JP2000206100A - セラミックコ―ティング剥離損傷診断方法 - Google Patents
セラミックコ―ティング剥離損傷診断方法Info
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】コーティング層の剥離損傷を精度よく、かつ短
時間で評価する。 【解決手段】赤外線カメラで加熱後のタービン翼表面の
温度差を検知し、その結果を被検査体位置計測センサ４
による検出位置情報とともに被検査体寿命評価システム
９に伝達する。Ｘ−Ｙステージ６は、超音波探傷器７を
Ｘ−Ｙ座標信号に従って所定の位置に移動させる。超音
波探傷器７は、移動先位置でセラミック層Ｘと耐食合金
層Ｙの界面における剥離損傷状況を非破壊検査する。超
音波探傷器用信号処理部８では、超音波探傷器７で捉え
た剥離損傷状況を映像化し、その情報を被検査体寿命評
価システム９に伝達する。被検査体寿命評価システム９
には、被検査部に作用する実働応力分布が入力されてお
り、送られてくる情報とこの実働応力分布から被検査部
における熱遮へいコーティングの剥離き裂の安全性／危
険性を判断する。
時間で評価する。 【解決手段】赤外線カメラで加熱後のタービン翼表面の
温度差を検知し、その結果を被検査体位置計測センサ４
による検出位置情報とともに被検査体寿命評価システム
９に伝達する。Ｘ−Ｙステージ６は、超音波探傷器７を
Ｘ−Ｙ座標信号に従って所定の位置に移動させる。超音
波探傷器７は、移動先位置でセラミック層Ｘと耐食合金
層Ｙの界面における剥離損傷状況を非破壊検査する。超
音波探傷器用信号処理部８では、超音波探傷器７で捉え
た剥離損傷状況を映像化し、その情報を被検査体寿命評
価システム９に伝達する。被検査体寿命評価システム９
には、被検査部に作用する実働応力分布が入力されてお
り、送られてくる情報とこの実働応力分布から被検査部
における熱遮へいコーティングの剥離き裂の安全性／危
険性を判断する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温部材にコーテ
ィングされたセラミック層及び耐食合金層の剥離損傷を
非破壊的に検出する方法及び装置に関するものである。
ィングされたセラミック層及び耐食合金層の剥離損傷を
非破壊的に検出する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高温機器の使用温度は、年々上昇し、構
造部材に対して苛酷になっている。例えば、高温ガスタ
ービンのタービン入口温度は、高効率化、あるいは環境
問題の観点等から高温化が図られており、従来の金属材
料では対応できなくなってきている。
造部材に対して苛酷になっている。例えば、高温ガスタ
ービンのタービン入口温度は、高効率化、あるいは環境
問題の観点等から高温化が図られており、従来の金属材
料では対応できなくなってきている。
【０００３】そこで、タービン翼の材料に超合金の一方
向凝固材あるいは単結晶材を用い、さらに、その表面に
セラミック層及び耐食合金層で構成された熱遮へいコー
ティング（例えば、ASME paper 97−GT−531等に記載）
を施工し、燃焼ガスの高温化に対処する検討がなされて
いる。
向凝固材あるいは単結晶材を用い、さらに、その表面に
セラミック層及び耐食合金層で構成された熱遮へいコー
ティング（例えば、ASME paper 97−GT−531等に記載）
を施工し、燃焼ガスの高温化に対処する検討がなされて
いる。
【０００４】ガスタービンにおける高温部材の劣化損傷
を非破壊的に診断する場合には、従来、高温部材の表面
における損傷及び組織形態をレプリカに取り、レプリカ
から経年劣化の度合を把握する方法がある。
を非破壊的に診断する場合には、従来、高温部材の表面
における損傷及び組織形態をレプリカに取り、レプリカ
から経年劣化の度合を把握する方法がある。
【０００５】これらの方法は、特開平7−12709号等に開
示されている。しかしながら、熱遮へいコーティングで
覆われたタービン翼の最表面はセラミック層であるの
で、高温ガスタービンのタービン翼にはこのレプリカ法
を用いることはできない。
示されている。しかしながら、熱遮へいコーティングで
覆われたタービン翼の最表面はセラミック層であるの
で、高温ガスタービンのタービン翼にはこのレプリカ法
を用いることはできない。
【０００６】さらに、レプリカ法では、熱遮へいコーテ
ィングの内部に生じた剥離損傷を捉えることは不可能で
ある。現在のところ、熱遮へいコーティングの剥離損傷
を非破壊的に検出する方法としては、赤外線方式（例え
ば、特開昭62−126338号等に記載），超音波伝播方式等
がある。
ィングの内部に生じた剥離損傷を捉えることは不可能で
ある。現在のところ、熱遮へいコーティングの剥離損傷
を非破壊的に検出する方法としては、赤外線方式（例え
ば、特開昭62−126338号等に記載），超音波伝播方式等
がある。
【０００７】赤外線方式は、熱遮へいコーティングの剥
離損傷部分で生じる伝熱抵抗をセラミック層側表面で温
度差として捉え、熱遮へいコーティング内部の剥離損傷
形態を非破壊的に把握する方法である。この方法では、
セラミック層側表面に現れる温度差は熱遮へいコーティ
ングの剥離損傷形態、すなわち、剥離面積，剥離面間距
離等剥離部寸法に大きく影響を受けるため、検出できる
剥離損傷の限界寸法は大きい。現状の技術レベルでは、
赤外線方式による検出限界寸法は約φ１〜２mm程度であ
る。
離損傷部分で生じる伝熱抵抗をセラミック層側表面で温
度差として捉え、熱遮へいコーティング内部の剥離損傷
形態を非破壊的に把握する方法である。この方法では、
セラミック層側表面に現れる温度差は熱遮へいコーティ
ングの剥離損傷形態、すなわち、剥離面積，剥離面間距
離等剥離部寸法に大きく影響を受けるため、検出できる
剥離損傷の限界寸法は大きい。現状の技術レベルでは、
赤外線方式による検出限界寸法は約φ１〜２mm程度であ
る。
【０００８】一方、超音波伝播方式は、熱遮へいコーテ
ィングの剥離損傷部分に直接弾性波を伝播させ、伝播の
強弱によって熱遮へいコーティング内部の剥離損傷形態
を非破壊的に把握する方法である。この方法では、前述
の赤外線方式と比較して検出できる剥離損傷の限界寸法
は小さく、約φ０.５mm である。しかしながら、被検査
体表面を走査する必要があるため、剥離損傷の検出に極
めて時間を要する。
ィングの剥離損傷部分に直接弾性波を伝播させ、伝播の
強弱によって熱遮へいコーティング内部の剥離損傷形態
を非破壊的に把握する方法である。この方法では、前述
の赤外線方式と比較して検出できる剥離損傷の限界寸法
は小さく、約φ０.５mm である。しかしながら、被検査
体表面を走査する必要があるため、剥離損傷の検出に極
めて時間を要する。
【０００９】このように、例えば、高温ガスタービンの
タービン翼の非破壊検査に適用する場合には、赤外線方
式単独では検出限界寸法が大きいため、信頼性上問題が
あり、また、超音波伝播方式単独では検出時間が長いた
め、実用上適用不可能であるのが現状である。
タービン翼の非破壊検査に適用する場合には、赤外線方
式単独では検出限界寸法が大きいため、信頼性上問題が
あり、また、超音波伝播方式単独では検出時間が長いた
め、実用上適用不可能であるのが現状である。
【００１０】そこで、赤外線方式及び超音波伝播方式を
併用し、熱遮へいコーティング内部の剥離損傷形態を非
破壊的に検査する技術が考えられる。赤外線方式及び超
音波伝播方式を併用する技術は、例えば、特開昭55−15
1249号等に記載されている。しかしながら、ただ単に、
赤外線方式で被検査体の全体を非破壊検査し、その後、
赤外線方式による剥離損傷の検出部分を再度超音波伝播
方式で精密検査を行っても、赤外線方式による検出限界
寸法以下の剥離損傷は検出不可能である。
併用し、熱遮へいコーティング内部の剥離損傷形態を非
破壊的に検査する技術が考えられる。赤外線方式及び超
音波伝播方式を併用する技術は、例えば、特開昭55−15
1249号等に記載されている。しかしながら、ただ単に、
赤外線方式で被検査体の全体を非破壊検査し、その後、
赤外線方式による剥離損傷の検出部分を再度超音波伝播
方式で精密検査を行っても、赤外線方式による検出限界
寸法以下の剥離損傷は検出不可能である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、セラ
ミック層及び耐食合金層がコーティングされた高温部材
全体において、これらのコーティング層内部に生じる剥
離損傷を非破壊的に精度よく、かつ短時間で検出するこ
とにある。
ミック層及び耐食合金層がコーティングされた高温部材
全体において、これらのコーティング層内部に生じる剥
離損傷を非破壊的に精度よく、かつ短時間で検出するこ
とにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題は、非破壊検出
性能が高い超音波伝播方式と検出時間の短い赤外線方式
を組み合わせたハイブリッド型非破壊検査方式に、被検
査部に作用する実働応力分布の情報を提供するシステム
を組み込み、また、赤外線方式の非破壊検査で得られた
情報を剥離き裂の存在が明確な領域，剥離き裂の存在が
あいまいな領域、及び剥離き裂の存在が判断困難な領域
に分けて把握し、この領域の位置座標情報を基に超音波
伝播方式を用いて非破壊検査すること、及び赤外線方式
を用いた検出結果と被検査部に作用する実働応力分布の
関係から被検査部におけるコーティングの剥離損傷に対
する安全性／危険性を決定し、安全性／危険性の判断が
赤外線方式では困難な領域に対してのみ超音波伝播方式
を用いて非破壊検査を行い、最終的に安全性／危険性を
判断するフローを有することによって解決される。すな
わち、セラミック層及び耐食合金層がコーティングされ
た高温部材を非破壊検査する際、最初に、被検査部全体
を赤外線方式で検査する。赤外線方式での非破壊検査の
結果、被検査部は、熱遮へいコーティングの内部にφ１
〜２mm以上の剥離損傷が単独あるいは複数の集合状態で
存在する領域（剥離損傷の存在を明確に把握できる領
域），φ１mm以下の剥離損傷が複数の集合状態で存在す
る危険性のある領域（剥離損傷の有無を明確に判断でき
ない領域）、及びφ１mm以下の剥離損傷が単独で存在す
る危険性のある領域、もしくは存在しない可能性のある
領域（剥離損傷の有無は判断できない領域）に分けて把
握することができる。
性能が高い超音波伝播方式と検出時間の短い赤外線方式
を組み合わせたハイブリッド型非破壊検査方式に、被検
査部に作用する実働応力分布の情報を提供するシステム
を組み込み、また、赤外線方式の非破壊検査で得られた
情報を剥離き裂の存在が明確な領域，剥離き裂の存在が
あいまいな領域、及び剥離き裂の存在が判断困難な領域
に分けて把握し、この領域の位置座標情報を基に超音波
伝播方式を用いて非破壊検査すること、及び赤外線方式
を用いた検出結果と被検査部に作用する実働応力分布の
関係から被検査部におけるコーティングの剥離損傷に対
する安全性／危険性を決定し、安全性／危険性の判断が
赤外線方式では困難な領域に対してのみ超音波伝播方式
を用いて非破壊検査を行い、最終的に安全性／危険性を
判断するフローを有することによって解決される。すな
わち、セラミック層及び耐食合金層がコーティングされ
た高温部材を非破壊検査する際、最初に、被検査部全体
を赤外線方式で検査する。赤外線方式での非破壊検査の
結果、被検査部は、熱遮へいコーティングの内部にφ１
〜２mm以上の剥離損傷が単独あるいは複数の集合状態で
存在する領域（剥離損傷の存在を明確に把握できる領
域），φ１mm以下の剥離損傷が複数の集合状態で存在す
る危険性のある領域（剥離損傷の有無を明確に判断でき
ない領域）、及びφ１mm以下の剥離損傷が単独で存在す
る危険性のある領域、もしくは存在しない可能性のある
領域（剥離損傷の有無は判断できない領域）に分けて把
握することができる。
【００１３】次に、超音波伝播方式を用いて、上記領域
のうち、φ１mm以下の剥離損傷が複数の集合状態で存在
する危険性のある領域（赤外線方式では剥離損傷の有無
を明確に判断できない領域）、及びφ１mm以下の剥離損
傷が単独で存在する危険性のある領域、もしくは存在し
ない可能性のある領域（赤外線方式では剥離損傷の有無
は判断できない領域）のみを非破壊検査する。
のうち、φ１mm以下の剥離損傷が複数の集合状態で存在
する危険性のある領域（赤外線方式では剥離損傷の有無
を明確に判断できない領域）、及びφ１mm以下の剥離損
傷が単独で存在する危険性のある領域、もしくは存在し
ない可能性のある領域（赤外線方式では剥離損傷の有無
は判断できない領域）のみを非破壊検査する。
【００１４】ここで、被検査部に作用する実働応力分布
を予め把握しておけば、φ１mm以下の剥離損傷が単独で
存在する危険性のある領域、もしくは存在しない可能性
のある領域（赤外線方式では剥離損傷の有無は判断でき
ない領域）については、熱遮へいコーティングの強度信
頼性上、φ１mm以下の剥離損傷が単独であっても存在が
許容できない高応力発生領域に対してのみ非破壊検査す
ればよい。
を予め把握しておけば、φ１mm以下の剥離損傷が単独で
存在する危険性のある領域、もしくは存在しない可能性
のある領域（赤外線方式では剥離損傷の有無は判断でき
ない領域）については、熱遮へいコーティングの強度信
頼性上、φ１mm以下の剥離損傷が単独であっても存在が
許容できない高応力発生領域に対してのみ非破壊検査す
ればよい。
【００１５】このように、熱遮へいコーティングの内部
に生じた剥離損傷を非破壊的に短時間で、かつ検出精度
約φ０.５mm 程度で検出するには、被検査部に作用する
実働応力分布の情報を提供するシステムを組み込んだ超
音波伝播／赤外線方式ハイブリッド型非破壊検査方式を
用いることによって達成される。
に生じた剥離損傷を非破壊的に短時間で、かつ検出精度
約φ０.５mm 程度で検出するには、被検査部に作用する
実働応力分布の情報を提供するシステムを組み込んだ超
音波伝播／赤外線方式ハイブリッド型非破壊検査方式を
用いることによって達成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１に、本発明におけるセラミッ
クコーティング剥離損傷診断方法の概略図を示す。実機
高温機器、例えば、高温ガスタービンにおいては、図１
に示すように、タービン翼１の表面には耐熱性に優れ、
熱伝導率の低い主に遮熱を目的としたセラミック層Ｘ、
及び耐食性に優れ、また、セラミック層Ｘと基材Ｚの接
合を助ける中間層的な役割をする耐食合金層Ｙが施され
ている。このタービン翼１が高温環境下に供されると、
セラミック層Ｘと耐食合金層Ｙの界面には、経年的に多
数の剥離き裂Ａ，Ｂ，Ｃ、及びＤが形成される。本発明
では、この剥離き裂Ａ，Ｂ，Ｃ、及びＤを非破壊的に検
出し、タービン翼１の熱遮へいコーティングの剥離寿命
に対する評価を行う。
クコーティング剥離損傷診断方法の概略図を示す。実機
高温機器、例えば、高温ガスタービンにおいては、図１
に示すように、タービン翼１の表面には耐熱性に優れ、
熱伝導率の低い主に遮熱を目的としたセラミック層Ｘ、
及び耐食性に優れ、また、セラミック層Ｘと基材Ｚの接
合を助ける中間層的な役割をする耐食合金層Ｙが施され
ている。このタービン翼１が高温環境下に供されると、
セラミック層Ｘと耐食合金層Ｙの界面には、経年的に多
数の剥離き裂Ａ，Ｂ，Ｃ、及びＤが形成される。本発明
では、この剥離き裂Ａ，Ｂ，Ｃ、及びＤを非破壊的に検
出し、タービン翼１の熱遮へいコーティングの剥離寿命
に対する評価を行う。
【００１７】本発明におけるセラミックコーティング剥
離損傷診断装置は、主に赤外線カメラ２，赤外線カメラ
用信号処理部３，赤外線カメラ２に内蔵された被検査体
位置計測センサ４，被検査体位置計測センサ用信号処理
部５，Ｘ−Ｙステージ６，超音波探傷器７，超音波探傷
器用信号処理部８、及び被検査体寿命評価システム９か
ら構成される。赤外線カメラ２は、タービン翼１の表面
あるいは裏面から加熱し、セラミック層Ｘと耐食合金層
Ｙの界面に存在する剥離き裂Ａ，Ｂ，Ｃ、及びＤによっ
てタービン翼１の表面に現れる温度差を検知する。
離損傷診断装置は、主に赤外線カメラ２，赤外線カメラ
用信号処理部３，赤外線カメラ２に内蔵された被検査体
位置計測センサ４，被検査体位置計測センサ用信号処理
部５，Ｘ−Ｙステージ６，超音波探傷器７，超音波探傷
器用信号処理部８、及び被検査体寿命評価システム９か
ら構成される。赤外線カメラ２は、タービン翼１の表面
あるいは裏面から加熱し、セラミック層Ｘと耐食合金層
Ｙの界面に存在する剥離き裂Ａ，Ｂ，Ｃ、及びＤによっ
てタービン翼１の表面に現れる温度差を検知する。
【００１８】被検査体位置計測センサ４は、これと同時
に被検査体のＸ−Ｙ座標を計測する。赤外線カメラ用信
号処理部３及び被検査体位置計測センサ用信号処理部５
では、赤外線カメラ２で捉えたタービン翼１の表面温度
分布Ｔに被検査体のＸ−Ｙ座標を重ね合せ、タービン翼
１の表面温度分布ＴのＸ−Ｙ座標を決定する。
に被検査体のＸ−Ｙ座標を計測する。赤外線カメラ用信
号処理部３及び被検査体位置計測センサ用信号処理部５
では、赤外線カメラ２で捉えたタービン翼１の表面温度
分布Ｔに被検査体のＸ−Ｙ座標を重ね合せ、タービン翼
１の表面温度分布ＴのＸ−Ｙ座標を決定する。
【００１９】また、その情報を被検査体寿命評価システ
ム９に伝達する。Ｘ−Ｙステージ６は、超音波探傷器７
をＸ−Ｙ座標信号に従って所定の位置に移動させる。
ム９に伝達する。Ｘ−Ｙステージ６は、超音波探傷器７
をＸ−Ｙ座標信号に従って所定の位置に移動させる。
【００２０】超音波探傷器７は、移動後の位置近傍を表
面走査し、セラミック層Ｘと耐食合金層Ｙの界面におけ
る剥離損傷状況を詳細に非破壊検査する。
面走査し、セラミック層Ｘと耐食合金層Ｙの界面におけ
る剥離損傷状況を詳細に非破壊検査する。
【００２１】超音波探傷器用信号処理部８では、超音波
探傷器７で捉えたセラミック層Ｘと耐食合金層Ｙの界面
における剥離損傷状況を映像化し、その情報を被検査体
寿命評価システム９に伝達する。被検査体寿命評価シス
テム９には、被検査部に作用する実働応力分布が入力さ
れており、送られてくる情報とこの実働応力分布から被
検査部における熱遮へいコーティングの剥離き裂の安全
性／危険性を判断する。
探傷器７で捉えたセラミック層Ｘと耐食合金層Ｙの界面
における剥離損傷状況を映像化し、その情報を被検査体
寿命評価システム９に伝達する。被検査体寿命評価シス
テム９には、被検査部に作用する実働応力分布が入力さ
れており、送られてくる情報とこの実働応力分布から被
検査部における熱遮へいコーティングの剥離き裂の安全
性／危険性を判断する。
【００２２】図２に、本発明におけるセラミックコーテ
ィング剥離損傷診断フローを示す。熱遮へいコーティン
グの剥離損傷の診断は、最初に、赤外線方式を用いて行
う。赤外線方式では、熱遮へいコーティングの内部状況
をφ１〜２mm以上の剥離き裂が単独あるいは複数の集合
状態で存在する領域（剥離き裂の存在を明確に把握でき
る領域），φ１mm以下の剥離き裂が複数の集合状態で存
在する危険性のある領域（剥離き裂の有無を明確に判断
できない領域）、及びφ１mm以下の剥離き裂が単独で存
在する危険性のある領域、もしくは存在しない可能性の
ある領域（剥離き裂の有無は判断できない領域）に分け
て把握することができる。
ィング剥離損傷診断フローを示す。熱遮へいコーティン
グの剥離損傷の診断は、最初に、赤外線方式を用いて行
う。赤外線方式では、熱遮へいコーティングの内部状況
をφ１〜２mm以上の剥離き裂が単独あるいは複数の集合
状態で存在する領域（剥離き裂の存在を明確に把握でき
る領域），φ１mm以下の剥離き裂が複数の集合状態で存
在する危険性のある領域（剥離き裂の有無を明確に判断
できない領域）、及びφ１mm以下の剥離き裂が単独で存
在する危険性のある領域、もしくは存在しない可能性の
ある領域（剥離き裂の有無は判断できない領域）に分け
て把握することができる。
【００２３】この情報を被検査体寿命評価システム９に
伝達し、その後、被検査体寿命評価システム９におい
て、これらの検出領域と被検査部に作用する実働応力分
布の関係を評価する。
伝達し、その後、被検査体寿命評価システム９におい
て、これらの検出領域と被検査部に作用する実働応力分
布の関係を評価する。
【００２４】すなわち、赤外線方式で捉えることのでき
るφ１〜２mm以上の剥離き裂に関しては、それ自体の存
在、φ１mm以下の剥離き裂が複数の集合状態で存在する
危険性のある領域に関しては、その領域の寸法、及び領
域と高応力発生領域との位置関係から判断し、被検査部
における熱遮へいコーティングの剥離き裂に対する安全
性／危険性を決定する。
るφ１〜２mm以上の剥離き裂に関しては、それ自体の存
在、φ１mm以下の剥離き裂が複数の集合状態で存在する
危険性のある領域に関しては、その領域の寸法、及び領
域と高応力発生領域との位置関係から判断し、被検査部
における熱遮へいコーティングの剥離き裂に対する安全
性／危険性を決定する。
【００２５】次に、安全性／危険性の判断が赤外線方式
では不可能な領域が被検査部に存在する場合には、超音
波伝播方式を用いてその領域の非破壊検査を行う。例え
ば、図１に示すように、Ｄのような寸法の小さな剥離き
裂の集合部では、実際の剥離形態とは異なった形態で捉
える危険性がある。
では不可能な領域が被検査部に存在する場合には、超音
波伝播方式を用いてその領域の非破壊検査を行う。例え
ば、図１に示すように、Ｄのような寸法の小さな剥離き
裂の集合部では、実際の剥離形態とは異なった形態で捉
える危険性がある。
【００２６】このように、赤外線方式では明確に剥離形
態を捉えきれない領域については、その領域のＸ−Ｙ座
標からＸ−Ｙステージ６を介して超音波探傷器７を設置
する。超音波探傷器７はその領域近傍のみを走査する。
態を捉えきれない領域については、その領域のＸ−Ｙ座
標からＸ−Ｙステージ６を介して超音波探傷器７を設置
する。超音波探傷器７はその領域近傍のみを走査する。
【００２７】また、赤外線方式では、Ａ及びＣのような
単独で存在する寸法の小さい剥離き裂の場合は検出不可
能である。この場合、熱遮へいコーティングの強度信頼
性上、φ１mm以下の剥離き裂が単独であっても存在が許
容できない高応力発生領域に対してのみ超音波伝播方式
を用いて非破壊検査すればよい。
単独で存在する寸法の小さい剥離き裂の場合は検出不可
能である。この場合、熱遮へいコーティングの強度信頼
性上、φ１mm以下の剥離き裂が単独であっても存在が許
容できない高応力発生領域に対してのみ超音波伝播方式
を用いて非破壊検査すればよい。
【００２８】さらに、赤外線方式では、タービン翼１の
表面温度分布Ｔを捉える際、表面温度分布Ｔはタービン
翼１表面の色の影響を受けやすいため、表面温度分布Ｔ
において剥離き裂部と周辺部との温度差が明確に現れな
い場合も生じる。
表面温度分布Ｔを捉える際、表面温度分布Ｔはタービン
翼１表面の色の影響を受けやすいため、表面温度分布Ｔ
において剥離き裂部と周辺部との温度差が明確に現れな
い場合も生じる。
【００２９】このような領域についても超音波伝播方式
を用いて再度精密検査を行えば、被検査部における熱遮
へいコーティングの非破壊検査に対する信頼性を向上さ
せることができる。
を用いて再度精密検査を行えば、被検査部における熱遮
へいコーティングの非破壊検査に対する信頼性を向上さ
せることができる。
【００３０】図３に、本発明におけるセラミックコーテ
ィング剥離損傷診断装置の構成例を示す。本装置の機構
部は、非破壊検査部である赤外線カメラ２，赤外線カメ
ラ２に内蔵された被検査体位置計測センサ４，超音波探
傷器７、これらをＸ−Ｙ平面内で移動させるＸ−Ｙアク
チュエータ６ａ，タービン翼１を保持するチャック１
０、及びタービン翼１を任意の位置に移動させる三次元
アーム型アクチュエータ６ｂで構成され、これらはフレ
ーム１１を介して一体となっている。
ィング剥離損傷診断装置の構成例を示す。本装置の機構
部は、非破壊検査部である赤外線カメラ２，赤外線カメ
ラ２に内蔵された被検査体位置計測センサ４，超音波探
傷器７、これらをＸ−Ｙ平面内で移動させるＸ−Ｙアク
チュエータ６ａ，タービン翼１を保持するチャック１
０、及びタービン翼１を任意の位置に移動させる三次元
アーム型アクチュエータ６ｂで構成され、これらはフレ
ーム１１を介して一体となっている。
【００３１】また、赤外線方式の非破壊検査に必要な加
熱装置１２、及び超音波伝播方式の非破壊検査に必要な
水槽１３も併設されている。
熱装置１２、及び超音波伝播方式の非破壊検査に必要な
水槽１３も併設されている。
【００３２】赤外線カメラ２で非破壊検査する場合に
は、被検査面を三次元アーム型アクチュエータ６ｂによ
って赤外線カメラ２の検査範囲に移動させる。赤外線カ
メラ２の前面には被検査面がほぼ直交するように設置す
る。
は、被検査面を三次元アーム型アクチュエータ６ｂによ
って赤外線カメラ２の検査範囲に移動させる。赤外線カ
メラ２の前面には被検査面がほぼ直交するように設置す
る。
【００３３】被検査面を赤外線カメラ２の前面に設置し
た後、加熱装置１２で加熱された熱水１４を三次元アー
ム型アクチュエータ６ｂ及びチャック１０の内部からタ
ービン翼１の内部に通す。
た後、加熱装置１２で加熱された熱水１４を三次元アー
ム型アクチュエータ６ｂ及びチャック１０の内部からタ
ービン翼１の内部に通す。
【００３４】タービン翼１は、図４に示すように、内部
の冷却空気流路を利用して流水する。赤外線カメラ２で
非破壊検査した後は、三次元アーム型アクチュエータ６
ｂをＺ方向にのみ移動させ、タービン翼１を水槽１３に
水没させる。
の冷却空気流路を利用して流水する。赤外線カメラ２で
非破壊検査した後は、三次元アーム型アクチュエータ６
ｂをＺ方向にのみ移動させ、タービン翼１を水槽１３に
水没させる。
【００３５】その後、Ｘ−Ｙアクチュエータ６ａで超音
波探傷器７を被検査体寿命評価システム９から指定され
た位置に移動させる。
波探傷器７を被検査体寿命評価システム９から指定され
た位置に移動させる。
【００３６】超音波探傷器７で非破壊検査する場合に
は、被検査面を超音波探傷器７の発信プローブに対して
垂直に、かつ一定の至近距離で保つ必要があるので、被
検査面の曲面に沿うように三次元アーム型アクチュエー
タ６ｂは微調整される。
は、被検査面を超音波探傷器７の発信プローブに対して
垂直に、かつ一定の至近距離で保つ必要があるので、被
検査面の曲面に沿うように三次元アーム型アクチュエー
タ６ｂは微調整される。
【００３７】超音波探傷器７の表面走査は、三次元アー
ム型アクチュエータ６ｂで被検査面を移動させることに
よって行う。
ム型アクチュエータ６ｂで被検査面を移動させることに
よって行う。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、セラミック層及び耐食
合金層がコーティングされた高温部材全体において、コ
ーティング層の剥離損傷を精度よく、かつ短時間で非破
壊的に検査し、その信頼性を評価することができる。
合金層がコーティングされた高温部材全体において、コ
ーティング層の剥離損傷を精度よく、かつ短時間で非破
壊的に検査し、その信頼性を評価することができる。
【図１】本発明におけるセラミックコーティング剥離損
傷診断方法の概略図。
傷診断方法の概略図。
【図２】本発明におけるセラミックコーティング剥離損
傷診断フロー図。
傷診断フロー図。
【図３】本発明におけるセラミックコーティング剥離損
傷診断装置の構成図。
傷診断装置の構成図。
【図４】内部の冷却空気流路に流水したタービン翼を表
わす図。
わす図。
１…高温ガスタービンのタービン翼、２…赤外線カメ
ラ、３…赤外線カメラ用信号処理部、４…被検査体位置
計測センサ、５…被検査体位置計測センサ用信号処理
部、６…Ｘ−Ｙステージ、６ａ…Ｘ−Ｙアクチュエー
タ、６ｂ…三次元アーム型アクチュエータ、７…超音波
探傷器、８…超音波探傷器用信号処理部、９…被検査体
寿命評価システム、１０…チャック、１１…フレーム、
１２…加熱装置、１３…水槽、１４…熱水、Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ…剥離き裂、Ｔ…タービン翼の表面温度分布、Ｘ
…セラミック層、Ｙ…耐食合金層、Ｚ…基材。
ラ、３…赤外線カメラ用信号処理部、４…被検査体位置
計測センサ、５…被検査体位置計測センサ用信号処理
部、６…Ｘ−Ｙステージ、６ａ…Ｘ−Ｙアクチュエー
タ、６ｂ…三次元アーム型アクチュエータ、７…超音波
探傷器、８…超音波探傷器用信号処理部、９…被検査体
寿命評価システム、１０…チャック、１１…フレーム、
１２…加熱装置、１３…水槽、１４…熱水、Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ…剥離き裂、Ｔ…タービン翼の表面温度分布、Ｘ
…セラミック層、Ｙ…耐食合金層、Ｚ…基材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G040 AA07 BA26 CA01 DA06 DA12 EA06 2G047 AA09 AB05 AB07 AC06 AD20 BC07 BC11 BC18 EA09 EA10 EA11 GA18 2G051 AA90 AB02 AB06 BA06 CA01 CB03 CD01 CD02
Claims (4)
- 【請求項１】高温部材にコーティングされたセラミック
層及び耐食合金層が高温雰囲気に曝露されセラミック層
と耐食合金層の界面に経年的に剥離損傷が形成される高
温機器に対して超音波伝播／赤外線方式併用のハイブリ
ッド型非破壊検査方式を用いる際、被検査部に作用する
実働応力分布の情報を提供するシステムを組み込み、赤
外線方式で捉えた情報と被検査体の位置座標情報を重ね
合せた情報から超音波伝播方式でセラミック層と耐食合
金層の界面における剥離損傷状況を非破壊検査すること
を特徴としたセラミックコーティング剥離損傷診断方
法。 - 【請求項２】高温部材にコーティングされたセラミック
層及び耐食合金層が高温雰囲気に曝露されセラミック層
と耐食合金層の界面に経年的に剥離損傷が形成される高
温機器を非破壊検査する際、赤外線方式の非破壊検査で
得られた情報を剥離き裂の存在が明確な領域，剥離き裂
の存在があいまいな領域、及び剥離き裂の存在が判断困
難な領域に分けて把握し、この領域の位置座標情報を基
に超音波伝播方式を用いて非破壊検査することを特徴と
したセラミックコーティング剥離損傷診断方法。 - 【請求項３】高温部材にコーティングされたセラミック
層及び耐食合金層が高温雰囲気に曝露されセラミック層
と耐食合金層の界面に経年的に剥離損傷が形成される高
温機器を非破壊検査する際、赤外線方式の非破壊検査か
ら超音波伝播方式の非破壊検査に移行する時間を短縮す
るために、高温機器の内部冷却空気流路に流水させる構
造を備えたセラミックコーティング剥離損傷診断装置。 - 【請求項４】高温部材にコーティングされたセラミック
層及び耐食合金層が高温雰囲気に曝露されセラミック層
と耐食合金層の界面に経年的に剥離損傷が形成される高
温機器の非破壊検査において、赤外線方式を用いた検出
結果と被検査部に作用する実働応力分布の関係から被検
査部におけるコーティングの剥離き裂に対する安全性／
危険性を決定し、安全性／危険性の判断が赤外線方式で
は困難な領域に対してのみ超音波伝播方式を用いて非破
壊検査を行い、最終的に安全性／危険性を判断するフロ
ーを有するセラミックコーティング剥離損傷診断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11002590A JP2000206100A (ja) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | セラミックコ―ティング剥離損傷診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11002590A JP2000206100A (ja) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | セラミックコ―ティング剥離損傷診断方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000206100A true JP2000206100A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=11533605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11002590A Pending JP2000206100A (ja) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | セラミックコ―ティング剥離損傷診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000206100A (ja) |
Cited By (15)
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| US11810288B2 (en) | 2020-09-04 | 2023-11-07 | General Electric Company | Systems and methods for generating a single observation image to analyze coating defects |
-
1999
- 1999-01-08 JP JP11002590A patent/JP2000206100A/ja active Pending
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