki strumieniowociernejJako powłokę kryjącą stosuje się poliuretanowy lakier samgsSoarazalay na bazie tworzywa sztucznego .As a protective coating applied by high-speed spray metallization, a substance consisting of 6 to 15% by weight Si and the remainder Al is used. Aluminum is used as a protective coating which is applied by means of high-speed spray metallization. Preferably, a substance consisting of 00 wt% Al, 5 to 150 wt% Si, and Cu, Mn, Mg, Ni residues are used as the protective coating applied by the high speed metallization process. Soft blasting granules are used as a blade cleaning agent which is introduced into the air stream. SamgsSoarazalay, a polyurethane varnish based on plastic, is used as the covering coating.

Istotne korzyści wynikające z wynalazku polegają na tym, że dla przeprowadzenia pierwszego zabiegu regeneracji nie potrzeba wirnika z łopatkami wyjmować z jego ułożyskowań w stojanie. Oczyszczenie względnie usuwanie powłok ochronnych można przeprowadzać jeszcze przed właściwym odstawieniem z ruchu maszyny, to znaczy sprężarki, a zatem jeszcze w końcowej fazie jej pracy (na stanowisku). Dzięki temu uzyskuje się równomierne zasilanie łopatek sprężarki, które mająThe significant advantages of the invention are that the rotor with blades does not need to be removed from its stator bearing for the first regeneration operation. Cleaning or removal of protective coatings can be carried out before the actual shutdown of the machine, i.e. the compressor, and thus still in the final stage of its operation (at the station). Thus, an even supply of the compressor blades they have is achieved

165 873 być poddane zabiegom oczyszczania. Przy tym uzyskiwana przez to efektywność takiego procesu oczyszczania, która umożliwia usunięcie w znacznym stopniu istniejącej ewentualnie powłoki ochronnej, pozwala na podjęcie natychmiast decyzji odnośnie regeneracji łopatek. Decyzję taką można już podjąć po wyłączeniu z ruchu silnika i zdjęciu pokrywy stojana. Jeśli po odpowiedniej analizie dotyczącej stanu łopatek zostanie podjęta decyzja o ich regeneracji, to trzeba tylko wyjąć wirnik z ułożyskowania i postawić go na kozłach podporowych, gdzie bez uciekania się do wymyślnych środków można przeprowadzić następne etapy procesu regeneracji. Powoduje to obniżenie kosztów eksploatacyjnych (kosztów remontów), co pozwala na okresowe przeprowadzanie tego rodzaju zabiegów. Dzięki temu zwiększa się niezawodność ruchowa tego urządzenia.165 873 to be cleaned. The efficiency of such a cleaning process thus obtained, which makes it possible to largely remove any protective coating that may exist, makes it possible to immediately decide on the regeneration of the blades. This decision can be made after the motor is shut down and the stator cover is removed. If, after an appropriate analysis of the condition of the blades, a decision is made to regenerate the blades, it is only necessary to remove the rotor from its bearing and place it on supporting trestles, where, without resorting to sophisticated measures, the next stages of the regeneration process can be carried out. This results in lower operating costs (renovation costs), which allows for periodic performance of such treatments. This increases the operational reliability of this device.

Następną ważną zaletą wynalazku jest to, że przy stosowaniu sposobu metalizacji natryskowej o dużej prędkości nanoszenia, łopatki, poddane w stanie wbudowanym zabiegom wstępnym, uzyskują w odpowiednich miejscach i odpowiednio do potrzeb właściwą powłokę ochronną, korzystnie na bazie Si i Al. Przy tym ten sposób nanoszenia powłok można przeprowadzać bez stosowania obróbki cieplnej, trwającej dłuższy czas i bez pomocy specjalnych urządzeń dodatkowych. Powoduje to uproszczenie całej technicznej procedury nanoszenia powłok, natomiast koszty kształtują się jako mniej więcej o połowę niższe niż w przypadku innych znanych sposobów. Ponadto trwałość tego rodzaju powłok jest o wiele większa niż ma to miejsce w przypadku powłok uzyskiwanych obecnie przy tak zwanym kompletnym nanoszeniu powłok. Ponieważ zabiegi wstępne jakim poddawane są łopatki względnie kolejne zabiegi, przeprowadzane po naniesieniu natryskowym powłoki ochronnej, mają duże znaczenie dla trwałości powłoki, można w sposób przemyślany dokonywać bezpośrednich korekt w zależności od stwierdzonej potrzeby. W rezultacie, w krótszym czasie i przy niższych kosztach regeneracji uzyskuje się w jednym procesie, który w znacznie mniejszym stopniu zagraża środowisku, łopatki wirnika charakteryzujące się wyższą jakością, która zapewnia niezawodność eksploatacyjną urządzenia w dłuższym przedziale czasowym.A further important advantage of the invention is that when using the high-speed spray metallization process, the blades, pre-treated in the embedded state, obtain the appropriate protective coating, preferably based on Si and Al, in the appropriate places and as needed. In this case, this method of applying the coatings can be carried out without the use of a long-term heat treatment and without the aid of special additional devices. This simplifies the entire technical coating procedure, while the costs are roughly half that of other known methods. Moreover, the durability of this type of coating is much longer than that of the coatings currently obtained with so-called complete coating. Since the initial treatments to which the blades are subjected, or the subsequent treatments carried out after the spraying of the protective coating, are of great importance for the durability of the coating, direct adjustments can be made in a deliberate manner depending on the needs identified. As a result, in a shorter time and with lower regeneration costs, in one process, which is much less harmful to the environment, rotor blades of higher quality are obtained, which ensures the operational reliability of the device over a longer period of time.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zespół turbiny z podzespołami dla etapu zabiegu wstępnego, w widoku z boku, fig. 2 - fragment turbiny z fig. 1 ukazany w płaszczyźnie przekroju II-II; fig. 3 - wirnik z łopatkami podczas oczyszczania względnie usuwania z nich powłoki ochronnej w wibrowanej kąpieli erozyjnej, w widoku z boku, fig. 4 - wirnik z fig. 3 w przekroju według linii IV-IV, fig. 5 - wirnik z łopatkami podczas oczyszczania końcowego za pomocą dysz strumieniowych, oraz fig. 6 - wirnik z łopatkami w przekroju poprzecznym, podczas nanoszenia powłoki na łopatki przy zastosowaniu sposobu metalizacji natryskowej o dużej prędkości nanoszenia.The subject of the invention is explained in more detail in the embodiment in which Fig. 1 shows the turbine assembly with components for the pre-treatment stage, in a side view, Fig. 2 - the turbine fragment from Fig. 1 shown in the sectional plane II-II; Fig. 3 - a side view of the rotor with blades during cleaning or removal of the protective coating from them in a vibrating erosion bath, Fig. 4 - the rotor of Fig. 3 in a section according to the line IV-IV, Fig. 5 - a rotor with blades during final cleaning by means of jet nozzles, and Fig. 6, impeller with blades in cross section, during application of the coating to the blades using a high speed metallization process.

Na fig. 1 pokazano konwencjonalny zespół turbiny gazowej 11, składający się zasadniczo z części sprężarkowej lla, komory spalania llb i części turbinowej lic. Przy zabiegach wstępnych, przeprowadzanych na łopatkach, trzeba rozróżniać, czy łopatki te w stanie oryginalnym posiadały powłokę ochronną, czy też jej nie posiadały. Niezależnie od stanu pierwotnego łopatek pierwsze ich oczyszczanie odbywa się przed odstawieniem z ruchu urządzenia, to Jest sprężarki.Fig. 1 shows a conventional gas turbine unit 11 consisting essentially of a compressor section 11a, a combustion chamber 11b and a turbine section 11b. In the preliminary treatment of the blades, it must be distinguished whether the blades were coated in their original state or whether they were coated or not. did not have it. Regardless of the original condition of the blades, their first cleaning takes place before the equipment, i.e. the compressor, is shut down.

Takie oczyszczanie w przypadku posiadających powłoki łopatek polega korzystnie na usuwaniu uszkodzeń erozyjnych przy zastosowaniu granulatu do miękkiej obróbki strumieniowo-ciernej. Oczyszczanie łopatek nie pokrytych powłoką ochronną można przeprowadzać stosując wodny rozpuszczalnik, np. trójchloroetylen. Poprzez usytuowaną centralnie dyszę trójstrumieniową 1 (tu patrz również fig. 2), która działa w kanale zasysającym sprężarki, środek oczyszczający (granulat do miękkiej obróbki strumieniowo-ciernej, rozpuszczalnik wodny ltp.) przez pewien określony okres czasu jest zasysany do sprężarki w strumieniu powietrza. Równomierne i intensywne zasilanie 12 łopatek sprężarki umożliwia uzyskanie skutecznego procesu oczyszczania w przypadku łopatek nie posiadających powłoki ochronnej, względnie na usunięciu w znacznym stopniu starej powłoki ochronnej z łopatek pokrytych taką powłoką. Zabieg oczyszczania powtarza się w razie potrzeby kilkakrotnie. Ponieważ granulat do miękkiej obróbki strumieniowo-ciernej ulega spaleniu w temperaturze około 300*C, nie istnieje zatem kłopot z usuwaniem go. Przy stosowaniu rozpuszczalnika wodnego należy również zwrócić uwagę na to zagadnienie.Such cleaning for coated blades preferably consists of removing erosive damage using the soft grit blasting granulate. Cleaning of uncoated blades can be accomplished with an aqueous solvent, e.g. trichlorethylene. Through the centrally located triple-jet nozzle 1 (see also Fig. 2 here), which acts in the suction channel of the compressor, the cleaning agent (soft abrasive blasting granules, aqueous solvent, etc.) is sucked into the compressor for a certain period of time in an air stream. . The uniform and intensive supply of the compressor blades makes it possible to obtain an effective cleaning process in the case of blades without a protective coating, or to remove the old protective coating to a large extent from the blades covered with such a coating. The cleansing procedure is repeated several times if necessary. Since the soft abrasive blasting granulate burns at a temperature of about 300 ° C, there is no problem with its disposal. When using an aqueous solvent, pay attention to this point as well.

Układ związany z dyszą wielostrumieniową 1 składa się z kurka 2 z czopem kulistym, umieszczonego patrząc w kierunku przepływu środka oczyszczającego, za komorą mieszania 3 i służącego do regulacji ilościowej. Ciśnienie w komorze mieszania 3 pokazuje manometr 7. Przed komorą mieszania 3, uwzględniając kierunek przepływu, przewidziany Jest zbiornik 4, w którym zgromadzony jest zasób granulatu. Przy tym jedno sito 5 i jeden zawór wlotowy 6 przewidziane dla układu dyszy zapewniają, że komora mieszania 3 jest zasilana jednorodnym środkiem oczyszczającym.The system associated with the multi-jet nozzle 1 consists of a ball valve 2 located downstream of the mixing chamber 3 as seen in the flow direction of the cleaning agent and for quantitative control. The pressure in the mixing chamber 3 is shown by the pressure gauge 7. A reservoir 4 is provided in front of the mixing chamber 3, taking into account the direction of flow, in which the stock of granules is stored. Thereby, one sieve 5 and one inlet valve 6 provided for the nozzle arrangement ensure that the mixing chamber 3 is supplied with a homogeneous cleaning agent.

165 873165 873

Potrzebne ciśnienie w zbiorniku 4 uzyskuje się poprzez przewód 10 doprowadzający powietrze, przy czym zawór redukcyjny ciśnienia 8 oraz zawór główny 9, umieszczone w przewodzie powietrza, stanowią kolejne elementy pomocnicze tego układu. Przez odpowiednie przedsięwzięcia można również poddać takim zabiegom łopatki turbiny.The required pressure in the reservoir 4 is obtained through the air supply line 10, the pressure reducing valve 8 and the main valve 9 arranged in the air line being further auxiliary elements of this system. By suitable measures, turbine blades can also be treated in such a way.

Jeśli to jest konieczne łopatki poddaje się dalszemu oczyszczaniu względnie dalszemu usuwaniu z nich powłoki ochronnej. Odbywa się to, jak pokazano na fig. 3 i 4, przez stosowanie wibrowanej kąpieli 14 działającej erozyjnie. W tym celu skopaSkootay wirnik 11a i 11c należy wymontować ze stajana i ustawić na kozłach podporowych 13a i 13b w taki sposób, aby określona część łopatek zanurzała się w kąpieli 14. Na skutek działania wibratora 15 poszczególne erodujące składniki kąpieli 14 są pobudzane do wibracji, co powoduje w rezultacie usuwanie resztek zanieczyszczeń względnie resztek powłoki ochronnej z łopatek. Zasadniczo wszelkie rodzaje łopatek wirnika zespołu turbiny gazowej mogą być poddawane takim zabiegom.If necessary, the blades are subjected to a further cleaning or further removal of the protective coating therefrom. This is done, as shown in Figures 3 and 4, by using a vibrating bath 14 with an erosive action. To this end, the skopa-low rotor 11a and 11c should be removed from the stator and placed on the support trestles 13a and 13b in such a way that a certain part of the blades is immersed in the bath 14. Due to the action of the vibrator 15, individual eroding bath components 14 are stimulated to vibrate, which as a result, the residual dirt or the protective coating residue is removed from the blades. In principle, any type of rotor blade of a gas turbine assembly may be subjected to such treatment.

Oczyszczanie końcowe przeprowadza się .według fig- 5 zastosowaniu ścierniwa do obróbkh strumieniowo-ciernej, zawierającego szkło przemysłowe. Takie oczyszczanie końcowe odbywa się na zasadzie usuwania śladów erozji za pomocą .znanego środka, który może być ze szkła. Wyznaczoną część łopatek nakrywa się specjalną osłoną 16; przy równoczesnym odsysaniu 19 doprowadzanego poprzez dysze środka przeprowadza się oczyszczanie przy użyciu jednej lub kilku dysz strumieniowych 17.Final cleaning is carried out according to FIG. 5 using a grit blasting abrasive containing industrial glass. This final cleaning is carried out by removing traces of erosion with a known agent, which may be glass. A designated part of the blades is covered with a special cover 16; with simultaneous suction 19 of the agent supplied through the nozzles, cleaning is carried out using one or more jet nozzles 17.

Kolejnymi etapami realizacji sposobu według wynalazku, które można stosować w miarę potrzeby są: zeszlifgwyoαnie istniejących ewentualnie jeszcze wżerów w miejscach poddawanych największym obciążeniom, badanie pęknięć -łopatek, kontrola wymiarowa łopatek, jeśli łopatki te były poddawane zabiegowi szlifowania, zwiększenie chropowatości powierzchni łopatek za pomocą obróbki strumieniowo-ciernej przy zastosowaniu piasku, przed właściwym naniesieniem powłoki zaleca się dokonanie wstępnego podgrzania łopatek do temperatury około 80°C, na przykład przy użyciu promiennika.Further steps in the implementation of the method according to the invention, which can be used if necessary, are: grinding away any pits that still exist in the places subject to the highest loads, examination of blade cracks, dimensional inspection of the blades, if the blades have been subjected to grinding, increasing the surface roughness of the blades by machining Abrasive blasting with sand, it is advisable to preheat the blades to approximately 80 ° C, for example using a radiant heater, before the actual coating is applied.

Na fig. 6 pokazano, jak przebiega sposób metalizacji natryskowej o dużej prędkości nanoszenia. Do tego celu przewidziano dostępną z boku osłonę 16, która odgranicza pewną ilość przygotowanych łopatek. Przy użyciu dyszy natryskowej 20 nanosi się powłokę ochronną na łopatki, przy czym bez żadnych komplikacji możliwe jest też ręczne % prowadzenie dyszy natryskowej 20. Odsysanie 19 gwarantuje, że nadmiar środka zostanie-natychmiast usunięty z przestrzeni otaczającej łopatki.Figure 6 shows how the high speed spray metallization process works. A cover 16 which is accessible from the side is provided for this purpose, delimiting a certain number of prepared blades. Using the spray nozzle 20, a protective coating is applied to the blades, and it is also possible to guide the spray nozzle 20 by hand without any complications. The suction 19 ensures that excess agent is immediately removed from the space surrounding the blades.

Kolejne zabiegi, jakim poddaje się łopatki z nałożoną już powłoką ochronną, obejmują z zasady następujące etapy realizacji sposobu:Subsequent operations to be carried out on blades with a protective coating applied, as a rule, include the following stages of the method implementation:

- dla zmniejszenia chropowatości powierzchni stosuje się lekkie przeszlifooaaie przy użyciu płótna ściernego - //uu- obóbkę- srsumlasgwgdąslpacą, a% przkładh pzz% ZbsgsgotasS% kulcczk% szklanych.- to reduce the roughness of the surface, light grinding is used with the use of abrasive cloth - // uu- treatment- srsumlasgwgdaslpacą, and% examples pzz% ZbsgsgotasS% kulcczk% glass.

- dla zabezpieczenia warstwy podkładowej i dla dalszego zmniejbzznit stopnia chropowatości powierzchni można nanieść za pomocą lakierniczego pistoletu natryskowego powłokę lakieru kryjącego. Warunkiem zasadniczym tu jest, że taki lakier nie wymaga wysokiej i długotrwałej temperatury wypalania (nie potrzeba stosować urządzeń piecowych). Do tego celu można stosować lakiery dwuskładnikowe, przynajmniej dla natryskiwania pierwszych rzędów łopatek sprężarki, które pracują w stosunkowo niższych temperaturach.- in order to protect the base layer and to further reduce the degree of surface roughness, a topcoat can be applied with a spray gun. The essential condition here is that such a varnish does not require a high and long-term firing temperature (no furnace equipment is needed). Two-component varnishes can be used for this purpose, at least for spraying the first rows of compressor blades, which operate at relatively lower temperatures.

Przykładem lakieru dla takiej powłoki kryjącej może być samgutwłrazalny lakier poliuretanowy na bazie tworzywa sztucznego.An example of a varnish for such a top coating can be a self-sensitive polyurethane varnish based on plastic.

Co się tyczy jakości powłoki ochronnej trzeba tu powiedzieć, że konwencjonalne powłoki ochronne sprężarek bardzo często charakteryzują się niewielką odpornością na erozję. Ponieważ takie galwaniczne powłoki ochronne są skuteczne tylko wtedy, kiedy występują w układzie ιπι^/-powłoka-elektrolit, więc lokalniz uszkodzona przzz erozję powłoka wykazuje mniejszą skuteczność ochronną.Regarding the quality of the protective coating, it must be said here that conventional compressor protective coatings very often have a low resistance to erosion. Since such galvanic protective coatings are effective only when they are present in the ιπι ^ / - coating-electrolyte system, the local erosion damaged coating shows a lower protective effectiveness.

Zastosowana tu powłoka ochronna na bazie alsmiaium jest aktywną powłoką chroniącą przed korozją, a jej skład jest korzystnie następujący:The alsmiaium-based protective coating used here is an active corrosion protection coating, and its composition is preferably as follows:

Jedna powłoka ochronna składa się z 6 do 150 wagowych Si, a pozostałą część stanowi a/uminium;One protective coating consists of 6 to 150 by weight Si and the remainder is a / umine;

Inną powłokę ochronną stanowi czyste tUumiaium;Another protective coating is pure tummyium;

165 873165 873

Inna powłoka ochronna składa się z 80% wagowych Al, 5 do 15% wagowych Si, a pozostała część składa się z Cu, Mn, Mg, Ni.Another protective coating consists of 80% by weight of Al, 5 to 15% by weight of Si, and the remainder consists of Cu, Mn, Mg, Ni.

Struktura chemiczna powyższych powłok ochronnych jak również opisany powyżej sposób ich nanoszenia (metalizacja natryskowa o dużej prędkości nanoszenia) pozwalają na otrzymanie stosunkowo niewrażliwej na erozję powłoki protektorowej, która chroni w aktywny sposób materiał podłoża przed korozją. Sposób nanoszenia powłoki, który jest sposobem nanoszenia przy dużej energii kinetycznej nanoszonej substancji, pozwala na uzyskiwanie powłok ochronnych o dużej przyczepności, odpornych na erozję, a które bez konieczności dalszych specjalistycznych kolejnych zabiegów technologicznych względem powłoki, charakteryzują się dobrym połączeniem elektrycznym z podłożem. Proponowane powłoki ochronne można dodatkowo pokryć powłoką kryjącą. Taka, nie spełniająca zadania ochronnego powłoka kryjąca może posiadać na przykład kolor czarny.The chemical structure of the above-mentioned protective coatings as well as the method of their application described above (high-speed spray metallization) make it possible to obtain a sacrificial coating relatively insensitive to erosion, which actively protects the base material against corrosion. The method of applying the coating, which is a method of application with high kinetic energy of the applied substance, allows to obtain protective coatings with high adhesion, resistant to erosion, and which, without the need for further specialist subsequent technological treatments in relation to the coating, are characterized by a good electrical connection with the substrate. The proposed protective coatings can be additionally covered with a covering layer. Such non-protective topcoat may be black, for example.

Dzięki takiemu zabarwieniu powłoki kryjącej możliwe jest łatwiejsze wykrywanie przy użyciu detektorów tworzących się na łopatkach wżerów. Sposób metalizacji natryskowej o dużej prędkości nanoszenia, który realizuje się przy prędkości nanoszenia cząstek, wynoszącej co najmniej 300 m na sekundę, umożliwia optymalne związanie powłoki z materiałem podłoża, z którego wykonane są łopatki. Nawet w przypadku grubszej powłoki ochronnej nie występuje zjawisko łuszczenia się powłoki. Można to wyjaśnić tak, że przy ciskaniu cząstek sproszkowanej substancji powstają wskutek dużej energii kinetycznej naprężenia ściskające własne w naniesionej uprzednio natryskowo powłoce ochronnej. Maksymalna odporność na erozję spowodowana jest tym, że stosowane tu powłoki posiadają bardzo dużą twardość. Stosując proponowany sposób uzyskuje się to, że zawartość tlenków w takiej powłoce jest niższa, niż ma to miejsce w przypadku powłok ochronnych uzyskanych przez natryskiwanie w powietrzu. Oznacza to, że taka powłoka jest bardziej czysta, dlatego też utlenia się ona wolniej, przy czym zjawisko utleniania powłoki występuje ewentualnie tylko na powierzchni powłoki. Dzięki temu, że powłoki ochronne są bardzo gęste ich porowatość nie przekracza 0,5%. Zniszczenie spowodowane korozją można praktycznie wykluczyć. Podczas badania na napylanie solą przeprowadzonego według normy DIN 50021 porównywano spotykaną w handlu ceramiczną powłokę aluminiową z powłoką ochronną o podanym powyżej składzie i uzyskaną według podanego powyżej sposobu. Wyniki badania w pełni potwierdzają powyższe stwierdzenia.Thanks to such a color of the cover coating, it is easier to detect pitting formed on the blades with the use of detectors. The high-speed spray metallization method, which is carried out at a particle speed of at least 300 m per second, allows the coating to bind optimally to the substrate material of which the blades are made. Even with a thicker protective coating, the coating does not peel off. This can be explained by the fact that when the particles of the powdered substance are pressed together, self-compressive stresses arise in the protective coating previously applied by spraying due to the high kinetic energy. The maximum resistance to erosion is due to the fact that the coatings used here have a very high hardness. By using the proposed method, the oxide content of such a coating is lower than that of protective coatings obtained by air spraying. This means that such a coating is cleaner, therefore it oxidizes more slowly, the coating oxidation phenomenon possibly only occurring on the surface of the coating. Due to the fact that the protective coatings are very dense, their porosity does not exceed 0.5%. Corrosion damage is virtually impossible. In the salt spray test according to DIN 50021, a commercially available ceramic aluminum coating was compared with a protective coating having the above-mentioned composition and obtained according to the above-mentioned method. The results of the study fully confirm the above statements.

W badaniu na wytrzymałość zmęczeniową przeprowadzono analogiczne porównanie. Okazało się, że obciążenie aż do wystąpienia pierwszego pęknięcia zmęczeniowego w łopatce, w przypadku łopatek wyposażonych w powłokę o powyżej podanym składzie, naniesionej wyżej omówionym sposobem, było o 20% większe, niż w przypadku pozostałych porównywanych łopatek. Oznacza to, że łopatki mogłyby uzyskiwać większą wytrzymałość na pęknięcia wywoływane zmęczeniem.In the fatigue strength test, an analogous comparison was made. It turned out that the load up to the first fatigue crack in the blade for the blades provided with the above-mentioned coating, applied with the above-mentioned method, was 20% higher than for the other compared blades. This means that the blades could have a higher fatigue crack resistance.

W oparciu o wymienione korzyści oraz uzyskane wyniki po kilku tysiącach godzin pracy w sprężarce podobnego urządzenia, można przyjąć wynikowe zwiększenie okresu trwałości aktywnej powłoki ochronnej o 50%.Based on the benefits mentioned and the results obtained after several thousand hours of operation in the compressor of a similar device, the resulting increase in the lifetime of the active protective coating by 50% can be assumed.

165 873165 873

FIG.3FIG. 3

FIG.4FIG. 4

11a11a

165 873165 873

11a11a

165 873165 873

10b 10b \ \ V- V-

FIG.1FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 1.00.

Claims

Patent claims

A method of applying a coating to blades of turbine machines, especially rotary heat machines, characterized in that the blades in the state of motion of the heat engine are subjected to a cleaning process with the use of an agent introduced with the air stream into the compressor, moreover, after opening the heat engine, the blades are stationary, undergo at least the process of preparation for the next treatment, whereby the blades in a steady state are covered with a protective coating using high-speed spray metallization, at which the particles forming the protective coating are sprayed at a speed of at least 300 m per second onto the surface substrate.

2. The method according to p. The process of claim 1, wherein the blades are subjected to a vibrated erosion bath during the preparation process prior to the application of the protective coating.

3. The method according to p. A method as claimed in claim 1, characterized in that the blades, after the protective coating has been applied, are subjected to a further treatment to reduce the surface roughness and / or to apply a cover coat.

4. The method according to p. The method of claim 1, wherein the protective coating applied by high-speed spray metallization is a substance consisting of 6 to 15% by weight of Si and the remainder of Al.

5. The way weołg aattrz. A method according to claim 1, characterized in that aluminum is used as a protective coating applied by high-speed spray metallization.

6. Way of the aatltrz. A substance consisting of 80% by weight of Al, 5 to 15% by weight of Si, and the remainder of Cu, Mn, Mg, Ni, is used when applying the high-speed spray metallization method. .

7. The method according to p. The process of claim 1, wherein the soft abrasive blasting granulate is used as a blade cleaning agent to be introduced into the air stream.

8. The method of long assltrz. A self-adhesive polyurethane varnish based on plastics is a characteristic feature of the coating.