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DE10160107A1 - Reinigung eines inneren Kanals einer Gasturbinenschaufel - Google Patents

Reinigung eines inneren Kanals einer Gasturbinenschaufel

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DE10160107A1
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DE
Germany
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gas turbine
inner channel
hydroxide
blade
substance
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DE10160107A
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English (en)
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John E Schilbe
Rebecca J Boczkaja
Bruce M Warnes
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Howmet Corp
Original Assignee
Howmet Research Corp
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Publication date
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Abstract

Ein chemisches Reinigungsverfahren zum Reinigen eines inneren Kanals einer Schaufel einer Gasturbine, bei dem die Schaufel in eine anorganische Hydroxid-Substanz bei überatmosphärischer Temperatur und atmosphärischem Druck eine kurze Zeit lang eingetaucht wird, um abgelagerte Oxide und Schmutz aus dem inneren Kanal zu entfernen. Die Hydroxid-Substanz kann aus geschmolzenem KOH bestehen, und die Eintauchdauer ist nicht größer als 10 min.

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Reinigung von bereits in Be­ trieb gewesenen Gasturbinenschaufeln, insbesondere Leit- und Laufschaufeln. Ge­ nauer gesagt geht es um die Entfernung von Oxiden und Schmutz aus inneren Kühlluftkanälen der Schaufeln.
Bei Betrieb einer Gasturbine erfahren sowohl die Innenflächen wie auch Au­ ßenflächen von "Tragflügelteilen" wie die Leit- und Laufschaufeln aus einer Su­ perlegierung auf Nickel oder Kobaltbasis eine Oxidation aufgrund von Umweltein­ flüssen. Außerdem sammelt sich Schmutz typischerweise in den inneren Kühlluft­ kanälen der Schaufeln. Die Ablagerung von Fremdkörpern (Oxidationsprodukten und/oder Schmutz) innerhalb der Kühlluftkanäle hat einen verschlechterten Wir­ kungsgrad und eine entsprechende Erhöhung der Betriebstemperatur der Schaufel und somit letztlich eine verringerte Lebensdauer der Schaufel zur Folge.
Die Schaufeln von Gasturbinen werden typischerweise periodisch wiederauf­ bereitet (refurbished), um ihre Lebensdauer zu erhöhen. Ehe die Schaufeln wieder­ aufbereitet werden, werden sie gereinigt, um Oxide und Schmutz von den Innenflä­ chen und Außenflächen der Schaufel zu entfernen und/oder von irgendwelchen vor­ handenen Schutzbeschichtungen abzulösen, ehe sie erneut beschichtet werden.
Es sind bereits verschiedene Reinigungsverfahren zum Reinigen der inneren Kühlluftkanäle von Gasturbinenschaufeln bekannt. Die US-A-5,507,306 beschreibt ein Verfahren, bei dem eine KOH-Lösung bei erhöhter Temperatur unter Druck auf die Kühlluftkanäle gesprüht wird. Die US-A-4,439,241 offenbart ein Hochdruck- Reinigungsverfahren im Autoklaven, das eine KOH-Lösung zum Entfernen innerer Ablagerungen verwendet. Die meisten dieser Reinigungsverfahren erfordern relativ komplizierte Geräte, die teuer in der Herstellung und Wartung sind. Außerdem sind viele dieser Reinigungsverfahren relativ langsam, und sie erfordern eine relativ lange Prozessdauer und hohe Kosten zum Wiederaufbereiten der Schaufeln.
Durch die vorliegende Erfindung soll ein Verfahren zum Reinigen eines inneren Kanals einer Gasturbinenschaufel geschaffen werden, das diese Nachteile vermeidet.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.
Die vorliegende Erfindung schafft ein chemisches Reinigungsverfahren zum Reinigen eines inneren Kanals einer Gasturbinenschaufel, bei der die Schaufel in eine anorganische Hydroxid-Substanz bei überatmosphärischer Temperatur und atmosphärischem Druck während einer kurzen Zeit eingetaucht wird, um abgela­ gerte Fremdkörper wie Oxide und Schmutz von der Oberfläche des inneren Kanals zu entfernen, ohne dass die Schaufel chemisch angegriffen und dadurch geschädigt wird. Die Schaufel weist im Fall, dass sie nicht mit einer Schutzschicht versehen ist, eine Superlegierung auf Nickel- oder Kobaltbasis auf, oder sie weist eine Schutz­ schicht auf, falls die Schaufel vor Inbetriebnahme im Triebwerk mit einer Schutz­ schicht versehen wird. Vorzugsweise weist die Hydroxid-Substanz geschmolzenes KOH auf. Die Dauer, während der die Schaufel in die Hydroxid-Substanz getaucht wird, ist vorzugsweise nicht länger als 360 min und vorzugsweise nicht länger als 10 min. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die anorganische Hydroxid-Substanz 90 Gew.-% KOH und 10 Gew.-% Wasserlösung bei 302°C (575°F) und atmosphärischem Druck mit einer Eintauchdauer von nicht mehr als 10 min aufweisen.
Die vorliegende Erfindung schafft eine "wiederaufbereitete" Gasturbinen­ schaufel mit einer gereinigten Oberfläche eines inneren Kanals, die beschichtet werden kann, um eine Schutzschicht auf der Oberfläche des inneren Kanals zu bil­ den. Die Schutzschicht kann ausgeprägte Oxidbereiche umfassen, die vorher als unter der Oberfläche liegende, innere Oxidbereiche in der gereinigten Schaufel vor der Beschichtung vorhanden waren.
Unter Gasturbinenschaufeln sind im Kontext der vorliegenden Erfindung alle Bauteile mit Tragflügelprofil einer Gasturbine zu verstehen, die den Betriebsbedin­ gungen der Gasturbine ausgesetzt sind.
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 ist eine Photographie einer Gasturbinen-Laufschaufel, die in Längs­ richtung aufgeschnitten ist, um Oxid- und Schmutzablagerungen in dem inneren Kühlluftkanal freizulegen.
Fig. 2 ist eine photographische Vergrößerung (200×) eines Oberflächenbe­ reichs des inneren Kühlluftkanals anhand eines Querschnitts der Gasturbinenschau­ fel, die die äußere Oberflächenoxidation und innere Oxidation unter der Oberfläche zeigt.
Fig. 3 ist eine der Fig. 1 entsprechende Photographie der Gasturbinenschau­ fel nach einer Reinigung gemäß der Erfindung.
Fig. 4 ist eine photographische Vergrößerung (200×) eines Oberflächenbe­ reichs des inneren Kühlluftkanals anhand eines Querschnitts einer Gasturbinen­ schaufel nach einer Reinigung gemäß der Erfindung, die die Entfernung der äußeren Oxidablagerung an der Kanaloberfläche ohne Schädigung des Substrates zeigt. Das Schaufelsubstrat ist der helle Bereich in Fig. 4, während der dunkle Bereich ein metallographisches Befestigungsmaterial ist.
Fig. 5 ist eine photographische Vergrößerung (800×) eines Oberflächenbe­ reichs des inneren Kühlluftkanals anhand eines Querschnitts der Schaufel nach ei­ ner Reinigung gemäß der vorliegenden Erfindung und erneuten Beschichtung mit einer Ni-Al-Diffisions-Aluminid-Schicht (Ni-Al diffusion aluminide coating).
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem chemischen Reinigungs­ verfahren zum Reinigen eines inneren Kanals einer Gasturbinenschaufel. Wie be­ reits erwähnt, umfasst der Ausdruck "Gasturbinenschaufel" alle Teile einer Gastur­ bine mit Tragflügelprofil, insbesondere die Leit- und Laufschaufeln der Gasturbine, welche im Betrieb der Gasturbine den Betriebsbedingungen, insbesondere den hohen Temperaturen der Gasturbine ausgesetzt waren. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft zum Reinigen innerer Kühlluftkanäle von Gasturbinenschaufeln, die aus Superlegierungen auf Nickel oder Kobaltbasis gegossen wurden und die äußere Tragflügelprofil-Oberflächen haben, welche typischerweise vor Inbetriebnahme der Gasturbine mit einer Schutzschicht überzogen wurden. Die inneren Kühlluftkanäle können ebenfalls mit einer Schutzschicht versehen sein; sie können jedoch auch unbeschichtet sein. Beispielsweise können die Außenflächen einer Schaufel aus einer Superlegierung auf Nickel- oder Kobaltbasis beschichtet sein mit einer her­ kömmlichen einfachen oder platinmodifizierten Diffusions-Aluminid-Schutz­ schicht, einer herkömmlichen Mcraly-Schutzschicht, bei der M aus Ni und/oder Co und/oder Fe gewählt wird, einer herkömmlichen, keramischen, thermischen Sperr­ schicht und Kombinationen derartiger Schichten, um einen Oxidations- und Heiß­ korrosionsschutz im Betrieb der Gasturbine zu bilden. Der innere Kühlluftkanal kann unbeschichtet oder mit einer einfachen Diffusions-Aluminid-Schutzschicht versehen sein.
Gemäß der Erfindung umfasst eine dem Betrieb ausgesetzte Gasturbinen­ schaufel abgelagerte Fremdkörper einschließlich Oberflächenoxiden und/oder Schmutz an den Oberflächen eines inneren Kühlluftkanals und den äußeren Schau­ felflächen, welche in einer relativ kurzen Zeit zum Entfernen der Fremdkörper ge­ reinigt werden. Die Oberflächenoxide können eine äußere Oxidablagerung und - schicht aufweisen, die sich im Betrieb an den Oberflächen des inneren Kühlluftka­ nals bilden. Diese Oberflächen können ein Superlegierungssubstrat für den Fall aufweisen, dass die inneren Kühlluftkanäle den Betriebsbedingungen im unbe­ schichteten Zustand ausgesetzt sind, oder sie können eine Schutzschicht aufweisen für den Fall, dass der innere Kühlluftkanal vor der Inbetriebnahme der Gasturbine mit einer Schutzschicht überzogen wurde. Die Oberflächenoxide können auch im Inneren oxidierte Bereiche der Schaufel unter den Oberflächen des inneren Kühl­ luftkanals umfassen. Schmutz, der im Betrieb der Gasturbine entsteht, umfasst, ohne hierauf beschränkt zu sein, SiO2, CaO, Fe2O3, komplexe Verbindungen wie Silikate, Chlorid-Lagerverbindungen und andere Fremdkörper, die an den Oberflä­ chen der inneren Kühlluftkanäle vorhanden sind, wobei deren Zusammensetzung von den Betriebsbedingungen und auch davon, wo die Gasturbine arbeitete, ab­ hängt.
Die Erfindung umfasst das Eintauchen einer oder mehrerer zu reinigender Schaufeln in eine anorganische Hydroxid-Substanz bei überatmosphärischer Tem­ peratur und atmosphärischem Druck für eine kurze Zeitdauer, um die angesammel­ ten Fremdkörper einschließlich Oberflächenoxiden und Schmutz aus dem inneren Kühlluftkanal zu entfernen, ohne die Oberfläche aus einer Superlegierung auf Ni­ ckel- oder Kobaltbasis chemisch zu schädigen, falls der innere Kühlluftkanal nicht mit einer Schutzschicht versehen ist, oder ohne die Schutzschicht zu schädigen, falls der innere Kühlluftkanal mit einer Schutzschicht versehen ist. Oxide und Schmutz, die sich an der betreffenden Außenfläche angesammelt haben, werden beim Ablö­ sen einer Schutzschicht, wie sie typischerweise an den Außenflächen vorhanden ist, entfernt. Einige innere Oxide, die unter den Oberflächen des Kühlluftkanals vor­ handen sind, können nach dem Reinigungsvorgang verbleiben. Diese inneren Oxide haben, wie sich gezeigt hat, keine nachteilige Auswirkung auf eine anschließende Wiederbeschichtung des gereinigten Kühlluftkanals mit einer Schutzschicht.
Die anorganische Hydroxid-Substanz besteht vorzugsweise aus geschmol­ zenem KOH, NaOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2 und anderen Alkali- und Erdalkali- Hydroxiden, bei denen das Hydroxid 80 Gew-% oder mehr der Reinigungssubstanz und den Rest typischerweise Wasser ausmacht. Eine geschmolzene, anorganische Hydroxid-Substanz ohne Wasser kann, sofern vorhanden, ebenfalls verwendet wer­ den.
Die anorganische Hydroxid-Substanz kann ferner aus KOH, NaOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2 und anderen Alkali- und Erdalkali-Hydroxid-Wasserlösungen bestehen, bei denen das Hydroxid mindestens 50 Gew.-% der Reinigungssubstanz und der Rest typischerweise Wasser aufweist, wobei die Substanz eine geeignete, überatmosphärische Temperatur, wie z. B. ungefähr 135°C (275°F) und mehr, haben kann.
Die Hydroxid-Substanz wird bei Umgebungsdruck auf eine höhere, überatmosphärische Temperatur erwärmt, die so gewählt wird, dass die Hydroxid- Substanz in den flüssigen bzw. geschmolzenen Zustand in einem geeigneten Be­ hälter versetzt wird. Beispielsweise wird für handelsübliches und reines KOH, das 90 Gew.-% KOH und als Rest Wasser enthält, eine Temperatur von ungefähr 204°C (400°F) und mehr (z. B. 204 bis 260°C entsprechend 400 bis 500°F) gewählt, um die KOH-Substanz im geschmolzenen (flüssigen) Zustand im Behälter zu halten. Bei dem Behälter kann es sich um einen Kessel mit einer Öffnung an der Oberseite handeln, die mit Atmosphärendruck in Verbindung steht. Der Kessel kann von au­ ßen durch elektrische Widerstandsheizelemente oder irgendwelche anderen Heiz­ mittel erwärmt werden, um die KOH-Substanz auf der erwünschten Temperatur zu halten.
Die Eintauchdauer der Schaufel in der geschmolzenen, anorganischen Hydroxid-Substanz ist vorzugsweise nicht länger als 360 min und vorzugsweise sogar nicht länger als 10 min.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine bereits in Betrieb gewesene Gasturbinenschaufel einem Wiederaufbereitungs- bzw. Reparaturvorgang unterzögen, bei dem angesammelte Fremdkörper von dem äußeren Schaufeloberflä­ chen durch Ablösen der an den äußeren Oberflächen typischerweise vorhandenen Schutzschicht und von den inneren Kühlluftkanälen gemäß der vorliegenden Erfin­ dung ohne chemische Schädigung des Superlegierungs-Substrates der Schaufel oder irgendeiner darauf befindlichen Schutzschicht durch das chemische Reinigungsver­ fahren entfernt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde in der Praxis in der Weise umgesetzt, dass Oxide und/oder Schmutz aus dem inneren Kühlluftkanal von bereits in Betrieb gewesenen Gasturbinenschaufeln der ersten Stufe der Gasturbine aus einer Superle­ gierung auf Nickel- oder Kobaltbasis entfernt wurden. Diese Turbinenschaufeln (Laufschaufeln) waren vorher in dem Gasturbinentriebwerk eines C-130-Transport­ flugzeugs eingesetzt, wobei die inneren Kühlluftkanäle keine Schutzschicht hatten und die äußeren Schaufeloberflächen mit einer CoCrAlY-Schutzschicht versehen waren.
Fig. 1 zeigt eine derartige, bereits in Betrieb gewesene Turbinenschaufel, die anschließend mit dem Verfahren gemäß der Erfindung gereinigt wurde. In Fig. 1 ist die Turbinenschaufel in Längsrichtung aufgeschnitten, um den inneren Kühlluft­ kanal freizulegen. Wie ersichtlich, zeigen die inneren Kühlluftkanäle eine erhebli­ che Oxidation und Ablagerung von Schmutz, die mit "ENTRAPPED DEBRIS & BUILD-UP" bezeichnet sind. Eine metallographische Untersuchung eines Oberflä­ chenbereiches eines Querschnitts durch den inneren Kühlluftkanal zeigte, dass eine beträchtliche, äußere und innere Oxidation der darunter liegenden Fläche des Schau­ felsubstrates S in Form getrennter, diskontinuierlicher Oxidbereiche in dem Superlegierungssubstrat vorhanden war, wie in Fig. 2 zu sehen ist.
Die inneren Kühlluftkanäle der Turbinenschaufeln wurden dann gemäß der vorliegenden Erfindung gereinigt. Als Beispiel wurde ein Behälter mit metallischen Hydroxid-Flocken, insbesondere KOH, gefüllt und durch eine den Behälter umge­ bende, elektrische Widerstandsheizwicklung erhitzt, um ein geschmolzenes KOH- Bad von 302°C (575°F) bei Atmosphärendruck zu erzeugen. Die Temperatur des geschmolzenen KOH wurde unter Verwendung eines ummantelten Thermoele­ mentes vom Typ K in dem geschmolzenen KOH überwacht und gesteuert. Die Tur­ binenschaufeln wurden in die geschmolzene KOH-Substanz 10 min lang einge­ taucht und nach der Herausnahme aus dem KOH-Bad mit kaltem Wasser gespült.
Mit dem Reinigungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gelang es, abgelagerte Fremdkörper einschließlich Oxidablagerungen und Schmutz an den Oberflächen der inneren Kühlluftkanäle zu entfernen, wie aus einem Vergleich der Fig. 3 und 4 hervorgeht. Eine metallographische Untersuchung gereinigter Querschnitte äußerer Oberflächenbereiche der Kühlluftkanäle zeigte, dass unter der Oberfläche liegende, innere Oxidbereiche, die in dem Superlegierungssubstrat vor­ handen sind (Fig. 2), beim Eintauchen in die geschmolzene KOH-Substanz nicht vollständig aufgelöst wurden.
Mehrere der Turbinenschaufeln (z. B. sechs Schaufeln) wurden dann da­ durch gereinigt, dass die CoCrAl-Außenbeschichtung unter Verwendung eines han­ delsüblichen, chemischen Säureablöseverfahrens von den äußeren Schaufeloberflä­ chen entfernt wurde.
Die äußeren Oberflächen der gereinigten Turbinenschaufeln wurden dann mit einer frischen Schutzschicht in Form eines auswärts wachsenden, platinmodifi­ zierten Diffusions-Aluminid-Überzugs beschichtet, wie in US-A-5,658,614, 5,788,823 und 6,136,451 beschrieben wird. Wie dort beschrieben, wurden die Au­ ßenflächen mit Platin platiert und dann durch ein Dampfabscheideverfahren (CVD = chemical vapour deposition) aluminiert. Die Oberflächen der inneren Kühlluftka­ näle wurden unter Verwendung ähnlicher CVD-Aluminierparameter, jedoch ohne den vorhergehenden Pt-Platiervorgang beschichtet. Fig. 5 zeigt einen Querschnitt der Ni-Al-Diffusions-Aluminid-Additivbeschichtung, die an der Oberfläche des inneren Kühlluftkanals des Schaufelsubstrats S gebildet ist, wo die Beschichtung eine innere Diffusionszone Z mit den getrennten, diskontinuierlichen, inneren Oxid­ bereichen P umfasst (diskontinuierliche, dunkle Bereiche, die sich beim vorherge­ henden Betrieb des Triebwerkes gebildet hatten und während des Reinigungsvor­ ganges nicht entfernt wurden), welche in einem äußeren Abschnitt der Diffusions­ zone Z angrenzend an der äußeren, einphasigen Ni-Al-Diffusions-Aluminid-Addi­ tivschicht vorhanden sind. Die mit "NICKEL PLATE" bezeichnete Nickelplatte an der Ni-Al-Diffusions-Aluminid-Schicht wird bei der Vorbereitung der metal­ lographischen Probe verwendet. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass die diskontinuierli­ chen, inneren Oxidbereiche, die in dem Schaufelsubstrat nach der Reinigung im geschmolzenen KOH vorhanden sind, den CVD-Aluminierprozess nicht behindern und in der Diffusions-Aluminid-Schicht als diskontinuierliche Oxidbereiche vor­ handen waren.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich in vorteilhafter Weise die inneren Kühlluftkanäle von bereits in Betrieb gewesenen Turbinenschaufeln bei Umgebungsdruck und in sehr kurzer Zeit reinigen, ohne dass das Substrat oder ir­ gendeine darauf vorhandene Beschichtung beschädigt wird. Das Verfahren ist äu­ ßerst wirtschaftlich mit Prozesszykluszeiten von vorzugsweise nicht mehr als 10 min und geringen Investitionskosten für die Geräte zum Durchführen des Verfah­ rens.

Claims (15)

1. Verfahren zum Reinigen eines inneren Kanals einer bereits in Betrieb gewesenen Gasturbinenschaufel, bei dem die Schaufel in eine anorganische Hydro­ xid-Substanz bei überatmosphärischer Temperatur und atmosphärischem Druck eine bestimmte Zeit lang eingetaucht wird, um Fremdkörper aus dem inneren Kanal zu entfernen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdkör­ per Oxid und Schmutz an einer Fläche des inneren Kanals umfassen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufel während einer Dauer von nicht mehr als 360 min eingetaucht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die anorganische Hydroxid-Substanz eine geschmolzene Hydroxid- Substanz umfasst, die aus einer Gruppe, bestehend aus Alkali-Hydroxid und Erdal­ kali-Hydroxid, ausgewählt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das geschmol­ zene Alkali-Hydroxid geschmolzenes KOH aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die geschmolzene Hydroxid-Substanz eine Temperatur von ungefähr 204°C (400°F) und mehr hat.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Schaufel eine Superlegierung auf Nickel- oder Kobaltbasis auf­ weist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass innere Oxidbereiche nach dem Tauchvorgang unter einer Oberfläche des inneren Kanals verbleiben.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche des inneren Kanals eine Beschichtung so gebildet wird, dass sich die inneren Oxide innerhalb der Beschichtung befinden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einer Diffusions-Aluminid-Schicht besteht.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die anorganische Hydroxid-Substanz mindestens 50 Gew.-% Alkali- Hydroxid und/oder Erdalkali-Hydroxid und im übrigen im wesentlichen Wasser aufweist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sub­ stanz eine Temperatur von ungefähr 135°C (275°F) und mehr hat.
13. Wiederaufbereitete Gasturbinenschaufel mit einem inneren Kanal, des­ sen Oberfläche mit einer Beschichtung versehen ist, welche diskontinuierliche Oxidbereiche umfasst.
14. Gasturbinenschaufel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine auswärts gewachsene Diffusions-Aluminid-Schicht aufweist, in der sich die Oxidbereiche befinden.
15. Gasturbinenschaufel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidbereiche sich in einer Diffusionszone der Schicht befinden.
DE10160107A 2000-12-19 2001-12-07 Reinigung eines inneren Kanals einer Gasturbinenschaufel Withdrawn DE10160107A1 (de)

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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1497059B1 (de) * 2002-04-11 2008-07-23 Rolls-Royce Corporation Verfahren und vorrichtung zum entfernen von keramikmaterial von gusskomponenten
EP1411149A1 (de) * 2002-10-18 2004-04-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Entfernen eines Schichtbereichs eines Bauteils
US6953146B2 (en) * 2002-10-24 2005-10-11 Leonard Nanis Low-temperature flux for soldering nickel-titanium alloys and other metals
US20050127039A1 (en) * 2003-12-16 2005-06-16 General Electric Company Process for removing adherent oxide particles from an aluminized surface
DE502004005600D1 (de) * 2004-01-27 2008-01-10 Siemens Ag Verfahren zum Entfernen eines Korrosionsproduktes
EP1676938A1 (de) * 2004-12-30 2006-07-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Bauteils einer Turbine und ein Bauteil einer Turbine
DE102005045839A1 (de) * 2005-09-24 2007-04-12 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Reinigen von Hohlräumen an Gasturbinenbauteilen
DE102008005168A1 (de) * 2008-01-19 2009-07-23 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum zumindest selektiven Entfernen einer ersten Schicht von einem Triebwerksbauteil
US20110088720A1 (en) * 2009-10-20 2011-04-21 General Electric Company Methods for cleaning substrates
US20110112002A1 (en) * 2009-11-12 2011-05-12 Honeywell International Inc. Methods of cleaning components having internal passages
US20110180109A1 (en) * 2010-01-28 2011-07-28 Pratt & Whitney Canada Corp. Pressure flush process for cooled turbine blades
US8828214B2 (en) 2010-12-30 2014-09-09 Rolls-Royce Corporation System, method, and apparatus for leaching cast components
US10316414B2 (en) 2016-06-08 2019-06-11 United Technologies Corporation Removing material with nitric acid and hydrogen peroxide solution
US9803139B1 (en) * 2016-06-24 2017-10-31 General Electric Company Process for removing aluminum-silicon coatings from metallic structures, and related processes for preparing magnetic components

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1496785A1 (de) 1966-12-10 1969-08-07 Dynamit Nobel Ag Verfahren zur Entfernung von Metallpulver und niederen Metalloxyden von der Oberflaeche mit Natriumhydrid gebeizter Drahtbuendel
US3625900A (en) 1968-01-22 1971-12-07 Kolene Corp Prefused descaling bath constituent and method of maintaining a constant chemical composition of a bath
US3668082A (en) 1970-12-07 1972-06-06 Ibm Method for strongly adhering a metal film on epoxy substrates
US4965095A (en) 1979-03-30 1990-10-23 Alloy Surfaces Company, Inc. Method for refurbishing used jet engine hot section airfoils
US4317685A (en) 1980-06-06 1982-03-02 General Electric Company Method for removing a scale from a superalloy surface
US4439241A (en) 1982-03-01 1984-03-27 United Technologies Corporation Cleaning process for internal passages of superalloy airfoils
FR2525637B1 (fr) 1982-04-23 1986-05-09 Stephanois Rech Mec Procede de traitement de pieces en metal ferreux en bain de sels oxydant, pour ameliorer leur resistance a la corrosion, les pieces contenant du soufre
US4437980A (en) 1982-07-30 1984-03-20 Rockwell International Corporation Molten salt hydrotreatment process
FR2561667B1 (fr) 1984-03-20 1986-09-12 Stephanois Rech Mec Procede de traitement au bain de sels, en vue d'ameliorer la resistance a la corrosion, de pieces en metal ferreux qui ont subi un traitement thermochimique prealable
US4600443A (en) * 1984-10-01 1986-07-15 Kennecott Corporation Process for removing surface oxides from a copper-base alloy
US4566939A (en) 1985-01-25 1986-01-28 Avco Corporation Surface preparation of nickel base alloys for brazing
US4966659A (en) 1988-06-03 1990-10-30 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Method for molten salt electroplating of steel
AU5076890A (en) 1989-03-13 1990-09-20 Safety-Kleen Corp. Cleaning compositions and methods
US5221358A (en) 1991-08-16 1993-06-22 Kolene Corporation Descaling/deglassing salt composition and method
US5272798A (en) 1992-08-05 1993-12-28 Kolene Corporation Method and apparatus for descaling metal strip
US5507306A (en) 1993-12-23 1996-04-16 Howmet Corporation Cleaning apparatus and method for cleaning internal airfoil cooling passages
US5575858A (en) 1994-05-02 1996-11-19 United Technologies Corporation Effective cleaning method for turbine airfoils
US5679270A (en) 1994-10-24 1997-10-21 Howmet Research Corporation Method for removing ceramic material from castings using caustic medium with oxygen getter
US5685917A (en) * 1995-12-26 1997-11-11 General Electric Company Method for cleaning cracks and surfaces of airfoils
US5779809A (en) * 1995-12-26 1998-07-14 General Electric Company Method of dissolving or leaching ceramic cores in airfoils
US5788823A (en) * 1996-07-23 1998-08-04 Howmet Research Corporation Platinum modified aluminide diffusion coating and method
US5895782A (en) 1996-08-26 1999-04-20 Overton; James Michael Acid replacement solution for cleaning non ferrous metals
US6168874B1 (en) * 1998-02-02 2001-01-02 General Electric Company Diffusion aluminide bond coat for a thermal barrier coating system and method therefor
US5972424A (en) * 1998-05-21 1999-10-26 United Technologies Corporation Repair of gas turbine engine component coated with a thermal barrier coating
US6132520A (en) * 1998-07-30 2000-10-17 Howmet Research Corporation Removal of thermal barrier coatings
US6194026B1 (en) * 1998-10-19 2001-02-27 Howmet Research Corporation Superalloy component with abrasive grit-free coating
US6354310B1 (en) * 1998-11-12 2002-03-12 General Electric Company Apparatus and process to clean and strip coatings from hardware
US6174380B1 (en) * 1998-12-22 2001-01-16 General Electric Company Method of removing hot corrosion products from a diffusion aluminide coating
US6372299B1 (en) * 1999-09-28 2002-04-16 General Electric Company Method for improving the oxidation-resistance of metal substrates coated with thermal barrier coatings
EP1123987A1 (de) * 2000-02-11 2001-08-16 General Electric Company Reparierbare Diffusionsaluminidbeschichtungen

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