RU2768908C1 - Способ очистки компонента, имеющего теплозащитное покрытие - Google Patents

Способ очистки компонента, имеющего теплозащитное покрытие Download PDF

Info

Publication number
RU2768908C1
RU2768908C1 RU2021107071A RU2021107071A RU2768908C1 RU 2768908 C1 RU2768908 C1 RU 2768908C1 RU 2021107071 A RU2021107071 A RU 2021107071A RU 2021107071 A RU2021107071 A RU 2021107071A RU 2768908 C1 RU2768908 C1 RU 2768908C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
component
hrc
thickness
turbine engine
cleaned
Prior art date
Application number
RU2021107071A
Other languages
English (en)
Inventor
Роберт ШЕР
Махмуд К. СИЛИЕТИ
Рафаэль А. ДЕ КАРДЕНАС
Original Assignee
Сименс Энерджи, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Энерджи, Инк. filed Critical Сименс Энерджи, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2768908C1 publication Critical patent/RU2768908C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/08—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for polishing surfaces, e.g. smoothing a surface by making use of liquid-borne abrasives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/04—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B3/00—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools
    • B24B3/24—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools of drills
    • B24B3/26—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools of drills of the point of twist drills
    • B24B3/32—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools of drills of the point of twist drills for thinning the point
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/06—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for producing matt surfaces, e.g. on plastic materials, on glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/08—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for polishing surfaces, e.g. smoothing a surface by making use of liquid-borne abrasives
    • B24C1/086—Descaling; Removing coating films
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C11/00—Selection of abrasive materials or additives for abrasive blasts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/32—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/005—Repairing methods or devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G01B7/10—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance
    • G01B7/105—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance for measuring thickness of coating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/288—Protective coatings for blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/72—Maintenance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/80—Repairing, retrofitting or upgrading methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/90—Coating; Surface treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/80—Diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/83—Testing, e.g. methods, components or tools therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Изобретение относится к восстановлению компонента газотурбинного двигателя с теплозащитным покрытием. Очищают теплозащитное покрытие компонента, используя sponge jet бластинг процесс. Измеряют толщину очищенного ТЗП, чтобы убедиться, что очищенная толщина превышает заданную минимальную величину. В результате обеспечивается возможность возвращения данного компонента в высокотемпературное окружение. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение касается, в целом, способа восстановления высокотемпературных компонентов и, в частности, восстановления высокотемпературных компонентов, которые включают в себя теплозащитное покрытие (ТЗП).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Чтобы улучшить эффективность газотурбинных двигателей, применяют все более и более высокие рабочие температуры. Более высокие температуры требуют разработки материалов, включая более частое применение теплозащитных покрытий (ТЗП). Компоненты, которые контактируют с горячими газами сгорания, могут включать в себя ТЗП, чтобы защищать компонент от высоких температур, а также коррозионных элементов в газах сгорания. Типичные ТЗП включают в себя керамический материал, который может легко повреждаться во время работы. Кроме того, ТЗП обычно периодически заменяют, чтобы гарантировать поддержание достаточной толщины ТЗП во время работы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Способ очистки компонента включает в себя обеспечение компонента после его работы в высокотемпературном окружении, где компонент включает в себя теплозащитное покрытие (ТЗП), очистку ТЗП компонента с использованием sponge jet бластинг процесса и измерение очищенной толщины ТЗП, чтобы убедиться, что очищенная толщина превышает заданную минимальную величину, что позволит вернуть данный компонент в высокотемпературное окружение.
[0004] В другой конструкции, способ очистки компонента включает в себя обеспечение компонента, который работал в высокотемпературном окружении, где компонент включает в себя теплозащитное покрытие (ТЗП), измерение первой толщины ТЗП, чтобы убедиться, что первая толщина больше, чем заданная пороговая величина, и выбор рабочего параметра sponge jet бластинг процесса. Данный способ также включает в себя очистку ТЗП с использованием sponge jet бластинг процесса и измерение второй толщины ТЗП, чтобы определить количество ТЗП, удаленное во время очистки, и убедиться, что данная толщина превышает заданную минимальную величину, что позволит вернуть данный компонент в высокотемпературное окружение.
[0005] Вышесказанное обрисовывает в широком пределе технические признаки настоящего изобретения, так что специалисты в данной области техники смогут лучше понимать последующее подробное описание. Дополнительные признаки и преимущества данного изобретения будут описаны ниже, что составляет предмет формулы изобретения. Специалисты в данной области техники будут понимать, что они могут легко использовать описанную концепцию и конкретные варианты осуществления как основу для изменения или разработки других структур для выполнения тех же задач настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники будут также осознавать, что такие эквивалентные конструкции не отклоняются от сущности и объема данного изобретения в его самой широкой форме.
[0006] Также перед рассмотрением нижеприведенного подробного описания следует понимать, что различные определения определенных слов и фраз обеспечены в данном описании, и специалисты в данной области техники будут понимать, что такие определения применяются во многих, если не в большинстве, случаев предшествующего, а также будущего использования таких определенных слов и фраз. Хотя некоторые термины могут включать в себя широкое множество вариантов осуществления, формула изобретения может точно ограничить эти термины для конкретных вариантов осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0007] Фиг.1 представляет собой блок-схему, показывающую способ ремонта или восстановления компонента, включающего в себя теплозащитное покрытие (ТЗП).
[0008] Фиг.2 представляет собой схематичное изображение губочноструйной (sponge jet) системы, подходящей для использования в очистке ТЗП на компонентах.
[0009] Фиг.3 представляет собой таблицу, показывающую примеры очищенных лопаток турбин и изменений толщины ТЗП.
[0010] Фиг.4 представляет собой изображение части лопатки турбины до процесса очистки.
[0011] Фиг.5 представляет собой изображение части лопатки турбины после процесса очистки.
[0012] Фиг.6 представляет собой схематичный разрез поверхности компонента, который включает в себя ТЗП.
[0013] Фиг.7 представляет собой разрез газовой турбины, включающей в себя лопатки, лопасти, секции, переходы и другие компоненты, которые включают в себя ТЗП.
[0014] Перед тем, как подробно объяснять любые варианты осуществления данного изобретения, следует понимать, что изобретение не ограничивается деталями конструкции и расположения компонентов, показанных в последующем описании или изображенных на последующих чертежах. Изобретение может иметь другие варианты осуществления и может выполняться различными способами. Также следует понимать, что используемая здесь фразеология и терминология дается в целях описания и не должна рассматриваться в качестве ограничения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0015] Различные технологии, которые имеют отношение к системам и способам, будут теперь описаны со ссылкой на чертежи, где одинаковые численные обозначения представляют одинаковые элементы на всех чертежах. Обсуждаемые ниже чертежи и различные варианты осуществления, используемые для описания принципов настоящего изобретения в этом патентном документе, даются только в качестве иллюстрации и не предназначены каким-либо образом ограничивать объем изобретения. Специалистам в данной области техники будет понятно, что принципы настоящего изобретения могут быть выполнены в любом подходящем устройстве. Следует понимать, что функция, выполняемая определенными элементами системы, может выполняться с помощью множества элементов. Аналогично, например, один элемент может быть сконструирован так, чтобы выполнять функцию, которая описана, как выполняемая множеством элементов. Многочисленные новые идеи настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на типичные неограничивающие варианты осуществления.
[0016] Также следует понимать, что слова или фразы, используемые здесь, следует толковать в широком смысле, если это не ограничивается точно в некоторых примерах. Например, слова "включающий в себя", "имеющий" и "содержащий", а также из производные, означают включение без ограничения. Формы единственного числа "а", "аn" и "the" предназначены также включать в себя формы множественного числа, если контекст ясно не указывает иное. Кроме того, слова "и/или", используемые здесь, относятся здесь и охватывают любые и все возможные комбинации одного или нескольких соответствующих перечисленных предметов. Слово "или" является включающим, означая и/или, если контекст ясно не указывает иное. Фразы "связанный с" или "связанный с этим", а также их производные, могут означать включающий в себя, включающий в, связанный с, присоединенный к или с, соединенный с, соединяемый с, взаимодействующий с, промежуточный, наложенный, близкий к, соединенный с, имеющий, имеющий свойство или подобное.
[0017] Также, хотя термины "первый", "второй", "третий" и так далее могут применяться здесь в отношении различных элементов, информации, функций или действий, эти элементы, информация, функции или действия не ограничиваются этими терминами. Скорее, эти числительные используются, чтобы различать разные элементы, информацию, функции или действия друг от друга. Например, первый(ая) элемент, информация, функция или действие могут обозначаться как второй(ая) элемент, информация, функция или действие, и, аналогично, второй(ая) элемент, информация, функция или действие могут обозначаться как первый(ая) элемент, информация, функция или действие без отклонения от объема настоящего изобретения.
[0018] Кроме того, термин "соседний с" может означать, что один элемент находится относительно близко, но не в контакте с другим элементом; или что данный элемент находится в контакте с другой частью, если контекст ясно не указывает иное. Кроме того, фраза "основанный на" должна означать "основанный, по меньшей мере частично, на", если точно не указано иное. Термины "приблизительно" или "по существу" или подобные предназначены покрывать вариации некоторой величины, которые находятся в обычных допустимых промышленных пределах для этой меры. Если нет доступных промышленных стандартов, вариация в 20 процентов будет попадать в пределы значения этих параметров, если не указано иное.
[0019] Газовые турбины 10 и особенно большие газовые турбины (фиг.7) для использования в электрогенерации включают в себя секции сгорания и турбинные секции, которые работают при очень высоких температурах. Чтобы защитить данные компоненты от высоких температур и от коррозии из-за контакта с элементами в газах сгорания, многие компоненты включают в себя теплозащитное покрытие 15 (обозначается здесь как "ТЗП"). Как изображено схематично и без масштаба на фиг.6, ТЗП 15 представляют собой тонкие слои материала, наложенные на открытую поверхность компонента. Часто ТЗП 15 накладывают на связующий покрывающий слой 20, который непосредственно нанесен на подложку 25 или поверхность компонента, защищаемого с помощью ТЗП 15. Связующее покрытие 20 выбирают так, чтобы обеспечивать желаемую связь с подложкой 25, а также, чтобы обеспечить достаточное связывание ТЗП 15. В некоторых конструкциях термически выращенный, оксидный слой 30 формируется между связующим покрытием 20 и ТЗП 15 чтобы улучшить связывание ТЗП 15, как изображено на фиг.6. Выбор материалов для связующего покрытия 20 и оксидного слоя 30, если применяется, не критичен для данного изобретения, и они выбираются на основе конструкционных соображений, таких как материал, используемый для подложки 25, разница коэффициентов теплового расширения между подложкой 25 и ТЗП 15, и другие соображения, которые не критичны для данного изобретения.
[0020] В большинстве конструкций ТЗП 15 является керамическим материалом, таким как иттрий-стабилизированный оксид циркония. В некоторых конструкциях ТЗП 15 включает в себя керамику на основе пирохлора или ТЗП на основе оксида циркония с иттрий-стабилизированным оксидом циркония (например, 8YSZ), подходящим для данного нанесения. Типичное нанесение ТЗП 15 использует способ атмосферного плазменного напыления (АПН), который дает линию раздела 35 между ТЗП 15 и слоем материала (связующее покрытие 20), на который наносится ТЗП 15. Конечно, другие ТЗП 15 могут применяться по желанию.
[0021] После заданного периода работы газотурбинного двигателя 10 многие компоненты требуют периодического обслуживания и проверки. Одним из примеров таких компонентов являются различные лопатки турбины 40, (вращательно) расположенные в турбинной секции двигателя 10. Другие компоненты могут включать в себя лопасти 45, (стационарные) секции 50, переходы 55 или любые другие компоненты (показанные на фиг.7), которые включают в себя ТЗП 15. Как будет понятно специалисту, описанный здесь способ может применяться к любым из этих компонентов, включающих в себя ТЗП 15. Остальное описание фокусируется на ремонте/восстановлении лопатки 40, но ясно, что данное изобретение не ограничивается только лопатками 40 в качестве компонента.
[0022] Фиг.1 представляет собой блок-схему, которая очерчивает основной способ ремонта/восстановления лопатки турбины 40 после работы при повышенной рабочей температуре в течение заданного периода времени. На фиг.1 начальный этап в способе заключается в удалении лопаток 60 из применения. Каждая лопатка 40 ремонтируется или восстанавливается индивидуально и, следовательно, должна быть удалена из ротора турбины, чтобы позволить применять необходимые индивидуальные способы.
[0023] Каждую лопатку 40 затем проверяют, используя технологии неразрушающего исследования (НРИ). Одна проверка заключается в проверке 65 толщины 67 ТЗП 15 в разных местах на каждой лопатке 40. Хотя несколько разных технологий может применяться для выполнения такой проверки 65, дефектоскопия методом вихревых токов является предпочтительной. Дефектоскопия методом вихревых токов может легко детектировать линию раздела 35 между ТЗП 15 и связующим покрытием 20, к которому оно прикреплено, измеряя толщину 67 ТЗП 15. Фиг.3 включает в себя таблицу 70 для трех лопаток 40, которые были проверены в двенадцати разных местах. Данные включат в себя потерю толщины 67 для ТЗП слоя 15 в микронах в результате ремонта или восстановления в разных местах.
[0024] После измерения толщины 67 ТЗП 15 выполняют анализ 75, чтобы гарантировать, что после процесса ремонта/восстановления будет оставаться достаточное ТЗП 15 для непрерывной работы до следующей плановой проверки и ремонта. Например, один компонент может требовать минимальной толщины 67 ТЗП двенадцать микрон или больше перед выполнением способа. Если любая из измеренных толщин 67 находится ниже минимальной толщины 67, ТЗП 15 необходимо сдирать и повторно наносить (этап 140) перед тем, как лопатку 40 или другой компонент можно будет пустить обратно в работу. Для лопаток 40, приведенных в таблице на фиг.3, все измеренные места превышают минимальную толщину 67 ТЗП, делая лопатки 40 подходящим для данного способа ремонта/восстановления.
[0025] Следующим этапом способа ремонта/восстановления является губочноструйная обработка (sponge blast) 80 лопаток 40 и особенно областей, включающих в себя ТЗП 15. В предшествующих способах ремонта использовали обычную пескоструйную обработку, чтобы полностью удалить ТЗП 15, чтобы позволить повторное нанесение ТЗП 15. Однако путем значительного тестирования и экспериментирования было обнаружено, что, если применять надлежащие параметры, sponge бластинг процесс (губочноструйный способ) может быть использован для очистки лопаток 40 или других компонентов без удаления слишком большого количества ТЗП 15.
[0026] Фиг.2 изображает организацию губочноструйной обработки 85, которая включает в себя основной подающий блок 90, который обеспечивает желаемую среду 95 в воздушный поток 100 с желаемой скоростью. Воздух может обеспечиваться с помощью отдельного воздушного компрессора или другого источника и регулироваться так, чтобы обеспечивать воздух с желаемым рабочим давлением. Пользователь 105 работает с форсункой или пушкой 110, которая направляет воздух и среду на очищаемые поверхности. Форсунка или пушка 110 дополнительно регулирует воздух, поддерживая желаемое давление подачи. Рециклер 115 может обеспечиваться, чтобы собирать использованную среду 95 и повторно направлять использованную среду 95 в подающий блок 90 для повторного использования. Рециклер 115 отделяет еще пригодную среду 95 от среды 95, которая была повреждена или испорчена до той точки, что она не может далее применяться. Дополнительные компоненты могут применяться, чтобы улучшить губочноструйную систему 85 по желанию.
[0027] В sponge jet бластинг процессе воздух 100 при рабочем давлении смешивается с губочноструйной средой 95, и воздух 100 вместе со средой 95 направляют на компонент под давлением подачи. Выбор рабочего давления, среды 95 и давления подачи влияет на качество способа очистки и удаляемое количество ТЗП 15. В одном варианте рабочее давление составляет от 35 до 55 фунт/кв.дюйм (от 0,24 до 0,38 МПа), где приблизительно 45 фунт/кв.дюйм (0,31 МПа) плюс-минус 5 фунт/кв.дюйм (0,04 МПа) более предпочтительно, а давление подачи составляет от 20 до 40 фунт/кв.дюйм (от 0,14 до 0,28 МПа), где 30 фунт/кв.дюйм (0,21 МПа) плюс-минус 5 фунт/кв.дюйм (0,04 МПа) является предпочтительным.
[0028] Хотя ряд сред 95 доступны для sponge jet бластинг процесса, одна среда 95, особенно подходящая, представляет собой губчатую основу, пропитанную оксидом алюминия, имеющим зернистость от 200 до 400 и более предпочтительно от 300 до 350. Более абразивные или агрессивные среды, или менее агрессивные среды также доступны. Следует заметить, что вышеуказанная среда с оксидом алюминия зернистостью от 200 до 400 хорошо работает с указанными выше давлениями. Если выбирают другую среду, указанные давления могут требовать корректировки.
[0029] Фиг.4 изображает лопатку турбины 40 до этапа 80 губочноструйной обработки (фиг.1), и фиг.5 изображает лопатку турбины 40 после этапа 80 губочноструйной обработки. После этапа 80 губочноструйной обработки толщину 67 ТЗП снова измеряют 120. Таблица 70 на фиг.3 включает в себя результаты этого второго измерения 120 и показывает количество удаленного ТЗП 15 во время данного способа. Опять же, вторая заданная минимальная толщина может быть установлена на этой стадии способа, так что любая лопатка 40, которая имеет толщину 67 ниже данного минимума, далее ремонтируется путем обдирки ТЗП слоя 15 и его повторного нанесения, как делали в прошлом (смотри этап анализа 125 на фиг.1). В настоящем примере ни одна из лопаток 40 не имеет толщину 67 ниже второй заданной минимальной толщины, так что все лопатки 40 могут проходить на следующий этап способа.
[0030] Как хорошо известно, многие турбинные лопатки 40 и лопасти 45, или другие компоненты включают в себя внутренние проходы и отверстия, образованные в их поверхностях, чтобы позволять охлаждающему воздушному потоку протекать сквозь лопатку 40 или лопасть 45. Во время этапа губочноструйной обработки 80 возможно и вероятно, что часть среды 94 будет застревать в отверстиях поверхности и/или во внутренних проходах. Чтобы удалять эти нежелательные остатки, лопатки 40 нагревают до заданной температуры в течение некоторого периода времени (этап 130). Как обсуждалось, предпочтительная губочноструйная среда 95 включает в себя оксид алюминия, содержащийся в губчатой основе. Заданную температуру выбирают так, чтобы гарантировать полное сгорание губчатого материала, так что все эти остатки представляют собой оксид алюминия. Размер частиц оксида алюминия является достаточно маленьким, чтобы они могли удаляться путем продувки проходов воздухом высокого давления, водой или другой текучей средой, которая может быть желательна. В одном варианте лопасти 40 и лопатки 45 нагревают до приблизительно 1000-1200 градусов Фаренгейта (538-649 градусов Цельсия) плюс-минус 20 процентов в течение приблизительно одного часа. В других приложениях требуются более высокие или низкие температуры и большие или меньшие времена. Кроме того, в большинстве приложений желательно медленно нагревать компоненты, так как быстрый нагрев может вызывать термические напряжения и может вызывать повреждение или искажение компонентов.
[0031] На следующем этапе лопатку 40 или другой компонент подвергают способу нанесения атмосферным плазменным напылением (АПН) 135, чтобы улучшить однородность ТЗП 15 поверхностей. После завершения этого этапа нанесения 135, лопатки 40 или другие компоненты могут очищаться, чтобы удалять любые остатки или излишки, любые внутренние проходы могут очищаться, и лопатка 40 или другой компонент может подвергаться дополнительному анализу, проверке или тестированию и затем возвращаться в работу.
[0032] Хотя подробно описан типичный вариант осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники будут понимать, что различные изменения, замены, вариации и улучшения, раскрытые здесь, могут быть сделаны без отклонения от сущности и объема данного изобретения в его самой широкой форме.
[0033] Ничто из описания настоящего изобретения не следует читать как предположение, что любой особый элемент, этап, действие или функция является существенным элементом, который должен быть включен в заявленный объем: объем патентуемого объекта задается только формулой изобретения. Кроме того, ни один из пунктов формулы изобретения не предназначен требовать конструкцию функциональной формулы, если за точными словами "предназначен для" не следует причастие.

Claims (23)

1. Способ восстановления компонента газотурбинного двигателя, в котором:
обеспечивают компонент после работы компонента в высокотемпературном окружении, причем данный компонент включает в себя теплозащитное покрытие (ТЗП);
очищают ТЗП компонента, используя sponge jet бластинг процесс; и
измеряют толщину очищенного ТЗП, чтобы убедиться, что очищенная толщина превышает заданную минимальную величину, что позволит вернуть данный компонент в высокотемпературное окружение.
2. Способ по п. 1, в котором данный компонент включает в себя лопатку от газовой турбины.
3. Способ по п. 1, в котором дополнительно выбирают давление подачи для sponge jet бластинг процесса.
4. Способ по п. 1, в котором дополнительно измеряют начальную толщину ТЗП, чтобы убедиться, что начальная толщина больше, чем заданная пороговая величина.
5. Способ по п. 4, в котором дополнительно сравнивают данную начальную толщину с очищенной толщиной, чтобы определить удаленную толщину ТЗП.
6. Способ по п. 5, в котором данная удаленная толщина меньше, чем 0,001 дюйма (0,025 мм).
7. Способ по п. 1, в котором дополнительно применяют один проход АПН (атмосферного плазменного напыления/покрытия).
8. Способ по п. 1, в котором данный компонент газотурбинного двигателя включает в себя либо переход лопатки газотурбинного двигателя, либо секцию лопатки газотурбинного двигателя, либо несущий корпус газотурбинного двигателя.
9. Способ восстановления компонента газотурбинного двигателя, в котором:
обеспечивают компонент, который работал в высокотемпературном окружении, причем данный компонент включает в себя теплозащитное покрытие (ТЗП);
измеряют первую толщину ТЗП, чтобы убедиться, что первая толщина больше, чем заданная пороговая величина;
выбирают рабочий параметр sponge jet бластинг процесса;
очищают ТЗП компонента, используя sponge jet бластинг процесс; и
измеряют вторую толщину очищенного ТЗП, чтобы определить количество ТЗП, удаленного во время очистки, и убедиться, что данная толщина превышает заданную минимальную величину, что позволит вернуть данный компонент в высокотемпературное окружение.
10. Способ по п. 9, в котором данный компонент газотурбинного двигателя включает в себя либо переход лопатки газотурбинного двигателя, либо секцию лопатки газотурбинного двигателя, либо несущий корпус газотурбинного двигателя.
11. Способ по п. 9, в котором данный компонент включает в себя лопатку от газовой турбины.
12. Способ по п. 9, в котором данный рабочий параметр представляет собой давление подачи для sponge jet бластинг процесса.
13. Способ по п. 9, в котором количество удаленного ТЗП меньше, чем 0,001 дюйма (0,025 мм).
14. Способ по п. 9, в котором дополнительно применяют один проход АПН (атмосферного плазменного напыления/покрытия) на компонент.
15. Способ по п. 9, в котором дополнительно применяют второй проход АПН напыления/покрытия на компонент.
RU2021107071A 2018-09-20 2018-09-20 Способ очистки компонента, имеющего теплозащитное покрытие RU2768908C1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2018/051833 WO2020060550A1 (en) 2018-09-20 2018-09-20 Method of cleaning a component having a thermal barrier coating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2768908C1 true RU2768908C1 (ru) 2022-03-25

Family

ID=63998742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021107071A RU2768908C1 (ru) 2018-09-20 2018-09-20 Способ очистки компонента, имеющего теплозащитное покрытие

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11839951B2 (ru)
EP (1) EP3837088B1 (ru)
JP (1) JP7361104B2 (ru)
KR (1) KR102510425B1 (ru)
CN (1) CN112739498B (ru)
RU (1) RU2768908C1 (ru)
WO (1) WO2020060550A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118061090B (zh) * 2024-04-16 2024-07-09 成都晨发泰达航空科技股份有限公司 一种用于apu燃烧室的热障涂层修复装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2118917C1 (ru) * 1997-10-10 1998-09-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "АПИКРОВ" Способ очистки и защиты твердых поверхностей (его варианты), устройство и материалы для его осуществления
US6380512B1 (en) * 2001-10-09 2002-04-30 Chromalloy Gas Turbine Corporation Method for removing coating material from a cooling hole of a gas turbine engine component
US20050137829A1 (en) * 2003-12-17 2005-06-23 Siemens Westinghouse Power Corporation System and method for measuring coating thickness
JP4716084B2 (ja) * 2004-11-05 2011-07-06 株式会社日立プラントテクノロジー ブラスト装置
US20140273747A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 United Technologies Corporation Removing material from a workpiece with a water jet

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62207885A (ja) * 1986-03-07 1987-09-12 Toshiba Corp 高温耐熱部材
JP2001169562A (ja) * 1999-12-06 2001-06-22 Mitsubishi Electric Corp 電圧形変換装置
US6402593B1 (en) * 2001-01-29 2002-06-11 General Electric Company Bilayer surface scrubbing
JP2004156444A (ja) 2002-11-01 2004-06-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 遮熱コーティング劣化診断方法
JP2004190602A (ja) 2002-12-12 2004-07-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 遮熱コーティング補修方法
US7509735B2 (en) * 2004-04-22 2009-03-31 Siemens Energy, Inc. In-frame repairing system of gas turbine components
US20050238807A1 (en) 2004-04-27 2005-10-27 Applied Materials, Inc. Refurbishment of a coated chamber component
JP4688065B2 (ja) 2006-03-17 2011-05-25 株式会社日立プラントテクノロジー スポンジブラスト装置及びスポンジブラスト方法
EP2166125A1 (en) * 2008-09-19 2010-03-24 ALSTOM Technology Ltd Method for the restoration of a metallic coating
US8741381B2 (en) 2012-05-04 2014-06-03 General Electric Company Method for removing a coating and a method for rejuvenating a coated superalloy component
JP6004899B2 (ja) 2012-11-06 2016-10-12 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン部材の表面検査方法
JP2014159641A (ja) 2014-04-17 2014-09-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 補修方法およびそれにより補修されたガスタービンの耐熱部材
CN108118278A (zh) 2016-11-29 2018-06-05 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种用于ic10合金低导叶片热障涂层制备方法
US20180258783A1 (en) 2017-03-08 2018-09-13 General Electric Company Abradable material coating repair and steam turbine stationary component

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2118917C1 (ru) * 1997-10-10 1998-09-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "АПИКРОВ" Способ очистки и защиты твердых поверхностей (его варианты), устройство и материалы для его осуществления
US6380512B1 (en) * 2001-10-09 2002-04-30 Chromalloy Gas Turbine Corporation Method for removing coating material from a cooling hole of a gas turbine engine component
US20050137829A1 (en) * 2003-12-17 2005-06-23 Siemens Westinghouse Power Corporation System and method for measuring coating thickness
JP4716084B2 (ja) * 2004-11-05 2011-07-06 株式会社日立プラントテクノロジー ブラスト装置
US20140273747A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 United Technologies Corporation Removing material from a workpiece with a water jet

Also Published As

Publication number Publication date
EP3837088A1 (en) 2021-06-23
JP2022503722A (ja) 2022-01-12
CN112739498A (zh) 2021-04-30
CN112739498B (zh) 2023-08-15
US11839951B2 (en) 2023-12-12
WO2020060550A1 (en) 2020-03-26
EP3837088C0 (en) 2024-01-10
US20210308829A1 (en) 2021-10-07
EP3837088B1 (en) 2024-01-10
KR20210040148A (ko) 2021-04-12
KR102510425B1 (ko) 2023-03-15
JP7361104B2 (ja) 2023-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nelson et al. TBC experience in land-based gas turbines
US7509735B2 (en) In-frame repairing system of gas turbine components
US20090252987A1 (en) Inspection and repair process using thermal acoustic imaging
US9149881B2 (en) Damage-repairing method of transition piece and transition piece
US20080028605A1 (en) Weld repair of metallic components
US20090324841A1 (en) Method of restoring near-wall cooled turbine components
US20050126001A1 (en) Process for removing thermal barrier coatings
JP2006207030A (ja) 超合金部品の補修及び再分類
JP2007224920A (ja) タービンエンジン部品の熱遮蔽被覆の局所修理方法
JP2008111425A (ja) ガスタービンエンジン圧縮機用摩擦皮膜
EP2463406B1 (en) Steam turbine
US9884343B2 (en) Closure of cooling holes with a filling agent
RU2768908C1 (ru) Способ очистки компонента, имеющего теплозащитное покрытие
US8617637B2 (en) Plasma spray coating method
JP2008240563A (ja) ガスタービン高温部品の補修方法およびガスタービン高温部品
JP2004012390A (ja) 高温部品の遮熱コーティング材の品質評価法
JP5574683B2 (ja) 補修方法およびそれにより補修されたガスタービンの耐熱部材
US20140157597A1 (en) Method of locally inspecting and repairing a coated component
US20070039175A1 (en) Methods for repairing turbine engine components
Cottom Ultra-High Temperature Thermal Barrier Coating Development and Validation
EP3187624A1 (en) Methods for modifying components
Hassan et al. Failure analysis of gas turbine in first stage turbine blades in an urban power plant
US20170167277A1 (en) Methods for modifying components
Yang et al. A Review of Removal and Repair Techniques for Thermal Barrier Coatings
Ostergren et al. TBC Systems in Space Nozzles