報告書番号

Q08015

タイトル（和文）

ガスタービン用コーティングの組織変化を用いた温度推定手法の開発 -実機使用翼を利用した温度推定式の導出-

タイトル（英文）

Temperature estimation based on microstructural change of coatings for a gas turbine -Derivation of temperature-estimation equation using in-service turbine blades-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

実機使用済動翼の耐食コーティングおよび遮熱コーティング（TBC）の材料組織を分析した結果、比較的低温度の部位では、界面拡散層、外面Al 低下層ならびにTGOの成長等のコーティング組織の変化が認められない部位があることが確認された。これらの部位から試験片を切り出して、高温加熱試験を行い、以下の成果を得た。試験後の実機耐食コーティング施工翼試験片には界面拡散層が形成し、実機相当試験片と同様に、その厚さは試験時間の平方根に比例して成長した。このことから、実機翼試験片を用いて界面拡散層厚さの成長に基づく温度推定式を導き出すことができると考えられる。また、試験後の実機TBC施工翼試験片には外面Al低下層およびTGOが成長しており、実機相当試験片と同様に、その厚さは試験時間の平方根に比例して成長した。このことから、実機翼試験片を用いて外面Al低下層厚さおよびTGO厚さの成長に基づく温度推定式を導出できると考えられる。また、実機翼試験片の外面Al低下層厚さは実機相当試験片のそれに比べて大きく、ボンドコート外面粗さの相違に起因すると考えられた。よって、外面Al低下層厚さを用いた温度推定手法においては、実機と温度推定式を求めた試験片におけるボンドコート外面の粗さに留意する必要がある。

概要 （英文）

The analysis on a CoNiCrAlY-coated blade in an in-service gas turbine reveals that a diffusion layer has not grown at the boundary between the coating and substrate in a certain area. Coated specimens are extracted from the area of the blade, and exposed to a high temperature in air. During the test, the layer thickness increases in proportion to the square root of the test time in the turbine blade specimen as well as in a coated specimen simulating the in-service turbine blade. Based on the above relation, an equation for temperature estimation of the CoNiCrAlY-coated blade can be derived. The specimens of a thermal barrier coating (TBC) are extracted from the area of the blade where thermally grown oxide (TGO) has not grown at the surface of the bond coat in a certain area of another in-service gas turbine, and Al-decreased layer (ADL) is not found in the vicinity of the bond coat surface of the area. High-temperature heating test is conducted in air by means of them. During the test, TGO and ADL grow, and their thicknesses increase in proportion to the square root of the test time in TBC-blade specimen as well as in a specimen simulating the TBC of the in-service turbine blade. Based on the relation, an equation for temperature estimation of TBC-blade can be obtained. The ADL thickness in the TBC-blade specimen is larger than that of the simulated specimen due to the difference in the roughness of the bond coat surface. Thus, the surface roughness influences the results of the temperature estimation based on ADL thickness.

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