[发明专利]具有陶瓷可磨耗涂层的燃气涡轮机用护罩

说明书

技术领域

本发明涉及在火力发电或复合发电厂等中使用的燃气涡轮机用的护罩，特别是，涉及用于燃气涡轮机的动叶片和静止体的间隙调整的具有陶瓷可磨耗涂层的燃气涡轮机用护罩。

背景技术

发电厂中使用的燃气涡轮机的功效率影响使涡轮机叶片旋转以产生动力(转矩)的流体的量。如何使从涡轮机的静止部与旋转部(动叶片)的间隙漏出的流体减少的间隙调整技术左右着涡轮机的性能。间隙调整技术要求即使在静止部与旋转部接触的情况下，静止部和旋转部中的任何一个也都没有损伤、只有密封材料磨损而减薄(耐磨性)的功能。其结果是，通过在静止部和旋转部的间隙处设置密封材料，可以使间隙非常接近于零，使从间隙漏出的流体接近于零，可以大大提高效率。在用于燃气涡轮机的情况下，特别是，对于初级动叶片与静止体(初级护罩)的间隙调整，工作温度达到800℃以上，需要氧化损伤少的陶瓷。

关于陶瓷可磨耗涂层，例如，在专利文献1中，提出了进行由陶瓷构成的可磨耗涂层的施工的方法。作为在基体材料上进行具有预定的网格图案的可磨耗陶瓷覆膜施工的方法，提出了：在基体材料上进行大气中等离子喷涂初始结合涂层的工序和进行高密度垂直方向龟裂隔热覆膜施工的工序，对所述初始结合涂层及所述隔热覆膜进行热处理的工序，在所述隔热覆膜上进行具有预定网格图案的可磨耗陶瓷覆膜施工的工序，对所述可磨耗陶瓷覆膜施加热处理的工序。

在这种方法中，基体材料上的结合层和高密度垂直方向龟裂隔热覆膜是隔热涂层(TBC)，在其表面上，将多孔质的陶瓷可磨耗覆膜形成网格图案的状态。陶瓷可磨耗覆膜设置在护罩的热气体通过面上，与Ni基耐热合金制造的动叶片的前端部相对。

作为在基体材料上进行具有网格图案的可磨耗陶瓷覆膜施工的方法，提出了利用掩蔽材料进行喷涂的方法、利用低输出的小型枪一边描绘网格图案一边进行喷涂的方法。在利用掩蔽材料的方法中，本发明人等研究的结果判明：在多孔质陶瓷喷涂中，由于掩蔽材料的影响，不能获得均匀的多孔质膜，特别是，不能充分确保截面形状为山形的喷涂覆膜的端部的贴紧性。

在对于可磨耗陶瓷覆膜的与Ni基耐热合金的磨耗部件试验的研究结果中，也发现：在截面形状为山形的喷涂覆膜的情况下，喷涂覆膜的一部分会损伤脱落。

另一方面，还判明：在不是这种形状的、平滑平面的可磨耗陶瓷覆膜中，在磨耗时的摩擦热不发散，并且在磨耗中产生的磨耗粉也不能排出，产生Ni基耐热合金的烧熔，不能发挥可磨耗特性。

因此，对于陶瓷可磨耗涂层，有必要确保可磨耗特性和长期耐久性两个方面，在本公知的例子中，在确保长期耐久性方面存在问题。

例如，在专利文献2中，提出了一种利用氧化钆氧化锆覆膜的等离子喷涂，覆膜垂直方法的具有微裂纹(1英寸4～50个，间隔为6.4～0.5mm)的可磨耗覆膜。在这种情况下，其特征在于，利用特定的喷涂条件，形成微裂纹，获得可磨耗覆膜，不需要进行机械加工、热处理等。对于微裂纹、裂纹槽的宽度，没有明确的记载，但是，很难认为其宽度达到毫米数量级。本发明人等对于与Ni基耐热合金的磨耗部件试验的研究结果判明：专利文献1的高密度垂直方向龟裂隔热覆膜的效果是足够的，但是，磨耗时的摩擦热不发散，并且，磨耗产生的磨耗粉也不能排出，产生Ni基耐热合金的烧熔，不能发挥可磨耗特性。

例如，在专利文献3中，作为隔热喷涂层的形成方法，提出了在基体材料上形成隔热性优异的陶瓷粉末的致密的喷涂层，在其上喷涂隔热性优异的陶瓷粉末和规定量的Si₃N₄粉末的混合粉末，形成气孔率高的喷涂层的隔热喷涂层的形成方法。在这种情况下，详细记载了多孔质陶瓷层的形成方法，但是，由于是以陶瓷隔热喷涂层的形成作为目标，所以，对陶瓷可磨耗覆膜没有提出确保必要的可磨耗特性和长期耐久性的措施。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请特开2006-36632号公报

[专利文献1]日本专利申请特开2006-104577号公报

[专利文献3]日本专利申请特开平6-57396号公报

发明内容

本发明的目的是提供一种用于能够降低从间隙漏出的流体、提高涡轮机效率的间隙调整部件的具有陶瓷可磨耗涂层的燃气涡轮机用护罩。

本发明的燃气涡轮机用护罩，将陶瓷可磨耗涂层配置在面对燃气涡轮机动叶片的护罩的热气体通过面上，所述陶瓷可磨耗涂层是通过在基体材料上喷涂结合层，在所述结合层上喷涂隔热陶瓷层，在所述隔热陶瓷层上喷涂可磨耗陶瓷层，在所述可磨耗陶瓷层上通过机械加工形成狭槽而获得的。