DE3627779A1 - Erneuertes turbinenbauteil - Google Patents
Erneuertes turbinenbauteilInfo
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- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
- B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
- B23P6/007—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors using only additive methods, e.g. build-up welding
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
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- C25D15/02—Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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Description
Erneuerung und Reparatur von abgenutzten und beschädigten
Bauteilen thermischer Maschinen, insbesondere von Dampf-
und Gasturbinenschaufeln. Auftragen von dicken Schichten
auf die Bauteile.
Die Erfindung bezieht sich auf die Wiederherstellung
der ursprünglichen Form eines Bauteils einer thermischen
Maschine, welches im Betrieb eine nicht mehr zulässige
Form durch Abnutzung, Erosion, Korrosion, Oxydation,
mechanische Beschädigung usw. angenommen hat.
Insbesondere betrifft sie ein erneuertes Turbinenbauteil,
bestehend aus einem in Form, Größe und Werkstoffzusammensetzung
einem gebrauchten, beschädigten oder erodierten
Bauteil entsprechenden Kern und einer in ihrer Werkstoffzusammensetzung
dem gebrauchten Bauteil ähnliche Hülle.
Das Aufbringen von Oberflächenschichten jedwelcher Art
auf Maschinenbauteile spielt in der modernen Technik,
insbesondere beim Bau und Betrieb thermischer Maschinen,
eine wichtige Rolle.
Es ist bekannt, daß bei gebrauchten oder beschädigten
Turbinenteilen - wie Gehäuse, Schaufeln usw. - die
erodierten oder abgebröckelten Stellen mit einem dicken
Auftrag von Metallen oder metallähnlichem Material erneuert
werden.
Solche Reparaturen wurden bis jetzt je nach der Art der
Belastung - sei es durch Temperatur, Korrosion oder
Erosion - mit Hilfe von Schweißen, Spritzen oder Kleben
durchgeführt. Das Aufbringen von dicken Schichten durch
diese erwähnten Verfahren kann in relativ kurzer Zeit
ausgeführt werden. Die Qualität von solchen Beschichtungen
bringt aber sehr oft Mängel in bezug auf die Haftung
zum Grundmaterial sowie Strukturänderungen durch
miteingebaute Eigenspannungen (Rißbildung) mit sich.
In der Technik sind zahlreiche Verfahren bekannt,
Oberflächenschichten auf galvanischem (elektrolytischem,
elektrochemischem) Wege auf ein meist metallisches oder
zuvor in geeigneter Weise vorbehandeltes (metallisiertes)
Substrat aufzubringen. Dabei handelt es sich meistens
um verhältnismäßig dünne, von Bruchteilen von Mikrometern
bis zu einigen Zehntelmillimetern reichende Schichten.
Zufolge ihrer beschränkten Dicke zeichnen sich derartige
Schichten meistens durch gute Haftfestigkeit und
genügende Abriebfestigkeit gegenüber ihrer Unterlage
(Substrat) aus. Andererseits ist ihre Verwendbarkeit
auf diejenigen Fälle beschränkt, wo ihre begrenzte
Dimension senkrecht zur Oberfläche den betrieblichen
Anforderungen genügt und wo nicht Veränderungen oder gar
Zerstörungen durch Diffusionsvorgänge während des Betriebes
zu befürchten sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg
aufzuzeigen und Mittel anzugeben, wie ein gebrauchtes, durch
Abnutzung, Erosion, Korrosion, Oxydation, mechanische
Beschädigung in seiner Form, insbesondere seiner
Oberflächengestalt im Verlaufe des Betriebes verändertes
Turbinenbauteil erneuert, repariert und in den voll
funktionsfähigen Zustand gebracht werden kann. Dabei soll
sich die neu aufzubringende Oberflächenschicht durch
feste Haftung und gute chemisch-physikalische
Verträglichkeit gegenüber dem vorhandenen Kern (Substrat)
auszeichnen. Ferner soll sich das erneuerte Bauteil durch
Freiheit von Rißanfälligkeit und schädlichen, im Betrieb
zu unerwünschten chemisch-physikalischen (metallurgischen)
Veränderungen führenden Diffusionen auszeichnen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das eingangs
erwähnte erneuerte Turbinenbauteil außer dem besagten
vorhandenen Kern eine zusammenhängende, dicke Oberflächenschicht
aufweist, die elektrolytisch auf den Kern aufgebracht
ist.
Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels
erläutert.
Eine während 30 000 h im Betrieb befindliche, gebrauchte,
stark abgenutzte Gasturbinenschaufel wurde aus der Maschine
ausgebaut und durch galvanische Auftragung dicker
Metallschichten erneuert. Das Schaufelblatt hatte folgende
Abmessungen:
Länge= 120 mm
Breite= 40 mm
Größte Profildicke= 12 mm
Die Schaufel wurde zunächst durch Sandstrahlen gereinigt.
Die nicht beschädigten, nicht abgenutzten Stellen der
Schaufeloberfläche, welche keinen zusätzlichen Metallauftrag
benötigten, wurden zunächst mit Hilfe von Klebband
und Abdecklack elektrisch isoliert. Dann wurde die
Schaufel in eine geeignete Vorrichtung (Halterung,
Gestell) eingebaut.
Der eigentliche Verfahrensablauf gestaltete sich wie
folgt:
- 1. Elektrochemisches Entfetten in alkalischer Lösung bei Raumtemperatur während einer Dauer von 2 min unter einer Stromdichte von 10 A/dm².
- 2. Spülen in kaltem Wasser.
- 3. Elektrochemisches Beizen in 1 : 1-verdünnter HCl bei Raumtemperatur während einer Dauer von 3 min unter einer Stromdichte von 10 A/cm².
- 4. Spülen in kaltem Wasser.
- 5. Galvanisches Vernickeln der zu erneuernden Oberflächen bei Raumtemperatur während einer Dauer von 4 min unter einer Stromdichte von 4 A/dm² (Saures Nickelchloridbad). Dicke der Nickelschicht = 3 µm.
- 6. Spülen in kaltem Wasser.
- 7. Elektrochemisches Aufbringen einer Schicht folgender Zusammensetzung: Ni= 80 Gew.-% Co= 15 Gew.-% Zr= 5 Gew.-%Die Abscheidungsbedingungen des galvanischen Bades waren die folgenden:Zellenspannung= 6 V Temperatur= 40°C Stromdichte= 8 A/dm² Pulsstromfrequenz= 3 kHzBadzusammensetzung:pH= 3,5 Nickelsulfamat= 200 g/l Kobaltsulfamat= 50 g/l Borsäure= 30 g/l Nickelchlorid= 5 g/l Zirkonpartikel= 50 g/l (in Suspension)
- 8. Spülen in kaltem Wasser.
- 9. Spülen in warmem Wasser.
- 10. Trocknen.
- 11. Ausbauen aus der Haltevorrichtung und Reinigen des Bauteils (Gasturbinenschaufel).
Die Dicke der aufgetragenen Metallschicht betrug
durchschnittlich 1,5 mm.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel
beschränkt. Grundsätzlich können nahezu beliebige Legierungen
von 2 bis 6 geeigneten Elementen auf das Bauteil
aufgebracht werden.
Im allgemeinen kann die Hülle eines oder mehrere der
Elemente Ni, Co, Cr, Zr, Mo, W enthalten. Zusätzlich
können auch einzelne oder mehrere Karbide der Elemente
Cr, Si in die Oberflächenschicht eingelagert sein.
Vorstehendes gilt insbesondere für folgende Legierungsgruppen:
- Ni/Co
Ni/Co/Cr
Ni/Co/Cr/Zr
Ni/Co/Cr/Cr-Karbide
Ni/Co/Cr/Zr/Cr-Karbide
Ni/Co/Cr/Mo/Zr
Ni/Co/Cr/W/Cr-Karbide
Ni/Co/Cr/Si-Karbide
Besonders bewährt haben sich auch dicke Auftragsschichten
aus einer Ni/Co/Cr/Mo/Zr-Legierung auf hochlegiertem
Stahl als Kernmaterial (Substrat). Vorzugsweise wird
daher zunächst eine dünne Nickelschicht (bis ca. 3 µm)
auf den gereinigten, zu beschichtenden Kern galvanisch
aufgebracht.
Claims (5)
1. Erneuertes Turbinenbauteil, bestehend aus einem in
Form, Größe und Werkstoffzusammensetzung einem
gebrauchten, beschädigten oder erodierten Bauteil
entsprechenden Kern und einer in ihrer Werkstoffzusammensetzung
dem gebrauchten Bauteil ähnlichen, eine
zusammenhängende dicke Oberflächenschicht darstellenden,
elektrolytisch auf den Kern aufgebrachten dichten
Hülle.
2. Erneuertes Turbinenbauteil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hülle eines oder mehrere
der Elemente Ni, Co, Cr, Zr, Mo, W enthält.
3. Erneuertes Turbinenbauteil nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hülle zusätzlich eines oder
mehrere Karbide der Elemente Cr, Si enthält.
4. Erneuertes Turbinenbauteil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hülle aus einer dünnen
Nickelzwischenschicht und einer dicken, darüber gelagerten
Oberflächenschicht aus einer Ni/Co/Cr/Mo/Zr-Legierung
besteht.
5. Erneuertes Turbinenbauteil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hülle aus einer der
nachfolgenden Legierungsgruppen besteht:
- Ni/Co
Ni/Co/Cr
Ni/Co/Cr/Zr
Ni/Co/Cr/Cr-Karbide
Ni/Co/Cr/Zr/Cr-Karbid
Ni/Co/Cr/Mo/Zr
Ni/Co/Cr/W/Cr-Karbide
Ni/Co/Cr/Si-Karbide
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863627779 DE3627779A1 (de) | 1986-08-16 | 1986-08-16 | Erneuertes turbinenbauteil |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863627779 DE3627779A1 (de) | 1986-08-16 | 1986-08-16 | Erneuertes turbinenbauteil |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3627779A1 true DE3627779A1 (de) | 1988-02-18 |
Family
ID=6307497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863627779 Withdrawn DE3627779A1 (de) | 1986-08-16 | 1986-08-16 | Erneuertes turbinenbauteil |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3627779A1 (de) |
Cited By (4)
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- 1986-08-16 DE DE19863627779 patent/DE3627779A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
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