WO2016151924A1 - コーティング層補修方法 - Google Patents

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WO2016151924A1
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coating layer
resistant layer
corrosion
layer
oxide film
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鳥越　泰治
山田　政博
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三菱重工業株式会社
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    • 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
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    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
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    • 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
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • 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
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
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    • C22C—ALLOYS
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/07—Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt

Definitions

  • the present invention relates to a coating layer repair method.
  • Non-Patent Document 1 a submarine production system (Subsea Production System) as in Non-Patent Document 1
  • FPSO floating offshore oil storage facility
  • the compressor used in the seabed production system of Non-Patent Document 1 sends out a production fluid mixed with crude oil, natural gas, or the like from a production well installed on the seabed and excavated to a depth of several thousand meters from the seabed. Used in applications.
  • the compressor used in the floating marine oil storage facility of Non-Patent Document 2 is installed in a marine facility such as a ship.
  • the fluid to be handled is often purified.
  • the fluid to be handled is pretreated by a filter or the like, but solid matter may not be sufficiently removed.
  • a pretreatment using a filter or the like there is one that can separate about 98% of a solid matter of 10 ⁇ m or less, but the remaining several percent remains.
  • a 10 ⁇ m solid is often hard.
  • Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 contains corrosive components such as sulfur. For this reason, the compressor used in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 is subjected to surface treatment such as thermal spraying as a countermeasure against corrosion at the portion in contact with the fluid.
  • surface treatment such as thermal spraying
  • wear and separation may occur due to the remaining solids contained in the fluid described above, and the progress of corrosion may not be suppressed. Therefore, a chromium oxide film (CrO 3 ) or the like may be further formed as a countermeasure against wear. However, even this oxide film cannot completely prevent wear.
  • An object of the present invention is to provide a coating layer repairing method that can be easily repaired even at a site where a compressor is installed, and can reduce the burden on a maintenance worker.
  • the coating layer repairing method detects a damaged portion detecting a damaged portion of a coating layer comprising a corrosion-resistant layer containing chromium and an oxide film layer formed so as to cover the corrosion-resistant layer.
  • the coating layer repairing method further includes an oxide film regeneration step in which the damaged portion detected in the damaged portion detecting step is heated to form an oxide film at least at the damaged portion.
  • the oxide film regeneration step in the coating layer repairing method of the first aspect may heat the damaged portion at 500 ° C. to 1000 ° C.
  • an oxide film having a sufficient thickness can be formed, and evaporation of the oxide film due to overheating can be suppressed.
  • the influence of heat on the base material covered with the coating layer can be suppressed.
  • the damaged part of the first or second aspect may be a part where the corrosion-resistant layer is exposed.
  • a chromium oxide layer can be efficiently formed with chromium contained in a corrosion-resistant layer.
  • the oxide film regeneration step in any one of the first to third aspects may heat the damaged portion by plasma irradiation. .
  • a damage location can be heated easily at appropriate temperature.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of the compressor in embodiment of this invention. It is an expanded sectional view of the surface of the impeller in embodiment of this invention. It is a figure which shows the state which the abrasion-resistant layer in embodiment of this invention damaged. It is a figure which shows the state which is heat-processing the exposed corrosion-resistant layer in embodiment of this invention. It is a figure which shows the state which repair of the coating layer in embodiment of this invention was completed. It is a flowchart of the coating layer repair method in embodiment of this invention.
  • the coating layer repair method of this embodiment is a repair method of a coating layer formed inside the compressor 1 that pumps oil or gas.
  • the compressor 1 of this embodiment pumps a production fluid such as oil and gas collected from a production well of an oil and gas field existing at several hundred to several thousand m in the seabed.
  • the compressor 1 is used in a seabed production system (Subsea Production System) which is one of the development systems of a marine oil and gas field, and is provided on the seabed, or a floating production oil storage facility (Floating Production Storage and Offloading), It is used for FPSO) and installed on the sea.
  • the fluid handled by the compressor 1 contains a corrosive component that corrodes a metal such as sulfur, and contains a solid matter of 10 ⁇ m or less that could not be removed by a filter (not shown).
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a compressor according to an embodiment of the present invention.
  • the compressor 1 includes a casing 2, a rotating shaft 3, a bearing portion 4, and an impeller 5.
  • a centrifugal compressor is illustrated as the compressor 1, but an axial flow compressor may be used.
  • the casing 2 accommodates the rotating shaft 3, the bearing portion 4, and the impeller 5 therein.
  • the casing 2 forms a flow path (not shown) through which the fluid to be compressed flows together with the impeller 5.
  • the rotary shaft 3 is supported so as to be rotatable around the axis O through a bearing portion 4.
  • a rotating power source (not shown) such as a motor is linked to the rotating shaft 3. That is, the rotary shaft 3 can be rotated by driving the rotational power source.
  • the bearing unit 4 includes a journal bearing 41 and a thrust bearing 42.
  • the bearing portion 4 of this embodiment includes two journal bearings 41 and one thrust bearing 42, respectively.
  • the journal bearing 41 supports a load that acts on the rotating shaft 3 in the radial direction with respect to the axis O.
  • the thrust bearing 42 supports a load acting in the direction of the axis O with respect to the rotary shaft 3 via a thrust collar 3 a that protrudes radially outward from the rotary shaft 3.
  • the impeller 5 is fixed to the rotary shaft 3 and rotates at a high speed together with the rotary shaft 3. Thereby, the impeller 5 compresses the fluid G that has flowed into the casing 2 from the suction port (not shown), and discharges the compressed fluid Gc from the discharge port (not shown).
  • a plurality of impellers 5 in this embodiment are provided in the direction of the axis O, and the fluid G is compressed stepwise by each impeller 5 to become a compressed fluid Gc.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the surface of the impeller in the embodiment of the present invention.
  • the impeller 5 includes a coating layer 10 on the surface of the base material 9.
  • the base material 9 is made of stainless steel, for example.
  • the coating layer 10 ensures the corrosion resistance and wear resistance of the base material 9.
  • the coating layer 10 includes a corrosion resistant layer 11 and an abrasion resistant layer 12.
  • the corrosion-resistant layer 11 is formed in layers so as to cover the surface of the base material 9.
  • the corrosion-resistant layer 11 is formed of various materials such as a nickel-based alloy containing chromium (Cr), a cobalt-based alloy containing chromium (Cr), and various stainless steels containing chromium.
  • a nickel-based alloy and a cobalt-based alloy are used as the corrosion resistant layer 11, the powder can be formed by spraying the surface of the base material 9 by thermal spraying.
  • nickel-based alloy examples include Ni-20Cr, Ni-50Cr, Hastelloy X (registered trademark: Ni-22Cr-1.5Co-9Mo-0.6W-18.5Fe), and Inconel 625 (registered trademark: Ni -21.5Cr-9Mo-3.6Nb-0.2Al-0.2Ti-2.5Fe) or the like.
  • cobalt-based alloy examples include Haynes alloy 188 (registered trademark: Co-22Cr-14W-3Fe), CoNiCrAlY (Co-32Ni-21Cr-8Al-0.5Y), and CoCrAlY (Co-29Cr-6Al-0. 8Y) or the like can be used.
  • the thickness of the corrosion-resistant layer 11 is, for example, about 20 ⁇ m to 1 mm.
  • various thermal spraying methods such as low-pressure plasma spraying, plasma spraying in atmospheric pressure, and ultrahigh-speed spraying can be employed.
  • the wear resistant layer 12 is formed on the surface of the corrosion resistant layer 11.
  • the wear-resistant layer 12 is made of a passive oxide film formed on the surface of the corrosion-resistant layer 11.
  • the wear resistant layer 12 of this embodiment is formed of, for example, chromium oxide (Cr 2 O 3 ) obtained by oxidizing chromium contained in the corrosion resistant layer 11 immediately after forming the corrosion resistant layer 11 in an atmosphere containing oxygen. Further, the wear-resistant layer 12 can be formed, for example, by heat-treating the surface of the corrosion-resistant layer 11 in a heat treatment furnace or the like.
  • the corrosion-resistant layer 11 is formed with a thickness of about 10 to 30 mm, for example.
  • FIG. 3 is a view showing a state in which the wear-resistant layer in the embodiment of the present invention is damaged.
  • FIG. 4 is a view showing a state where the exposed corrosion-resistant layer is heat-treated in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state in which the repair of the coating layer in the embodiment of the present invention is completed.
  • FIG. 6 is a flowchart of the coating layer repair method according to the embodiment of the present invention.
  • This repair method of the coating layer 10 puts the compressor 1 into a resting state, and further discharges the corrosive fluid remaining in the flow path inside the compressor 1. Furthermore, this repair method of the coating layer 10 is carried out by opening the casing 2 of the compressor 1 after discharging the fluid from the inside of the compressor 1 and then cleaning the internal flow path as necessary.
  • the damaged portion of the wear-resistant layer 12 is searched for on the surface of the coating layer 10 (step S01; damaged portion detecting step).
  • the damaged part of the abrasion-resistant layer 12 can be detected by visual observation by an operator or a portable fluorescent X-ray analyzer.
  • the damage to be repaired in this embodiment is damage that reaches at least the corrosion resistant layer 11 from the outer surface of the wear resistant layer 12. In other words, a portion where the corrosion-resistant layer 11 is exposed to the outside due to damage is detected as a damaged portion. Examples of the type of damage include wear, cracking, and peeling of the wear-resistant layer 12.
  • the detected damaged portion is heated (step S02; oxide film regeneration step). More specifically, the damaged part is heated by plasma irradiation or the like.
  • This heating condition is sufficient if the surface temperature of the exposed corrosion-resistant layer 11 can be in the range of 500 ° C. to 1000 ° C. If the temperature of the corrosion-resistant layer 11 is less than 500 ° C., a sufficiently thick chromium oxide layer may not be formed. When the temperature of the corrosion-resistant layer 11 exceeds 1000 ° C., the chromium oxide layer may be decomposed and evaporated.
  • the above-described plasma irradiation can be performed using the plasma spraying apparatus 20.
  • the spraying material is used without being supplied to the plasma spraying apparatus 20.
  • a spray gun (F4 gun) manufactured by Sulzer Metco Co., Ltd. that performs atmospheric pressure plasma spraying can be used.
  • spray current 600 (A)
  • spray distance 150 (mm)
  • Ar / H 2 O 35 / 7.4 (l / min)
  • the heating of the damaged part is not limited to the plasma irradiation described above. Examples of heating methods other than plasma irradiation include high-frequency heating and heating with a heater.
  • a chromium oxide layer (film) 13 is formed on the exposed surface of the corrosion-resistant layer 11.
  • the chromium oxide layer 13 is formed with a thickness t1 of about 100 mm.
  • the wear-resistant layer 12 around the portion where the corrosion-resistant layer 11 is exposed is also heated by heating the damaged portion. This heating produces chromium oxide, which substantially increases the thickness t2 of the wear resistant layer 12 by about 100 mm. That is, the substantial thickness t2 of the wear-resistant layer 12 around the damaged portion is about 110 to 130 mm. Thereby, the abrasion resistance of the abrasion resistant layer 12 around the damaged portion is improved.
  • the damaged portion can be heated only by heating the damaged portion.
  • An oxide film layer of chromium oxide can be formed.
  • the damaged portion is heated in the range of 500 ° C. to 1000 ° C., so that a sufficiently thick chromium oxide film can be formed. At this time, evaporation of the chromium oxide film due to overheating can also be suppressed. Furthermore, the influence of heat on the base material 9 covered with the coating layer 10 can also be suppressed.
  • the chromium contained in the corrosion-resistant layer 11 can be efficiently heated to easily form a chromium oxide layer. Furthermore, the damaged part can be easily heated at an appropriate temperature by heating by plasma irradiation. Therefore, skill is not required and the burden on the operator can be reduced.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific shapes, configurations, and the like given in the embodiment are merely examples, and can be changed as appropriate.
  • the coating layer 10 is formed on the surface of the impeller 5 .
  • the location where the coating layer 10 is formed is not limited to the surface of the impeller 5 as long as it is a location where fluid flows.
  • the coating layer 10 may be formed on the inner wall of the flow path through which the fluid flows.
  • the compressor 1 is an axial compressor
  • the coating layer 10 is formed on the surfaces of moving blades and stationary blades.
  • the coating layer repairing method of the present invention may not be a situation where the base material 9 is exposed.
  • the present invention is applied to a place where damage does not reach the corrosion-resistant layer 11, the thickness of the wear-resistant layer 12 can be increased and the wear resistance can be improved.
  • the wear-resistant layer 12 is formed from chromium oxide
  • the wear-resistant layer 12 may be formed from an oxide other than chromium.
  • a chromium oxide layer is formed between the wear-resistant layer 12 made of an oxide other than chromium and the base material 9.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be applied to a compressor having two or less impellers 5 or a compressor having four or more impellers 5.
  • the compressor 1 in the above-described embodiment is used in a seabed production system and a floating offshore oil storage facility is illustrated.
  • the present invention is not limited to the compressor used in these submarine production systems and floating offshore oil storage facilities.
  • This invention can be applied to a coating layer repair method. According to this coating layer repairing method, it is possible to easily repair even the site where the compressor is installed, and the burden on the maintenance worker can be reduced.

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Abstract

　コーティング層補修方法は、クロムを含む耐食層（１１）と、耐食層（１１）を覆うように形成される酸化膜層（１２）とからなるコーティング層（１０）の損傷箇所を検出する損傷箇所検出工程と、損傷箇所検出工程により検出された損傷箇所を加熱して、少なくとも損傷箇所に酸化膜（１３）を形成させる酸化膜再生工程と、を含む。

Description

コーティング層補修方法
　この発明は、コーティング層補修方法に関する。
　本願は、２０１５年３月２３日に、日本に出願された特願２０１５－０５８９４５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　圧縮機にあっては、非特許文献１のような海底生産システム（Ｓｕｂｓｅａ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）や、非特許文献２のような浮体式海洋石油貯蔵設備（Ｆｌｏａｔｉｎｇ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｓｔｏｒａｇｅ　ａｎｄ　Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ、ＦＰＳＯ）に使用されるものが知られている。非特許文献１の海底生産システムに使用される圧縮機は、例えば、海底に設置されて海底から数千ｍの深さまで掘削した生産井から原油や天然ガス等が混在した生産流体を海上に送り出す用途で用いられる。非特許文献２の浮体式海洋石油貯蔵設備に使用される圧縮機は、船舶等の海上設備に設置される。
三菱重工技報　Ｖｏｌ．３４　Ｎｏ．５　Ｐ３１０－Ｐ３１３ Ｔｕｒｂｏｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ／Ｏｃｔｏｂｅｒ　２０１４　Ｐ１８－Ｐ２４
　一般に用いられる圧縮機の場合、取り扱う流体は精製されている場合が多い。しかし、非特許文献１や非特許文献２で用いる圧縮機の場合、その取り扱う流体は、フィルタ等により前処理がされているものの、十分に固形物の除去がなされていない場合がある。例えば、フィルタ等による前処理としては、１０μｍ以下の固形物を９８％程度分離できるものもあるが、残りの数％が残留してしまう。非特許文献１や非特許文献２で取り扱う流体の場合、１０μｍの固形物は、硬質であることが多い。
　非特許文献１や非特許文献２で取り扱う流体には、硫黄などの腐食成分が含まれている。そのため、非特許文献１や非特許文献２で用いる圧縮機には、流体と接する部分に、腐食対策として溶射などの表面処理が施されている。
　しかしながら、このような腐食対策の表面処理を施した耐食層では、上述した流体に含まれる残留した固形物によって摩耗や剥離が生じてしまい、腐食の進行を抑制できなくなる場合がある。
　そこで、摩耗対策としてクロムの酸化膜（ＣｒＯ３）等を更に形成する場合がある。しかし、この酸化膜でも摩耗を完全に防ぐことはできない。例えば、酸化膜の一部が局所的に剥がれると、大気中では自己補修されるが、腐食流体中では自己補修されずに、その下層の耐食層の摩耗が進行してしまう可能性がある。そのため、圧縮機を現場から工場に輸送して修理を行うなど、メンテナンス作業者の負担が増加してしまう。
　この発明は、圧縮機の設置された現場であっても容易に補修可能とし、メンテナンス作業者の負担を軽減できるコーティング層補修方法を提供することを目的とする。
　この発明の第一態様によれば、コーティング層補修方法は、クロムを含む耐食層と、前記耐食層を覆うように形成される酸化膜層とからなるコーティング層の損傷箇所を検出する損傷箇所検出工程を含む。このコーティング層補修方法は、前記損傷箇所検出工程により検出された損傷箇所を加熱して、少なくとも前記損傷箇所に酸化膜を形成させる酸化膜再生工程を更に含む。
　このように構成することで、検出されたコーティング層の損傷箇所に酸化膜層が十分に形成されていなくても、この損傷箇所に対して加熱するだけで、損傷箇所に酸化クロムの酸化膜層を形成することができる。その結果、圧縮機の設置された現場であっても容易に補修可能とし、メンテナンス作業者の負担を軽減することができる。
　この発明の第二態様によれば、コーティング層補修方法は、第一態様のコーティング層補修方法における酸化膜再生工程が、前記損傷箇所を、５００℃から１０００℃で加熱するようにしてもよい。
　このように構成することで、十分な厚さの酸化膜を形成できるとともに、過熱による酸化膜の蒸発等を抑制できる。さらに、コーティング層で覆われる母材に対する熱の影響を抑制できる。
　この発明の第三態様によれば、コーティング層補修方法は、第一又は第二態様の前記損傷箇所が、前記耐食層が露出している箇所であってもよい。
　このようにすることで、耐食層に含まれるクロムによって酸化クロム層を効率よく形成することができる。
　この発明の第四態様によれば、コーティング層補修方法は、第一から第三態様の何れか一つの態様における前記酸化膜再生工程が、プラズマ照射によって前記損傷箇所を加熱するようにしてもよい。
　このように構成することで、損傷箇所を適切な温度で容易に加熱できる。
　上記コーティング層補修方法によれば、圧縮機の設置された現場であっても容易に補修可能とし、メンテナンス作業者の負担を軽減できる。
この発明の実施形態における圧縮機の概略構成図である。 この発明の実施形態におけるインペラの表面の拡大断面図である。 この発明の実施形態における耐摩耗層が損傷した状態を示す図である。 この発明の実施形態における露出した耐食層に加熱処理を行っている状態を示す図である。 この発明の実施形態におけるコーティング層の補修が完了した状態を示す図である。 この発明の実施形態におけるコーティング層補修方法のフロー図である。
　次に、この発明の実施形態に係るコーティング層補修方法を図面に基づき説明する。
　この実施形態のコーティング層補修方法は、油やガスなどを圧送する圧縮機１の内部に形成されるコーティング層の補修方法である。
　この実施形態の圧縮機１は、例えば、海底数百から数千ｍに存在する油ガス田の生産井から採取された油・ガス等の生産流体を圧送する。この圧縮機１は、例えば、海洋油ガス田開発方式の一つである海底生産システム（Ｓｕｂｓｅａ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）に使用されて海底に設けられたり、浮体式海洋石油貯蔵設備（Ｆｌｏａｔｉｎｇ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｓｔｏｒａｇｅ　ａｎｄ　Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ、ＦＰＳＯ）に使用されて海上に設けられたりする。この圧縮機１が取り扱う流体には、硫黄等の金属を腐食させる腐食成分が含まれるとともに、フィルタ（図示せず）により除去できなかった１０μｍ以下の固形物が数％含まれている。
　図１は、この発明の実施形態における圧縮機の概略構成図である。
　図１に示すように、圧縮機１は、ケーシング２と、回転軸３と、軸受部４と、インペラ５と、を備えている。この実施形態の説明において、圧縮機１として遠心圧縮機を例示しているが、軸流圧縮機であっても良い。
　ケーシング２は、その内部に回転軸３、軸受部４、インペラ５をそれぞれ収容している。このケーシング２は、インペラ５とともに、圧縮する流体が流れる流路（図示せず）を形成する。
　回転軸３は、軸受部４を介して軸線Ｏ回りに回転可能に支持されている。この回転軸３には、モータ等の回転動力源（図示せず）が連係される。つまり、回転動力源を駆動することで、回転軸３が回転可能となっている。
　軸受部４は、ジャーナル軸受４１と、スラスト軸受４２と備えている。この実施形態の軸受部４は、２つのジャーナル軸受４１と、１つのスラスト軸受４２とをそれぞれ備えている。ジャーナル軸受４１は、回転軸３に対して軸線Ｏを基準とする径方向に作用する荷重を支持する。スラスト軸受４２は、回転軸３から径方向外側に突出するスラストカラー３ａを介して、回転軸３に対して軸線Ｏ方向に作用する荷重を支持する。
　インペラ５は、回転軸３に固定され、回転軸３とともに高速回転する。これにより、インペラ５は、吸込み口（図示せず）からケーシング２の内部に流入した流体Ｇを圧縮して、吐出口（図示せず）から圧縮流体Ｇｃとして吐出する。この実施形態におけるインペラ５は、軸線Ｏ方向に複数設けられ、流体Ｇは、各インペラ５によって段階的に圧縮されて圧縮流体Ｇｃとなる。
　図２は、この発明の実施形態におけるインペラの表面の拡大断面図である。
　図２に示すように、インペラ５は、その母材９の表面にコーティング層１０を備えている。母材９は、例えば、ステンレス鋼で形成される。コーティング層１０は、母材９の耐食性、および、耐摩耗性を担保する。このコーティング層１０は、耐食層１１と、耐摩耗層１２と、をそれぞれ備えている。
　耐食層１１は、母材９の表面を覆うようにして層状に形成される。この耐食層１１は、クロム（Ｃｒ）を含むニッケル基合金、クロム（Ｃｒ）を含むコバルト基合金、および、クロムを含有する各種のステンレス鋼等の各種材料により形成されている。ここで、耐食層１１としてニッケル基合金、および、コバルト基合金を用いる場合は、その粉末を母材９の表面に溶射により吹き付けて形成することができる。
　ニッケル基合金としては、例えば、Ｎｉ－２０Ｃｒ、Ｎｉ－５０Ｃｒ、ハステロイＸ（登録商標：Ｎｉ－２２Ｃｒ－１．５Ｃｏ－９Ｍｏ－０．６Ｗ－１８．５Ｆｅ）、および、インコネル６２５（登録商標：Ｎｉ－２１．５Ｃｒ－９Ｍｏ－３．６Ｎｂ－０．２Ａｌ－０．２Ｔｉ－２．５Ｆｅ）などを用いることができる。
　コバルト基合金としては、例えば、Ｈａｙｎｅｓ　ａｌｌｏｙ　１８８（登録商標：Ｃｏ－２２Ｃｒ－１４Ｗ－３Ｆｅ），ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ（Ｃｏ－３２Ｎｉ－２１Ｃｒ－８Ａｌ－０．５Ｙ）や，ＣｏＣｒＡｌＹ（Ｃｏ－２９Ｃｒ－６Ａｌ－０．８Ｙ）等を用いることができる。
　耐食層１１の厚さは、例えば、２０μｍ～１ｍｍ程度とされる。上述した溶射の方法としては、例えば、低圧プラズマ溶射、大気圧中におけるプラズマ溶射、および、超高速溶射等、種々の溶射方法を採用できる。
　耐摩耗層１２は、耐食層１１の表面に形成される。この耐摩耗層１２は、耐食層１１の表面に形成される不動態である酸化膜からなる。この実施形態の耐摩耗層１２は、例えば、酸素を含む雰囲気で耐食層１１を形成した直後に、耐食層１１に含まれるクロムが酸化した酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）で形成される。さらに、この耐摩耗層１２は、例えば、耐食層１１の表面を熱処理炉等で加熱処理することでも形成できる。この耐食層１１の厚さは、例えば、１０～３０Å程度に形成される。
　次に、上述したコーティング層１０の補修方法について図面を参照しながら説明する。
　図３は、この発明の実施形態における耐摩耗層が損傷した状態を示す図である。図４は、この発明の実施形態における露出した耐食層に加熱処理を行っている状態を示す図である。図５は、この発明の実施形態におけるコーティング層の補修が完了した状態を示す図である。図６は、この発明の実施形態におけるコーティング層補修方法のフロー図である。
　このコーティング層１０の補修方法は、圧縮機１を休止状態とし、更に圧縮機１の内部の流路に残存する腐食性の流体を排出する。更にこのコーティング層１０の補修方法は、流体を圧縮機１の内部から排出した後、必要に応じて内部流路を洗浄した後に、圧縮機１のケーシング２を開けて実施する。
　図３、図６に示すように、まず、コーティング層１０の表面に、耐摩耗層１２の損傷箇所を探す（ステップＳ０１；損傷箇所検出工程）。ここで、耐摩耗層１２の損傷箇所は、作業者による目視や、可搬型の蛍光Ｘ線分析装置などによって検出することができる。この実施形態において補修対象となる損傷は、少なくとも耐摩耗層１２の外面から耐食層１１に至っている損傷である。言い換えれば、損傷により耐食層１１が外部に露出している箇所を損傷箇所として検出する。損傷の種類としては、耐摩耗層１２の摩耗、割れ、および、剥離などが例示できる。
　次いで、図４、図６に示すように、検出された損傷箇所を加熱する（ステップＳ０２；酸化膜再生工程）。より具体的には、損傷箇所をプラズマ照射などで加熱する。この加熱条件は、露出した耐食層１１の表面温度を５００℃～１０００℃の範囲内にすることができればよい。耐食層１１の温度が５００℃を下回ると、十分な厚さの酸化クロムの層を形成できない可能性がある。耐食層１１の温度が１０００℃を上回ると、酸化クロムの層が分解、蒸発する可能性がある。
　上述したプラズマ照射は、プラズマ溶射装置２０を用いて実施できる。この場合、プラズマ溶射装置２０に溶射材を供給しないようにして使用する。このプラズマ溶射装置２０としては、大気圧プラズマ溶射を行うスルザーメテコ社製溶射ガン（Ｆ４ガン）を使用することができる。この溶射ガンを用いた場合、例えば、溶射電流：６００（Ａ）、溶射距離：１５０（ｍｍ）、Ａｒ／Ｈ２Ｏ：３５／７．４（ｌ／ｍｉｎ）とすればよい。損傷箇所の加熱は、上述したプラズマ照射に限られない。プラズマ照射以外の加熱方法としては、例えば、高周波加熱や、ヒーターによる加熱が挙げることができる。これら、高周波加熱やヒーターによる加熱は、損傷箇所以外も加熱することとなるが、プラズマ照射の場合、ピンポイントで表面の温度だけを上昇させることができるため、例えば、母材９への熱の影響を最小限に抑えることができる等の点で有利となる。
　図５に示すように、耐食層１１が加熱されて５００℃～１０００℃（例えば、７００℃程度）になると、耐食層１１の露出表面に酸化クロムの層（被膜）１３が形成される。この酸化クロムの層１３は、厚さｔ１が１００Å程度で形成される。この際、損傷個所の加熱により、耐食層１１が露出している箇所の周囲の耐摩耗層１２も加熱される。この加熱により酸化クロムが生成されて、実質的に耐摩耗層１２の厚さｔ２が１００Å程度増加する。つまり、損傷箇所の周囲の実質的な耐摩耗層１２の厚さｔ２が１１０～１３０Å程度となる。これにより、損傷箇所の周囲の耐摩耗層１２の耐摩耗性が向上する。
　上述したコーティング層１０の補修方法によれば、検出されたコーティング層１０の損傷箇所に耐摩耗層１２が十分に形成されていなくても、この損傷箇所に対して加熱するだけで、損傷箇所に酸化クロムの酸化膜層を形成することができる。その結果、圧縮機１の設置された現場であっても損傷箇所を容易に補修可能とし、メンテナンス作業者の負担を軽減することができる。
　さらに、損傷箇所を、５００℃から１０００℃の範囲で加熱するようにしたことで、十分な厚さの酸化クロムの被膜を形成することができる。この際、過熱による酸化クロムの被膜が蒸発することも抑制できる。さらに、コーティング層１０で覆われる母材９に対する熱の影響も抑制できる。
　さらに、耐食層１１が露出している箇所を加熱することで、耐食層１１に含まれるクロムを効率よく加熱して酸化クロムの層を容易に形成することができる。
　さらに、プラズマ照射により加熱することで、損傷箇所を適切な温度で容易に加熱することができる。そのため、熟練を要さず、作業者の負荷を軽減できる。
　この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
　例えば、上述した実施形態においては、コーティング層１０がインペラ５の表面に形成される場合について説明した。しかし、コーティング層１０を形成する箇所は、流体が流れる箇所であれば良く、インペラ５の表面に限られない。例えば、コーティング層１０を、流体が流れる流路の内壁に形成するようにしても良い。コーティング層１０は、圧縮機１が軸流圧縮機の場合には、動翼、および、静翼等の表面に形成される。
　さらに、上述した実施形態においては、耐食層１１が外部に露出している損傷箇所を補修する場合について説明した。しかし、この発明のコーティング層補修方法は、母材９が露出するような状況でなければよい。損傷が耐食層１１に至っていない箇所にこの発明を適用した場合、耐摩耗層１２の厚さを増加させて、耐摩耗性を向上させることができる。
　さらに、上述した実施形態においては、耐摩耗層１２が酸化クロムから形成される場合について説明したが、耐摩耗層１２はクロム以外の酸化物から形成されても良い。この場合、損傷箇所を加熱する際に、クロム以外の酸化物からなる耐摩耗層１２と母材９との間に、酸化クロムの層が形成されることとなる。
　さらに、上述した実施形態においては、インペラ５が３つ並んで設けられる場合について説明したが、これに限られない。例えば、インペラ５を２つ以下備える圧縮機や４つ以上備える圧縮機にも適用できる。
　さらに、上述した実施形態における圧縮機１は、海底生産システム、浮体式海洋石油貯蔵設備に使用される場合を例示した。しかし、この発明は、これら海底生産システム、浮体式海洋石油貯蔵設備で用いられる圧縮機に限られない。
　この発明は、コーティング層補修方法に適用できる。このコーティング層補修方法によれば、圧縮機の設置された現場であっても容易に補修可能とし、メンテナンス作業者の負担を軽減できる。
１　圧縮機
２　ケーシング
３　回転軸
３ａ　スラストカラー
４　軸受部
５　インペラ
９　母材
１０　コーティング層
１１　耐食層
１２　耐摩耗層
１３　酸化クロムの層
２０　プラズマ溶射装置
４１　ジャーナル軸受
４２　スラスト軸受
Ｇ　流体
Ｇｃ　圧縮流体

Claims (4)

  1. 　クロムを含む耐食層と、前記耐食層を覆うように形成される酸化膜層とからなるコーティング層の損傷箇所を検出する損傷箇所検出工程と、
    　前記損傷箇所検出工程により検出された損傷箇所を加熱して、少なくとも前記損傷箇所に酸化膜を形成させる酸化膜再生工程と、
    を含むコーティング層補修方法。
  2. 　前記酸化膜再生工程は、
    　前記損傷箇所を、５００℃から１０００℃で加熱する請求項１に記載のコーティング層補修方法。
  3. 　前記損傷箇所は、
    　前記耐食層が露出している箇所である請求項１又は２に記載のコーティング層補修方法。
  4. 　前記酸化膜再生工程は、
    　プラズマ照射によって前記損傷箇所を加熱する請求項１から３の何れか一項に記載のコーティング層補修方法。
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