DE102015203985A1 - Process for reprocessing a component by means of local thermomechanical treatment - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Wideraufbereiten eines betriebsbedingt lokal geschädigten Bauteils (120) mit einer ursprünglich kubischen γ/γ’-Mikrostruktur, wobei die betriebsbedingte lokale Schädigung in einer entlang einer Ausdehnungsrichtung gerichteten Vergröberung der γ/γ’-Mikrostruktur besteht, zur Verfügung gestellt. In dem Verfahren wird die Ausdehnungsrichtung der gerichtet vergröberten γ/γ’-Mikrostruktur durch lokales Erwärmen und Einbringen einer Zug- und oder Druckspannung (503, 505), insbesondere im Bereich einer lokalen Schädigung des Bauteils, in ihrer Orientierung gedreht.A method is provided for recycling an operationally locally damaged component (120) having an originally cubic γ / γ 'microstructure, wherein the operational local damage is in a coarsening of the γ / γ' microstructure directed along an extension direction. In the method, the direction of expansion of the directionally coarsened γ / γ 'microstructure is rotated in orientation by locally heating and introducing a tensile and / or compressive stress (503, 505), particularly in the region of local damage to the component.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederaufbereitung (auch „Refurbishment“ genannt) von betriebsbedingt lokal geschädigten Bauteilen mittels lokaler thermomechanischer Behandlung. Die geschädigten Bauteile können hierbei insbesondere Turbinenschaufeln aus einkristallinen Superlegierungen sein. The present invention relates to a method for reprocessing (also called "refurbishment") of locally damaged components due to operation by means of local thermomechanical treatment. The damaged components may in this case be turbine blades made of monocrystalline superalloys in particular.

In den heutigen stationären Gasturbinen zur Energieerzeugung werden immer höhere Wirkungsgrade angestrebt, was in immer höheren Heißgastemperaturen resultiert und damit die Bauteile im Heißgasbereich der Gasturbine thermisch höher beansprucht. Besonders für Gasturbinenschaufeln trifft dies zu. Entsprechende Bauteile, die diese Beanspruchungen ertragen, müssen in der Regel aus einkristallinen Superlegierungen hergestellt und mit einer isolierenden Beschichtung, meist aus Keramik mit einer darunter befindlichen Haftvermittlerschicht, versehen werden. Damit handelt es sich um in der Herstellung sehr aufwendige und teure Komponenten. Trotzdem sind diese Bauteile meist nur zeitfest und müssen im Rahmen von Wartungen geprüft und bei entsprechender Schädigung ausgetauscht werden. Eine Schädigung kann zum Beispiel aus lokalen Gefügeveränderungen durch thermische Überlastung bestehen. In today's stationary gas turbines for power generation ever higher efficiencies are sought, resulting in ever higher hot gas temperatures and thus thermally stressed the components in the hot gas region of the gas turbine higher. This is especially true for gas turbine blades. Corresponding components which endure these stresses usually have to be made of monocrystalline superalloys and provided with an insulating coating, usually of ceramic with an adhesion promoter layer underneath. These are very complex and expensive components in production. Nevertheless, these components are usually only time-proof and must be checked as part of maintenance and replaced with appropriate damage. Damage can, for example, consist of local structural changes due to thermal overload.

Aus wirtschaftlichen Gründen wird versucht, die Herstellungs- und Betriebskosten von Gasturbinen minimal zu halten. Wenn es gelingt, die Lebensdauer von teuren Gasturbinenkomponenten, besonders solchen Bauteile die aus einkristallinen Superlegierungen hergestellt wurden, zu verlängern, bedeutet dies einen deutlichen wirtschaftlichen Vorteil. Solch eine Lebensdauerverlängerung kann zum Beispiel durch ein geeignetes Reparaturverfahren für lokale Gefügeveränderungen gelingen. For economic reasons, attempts are made to keep the manufacturing and operating costs of gas turbines to a minimum. If it is possible to extend the life of expensive gas turbine components, especially those made of monocrystalline superalloys, this has a significant economic advantage. Such a life extension can be achieved, for example, by a suitable repair method for local structural changes.

Lebensdauerbegrenzend für Gasturbinenbauteile aus einkristallinen Superlegierungen sind vor allem Veränderungen der Mikrostruktur. Solche Bauteile weisen bei entsprechender Fertigung eine kubische γ/γ’-Mikrostruktur aus den Korngrenzen der Legierungsbestandteile auf. Die Mikrostrukturen sind sehr kleinteilig und homogen verteilt. Unter dem gleichzeitigen Einfluss von Wärme oberhalb eines bestimmten Temperaturniveaus und mechanischen Spannungen verändert sich diese Mikrostruktur. Sie wird großteiliger und richtet sich abhängig von der Spannungsrichtung und -art aus, was auch als „Rafting“ bezeichnet wird. Diese Gefügeveränderungen können nachteilig sein, insbesondere für das Kriechverhalten des Bauteils. Im Rahmen der konstruktiven Auslegung wird normalerweise versucht, die Bauteile im Betrieb unterhalb der für Rafting erforderlichen Temperatur zu halten. Unter anderem werden zu diesem Zweck isolierende Beschichtungen verwendet. Im Betrieb können diese Beschichtungen jedoch beschädigt werden oder es kann aus anderen Gründen zu lokalem Überschreiten der für Rafting erforderlichen Temperaturen komme. Dies kann zu lokalem Rafting führen. Lifetime limiting for gas turbine components made of monocrystalline superalloys are mainly changes in the microstructure. Such components have a cubic γ / γ'-microstructure from the grain boundaries of the alloy components when manufactured accordingly. The microstructures are very fragmented and homogeneously distributed. Under the simultaneous influence of heat above a certain temperature level and mechanical stresses, this microstructure changes. It becomes more complex and depends on the direction and type of tension, which is also known as "rafting". These microstructural changes can be disadvantageous, in particular for the creep behavior of the component. As part of the structural design is usually trying to keep the components in operation below the temperature required for rafting. Among other things, insulating coatings are used for this purpose. In operation, however, these coatings can be damaged or it may come for other reasons to locally exceeding the temperatures required for rafting. This can lead to local rafting.

Bisher ist den Erfindern der vorliegenden Patentanmeldung kein Reparaturverfahren für durch lokales Rafting geschädigte Bauteile bekannt. So far, the inventors of the present patent application, no repair method for damaged by local rafting components is known.

Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die Wiederaufbereitung von lokal durch Rafting geschädigten Bauteilen aus einkristallinen Superlegierungen ermöglicht. Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 gelöst, die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. It is therefore an object of this invention to provide a method which allows the recycling of locally damaged by rafting components of monocrystalline superalloys. This object is achieved according to claim 1, the dependent claims contain advantageous embodiments of the invention.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Wideraufbereiten eines betriebsbedingt lokal geschädigten Bauteils mit einer ursprünglich kubischen γ/γ’-Mikrostruktur, wobei die betriebsbedingte lokale Schädigung in einer entlang einer Ausdehnungsrichtung gerichteten Vergröberung der γ/γ’-Mikrostruktur besteht, zur Verfügung gestellt. In diesem Verfahren wird die Ausdehnungsrichtung der gerichtet vergröberten γ/γ’-Mikrostruktur durch lokales Erwärmen und Einbringen einer Zug- und oder Druckspannung, insbesondere im Bereich einer lokalen Schädigung des Bauteils, in ihrer Orientierung gedreht. According to the invention, a method is provided for recycling an operationally locally damaged component with an originally cubic γ / γ 'microstructure, wherein the operational local damage consists in a coarsening of the γ / γ' microstructure directed along an expansion direction. In this method, the direction of expansion of the directionally coarsened γ / γ 'microstructure is rotated in its orientation by local heating and introduction of a tensile and / or compressive stress, in particular in the region of local damage to the component.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, in Bauteilen mit einer ursprünglich kubischen γ/γ’-Mikrostruktur die vergröberten Mikrostrukturen (sog. Rafting oder Rafts) im Rahmen einer Wiederaufbereitung in eine angestrebten Ausdehnungsrichtung zu drehen. Die Ausrichtung der Rafts relativ zur Richtung der dominierenden lokalen Betriebsspannung beeinflusst die Festigkeitseigenschaften eines Bauteils, besonders bei hohen Temperaturen, so dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens die Festigkeitseigenschaften im Bereich der lokalen Schädigung im Rahmen einer Wiederaufbereitung gezielt eingestellt werden können. The method according to the invention makes it possible to rotate the coarsened microstructures (so-called rafting or rafts) in components with an originally cubic γ / γ 'microstructure in the course of a reprocessing in a desired direction of expansion. The orientation of the rafts relative to the direction of the dominant local operating voltage influences the strength properties of a component, especially at high temperatures, so that with the aid of the method according to the invention, the strength properties in the area of local damage can be adjusted in a targeted manner during reprocessing.

Im Rahmen des beschriebenen Verfahrens können insbesondere in der angestrebten Ausdehnungsrichtung der vergröberten γ/γ’-Mikrostruktur eine Druck- und/oder quer zur angestrebten Ausdehnungsrichtung der vergröberten γ/γ’-Mikrostruktur Zugspannungen auf das Bauteil aufgebracht werden. Nach dem derzeitigen Stand der Forschung führt dies zur gewünschten Ausrichtung der Rafts. In the context of the described method, in particular in the desired direction of expansion of the coarsened γ / γ'-microstructure, tensile stresses can be applied to the component in a pressure and / or transverse direction to the desired direction of expansion of the coarsened γ / γ'-microstructure. According to the current state of research, this leads to the desired orientation of the rafts.

Die Im Rahmen des Wiederaufbereitungsverfahrens angestrebte Ausdehnungsrichtung der Rafts kann insbesondere rechtwinklig zur Ausdehnungsrichtung der aufgrund einer lokalen Schädigung gerichtet vergröberten γ/γ’-Mikrostruktur verlaufen. Die Ausdehnungsrichtung der gerichtet vergröberten γ/γ’-Mikrostruktur aus dem Betrieb ist vor allem davon abhängig ob im Betrieb Zug- oder Druckspannungen vorherrschen. Druckspannungen verursachen nach aktuellem Stand der Forschung Rafts parallel zur Hauptspannungsrichtung, Zugspannungen rechtwinklig zur Hauptspannungsrichtung. Je nach mechanischer und thermischer Belastung im Betrieb und der verwendeten Legierung können Rafts parallel oder rechtwinklig zur Hauptspannungsrichtung vorteilhaft sein. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die für den Anwendungsfall geeignete Ausdehnungsrichtung der Rafts eingestellt werden. The expansion direction of the rafts desired in the course of the recycling process may be, in particular, perpendicular to the direction of expansion of the γ / γ 'microstructure, which is directed in a coarse direction due to local damage. The direction of expansion of the directionally coarsened γ / γ'-microstructure from the operation is mainly dependent on whether tensile or compressive stresses prevail during operation. Compressive stresses, according to the current state of research, cause rafts parallel to the main stress direction, tensile stresses perpendicular to the principal stress direction. Depending on the mechanical and thermal load during operation and the alloy used, rafts may be advantageous in parallel or at right angles to the principal stress direction. With the method according to the invention, the expansion direction of the rafts suitable for the application can be adjusted.

Die zur Ausrichtung der Rafts angelegte Zug- oder Druckspannung kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren gezielt auf einen bestimmten Wert eingestellt werden. Die kann mit Hilfe einer geeigneten Messeinrichtung, zum Beispiel mittels Dehnungsmesstreifen kontrolliert werden. So kann sichergestellt werden, dass an der Schadstelle ausreichend hohe Spannungen zur Durchführung des Verfahrens vorliegen, ohne das Bauteil als Ganzes mehr als notwendig zu belasten. The tensile or compressive stress applied for aligning the rafts can be adjusted to a specific value in the method according to the invention. This can be controlled by means of a suitable measuring device, for example by means of strain gauges. This makes it possible to ensure that sufficiently high voltages are present at the damaged area for carrying out the method without burdening the component as a whole more than necessary.

Zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Ausdehnungsrichtung der vergröberten γ/γ’-Mikrostruktur ermittelt werden. Dies kann mit einer metallurgischen Untersuchung erfolgen. Daraus können Rückschlüsse auf die lokalen Spannungen und Temperaturen im Betrieb geschlossen werden. Dies unterstützt die Wahl der gewünschten Ausdehnungsrichtung der Rafts. At the beginning of the process according to the invention, the direction of expansion of the coarsened γ / γ 'microstructure can be determined. This can be done with a metallurgical investigation. From this, conclusions can be drawn about the local stresses and temperatures during operation. This supports the choice of the desired direction of expansion of the rafts.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das gesamte Bauteil während der lokalen Erwärmung im Bereich der Schädigung und des gleichzeitigen Anlegens von Zug- oder Druckspannungen auf mindestens 500°C geheizt werden. Die lokale Erwärmung im Bereich der Schädigung erfolgt dann auf eine Temperatur, die mindestens 150 °C, vorzugsweise 200 °C insbesondere sogar 250 °C über der Temperatur auf die das gesamte Bauteil erwärmt wird, liegt. Vorzugsweise wird das gesamte Bauteil während der lokalen Erwärmung im Bereich der Schädigung und des gleichzeitigen Anlegens von Zug- oder Druckspannungen auf eine Temperatur im Bereich von 650 °C bis 750 °C, insbesondere 700 °C geheizt. Der Bereich der Schädigung wird dann auf eine Temperatur zwischen 900 °C und 1000 °C, insbesondere 950 °C, erwärmt. So kann für das Gesamtbauteil eine übermäßige Erwärmung und damit ungewünschte Eigenschaftsbeeinflussung vermieden werden. Gleichzeitig liegen im geschädigten Bereich ausreichend hohe Temperaturen zur Durchführung des Verfahrens vor und der Temperaturgradient im Bauteil bewegt sich in zulässigen Bereichen. In the context of the method according to the invention, the entire component during local heating in the area of damage and the simultaneous application of tensile or compressive stresses can be heated to at least 500 ° C. The local heating in the region of the damage then takes place at a temperature which is at least 150 ° C., preferably 200 ° C., in particular even 250 ° C. above the temperature to which the entire component is heated. Preferably, the entire component during local heating in the region of damage and the simultaneous application of tensile or compressive stresses to a temperature in the range of 650 ° C to 750 ° C, in particular 700 ° C is heated. The area of damage is then heated to a temperature between 900 ° C and 1000 ° C, in particular 950 ° C. Thus, excessive heating and thus undesirable property influencing can be avoided for the entire component. At the same time, sufficiently high temperatures are present in the damaged area for carrying out the method and the temperature gradient in the component is within permissible ranges.

Die lokale Erwärmung der geschädigten Bereiche kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels eines Lasers erfolgen. Dadurch kann die Wärmeeinbringung lokal genau definiert werden. Da durch einen Laser die Energie auch in einer sehr kurzen Zeit eingebracht werden kann, ist ein Wärmeverlust durch Wärmeleitung im Bauteil minimiert und die Gesamtenergieeinbringung verglichen mit anderen Methoden niedrig. The local heating of the damaged areas can take place within the scope of the method according to the invention by means of a laser. As a result, the heat input can be locally defined precisely. Since the energy can be introduced by a laser in a very short time, heat loss is minimized by heat conduction in the component and the total energy input compared to other methods low.

Während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das behandelte Bauteil von einer Schutzgasatmosphäre umgeben sein oder sich in einem Vakuum befinden, um Oxidation zu vermeiden. During the implementation of the method according to the invention, the treated component may be surrounded by a protective gas atmosphere or be in a vacuum in order to avoid oxidation.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Further features, properties and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying figures.

1 zeigt beispielhaft eine Gasturbine in einem Längsteilschnitt. 1 shows an example of a gas turbine in a longitudinal section.

2 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschaufel oder Leitschaufel einer Strömungsmaschine. 2 shows a perspective view of a blade or vane of a turbomachine.

3 zeigt eine Brennkammer einer Gasturbine. 3 shows a combustion chamber of a gas turbine.

4 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren angewendet an einer Turbinenlaufschaufel. 4 shows a method according to the invention applied to a turbine blade.

5 und 6 zeigen die Veränderung der γ/γ’-Mikrostruktur abhängig von der eingebrachten Spannung. 5 and 6 show the change of the γ / γ'-microstructure depending on the applied voltage.

7 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. 7 shows the sequence of the method according to the invention.

Die 1 zeigt beispielhaft eine Gasturbine 100 in einem Längsteilschnitt. The 1 shows an example of a gas turbine 100 in a longitudinal section.

Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotationsachse 102 drehgelagerten Rotor 103 mit einer Welle 101 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. The gas turbine 100 has inside about a rotation axis 102 rotatably mounted rotor 103 with a wave 101 on, which is also referred to as a turbine runner.

Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Verdichter 105, eine beispielsweise torusartige Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgasgehäuse 109. Along the rotor 103 follow each other on a suction housing 104 , a compressor 105 , for example, a toroidal combustion chamber 110 , in particular annular combustion chamber, with a plurality of coaxially arranged burners 107 , a turbine 108 and the exhaust case 109 ,

Die Ringbrennkammer 110 kommuniziert mit einem beispielsweise ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 112 die Turbine 108. The ring combustion chamber 110 communicates with an example annular hot gas channel 111 , There, for example, form four successive turbine stages 112 the turbine 108 ,

Jede Turbinenstufe 112 ist beispielsweise aus zwei Schaufelringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125. Every turbine stage 112 is formed for example of two blade rings. In the flow direction of a working medium 113 seen follows in the hot gas channel 111 a row of vanes 115 one out of blades 120 formed series 125 ,

Die Leitschaufeln 130 sind dabei an einem Innengehäuse 138 eines Stators 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Reihe 125 beispielsweise mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind. The vanes 130 are doing on an inner housing 138 a stator 143 attached, whereas the blades 120 a row 125 for example by means of a turbine disk 133 on the rotor 103 are attached.

An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt). On the rotor 103 coupled is a generator or a working machine (not shown).

Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und verdichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105 bereitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 geführt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brennkammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium 113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120 entspannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine. During operation of the gas turbine 100 is from the compressor 105 through the intake housing 104 air 135 sucked and compressed. The at the turbine end of the compressor 105 provided compressed air becomes the burners 107 guided and mixed there with a fuel. The mixture is then added to form the working medium 113 in the combustion chamber 110 burned. From there, the working medium flows 113 along the hot gas channel 111 past the vanes 130 and the blades 120 , On the blades 120 the working medium relaxes 113 impulsively transmitting, so that the blades 120 the rotor 103 drive and this the machine coupled to him.

Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile unterliegen während des Betriebes der Gasturbine 100 thermischen Belastungen. Die Leitschaufeln 130 und Laufschaufeln 120 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 113 gesehen ersten Turbinenstufe 112 werden neben den die Ringbrennkammer 110 auskleidenden Hitzeschildelementen am meisten thermisch belastet. The hot working medium 113 exposed components are subject during operation of the gas turbine 100 thermal loads. The vanes 130 and blades 120 in the flow direction of the working medium 113 seen first turbine stage 112 Be next to the ring combustion chamber 110 lining heat shield elements most thermally stressed.

Um den dort herrschenden Temperaturen standzuhalten, können diese mittels eines Kühlmittels gekühlt werden. To withstand the prevailing temperatures, they can be cooled by means of a coolant.

Ebenso können Substrate der Bauteile eine gerichtete Struktur aufweisen, d.h. sie sind einkristallin (SX-Struktur) oder weisen nur längsgerichtete Körner auf (DS-Struktur). Likewise, substrates of the components may have a directional structure, i. they are monocrystalline (SX structure) or have only longitudinal grains (DS structure).

Als Material für die Bauteile, insbesondere für die Turbinenschaufel 120, 130 und Bauteile der Brennkammer 110 werden beispielsweise eisen-, nickel- oder kobaltbasierte Superlegierungen verwendet. As material for the components, in particular for the turbine blade 120 . 130 and components of the combustion chamber 110 For example, iron, nickel or cobalt based superalloys are used.

Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 B1 , EP 1 306 454 , EP 1 319 729 A1 , WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt. Such superalloys are for example from EP 1 204 776 B1 . EP 1 306 454 . EP 1 319 729 A1 . WO 99/67435 or WO 00/44949 known.

Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium, Scandium (Sc) und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden bzw. Hafnium). Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 B1 , EP 0 786 017 B1 , EP 0 412 397 B1 oder EP 1 306 454 A1 . Likewise, the blades can 120 . 130 Coating against corrosion (MCrAlX; M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon, scandium (Sc) and / or at least one element of the rare earth or hafnium). Such alloys are known from the EP 0 486 489 B1 . EP 0 786 017 B1 . EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1 ,

Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, und besteht beispielsweise aus ZrO2, Y2O3-ZrO2, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid. On the MCrAlX may still be present a thermal barrier coating, and consists for example of ZrO 2 , Y 2 O 3 -ZrO 2 , ie it is not, partially or completely stabilized by yttria and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.

Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronenstrahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt. By suitable coating methods, e.g. Electron beam evaporation (EB-PVD) produces stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.

Die Leitschaufel 130 weist einen dem Innengehäuse 138 der Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß (hier nicht dargestellt) und einen dem Leitschaufelfuß gegenüberliegenden Leitschaufelkopf auf. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103 zugewandt und an einem Befestigungsring 140 des Stators 143 festgelegt. The vane 130 has a the inner housing 138 the turbine 108 facing Leitschaufelfuß (not shown here) and the Leitschaufelfuß opposite vane head on. The vane head is the rotor 103 facing and on a mounting ring 140 of the stator 143 established.

Die 2 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschaufel 120 oder Leitschaufel 130 einer Strömungsmaschine, die sich entlang einer Längsachse 121 erstreckt. The 2 shows in perspective view a blade 120 or vane 130 a turbomachine, moving along a longitudinal axis 121 extends.

Die Strömungsmaschine kann eine Gasturbine eines Flugzeugs oder eines Kraftwerks zur Elektrizitätserzeugung, eine Dampfturbine oder ein Kompressor sein. The turbomachine may be a gas turbine of an aircraft or a power plant for power generation, a steam turbine or a compressor.

Die Schaufel 120, 130 weist entlang der Längsachse 121 aufeinander folgend einen Befestigungsbereich 400, eine daran angrenzende Schaufelplattform 403 sowie ein Schaufelblatt 406 und eine Schaufelspitze 415 auf. The shovel 120 . 130 points along the longitudinal axis 121 consecutively a mounting area 400 , an adjoining paddle platform 403 as well as an airfoil 406 and a shovel tip 415 on.

Als Leitschaufel 130 kann die Schaufel 130 an ihrer Schaufelspitze 415 eine weitere Plattform aufweisen (nicht dargestellt). As a guide vane 130 can the shovel 130 at her blade tip 415 have another platform (not shown).

Im Befestigungsbereich 400 ist ein Schaufelfuß 183 gebildet, der zur Befestigung der Laufschaufeln 120, 130 an einer Welle oder einer Scheibe dient (nicht dargestellt). In the attachment area 400 is a shovel foot 183 formed, for fixing the blades 120 . 130 on a shaft or disc (not shown).

Der Schaufelfuß 183 ist beispielsweise als Hammerkopf ausgestaltet. Andere Ausgestaltungen als Tannenbaum- oder Schwalbenschwanzfuß sind möglich. The blade foot 183 is designed for example as a hammer head. Other designs as Christmas tree or Schwalbenschwanzfuß are possible.

Die Schaufel 120, 130 weist für ein Medium, das an dem Schaufelblatt 406 vorbeiströmt, eine Anströmkante 409 und eine Abströmkante 412 auf. The shovel 120 . 130 indicates a medium attached to the airfoil 406 flowed past, a leading edge 409 and a trailing edge 412 on.

Bei herkömmlichen Schaufeln 120, 130 werden in allen Bereichen 400, 403, 406 der Schaufel 120, 130 beispielsweise massive metallische Werkstoffe, insbesondere Superlegierungen verwendet. With conventional blades 120 . 130 be in all areas 400 . 403 . 406 the shovel 120 . 130 For example, massive metallic materials, in particular superalloys used.

Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 B1 , EP 1 306 454 , EP 1 319 729 A1 , WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt. Such superalloys are for example from EP 1 204 776 B1 . EP 1 306 454 . EP 1 319 729 A1 . WO 99/67435 or WO 00/44949 known.

Die Schaufel 120, 130 kann hierbei durch ein Gussverfahren, auch mittels gerichteter Erstarrung, durch ein Schmiedeverfahren, durch ein Fräsverfahren oder Kombinationen daraus gefertigt sein. The shovel 120 . 130 can be made by a casting process, also by directional solidification, by a forging process, by a milling process or combinations thereof.

Werkstücke mit einkristalliner Struktur oder Strukturen werden als Bauteile für Maschinen eingesetzt, die im Betrieb hohen mechanischen, thermischen und/oder chemischen Belastungen ausgesetzt sind. Workpieces with a monocrystalline structure or structures are used as components for machines which are exposed to high mechanical, thermal and / or chemical stresses during operation.

Die Fertigung von derartigen einkristallinen Werkstücken erfolgt z.B. durch gerichtetes Erstarren aus der Schmelze. Es handelt sich dabei um Gießverfahren, bei denen die flüssige metallische Legierung zur einkristallinen Struktur, d.h. zum einkristallinen Werkstück, oder gerichtet erstarrt. The production of such monocrystalline workpieces takes place e.g. by directed solidification from the melt. These are casting processes in which the liquid metallic alloy is transformed into a monocrystalline structure, i. to the single-crystal workpiece, or directionally solidified.

Dabei werden dendritische Kristalle entlang dem Wärmefluss ausgerichtet und bilden entweder eine stängelkristalline Kornstruktur (kolumnar, d.h. Körner, die über die ganze Länge des Werkstückes verlaufen und hier, dem allgemeinen Sprachgebrauch nach, als gerichtet erstarrt bezeichnet werden) oder eine einkristalline Struktur, d.h. das ganze Werkstück besteht aus einem einzigen Kristall. In diesen Verfahren muss man den Übergang zur globulitischen (polykristallinen) Erstarrung meiden, da sich durch ungerichtetes Wachstum notwendigerweise transversale und longitudinale Korngrenzen ausbilden, welche die guten Eigenschaften des gerichtet erstarrten oder einkristallinen Bauteiles zunichtemachen. Here, dendritic crystals are aligned along the heat flow and form either a columnar grain structure (columnar, i.e., grains that run the full length of the workpiece and here, in common usage, are referred to as directionally solidified) or a monocrystalline structure, i. the whole workpiece consists of a single crystal. In these processes, one must avoid the transition to globulitic (polycrystalline) solidification, since non-directional growth necessarily forms transverse and longitudinal grain boundaries which negate the good properties of the directionally solidified or monocrystalline component.

Ist allgemein von gerichtet erstarrten Gefügen die Rede, so sind damit sowohl Einkristalle gemeint, die keine Korngrenzen oder höchstens Kleinwinkelkorngrenzen aufweisen, als auch Stängelkristallstrukturen, die wohl in longitudinaler Richtung verlaufende Korngrenzen, aber keine transversalen Korngrenzen aufweisen. Bei diesen zweitgenannten kristallinen Strukturen spricht man auch von gerichtet erstarrten Gefügen (directionally solidified structures). The term generally refers to directionally solidified microstructures, which means both single crystals that have no grain boundaries or at most small angle grain boundaries, and stem crystal structures that have probably longitudinal grain boundaries but no transverse grain boundaries. These second-mentioned crystalline structures are also known as directionally solidified structures.

Solche Verfahren sind aus der US-PS 6,024,792 und der EP 0 892 090 A1 bekannt. Such methods are known from U.S. Patent 6,024,792 and the EP 0 892 090 A1 known.

Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion oder Oxidation aufweisen, z. B. (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf)). Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 B1 , EP 0 786 017 B1 , EP 0 412 397 B1 oder EP 1 306 454 A1 . Likewise, the blades can 120 . 130 Have coatings against corrosion or oxidation, for. M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare ones Earth, or hafnium (Hf)). Such alloys are known from the EP 0 486 489 B1 . EP 0 786 017 B1 . EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1 ,

Die Dichte liegt vorzugsweise bei 95% der theoretischen Dichte. The density is preferably 95% of the theoretical density.

Auf der MCrAlX-Schicht (als Zwischenschicht oder als äußerste Schicht) bildet sich eine schützende Aluminiumoxidschicht (TGO = thermal grown oxide layer). A protective aluminum oxide layer (TGO = thermal grown oxide layer) is formed on the MCrAlX layer (as an intermediate layer or as the outermost layer).

Vorzugsweise weist die Schichtzusammensetzung Co-30Ni-28Cr-8Al-0,6Y-0,7Si oder Co-28Ni-24Cr-10Al-0,6Y auf. Neben diesen kobaltbasierten Schutzbeschichtungen werden auch vorzugsweise nickelbasierte Schutzschichten verwendet wie Ni-10Cr-12Al-0,6Y-3Re oder Ni-12Co-21Cr-11Al-0,4Y-2Re oder Ni-25Co-17Cr-10Al-0,4Y-1,5Re. Preferably, the layer composition comprises Co-30Ni-28Cr-8Al-0.6Y-0.7Si or Co-28Ni-24Cr-10Al-0.6Y. In addition to these cobalt-based protective coatings, nickel-based protective layers such as Ni-10Cr-12Al-0.6Y-3Re or Ni-12Co-21Cr-11Al-0.4Y-2Re or Ni-25Co-17Cr-10Al-0.4Y-1 are also preferably used , 5RE.

Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, die vorzugsweise die äußerste Schicht ist, und besteht beispielsweise aus ZrO2, Y2O3-ZrO2, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid. Die Wärmedämmschicht bedeckt die gesamte MCrAlX-Schicht. On the MCrAlX may still be present a thermal barrier coating, which is preferably the outermost layer, and consists for example of ZrO 2 , Y 2 O 3 -ZrO 2 , ie it is not, partially or completely stabilized by yttria and / or calcium oxide and / or magnesium oxide. The thermal barrier coating covers the entire MCrAlX layer.

Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronenstrahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt. By suitable coating methods, e.g. Electron beam evaporation (EB-PVD) produces stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.

Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärmedämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Körner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Die Wärmedämmschicht ist also vorzugsweise poröser als die MCrAlX-Schicht. Other coating methods are conceivable, e.g. atmospheric plasma spraying (APS), LPPS, VPS or CVD. The thermal barrier coating may have porous, micro- or macro-cracked grains for better thermal shock resistance. The thermal barrier coating is therefore preferably more porous than the MCrAlX layer.

Wiederaufarbeitung (Refurbishment) bedeutet, dass Bauteile 120, 130 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen). Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidationsschichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse im Bauteil 120, 130 repariert. Danach erfolgt eine Wiederbeschichtung des Bauteils 120, 130 und ein erneuter Einsatz des Bauteils 120, 130. Refurbishment means that components 120 . 130 If necessary, they must be freed of protective coatings after use (eg by sandblasting). This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. Optionally, cracks in the component also become 120 . 130 repaired. Thereafter, a re-coating of the component takes place 120 . 130 and a renewed use of the component 120 . 130 ,

Die Schaufel 120, 130 kann hohl oder massiv ausgeführt sein. Wenn die Schaufel 120, 130 gekühlt werden soll, ist sie hohl und weist ggf. noch Filmkühllöcher 418 (gestrichelt angedeutet) auf. The shovel 120 . 130 can be hollow or solid. When the shovel 120 . 130 If it is to be cooled, it is hollow and may still have film cooling holes 418 (indicated by dashed lines).

Die 3 zeigt eine Brennkammer 110 einer Gasturbine. Die Brennkammer 110 ist beispielsweise als so genannte Ringbrennkammer ausgestaltet, bei der eine Vielzahl von in Umfangsrichtung um eine Rotationsachse 102 herum angeordneten Brennern 107 in einen gemeinsamen Brennkammerraum 154 münden, die Flammen 156 erzeugen. Dazu ist die Brennkammer 110 in ihrer Gesamtheit als ringförmige Struktur ausgestaltet, die um die Rotationsachse 102 herum positioniert ist. The 3 shows a combustion chamber 110 a gas turbine. The combustion chamber 110 is configured for example as a so-called annular combustion chamber, in which a plurality of circumferentially about an axis of rotation 102 arranged around burners 107 in a common combustion chamber space 154 open, the flames 156 produce. This is the combustion chamber 110 in their entirety designed as an annular structure, around the axis of rotation 102 is positioned around.

Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Brennkammer 110 für eine vergleichsweise hohe Temperatur des Arbeitsmediums M von etwa 1000°C bis 1600°C ausgelegt. Um auch bei diesen, für die Materialien ungünstigen Betriebsparametern eine vergleichsweise lange Betriebsdauer zu ermöglichen, ist die Brennkammerwand 153 auf ihrer dem Arbeitsmedium M zugewandten Seite mit einer aus Hitzeschildelementen 155 gebildeten Innenauskleidung versehen. To achieve a comparatively high efficiency, the combustion chamber 110 designed for a relatively high temperature of the working medium M of about 1000 ° C to 1600 ° C. In order to allow a comparatively long service life even with these, for the materials unfavorable operating parameters, is the combustion chamber wall 153 on its side facing the working medium M side with one of heat shield elements 155 provided inner lining.

Jedes Hitzeschildelement 155 aus einer Legierung ist arbeitsmediumsseitig mit einer besonders hitzebeständigen Schutzschicht (MCrAlX-Schicht und/oder keramische Beschichtung) ausgestattet oder ist aus hochtemperaturbeständigem Material (massive keramische Steine) gefertigt. Each heat shield element 155 Made of an alloy working medium side is equipped with a particularly heat-resistant protective layer (MCrAlX layer and / or ceramic coating) or is made of high temperature resistant material (solid ceramic stones).

Diese Schutzschichten können ähnlich der Turbinenschaufeln sein, also bedeutet beispielsweise MCrAlX: M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf). Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 B1 , EP 0 786 017 B1 , EP 0 412 397 B1 oder EP 1 306 454 A1 . These protective layers may be similar to the turbine blades, so for example MCrAlX means: M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf). Such alloys are known from the EP 0 486 489 B1 . EP 0 786 017 B1 . EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1 ,

Auf der MCrAlX kann noch eine beispielsweise keramische Wärmedämmschicht vorhanden sein und besteht beispielsweise aus ZrO2, Y2O3-ZrO2, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid. On the MCrAlX, for example, a ceramic thermal barrier coating may be present and consists for example of ZrO 2 , Y 2 O 3 -ZrO 2 , ie it is not, partially or completely stabilized by yttria and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.

Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronenstrahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt. By suitable coating methods, e.g. Electron beam evaporation (EB-PVD) produces stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.

Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärmedämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Körner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Other coating methods are conceivable, e.g. atmospheric plasma spraying (APS), LPPS, VPS or CVD. The thermal barrier coating may have porous, micro- or macro-cracked grains for better thermal shock resistance.

Wiederaufarbeitung (Refurbishment) bedeutet, dass Hitzeschildelemente 155 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen). Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidationsschichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse in dem Hitzeschildelement 155 repariert. Danach erfolgt eine Wiederbeschichtung der Hitzeschildelemente 155 und ein erneuter Einsatz der Hitzeschildelemente 155. Refurbishment means that heat shield elements 155 If necessary, they must be freed of protective coatings after use (eg by sandblasting). This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. Optionally, cracks in the heat shield element also become 155 repaired. Thereafter, a re-coating of the heat shield elements 155 and a renewed use of the heat shield elements 155 ,

Aufgrund der hohen Temperaturen im Inneren der Brennkammer 110 kann zudem für die Hitzeschildelemente 155 bzw. für deren Halteelemente ein Kühlsystem vorgesehen sein. Die Hitzeschildelemente 155 sind dann beispielsweise hohl und weisen ggf. noch in den Brennkammerraum 154 mündende Kühllöcher (nicht dargestellt) auf. Due to the high temperatures inside the combustion chamber 110 Can also be used for the heat shield elements 155 or for the holding elements may be provided a cooling system. The heat shield elements 155 are then hollow, for example, and possibly still in the combustion chamber space 154 opening cooling holes (not shown).

Ein erfindungsgemäßes Verfahren wird nachfolgend bezogen auf die 4, 5, 6 und 7, beispielhaft angewendet auf eine Turbinenlaufschaufel, beschrieben. 4 zeigt das Wiederaufbereiten einer Turbinenlaufschaufel mit beispielhaft zur Anwendung kommenden Hilfsmitteln. Die 5 und 6 zeigen die Veränderung der γ/γ’-Mikrostruktur im Material eines Bauteils aus relevantem Material abhängig von eingebrachten Spannungen. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Prozesses. A method according to the invention is described below with reference to FIGS 4 . 5 . 6 and 7 , applied by way of example to a turbine blade. 4 shows the recycling of a turbine blade with exemplary applied tools. The 5 and 6 show the change of the γ / γ'-microstructure in the material of a component made of relevant material depending on introduced stresses. 7 shows a flowchart of the process according to the invention.

Obwohl 4 eine Anwendung des erfindungsgemäßen Prozesses an einer Turbinenlaufschaufel zeigt, ist die Anwendung auch auf andere Bauteile aus Legierungen mit einer γ/γ’-Mikrostruktur möglich. Even though 4 shows an application of the process according to the invention on a turbine blade, the application is also possible to other components of alloys with a γ / γ'-microstructure.

Die 5 und 6 zeigen beispielhaft die Ausrichtung von γ/γ’-Mikrostrukturen 600 in Superlegierungen abhängig von in das Material eingebrachten Spannungen 601 und 602. Solche Superlegierungen weisen bei entsprechender Fertigung zunächst homogene kubische γ/γ’-Mikrostrukturen auf. Aus der Wissenschaft ist bekannt, dass sich unter gleichzeitigem Einfluss von mechanischen Zugspannungen 601 oder Druckspannungen 602 und Wärme die γ/γ’-Mikrostruktur in eine definierte Ausdehnungsrichtung vergröbern kann (Rafts), wenn Temperatur- und/oder Spannungsgrenzen überschritten werden. Die Zahlenwerte dieser Grenzen sind abhängig vom Legierungsmaterial und beeinflussen sich gegenseitig. The 5 and 6 show by way of example the alignment of γ / γ'-microstructures 600 in superalloys depending on stresses introduced into the material 601 and 602 , Such superalloys initially exhibit homogeneous cubic γ / γ 'microstructures when appropriately fabricated. It is known from science that under the simultaneous influence of mechanical tensile stresses 601 or compressive stresses 602 and heat can coarsen the γ / γ 'microstructure in a defined direction of expansion (rafts) when temperature and / or voltage limits are exceeded. The numerical values of these limits depend on the alloy material and influence each other.

Nach aktuellem Stand der Wissenschaft bilden sich die Rafts parallel zur Hauptspannungsrichtung wenn eine Druckspannung 602 vorliegt und rechtwinklig zur Hauptspannungsrichtung wenn eine Zugspannung 601 vorliegt. Rafts erzeugen ein räumlich inhomogenes Verhalten des Materials. Die Ausrichtung der Rafts relativ zur Hauptspannungsrichtung bestimmt die Festigkeits- und teilweise sogar die Steifigkeitseigenschaften des Materials und damit des entsprechenden Bauteils. Diese Einflüsse sind besonders ausgeprägt bei hohen Temperaturen. Ob Rafts rechtwinklig zur Hauptspannungsrichtung oder parallel zur Hauptspannungsrichtung vorteilhaft sind, ist für die jeweilige Anwendung, abhängig von verwendeter Superlegierung und Lastfall, verschieden und muss für den Einzelfall beurteilt werden. According to the current state of science, the rafts form parallel to the Main stress direction when a compressive stress 602 is present and perpendicular to the main stress direction when a tensile stress 601 is present. Rafts create a spatially inhomogeneous behavior of the material. The orientation of the rafts relative to the principal stress direction determines the strength and sometimes even the stiffness properties of the material and thus of the corresponding component. These influences are particularly pronounced at high temperatures. Whether rafts are advantageous perpendicular to the main stress direction or parallel to the main stress direction, is different for each application, depending on the used superalloy and load case, and must be assessed for the individual case.

Während des Betriebs von Bauteilen kann es je nach thermischer und mechanischer Beanspruchung lokal zur Bildung von Rafts kommen. Die Ausrichtung ist dabei von den lokalen Beanspruchungen aus Betriebslasten abhängig. Je nach Ausrichtung können die Rafts negative Auswirkungen auf die Belastbarkeit des Bauteils haben. Das Bauteil ist bei einer unvorteilhaften Ausrichtung von im Betrieb entstandenen Rafts betriebsbedingt geschädigt. During the operation of components, depending on the thermal and mechanical stress, local formation of rafts may occur. The orientation depends on the local loads from operating loads. Depending on the orientation, the rafts can have negative effects on the load capacity of the component. The component is damaged in operation due to unfavorable alignment of operational rafts.

Wenn das Bauteil durch die betriebsbedingte Schädigung nicht mehr die für den Betrieb erforderliche Belastbarkeit besitzt, kann es nach dem aktuellem Stand der Technik nicht mehr verwendet oder instandgesetzt werden. Eine erfindungsgemäße Neuausrichtung der Ausdehnungsrichtung der Rafts kann das Bauteil im Hinblick auf die Betriebsbeanspruchung wieder belastbarer und damit wieder verwendungsfähig machen. Eine globale Behandlung des ganzen Bauteils ist in vielen Fällen nicht möglich bzw. nicht erwünscht. Für das Beispiel der Turbinenlaufschaufel 120 würde eine Erwärmung des gesamten Bauteils über die für die Neuausrichtung der Rafts erforderliche Temperatur die durch Kaltverfestigung erzeugten Eigenschaften des Schaufelfußes 183 unzulässig beeinträchtigen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich die Ausdehnungsrichtung der Rafts lokal zu verändern ohne das restliche Bauteil unzulässig zu beeinflussen. If the component no longer has the required operational stability due to the operational damage, it can not be used or repaired according to the current state of the art. A reorientation of the expansion direction of the rafts according to the invention can make the component again more resilient in terms of operating stress and thus reusable. A global treatment of the whole component is not possible or desirable in many cases. For the example of the turbine blade 120 For example, heating the entire component above the temperature required for realignment of the rafts would improve the blade root properties produced by work hardening 183 unduly impair. With the method according to the invention, it is possible to locally change the expansion direction of the rafts without unduly influencing the remaining component.

4 zeigt eine beispielhafte Anwendung des Verfahrens. Eine durch betriebsbedingtes Rafting beschädigte Turbinenlaufschaufel 120 stellt das beispielhaft verwendete Bauteil zur Anwendung des Verfahrens dar. Eine solche Turbinenlaufschaufel 120 umfasst wie oben beschrieben einen Schaufelfuß 183, Abströmkante 412, Anströmkante 406 sowie Schaufelblatt 406. Im Betrieb können insbesondere die Partien Anströmkante 406 sowie Schaufelblatt 406 geschädigt werden. Solche Schäden resultieren beispielsweise aus Beschädigungen einer auf der Turbinenlaufschaufel 120 aufgebrachten Wärmedämmschicht. Dies kann unter anderem durch in die Gasturbine eingedrungene Fremdkörper oder durch Ermüdung und Rissbildung verursacht sein. In Bereichen mit beschädigter Wärmedämmschicht kann mehr Wärme aus dem Arbeitsmedium M der Gasturbine auf die Turbinenlaufschaufel 120 übertragen werden, was zu lokalen Temperaturerhöhungen führt. Wenn solche Temperaturerhöhungen materialabhängige Grenzen überschreiten und gleichzeitig mechanische Spannungen aus dem Betrieb anliegen, kann es zu lokalen Gefügeveränderungen wie dem beschriebenen Rafting kommen. Solche Rafts können je nach ihrer Ausdehnungsrichtung abträglich für die Belastbarkeit des Bauteils sein. 4 shows an exemplary application of the method. A damaged by operational rafting turbine blade 120 illustrates the example component used to apply the method. Such a turbine blade 120 includes a blade root as described above 183 , Trailing edge 412 , Leading edge 406 as well as the blade 406 , In operation, in particular the parts leading edge 406 as well as the blade 406 be damaged. Such damage, for example, results from damage to one on the turbine blade 120 applied thermal barrier coating. This can be caused inter alia by foreign objects entering the gas turbine or by fatigue and cracking. In areas with damaged thermal barrier coating, more heat from the working medium M of the gas turbine to the turbine blade 120 be transferred, which leads to local temperature increases. If such temperature increases exceed material-dependent limits and mechanical stresses are simultaneously applied during operation, local structural changes such as the described rafting can occur. Such rafts may be detrimental to the load capacity of the component, depending on their direction of expansion.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Turbinenlaufschaufel 120 in einer Prozesskammer 506 angeordnet. Die Prozesskammer 506 dient unter anderem dazu, den Prozess unter einer Schutzatmosphäre durchführen zu können. Die Schutzatmosphäre kann aus einem Schutzgas bestehen oder auch durch ein technisches Vakuum realisiert werden. Die Schutzatmosphäre dient unter anderem dazu, das Bauteil, auf welches das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden soll, vor Oxidation zu schützen. Durch die geeignete Wahl der Schutzatmosphäre kann auch eine Streuung des Laserlichts vermieden oder gefördert oder gezielt Reaktionen in der Verfahrenszone 500 beeinflusst werden. Die Prozesskammer 506 umfasst auch eine Heizeinrichtung für das zu behandelnde Bauteil, in diesem Beispiel eine Turbinenlaufschaufel 120. Die Heizeinrichtung wird verwendet, um das zu behandelnde Bauteil ganzheitlich auf eine Basistemperatur zu erhitzen, die beispielweise 700°C betragen kann. Diese Basistemperatur ist verfahrensgemäß so zu wählen, dass sie keine ungewünschten Effekte auf die Eigenschaften des zu behandelnden Bauteils hat. Zum Beispiel sollten durch gezielte Kaltverfestigung erzeugte Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden. Die Wahl der Basistemperatur hängt dementsprechend unter anderem vom Material der Turbinenlaufschaufel 120 ab. Andererseits sollte die Basistemperatur so hoch wie ohne ungewünschte Nebeneffekte möglich gewählt werden, um Temperaturspannungen im Übergang zur Verfahrenszone 500 und die Anforderungen an den Laser 501 möglichst gering zu halten. Die Verfahrenszone 500 beschreibt die Partie der Turbinenlaufschaufel 120, die der Zone mit der betriebsbedingten lokalen Schädigung entspricht und in welcher das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird, um eine Neuausrichtung der Rafts zu erzeugen. Die Verfahrenszone 500 wird mittels eines Lasers 501 auf eine Verfahrenstemperatur erhitzt, die eine Neuausrichtung der Rafts ermöglicht. Anstatt eines Lasers 501 können auch andere Wärmequellen eingesetzt werden, die eine örtlich begrenzte, gut kontrollierbare Wärmeeinbringung ermöglichen. Die Verfahrenstemperatur ist vom verwendeten Material der Turbinenlaufschaufel 120 abhängig und kann beispielweise 950°C betragen. To carry out the method according to the invention, the turbine blade 120 in a process chamber 506 arranged. The process chamber 506 Among other things, it serves to be able to carry out the process under a protective atmosphere. The protective atmosphere can consist of a protective gas or can be realized by a technical vacuum. The protective atmosphere serves inter alia to protect the component to which the method according to the invention is to be applied from oxidation. By suitable choice of the protective atmosphere, a scattering of the laser light can be avoided or promoted or targeted reactions in the process zone 500 to be influenced. The process chamber 506 Also includes a heater for the component to be treated, in this example a turbine blade 120 , The heater is used to heat the component to be treated holistically to a base temperature, which may be 700 ° C, for example. According to the method, this base temperature is to be chosen such that it has no undesired effects on the properties of the component to be treated. For example, properties produced by targeted strain hardening should not be compromised. Accordingly, the choice of base temperature depends on, among other things, the material of the turbine blade 120 from. On the other hand, the base temperature should be selected as high as possible without unwanted side effects to thermal stresses in the transition to the process zone 500 and the requirements for the laser 501 keep as low as possible. The process zone 500 describes the lot of the turbine blade 120 corresponding to the zone of operational local damage and in which the method according to the invention is applied to create a realignment of the rafts. The process zone 500 is done by means of a laser 501 heated to a process temperature that allows reorientation of the rafts. Instead of a laser 501 Other sources of heat may also be used to provide localized, well controlled heat input. The process temperature is of the turbine blade material used 120 depends, for example, and may be 950 ° C.

Zur Neuausrichtung der Rafts werden als Teil der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens neben einer Prozesstemperatur zeitgleich auch mechanische Spannungen in ausreichender Höhe in der Verfahrenszone 500 erzeugt. Dies kann erreicht werden, in dem die Turbinenlaufschaufel 120 eingespannt 505 und mit Zug- und/oder Druckkräften 503 sowie mit Biege- und/oder Torsionsmomenten 504 beaufschlagt wird. To realign the rafts, as part of the application of the method according to the invention, in addition to a process temperature, mechanical stresses of sufficient magnitude are simultaneously generated in the process zone 500 generated. This can be achieved in which the turbine blade 120 clamped 505 and with tensile and / or compressive forces 503 as well as with bending and / or torsional moments 504 is charged.

Durch einen oder mehrere geeignete Sensoren 502 in der Nähe der Verfahrenszone kann der Spannungszustand in der Verfahrenszone 500 überwacht werden. Der Sensor 502 kann zum Beispiel ein Dehnungsmessstreifen (DMS) sein. Durch den Sensor 502 wird verfahrensgemäß sichergestellt, dass im Verfahrensbereich 500 mechanische Spannungen in ausreichender Höhe für die Neuausrichtung der Rafts und in der notwendigen Richtung zur Erzielung der gewünschten Raftausdehnungsrichtung vorliegen. Gleichzeitig kann mittels Überwachung des Spannungsniveaus durch den Sensor 502 die Belastung der Turbinenschaufel 120 minimiert werden, da nur die notwendigen Kräfte 503 und Momente 504 zur Sicherstellung eines ausreichend hohen Spannungsniveaus in der Verfahrenszone eingeleitet werden. By one or more suitable sensors 502 near the process zone, the stress state in the process zone 500 be monitored. The sensor 502 may be, for example, a strain gauge (DMS). Through the sensor 502 is procedurally ensured that in the process area 500 sufficient mechanical stresses exist for the reorientation of the rafts and in the direction necessary to achieve the desired direction of raft extension. At the same time, by monitoring the voltage level through the sensor 502 the load on the turbine blade 120 be minimized because only the necessary forces 503 and moments 504 be initiated to ensure a sufficiently high voltage level in the process zone.

Bei erfindungsgemäßer Durchführung des beanspruchten Verfahrens kann die γ/γ’-Mikrostruktur eines betriebsbedingt lokal geschädigten Bauteils so ausgerichtet werden, dass die mechanische Belastbarkeit gegenüber einer definierten Belastung im Vergleich zum Ausgangszustand vorteilhaft verbessert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren bringt durch Betrieb geschädigte Laufschaufeln wieder in betriebstauglichen Zustand und senkt so vorteilhaft die Betriebskosten von Gasturbinen. When carrying out the claimed method according to the invention, the γ / γ'-microstructure of a locally damaged component due to operational conditions can be aligned such that the mechanical load capacity can be advantageously improved compared to a defined load compared to the initial state. The method according to the invention brings operating blades damaged by operation back into operating condition and thus advantageously lowers the operating costs of gas turbines.

7 zeigt den möglichen Ablauf einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen des Refurbishments eines Bauteils, zum Beispiel einer Gasturbinenlaufschaufel. 7 shows the possible sequence of an application of the method according to the invention in the context of the refurbishment of a component, for example a gas turbine blade.

A Raftanalyse A raft analysis

Zunächst wird die vorhandene Ausrichtung der Rafts ermittelt (A), beispielweise durch metallurgische Untersuchung. So können unter anderem geschädigte Bereiche ermittelt werden. Anhaltspunkte für mögliche geschädigte Bereiche können beispielweise auch aus Beschädigungen an einer thermischen Isolationsschicht gewonnen werden. First, the existing orientation of the rafts is determined (A), for example, by metallurgical investigation. Thus, among other things, damaged areas can be determined. Clues for possible damaged areas can be obtained, for example, from damage to a thermal insulation layer.

B Spannungsanalyse Betrieb B Stress analysis operation

Aus dem Vorhandensein und der Lage der Rafts können Rückschlüsse über Spannungsverteilung und Temperaturverteilung im Bauteil während des Betriebs gezogen werden (B). From the presence and position of the rafts, conclusions can be drawn about the distribution of stress and the temperature distribution in the component during operation (B).

C Festlegung Ziel-Raft-Ausdehnungsrichtung C Definition of target raft extension direction

In einem weiteren Schritt C ist festzulegen, welche Ausdehnungsrichtungen der Rafts vorteilhaft für die lokale Beanspruchung während des Betriebs sind. Daraus werden die in die Verfahrenszone 500 einzubringenden mechanischen Spannungen abgeleitet. In a further step C, it is to be determined which extension directions of the rafts are advantageous for the local stress during operation. This will become the process zone 500 Derived mechanical stresses derived.

D Anbringung Spannungssensor D Attach voltage sensor

Im Verfahrensschritt D wird nahe der Verfahrenszone 500 am zu behandelnden Bauteil ein Sensor 502 zur Überwachung des Spannungszustands angebracht. Dabei sind unter anderem der Zugang zur Verfahrenszone 500 und die Temperaturbeständigkeit des Sensors zu beachten. In process step D, it is close to the process zone 500 on the component to be treated a sensor 502 attached to monitor the state of stress. These include access to the process zone 500 and to observe the temperature resistance of the sensor.

E Einbringung in Prozesskammer E introduction in process chamber

Im Verfahrensschritt E wird das Bauteil auf einer Halterung in der Prozesskammer 506 angebracht, mit Einrichtungen zur Aufprägung von Kräften und Momenten verbunden (503, 504, 505) und auf die Basistemperatur von beispielweise 700°C erhitzt. In method step E, the component is mounted on a holder in the process chamber 506 attached, with means of imposing forces and moments ( 503 . 504 . 505 ) and heated to the base temperature of, for example, 700 ° C.

F Spannungseinbringung F Voltage input

Im Verfahrensschritt F werden auf das Bauteil Kräfte und Momente (503, 504, 505) derart aufgeprägt, dass sich in der Verfahrenszone der gewünschte Spannungszustand einstellt, welcher zur Neuausrichtung der Rafts notwendig ist. Mittels des Sensors 502 kann dies kontrolliert werden. Dieser Verfahrensschritt kann parallel zur lokalen Wärmeeinbringung G durchgeführt werden, so dass eventuelle Änderungen des Spannungszustands aus der Wärmeeinbringung kompensiert werden können. Es wird verfahrensgemäß sichergestellt, dass während der lokalen Wärmeeinbringung G ausreichende Spannungen in der Verfahrenszone 500 vorhanden sind. In method step F, forces and moments ( 503 . 504 . 505 ) imprinted in such a way that sets in the process zone of the desired stress state, which is necessary for the realignment of the rafts. By means of the sensor 502 this can be controlled. This process step can be carried out parallel to the local heat input G, so that any changes in the state of stress from the heat input can be compensated. It is ensured according to the method that during the local heat input G sufficient stresses in the process zone 500 available.

G Lokale Wärmeeinbringung „Rerafting“G Local heat input "Rerafting"

Die Verfahrenszone 500 wird beispielsweise mittels eines Lasers 501 auf eine Prozesstemperatur von beispielweise 950°C erwärmt. Da gleichzeitig die im Prozessschritt F aufgeprägten Spannungen vorhanden sind, richten sich die Rafts in einer vorteilhaft gewählten Richtung aus und verbessern so die mechanischen Eigenschaften des behandelten Bauteils. The process zone 500 is for example by means of a laser 501 heated to a process temperature of for example 950 ° C. Since at the same time the stresses applied in process step F are present, the rafts align themselves in a direction which has been chosen in an advantageous manner and thus improve the mechanical properties of the treated component.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Wiederaufbereitung von lokal vorgeschädigten Bauteilen mit ursprünglich kubischen γ/γ’-Mikrostrukturen. Solche Bauteile können insbesondere Turbinenschaufeln sein, die durch lokale gerichtete Vergröberung der γ/γ’-Mikrostruktur in ihrer Belastbarkeit gegenüber den Betriebsbeanspruchungen beeinträchtigt sind. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Ausdehnungsrichtung der γ/γ’-Mikrostruktur in eine vorteilhafte Richtung gedreht werden. Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemäß die Verfahrenszone 500 lokal erhitzt, während gleichzeitig Zug- und/oder Druckspannungen derart eingebracht werden, dass sich vorteilhaft ausgerichtete Vergröberungen der Mikrostruktur ausbilden. The inventive method is particularly suitable for the reprocessing of locally damaged components with originally cubic γ / γ'-microstructures. In particular, such components may be turbine blades which are capable of increasing their load capacity by locally directed coarsening of the γ / γ'-microstructure Operating stresses are impaired. By means of the method according to the invention, the direction of expansion of the γ / γ 'microstructure can be rotated in an advantageous direction. In order to achieve this, according to the invention, the process zone 500 locally heated, while at the same time tensile and / or compressive stresses are introduced in such a way that advantageously aligned coarsening of the microstructure form.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1204776 B1 [0035, 0048] EP 1204776 B1 [0035, 0048]
  • EP 1306454 [0035, 0048] EP 1306454 [0035, 0048]
  • EP 1319729 A1 [0035, 0048] EP 1319729 A1 [0035, 0048]
  • WO 99/67435 [0035, 0048] WO 99/67435 [0035, 0048]
  • WO 00/44949 [0035, 0048] WO 00/44949 [0035, 0048]
  • EP 0486489 B1 [0036, 0055, 0067] EP 0486489 B1 [0036, 0055, 0067]
  • EP 0786017 B1 [0036, 0055, 0067] EP 0786017 B1 [0036, 0055, 0067]
  • EP 0412397 B1 [0036, 0055, 0067] EP 0412397 B1 [0036, 0055, 0067]
  • EP 1306454 A1 [0036, 0055, 0067] EP 1306454 A1 [0036, 0055, 0067]
  • US 6024792 [0054] US 6024792 [0054]
  • EP 0892090 A1 [0054] EP 0892090 A1 [0054]

Claims (10)

Verfahren zum Wideraufbereiten eines betriebsbedingt lokal geschädigten Bauteils (120) mit einer ursprünglich kubischen γ/γ’-Mikrostruktur, wobei die betriebsbedingte lokale Schädigung in einer entlang einer Ausdehnungsrichtung gerichteten Vergröberung der γ/γ’-Mikrostruktur besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnungsrichtung der gerichtet vergröberten γ/γ’-Mikrostruktur durch lokales Erwärmen und Einbringen einer Zug- und oder Druckspannung (503, 505), insbesondere im Bereich einer lokalen Schädigung des Bauteils, in ihrer Orientierung gedreht wird. Method for refurbishing an operationally locally damaged component ( 120 ) with an originally cubic γ / γ 'microstructure, wherein the operational local damage consists in a coarsening of the γ / γ' microstructure directed along an expansion direction, characterized in that the direction of expansion of the directionally coarsened γ / γ 'microstructure is local Heating and introducing a tensile and / or compressive stress ( 503 . 505 ), in particular in the area of local damage to the component, is rotated in its orientation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer angestrebten Ausdehnungsrichtung der gerichtet vergröberten γ/γ’-Mikrostruktur eine Druck- und/oder quer zur angestrebten Ausdehnungsrichtung der gerichtet vergröberte γ/γ’-Mikrostruktur eine Zugspannung angelegt wird. A method according to claim 1, characterized in that in a desired direction of expansion of the directionally coarsened γ / γ'-microstructure, a pressure and / or transverse to the desired direction of expansion of the direction coarsened γ / γ'-microstructure, a tensile stress is applied. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnungsrichtung der aufgrund der lokalen Schädigung gerichtet vergröberten γ/γ’-Mikrostruktur in die angestrebte Ausdehnungsrichtung gedreht wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the extension direction of the directed due to the local damage coarsened γ / γ'-microstructure is rotated in the desired direction of expansion. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die angestrebten Ausdehnungsrichtung rechtwinklig zur Ausdehnungsrichtung der aufgrund der lokalen Schädigung gerichtet vergröberten γ/γ’-Mikrostruktur verläuft. A method according to claim 3, characterized in that the desired direction of extension is perpendicular to the direction of extension of the directed due to the local damage coarsened γ / γ'-microstructure. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Bauteil (120) eingebrachten Zug- und oder Druckspannungen (503, 505) gezielt auf einen bestimmten Wert eingestellt werden. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the component ( 120 ) introduced tensile and / or compressive stresses ( 503 . 505 ) are set to a specific value. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnungsrichtung der gerichtet vergröberten γ/γ’-Mikrostruktur zu Beginn des Verfahrens ermittelt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the direction of expansion of the directionally coarsened γ / γ 'microstructure is determined at the beginning of the method. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Bauteil (120) während des lokalen Erwärmens und des Einbringens von Zug- und/oder Druckspannungen (503, 505) im Bereich der lokalen Schädigung auf eine Temperatur von mindestens 500 °C geheizt wird und das lokale Erwärmen im Bereich der lokalen Schädigung auf eine Temperatur erfolgt, die mindestens 150 °C über der Temperatur liegt, auf die das gesamte Bauteil (120) erwärmt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the entire component ( 120 ) during local heating and the introduction of tensile and / or compressive stresses ( 503 . 505 ) is heated to a temperature of at least 500 ° C. in the area of local damage and local heating in the area of local damage is carried out to a temperature which is at least 150 ° C. above the temperature to which the entire component ( 120 ) is heated. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Bauteil (120) auf eine Temperatur im Bereich von 650 °C bis 750 °C erwärmt wird und das Bauteil im Bereich der lokalen Schädigung auf eine Temperatur im Bereich von 900 °C bis 1000 °C erwärmt wird. Method according to claim 7, characterized in that the entire component ( 120 ) is heated to a temperature in the range of 650 ° C to 750 ° C and the component is heated in the region of local damage to a temperature in the range of 900 ° C to 1000 ° C. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Erwärmen mittels eines Lasers (501) erfolgt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the local heating by means of a laser ( 501 ) he follows. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es im Vakuum oder unter Schutzgas durchgeführt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is carried out in a vacuum or under protective gas.
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WO (1) WO2016139089A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113008694B (en) * 2021-02-01 2023-12-15 中国航发沈阳发动机研究所 Mismatch-based service damage evaluation method for nickel-based superalloy turbine blade
CN115074819B (en) * 2021-03-11 2023-08-01 隆基绿能科技股份有限公司 Thermal field component repair judging method, processing method, device and system

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0486489B1 (en) 1989-08-10 1994-11-02 Siemens Aktiengesellschaft High-temperature-resistant, corrosion-resistant coating, in particular for components of gas turbines
EP0412397B1 (en) 1989-08-10 1998-03-25 Siemens Aktiengesellschaft Rhenium-containing protective coating with high corrosion and oxidation resistance
EP0892090A1 (en) 1997-02-24 1999-01-20 Sulzer Innotec Ag Method for manufacturing single crystal structures
EP0786017B1 (en) 1994-10-14 1999-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Protective layer for protecting parts against corrosion, oxidation and excessive thermal stresses, as well as process for producing the same
WO1999067435A1 (en) 1998-06-23 1999-12-29 Siemens Aktiengesellschaft Directionally solidified casting with improved transverse stress rupture strength
US6024792A (en) 1997-02-24 2000-02-15 Sulzer Innotec Ag Method for producing monocrystalline structures
WO2000044949A1 (en) 1999-01-28 2000-08-03 Siemens Aktiengesellschaft Nickel base superalloy with good machinability
EP1306454A1 (en) 2001-10-24 2003-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Rhenium containing protective coating protecting a product against corrosion and oxidation at high temperatures
EP1319729A1 (en) 2001-12-13 2003-06-18 Siemens Aktiengesellschaft High temperature resistant part, made of single-crystal or polycrystalline nickel-base superalloy
EP1204776B1 (en) 1999-07-29 2004-06-02 Siemens Aktiengesellschaft High-temperature part and method for producing the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4729799A (en) * 1986-06-30 1988-03-08 United Technologies Corporation Stress relief of single crystal superalloy articles
GB8929005D0 (en) * 1989-12-22 1990-02-28 Refurbished Turbine Components Turbine blade repair
SG155788A1 (en) * 2008-03-18 2009-10-29 Turbine Overhaul Services Pte Methods and apparatuses for correcting twist angle in a gas turbine engine blade
US8122601B2 (en) * 2008-04-15 2012-02-28 United Technologies Corporation Methods for correcting twist angle in a gas turbine engine blade
US8887390B2 (en) * 2008-08-15 2014-11-18 Dresser-Rand Company Method for correcting downstream deflection in gas turbine nozzles

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0486489B1 (en) 1989-08-10 1994-11-02 Siemens Aktiengesellschaft High-temperature-resistant, corrosion-resistant coating, in particular for components of gas turbines
EP0412397B1 (en) 1989-08-10 1998-03-25 Siemens Aktiengesellschaft Rhenium-containing protective coating with high corrosion and oxidation resistance
EP0786017B1 (en) 1994-10-14 1999-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Protective layer for protecting parts against corrosion, oxidation and excessive thermal stresses, as well as process for producing the same
EP0892090A1 (en) 1997-02-24 1999-01-20 Sulzer Innotec Ag Method for manufacturing single crystal structures
US6024792A (en) 1997-02-24 2000-02-15 Sulzer Innotec Ag Method for producing monocrystalline structures
WO1999067435A1 (en) 1998-06-23 1999-12-29 Siemens Aktiengesellschaft Directionally solidified casting with improved transverse stress rupture strength
WO2000044949A1 (en) 1999-01-28 2000-08-03 Siemens Aktiengesellschaft Nickel base superalloy with good machinability
EP1204776B1 (en) 1999-07-29 2004-06-02 Siemens Aktiengesellschaft High-temperature part and method for producing the same
EP1306454A1 (en) 2001-10-24 2003-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Rhenium containing protective coating protecting a product against corrosion and oxidation at high temperatures
EP1319729A1 (en) 2001-12-13 2003-06-18 Siemens Aktiengesellschaft High temperature resistant part, made of single-crystal or polycrystalline nickel-base superalloy

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