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DE102004026352A1 - Verfahren zum Instandsetzen einer Beschichtung - Google Patents

Verfahren zum Instandsetzen einer Beschichtung Download PDF

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DE102004026352A1
DE102004026352A1 DE102004026352A DE102004026352A DE102004026352A1 DE 102004026352 A1 DE102004026352 A1 DE 102004026352A1 DE 102004026352 A DE102004026352 A DE 102004026352A DE 102004026352 A DE102004026352 A DE 102004026352A DE 102004026352 A1 DE102004026352 A1 DE 102004026352A1
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DE
Germany
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coating
repair
surface positive
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repair layer
Prior art date
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Withdrawn
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DE102004026352A
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English (en)
Inventor
Andreas Bögli
Frigyes Dr. Szücs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Vernova GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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Publication date
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Instandsetzen einer Beschichtung (2), insbesondere einer Schutzschicht, auf einem metallischen Grundkörper (4), insbesondere auf einem beschichteten Teil einer Turbine, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: DOLLAR A 1.1 Erfassen eines dreidimensionalen Oberflächenpositivs (3) der Beschichtung (2) mittels eines zerstörungsfreien Scanverfahrens, DOLLAR A 1.2 Vergleich des ermittelten Oberflächenpositivs (3) hinsichtlich seiner lokalen Dicken (d) mit einem vorgebbaren Schichtdickensollwert (d¶s¶), DOLLAR A 1.3 Berechnen eines erforderlichen neu aufzubringenden Reparaturschichtprofils (5) in Form eines zum Oberflächenpositiv (3) im Wesentlichen komplementären Negativs, wobei das Reparaturschichtprofil (5) so bemessen ist, dass die Beschichtung (2) nach dem Instandsetzen überall den Schichtdickensollwert (d¶s¶) aufweist, DOLLAR A 1.4 automatisches zumindest lokales Aufbringen des Reparaturschichtprofils (5) in Abhängigkeit des Negativs.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Instandsetzen einer Beschichtung auf einem metallischen Grundkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Insbesondere Turbinen, beispielsweise Gasturbinen, sind während ihres Betriebszustandes hohen Belastungen ausgesetzt. Sie werden mit mehr als 800° C heißen Gasen betrieben und unterliegen gleichzeitig hohen mechanischen Belastungen durch Zentrifugalkräfte. Bei diesen extremen Bedingungen unterliegt das Material einem erhöhten Verschleiß. Um die im Strömungsquerschnitt liegenden Teile, beispielsweise Turbinenschaufeln, vor Korrosion und Hitze zu schützen, werden diese mit dünnen Schutzschichten überzogen. Haften die Beschichtungen beispielsweise nicht richtig oder haben sie nicht die geforderte Dicke, können die Turbinen bzw. die Turbinenschaufeln beschädigt werden. Die Folge davon ist, dass sie repariert oder ausgetauscht werden müssen, was zeitintensiv und aufwändig ist. Um derartige teure Ausfälle zu vermeiden bzw. zu reduzieren, werden die Beschichtungen bei den vorgeschriebenen Wartungen auf Fehlstellen und Abnutzung hin untersucht. Generell sind die hierfür bisher eingesetzten Prüf- und Instandsetzungsverfahren zeitintensiv und teuer.
  • Aus der US 6,274,193 B1 ist ein Verfahren zum Instandsetzen einer Beschichtung, insbesondere einer Schutzschicht, auf einem metallischen Grundkörper, insbesondere auf einem beschichteten Teil einer Turbine, bekannt. Hierbei wird zunächst in einem lokal begrenzten Bereich, in welchem Beschädigungen der Beschichtung, welche beispielsweise bis zum darunter liegenden Grundmaterial reichen, aufgetreten sind, die äußerste Beschichtung entfernt. Hierbei handelt es sich um eine keramische Wärmedämmschicht (TBC). Anschließend werden evtl. vorhandene Korrosionsprodukte entfernt und der Bereich der Beschädigung gereinigt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Beschädigung mittels eines metallischen Füllmaterials repariert, beispielsweise verschweißt, wobei nach dem Reparieren der Beschädigung ein vollständiger Überzug mit einer neuen temperaturresistenten Beschichtung erfolgt.
  • Aus der US 6,444,054 B1 ist ein schichtartiger Aufbau einer Schutzschicht für Metallsubstrate, wie beispielsweise nickel- oder kobalthaltigen Legierungen, bekannt, welche eine einwärts gerichtete Diffusion von Aluminiden ermöglichen. Die pastenförmige Beschichtung enthält dabei ungefähr 50 bis 80 Gewichtsprozent Chrom, einen organischen Binder und ein Lösungsmittel. Hierbei wird insbesondere auf unterschiedliche Zusammensetzungen der zunächst schlammartigen Beschichtung eingegangen.
  • Aus der US 6,455,167 B1 ist eine Beschichtung für eine Legierung bekannt, welche eine Diffusionsgrenze bildet und somit eine Diffusion zwischen einer Umgebung bzw. zwischen der Beschichtung und dem darunter liegenden Grundmaterial verhindert bzw. reduziert. Gleichzeitig wirkt sich die beschriebene Beschichtung nahezu nicht auf die mechanischen Eigenschaften des Grundmaterials aus. Die Diffusionsbarriere ist hierbei vorzugsweise keramisch.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, beschäftigt sich mit dem Problem, ein Verfahren zum Instandsetzen einer Beschichtung auf einem metallischen Grundkörper derart zu verbessern, dass insbesondere die Instandsetzungsqualität verbessert und die Instandsetzungskosten reduziert werden können.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Verfahren zum Instandsetzen einer Beschichtung, insbesondere einer Schutzschicht, auf einem metallischen Grundkörper, beispielsweise einem beschichteten Teil einer Turbine, zunächst ein dreidimensionales Oberflächenpositiv der Beschichtung mittels eines zerstörungsfreien Scanverfahrens/Prüfverfahrens zu erfassen. Das so ermittelte Oberflächenpositiv wird hinsichtlich seiner lokalen Dickenausdehnung mit einem vorgebbaren Schichtdickensollwert verglichen. Eine Dickenausdehnung der Beschichtung verläuft dabei orthogonal zu einer Beschichtungsoberfläche. Generell können sich die vorgebbaren Schichtdickensollwerte an individuellen Parametern, wie beispielsweise einem Abnutzungsgrad oder einer Restlebensdauer orientieren. Unter Verwendung des dreidimensionalen Oberflächenpositivs wird nun ein erforderliches neu aufzubringendes Reparaturschichtprofil in Form eines zum Oberflächenpositiv im wesentlichen komplementären Negativ berechnet, wobei das Reparaturschichtprofil so bemessen ist, dass die Beschichtung nach dem Instandsetzen überall den jeweiligen Schichtdickensollwert aufweist. Beispielsweise bedeutet dies, dass an Stellen, an denen aufgrund einer Beschädigung lediglich noch 30 % des Schichtdickensollwertes vorhanden sind, die Dicke des neu aufzubringenden Reparaturschichtprofils 70 % des Schichtdickensollwertes beträgt. An Stellen, an denen die Schichtdicke des Oberflächenpositivs gleich groß ist wie oder größer ist als der Schichtdickensollwert ist keine zusätzliche Beschichtung mit der Reparaturschicht erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht für die durch Beschädigungen bzw. Abnutzungen verringerte Beschichtung automatisch lediglich an den Stellen ein entsprechendes Reparaturschichtprofil vor, an welchen der Schichtdickensollwert unterschritten ist. Abschließend erfolgt ein automatisches zumindest lokales Aufbringen des Reparaturschichtprofils in Abhängigkeit des Reparaturschichtnegativs, so dass nach Abschluss des Verfahrens die instandgesetzte Beschichtung überall den Schichtdickensollwert aufweist.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es somit möglich, eine dreidimensionale Oberflächenstruktur der ursprünglichen Beschichtung sichtbar zu machen und gleichzeitig das neu aufzubringende Reparaturschichtprofil in Form eines Negativs komplementär zum Oberflächenpositiv auf die ursprüngliche Beschichtung aufzubringen. Dabei bietet das dreidimensionale Oberflächenpositiv die Möglichkeit, auch nicht ohne weiteres sichtbare Veränderungen in der Oberflächenstruktur der Beschichtung, beispielsweise hervorgerufen durch chemische Oxidationsprozesse, sichtbar zu machen und bietet dadurch im Vergleich zu einer rein visuellen Qualitätsprüfung der Beschichtung deutliche Vorteile. Darüber hinaus ist das Reparaturschichtprofil in optimaler Weise an den jeweiligen lokalen Schädigungsgrad der Beschichtung angepasst, so dass ein materialminimiertes Instandsetzen der Beschichtung ermöglicht wird und gleichzeitig das Reparaturschichtprofil höchsten Qualitätsanforderungen gerecht wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Schichtdickensollwert an zukünftig zu erwartende Belastungen und/oder eine verbleibende Restlebensdauer des Grundkörpers angepasst. Liegt beispielsweise eine Lebensdauer einer Turbine bei 10 Jahren, in welchen vier Wartungsintervalle vorgesehen sind, so kann der vorgebbare Schichtdickensollwert beim ersten Wartungsintervall auf 80% der originalen Schichtdicke festgelegt werden. Beim vierten Inspektionsintervall, also nach acht Jahren, muss der vorgebbare Schichtdickensollwert nunmehr nur noch bei 20 der ursprünglichen Schichtdicke liegen, so dass die Beschichtung am Ende der Lebensdauer, also nach 10 Jahren, nahezu vollständig verbraucht ist. Hierdurch kann vermieden werden, dass beispielsweise beim vierten Wartungsintervall die Schichtdicke der Beschichtung wieder auf 100 % der ursprünglichen Schichtdicke erhöht wird und die Turbine am Ende ihrer Lebensdauer noch über eine Schichtdicke der Beschichtung verfügt, welche für acht weitere Betriebsjahre ausgereicht hätte.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Erfassung des Oberflächenpositivs berührungslos. Hierbei können beispielsweise robotergesteuerte Scanner eingesetzt werden, welche die Oberfläche in stets gleicher und damit objektiver Weise einscannen und damit das Prüfergebnis unabhängig von einer Prüfperson ermitteln, was sich insbesondere auf die Qualität der erfassten Daten positiv auswirkt.
  • Zweckmäßig erfolgt die Erfassung des Oberflächenpositivs mittels Wirbelstromtechnik. Das Wirbelstromverfahren bzw. die Wirbelstromtechnik erzeugt ein elektromagnetisches Wechselfeld, das in die zu prüfende Beschichtung eindringt. Je nach Oberflächenstruktur bzw. Beschädigung baut die Beschichtung dabei ein elektromagnetisches Gegenfeld auf, dessen Struktur bzw. dessen Auswirkungen gemessen werden können. Jede Änderung der Oberflächenstruktur, beispielsweise Einkerbungen, liefern dabei ein charakteristisches Messsignal, woraus ein dreidimensionales Oberflächenpositiv erzeugt wird. Generell erlauben derartige Wirbelstromverfahren hohe Prüfgeschwindigkeiten und damit verbunden hohe Durchsatzleistungen. Aufgrund der berührungslosen Arbeitsweise entsteht darüber hinaus keinerlei Verschleiß am Prüfteil oder am Sensor und zudem sind keinerlei Verbrauchsmaterialien oder Koppelmedien erforderlich. Des Weiteren arbeitet die Wirbelstromtechnik relativ genau und erlaubt das Aufspüren extrem kleiner lokaler Inhomogenitäten, wie beispielsweise Risse, Poren, Lunker etc., welche sich exakt darstellen lassen.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Schichtdickensollwerte anhand statistischer Kennzahlen und/oder anhand von Abnutzungsdiagrammen ermittelt. Derartige statistische Kennzahlen und/oder Abnutzungsdiagramme können beispielsweise in Form von Kennlinien oder Kennfeldern dargestellt werden und aus berechneten oder experimentell ermittelten Daten erzeugt werden. Generell kann die Erfassung des Oberflächenpositivs mittels des Scanverfahrens gleichzeitig jeweils neue statistische Kennzahlen in Abhängigkeit der Turbinenlaufzeit liefern, wodurch sich die Abnutzungsdiagramme bzw. die Kennlinien oder Kennfelder stets weiterverbessern lassen.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass zur Qualitätskontrolle nach dem Aufbringen des Reparaturschichtprofils ein erneutes Erfassen eines dreidimensionalen Oberflächenpositivs der Beschichtung mittels des Scanverfahrens erfolgt. Aufgrund der hohen Arbeitsgeschwindigkeit des Scanverfahrens, beispielsweise des Wirbelstromverfahrens, erlaubt dieses ein nach dem Instandsetzen der Beschichtung erneutes Erfassen des Oberflächenpositivs und dadurch eine verbesserte Qualitätskontrolle der Instandsetzung.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen, jeweils schematisch,
  • 1 ein Flussdiagramm mit den einzelnen Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens und
  • 2 ein dreidimensionales beschädigtes Oberflächenpositiv mit einem dazu komplementären Reparaturschichtprofil.
  • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Entsprechend 1 weist das erfindungsgemäße Verfahren zum Instandsetzen einer Beschichtung 2, insbesondere einer Schutzschicht auf einem metallischen Grundkörper 4, mehrere Verfahrensschritte 1.1 bis 1.6 auf. Beim Grundkörper 4 handelt es sich insbesondere um ein beschichtetes Teil einer Turbine, z. B. um eine Turbinen- oder Verdichterschaufel. Das Verfahren beginnt mit dem Ausbauen bzw. Freilegen der für die Instandsetzung vorgesehenen Teile der Turbine, was gemäß 1 mit einem dem Verfahrensschritt 1.1 vorgelagerten Startfeld bezeichnet ist.
  • Im Verfahrensschritt 1.1 wird mittels eines zerstörungsfreien und vorzugsweise berührungslosen Scanverfahrens ein dreidimensionales Oberflächenpositiv 3 der Beschichtung 2 erfasst (vergleiche 2). Hierbei kann grundsätzlich die gesamte mit der Beschichtung 2 versehene Oberfläche des Grundkörpers 4 gescannt werden. Ebenso kann es zweckmäßig sein, nur in einem bestimmten Oberflächenabschnitt die Beschichtung 2 zu scannen. Das hierbei eingesetzte Scanverfahren kann beispielsweise mittels Wirbelstromtechnik erfolgen. Die Wirbelstromtechnik ist eine vielseitige kosteneffiziente Art der zerstörungsfreien Prüfung und bietet viele Vorteile gegenüber anderen Methoden der zerstörungsfreien Materialprüfung, nicht zuletzt durch ihre außergewöhnliche Sensitivität gegenüber mikroskopisch kleinen Rissen in Metallen. Neben dem Erfassen, beispielsweise der Härte, der Festigkeit, der Materialzusammensetzung und/oder der Wärmebehandlung im niederfrequenten Bereich, ermöglicht die hochfrequente Anwendung der Wirbelstromtechnik, beispielsweise mit Differenztastsonden die exakte Detektion von Oberflächenfehlern, wie beispielsweise Poren und/oder Lunkern. Darüber hinaus bietet die Wirbelstromtechnik den Vorteil, dass sie keinerlei Kopplungsmedien und Verbrauchsmaterialien bedarf und darüber hinaus hohe Prüfgeschwindigkeiten und verbunden damit hohe Durchsatzleistungen erlaubt. Generell kann die Erfassung des Oberflächenpositivs 3 bzw. einer Oberflächenstruktur zusätzlich mittels eines Eindringversuchs mit einer fluoreszierenden Flüssigkeit erfolgen.
  • Im Verfahrensschritt 1.2 erfolgt ein Vergleich des ermittelten Oberflächenpositivs 3 hinsichtlich seiner lokalen Dicken d mit einem vorgebbaren Schichtdickensollwert ds, der beispielsweise an zukünftig zu erwartende Belastungen und/oder eine verbleibende Restlebensdauer des Grundkörpers 4 angepasst ist. Die Schichtdickensollwerte ds werden hierbei beispielsweise anhand statistischer Kennzahl und/oder anhand von Abnutzungsdiagrammen ermittelt. Derartigen Abnutzungsdiagrammen liegen beispielsweise experimentell ermittelte Kennlinien oder Kennfelder zugrunde. Generell stellen die Kennlinien bzw. Kennfelder eine statistische Auswertung vieler experimentell gewonnener Ergebnisse dar, wodurch eine hohe Reproduzierbarkeit und eine hohe Genauigkeit der vorgebbaren Schichtdickensollwerte ds resultiert. Dabei ist klar, dass über die gesamte Beschichtung 2 nicht zwingend ein konstanter Schichtdickensollwert ds vorliegen muss; vielmehr kann eine vorbestimmte Verteilung lokal variierender Schichtdickensollwerte ds vorgesehen sein.
  • Im Verfahrensschritt 1.3 erfolgt nun das Berechnen eines erforderlichen, neu aufzubringenden Reparaturschichtprofils 5 in Form eines zum Oberflächenpositiv 3 im wesentlichen komplementären Negativs, wobei das Reparaturschichtprofil 5 so bemessen ist, dass die Beschichtung 2 nach dem Instandsetzen überall den vorgegebenen Schichtdickensollwert ds aufweist. Hierbei wird somit das neu aufzubringende Reparaturschichtprofil 5 exakt an das Oberflächenpositiv 3 der Beschichtung 2 angepasst, wobei an Stellen größeren Abtrags und/oder an Stellen von Rissen und Lunkern 6 die Dicke d1 des Reparaturschichtprofils 5 entsprechend ansteigt.
  • Bei einer Gesamtlebensdauer von z. B. 10 Jahren des Grundkörpers 4 sowie insgesamt vier dazwischen liegenden Wartungsintervallen, beträgt der Schichtdickensollwert nach dem ersten Wartungsintervall, also nach zwei Jahren, beispielsweise noch 80% einer ursprünglichen Beschichtungsdicke, wogegen er nach dem dritten Wartungsintervall, also nach sechs Jahren, lediglich 40 % der ursprünglichen Beschichtungsdicke beträgt. Selbstverständlich kann hierbei auch noch ein Sicherheitsfaktor mit einbezogen werden. Generell ermöglicht das Verfahren dabei, dass die an sich teure Beschichtung 2 nur in dem Maße instandgesetzt wird, wie es für die zukünftigen Belastungen und/oder die verbleibende Restlebensdauer erforderlich ist. Hierdurch kann vermieden werden, dass der Grundkörper 4, beispielsweise eine Turbinenschaufel, am Ende ihrer Lebensdauer noch eine Beschichtung 2 mit einer Dicke d aufweist, welche für weitere Betriebsjahre ausreichenden Schutz geboten hätte.
  • Im Verfahrensschritt 1.4 erfolgt nun das automatische und zumindest lokale Aufbringen des Reparaturschichtprofils 5 in Abhängigkeit des Reparaturschichtnegativs (vergleiche 2). Das Reparaturschichtprofil 5 ist dabei exakt an die lokalen Dicken d des Oberflächenpositivs 3 angepasst, so dass an allen Stellen der Beschichtung 2 nach dem Instandsetzen eine Gesamtschichtdicke ds, welche sich aus der lokalen Dicke d des Oberflächenpositivs 3 und der dazu fluchtenden neu aufzubringenden Dicke d1 des Reparaturschichtprofils 5 zusammensetzt. Dabei gilt prinzipiell die Gleichung: ds ≥ d + d1
  • An Stellen 7, an welchen die Beschichtung 2 eine Schichtdicke aufweist, welche größer ist als oder zumindest gleich groß ist wie der Schichtdickensollwert ds, erfolgt kein Aufbringen des Reparaturschichtprofils 5, da an diesen Stellen die noch vorhandene Schichtdicke d der Beschichtung 2 ausreicht, um die zukünftigen Belastungen beispielsweise bis zum Ende der Lebensdauer zu ertragen. Die Schichtdicke d ist dabei parallel zu einer Flächennormalen der Beschichtung 2 orientiert. Vorzugsweise erfolgt das zumindest lokale Neuaufbringen des Reparaturschichtprofils 5 mit einer Toleranz von zumindest +/– 100 Mikrometern, wobei beispielsweise eines der folgenden Verfahren verwendet werden kann: Micro-Plasma-Schweißen (MPWA), Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF), Wolfram-Inert-Gas-Schweißen (WIG).
  • Im Verfahrensschritt 1.5 kann vorgesehen sein, dass das aufgebrachte Reparaturschichtprofil 5 wärmebehandelt wird, wodurch sich eine bessere Verbindung mit der alten Beschichtung 2 ergibt und dadurch insgesamt die Qualität der Instandsetzung verbessert werden kann.
  • Im Verfahrensschritt 1.6 erfolgt zur Qualitätskontrolle nach dem Aufbringen des Reparaturschichtprofils 5 ein erneutes Erfassen eines dreidimensionalen Oberflächenpositivs 3' der Beschichtung 2 mittels des eingangs erwähnten Scanverfahrens. Zeigt die Qualitätskontrolle, dass die zumindest geforderten Qualitätsansprüche erreicht wurden, endet hier das erfindungsgemäße Verfahren. Werden bei der Qualitätskontrolle hingegen weitere Hohlstellen bzw. Risse oder Lunker im Oberflächenpositiv 3', welches sich jetzt aus dem ursprünglichen Oberflächenpositiv 3 sowie dem darauf aufgebrachten Reparaturschichtprofil 5 zusammensetzt, beginnt das Verfahren erneut. Zweckmäßig können die Verfahrensschritte 1.5 und 1.6 hinsichtlich ihrer Reihenfolge auch vertauscht werden, so dass die Qualitätskontrolle und ggf. eine Wiederholung des Verfahrens vor der Wärmbehandlung durchgeführt wird.
  • Für den Fall, dass das Oberflächenpositiv 3 Beschädigungen aufweist, welche die Beschichtung 2 bis zum Grundkörper 4 durchdringen, wird zunächst die Beschichtung 2 bis zum darunter liegenden Grundkörper 4 entfernt, beispielsweise sandgestrahlt und anschließend vor dem Berechnen des Negativs erneut ein Oberflächenpositiv 3 erfasst. Das Sandstrahlen erfüllt hierbei den Zweck, evtl. Korrosionsprodukte oder sonstige Verunreinigungen vor dem Neuauftrag des Reparaturschichtprofils 5 zu entfernen.
  • Prinzipiell ist das Verfahren zum Instandsetzen einer Beschichtung 2 geeignet, welche zumindest eines der nachfolgend genannten Elemente aufweist: Nickel, Kobalt, Eisen, Aluminium, Yttrium, Chrom, Silizium.
  • Im Vergleich zum bisherigen Instandsetzen einer Beschichtung 2 weist das erfindungsgemäße Verfahren wesentliche Vorteile auf, da es lokale Defekte als dreidimensionale Struktur sichtbar macht und ein beispielsweise auf die Lebensdauer abgestimmtes Reparaturschichtprofil 5 berechnet, das anschließend von Schweißrobotern auf die ursprüngliche abgenutzte Beschichtung 2 aufgetragen wird. Im Vergleich zur bisher visuell erfolgten Überprüfung der Beschichtung 2 kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine chemische Beschädigung, beispielsweise eine Strukturänderung, ermittelt werden. Darüber hinaus erlaubt das Verfahren ein im wesentlichen voll automatisiertes Instandsetzen der Beschichtung 2, bei hohen Prüf- und Nacharbeitungsgeschwindigkeiten und damit verbunden kurzen Wartungszeiten der instandzusetzenden Teile. Generell ist das Verfahren auch geeignet, durch eine außen auf der Beschichtung 2 aufgebrachte keramische Wärmedämmschicht hindurch zu messen, wodurch das Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich erweitert werden kann.
  • Gemäß 2 ist ein Ausschnitt eines metallischen Grundkörpers 4 mit einer darauf angeordneten Beschichtung 2 dargestellt. Die Beschichtung 2 weist, beispielsweise durch längere Betriebszeiten, eine Abnutzung auf, die je nach lokalem Standort unterschiedlich groß sein kann. Insbesondere im Bereich von Rissen und/oder Lunkern 6 ist die Beschichtung 2 gemäß 2 nahezu bis zum Grundkörper 4 beschädigt bzw. entfernt. Aufgrund der Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung ist beispielsweise der Lunker 6 oder der nicht angegriffene Bereich 7 kantig dargestellt. In der Praxis dürften derartige kantige Übergänge dagegen eher selten sein. Denkbar sind hierbei auch nicht dargestellte Risse oder Lunker 6, welche die Beschichtung 2 vollständig durchdringen und bis in das darunter liegende Grundmaterial bzw. den darunter liegenden Grundkörper 4 reichen. Das erfindungsgemäße Verfahren scannt nun ein Oberflächenprofil 3 der teilweise beschädigten Beschichtung 2 ein und berechnet daraus unter Hinzuziehung eines für die Restlebensdauer oder zukünftige Belastungen geltenden Schichtdickensollwertes ds ein Reparaturschichtprofil 5, welches im wesentlichen komplementär zum Oberflächenpositiv 3 der Beschichtung 2 ausgebildet ist. Durch Zusammenfügen des Reparaturschichtprofils 5 mit dem Oberflächenpositiv 3 der Beschichtung 2 wird somit die Beschichtung 2 derart instandgesetzt, dass sie an allen Stellen den Schichtdickensollwert ds erreicht. Das Verfahren berücksichtigt dabei einen lokalen Abtragungs- bzw. Beschädigungsgrad der Beschichtung 2, wobei an Stellen 7, an welchen der Schichtdickensollwert ds der ursprünglichen Beschichtung noch erreicht wird, kein Reparaturschichtprofil 5 neu aufgebracht wird.
  • 1.1 bis 1.6
    Verfahrensschritte
    2
    Beschichtung
    3
    Oberflächenpositiv
    4
    Grundkörper
    5
    Reparaturschichtprofil
    6
    Lunker/Risse
    7
    Bereich/Stellen
    d
    lokale Dicke der Beschichtung
    d1
    lokale Dicke des Reparaturschichtprofils 5
    ds
    Schichtdickensollwert

Claims (12)

  1. Verfahren zum Instandsetzen einer Beschichtung (2), insbesondere einer Schutzschicht, auf einem metallischen Grundkörper (4), insbesondere auf einem beschichteten Teil einer Turbine, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: 1.1 Erfassen eines dreidimensionalen Oberflächenpositivs (3) der Beschichtung (2) mittels eines zerstörungsfreien Scanverfahrens, 1.2 Vergleich des ermittelten Oberflächenpositivs (3) hinsichtlich seiner lokalen Dicken (d) mit einem vorgebbaren Schichtdickensollwert (ds), 1.3 Berechnen eines erforderlichen neu aufzubringenden Reparaturschichtprofils (5) in Form eines zum Oberflächenpositiv (3) im wesentlichen komplementären Negativs, wobei das Reparaturschichtprofil (5) so bemessen ist, dass die Beschichtung (2) nach dem Instandsetzen überall den Schichtdickensollwert (ds) aufweist, 1.4 Automatisches zumindest lokales Aufbringen des Reparaturschichtprofils (5) in Abhängigkeit des Negativs.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtdickensollwert (ds) an zukünftig zu erwartende Belastungen und/oder eine verbleibende Restlebensdauer des Grundkörpers (4) angepasst ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung des Oberflächenpositivs (3) berührungslos erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung des Oberflächenpositivs (3) mittels Wirbelstromtechnik erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung einer Oberflächenstruktur, insbesondere von Rissen (6), zusätzlich mittels eines Eindringversuchs mit einer fluoreszierenden Flüssigkeit erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass das Oberflächenpositiv (3) Beschädigungen (6) aufweist, welche die Beschichtung (2) bis zum Grundkörper (4) durchdringen, zunächst die Beschichtung (2) bis zum darunter liegenden Grundkörper (4) entfernt, insbesondere sandgestrahlt, wird und anschließend vor dem Berechnen des Negativs erneut ein Oberflächenpositiv (3) erfasst wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest lokale Neuaufbringen der Reparaturschicht (5) mit einer Toleranz von zumindest +/– 100 Mikrometern erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdickensollwerte (ds) anhand statistischer Kennzahlen und/oder anhand von Abnutzungsdiagrammen ermittelt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Instandsetzen einer Beschichtung (2), insbesondere einer Schutzschicht, geeignet ist, welche zumindest eines von nachfolgend genannten Elementen aufweist: Ni, Co, Fe, Cr, Al, Y, Si.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Neuaufbringen des Reparaturschichtprofils (5) durch wenigstens eines der folgenden Verfahren erfolgt: Micro-Plasma-Schweißen (MPWA), Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF), Wolfram-Inert-Gas-Schweißen (WIG).
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Qualitätskontrolle nach dem Aufbringen des Reparaturschichtprofils (5) eines erneutes Erfassen eines dreidimensionalen Oberflächenpositivs (3') der Beschichtung (2) mittels des Scanverfahrens erfolgt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgebrachte Reparaturschichtprofil (5) wärmebehandelt wird.
DE102004026352A 2004-05-26 2004-05-26 Verfahren zum Instandsetzen einer Beschichtung Withdrawn DE102004026352A1 (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008154940A1 (de) * 2007-06-19 2008-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur reparatur eines bereichs einer wärmedämmschicht
CN112621103A (zh) * 2020-12-17 2021-04-09 中国民航大学 航空发动机压气机钛合金叶片的修复方法
CN115369397A (zh) * 2022-08-18 2022-11-22 湖北超卓航空科技股份有限公司 航空铝合金零件腐蚀故障修复方法、复合涂层及用途
DE102022105914A1 (de) 2022-03-14 2023-09-14 HPL Technologies GmbH Verfahren zum Wiederaufbereiten von einem beschichteten Werkstück

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3923886A1 (de) * 1989-07-19 1991-01-24 Koenig Gmbh W Abtastverfahren ohne mechanische auslenkung des tasters
US6274193B1 (en) * 1998-12-22 2001-08-14 General Electric Company Repair of a discrete selective surface of an article
EP1231010A1 (de) * 2001-02-08 2002-08-14 Siemens Westinghouse Power Corporation Wiederherstellen von Turbinenblättern und Turbinenschaufeln mit einer Verbindung in einer vorübergehenden flüssigen Phase
US6444054B1 (en) * 1998-08-31 2002-09-03 Sermatech International, Inc. Slurry compositions for diffusion coatings
US6455167B1 (en) * 1999-07-02 2002-09-24 General Electric Company Coating system utilizing an oxide diffusion barrier for improved performance and repair capability
EP1254738A2 (de) * 2001-04-30 2002-11-06 United Technologies Corporation Automatisches System zum Reparieren von Artikeln
US6701615B2 (en) * 2002-03-08 2004-03-09 General Electric Company Inspection and sorting system and method for part repair
EP1422379A2 (de) * 2002-10-23 2004-05-26 General Electric Company Systeme und Verfahren zum automatisierten Abtasten und Bearbeiten zur Reparatur von Turbinenschaufeln
US6756561B2 (en) * 1999-09-30 2004-06-29 National Research Council Of Canada Laser consolidation apparatus for manufacturing precise structures

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3923886A1 (de) * 1989-07-19 1991-01-24 Koenig Gmbh W Abtastverfahren ohne mechanische auslenkung des tasters
US6444054B1 (en) * 1998-08-31 2002-09-03 Sermatech International, Inc. Slurry compositions for diffusion coatings
US6274193B1 (en) * 1998-12-22 2001-08-14 General Electric Company Repair of a discrete selective surface of an article
US6455167B1 (en) * 1999-07-02 2002-09-24 General Electric Company Coating system utilizing an oxide diffusion barrier for improved performance and repair capability
US6756561B2 (en) * 1999-09-30 2004-06-29 National Research Council Of Canada Laser consolidation apparatus for manufacturing precise structures
EP1231010A1 (de) * 2001-02-08 2002-08-14 Siemens Westinghouse Power Corporation Wiederherstellen von Turbinenblättern und Turbinenschaufeln mit einer Verbindung in einer vorübergehenden flüssigen Phase
EP1254738A2 (de) * 2001-04-30 2002-11-06 United Technologies Corporation Automatisches System zum Reparieren von Artikeln
US6701615B2 (en) * 2002-03-08 2004-03-09 General Electric Company Inspection and sorting system and method for part repair
EP1422379A2 (de) * 2002-10-23 2004-05-26 General Electric Company Systeme und Verfahren zum automatisierten Abtasten und Bearbeiten zur Reparatur von Turbinenschaufeln

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008154940A1 (de) * 2007-06-19 2008-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur reparatur eines bereichs einer wärmedämmschicht
WO2008155147A1 (de) * 2007-06-19 2008-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur reparatur eines bereichs einer wärmedämmschicht
CN112621103A (zh) * 2020-12-17 2021-04-09 中国民航大学 航空发动机压气机钛合金叶片的修复方法
DE102022105914A1 (de) 2022-03-14 2023-09-14 HPL Technologies GmbH Verfahren zum Wiederaufbereiten von einem beschichteten Werkstück
WO2023174484A1 (de) * 2022-03-14 2023-09-21 HPL Technologies GmbH Verfahren zum wiederaufbereiten von einem beschichteten werkstück
CN115369397A (zh) * 2022-08-18 2022-11-22 湖北超卓航空科技股份有限公司 航空铝合金零件腐蚀故障修复方法、复合涂层及用途

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