JP4843163B2

JP4843163B2 - Non-destructive inspection method for deterioration due to structural change of coating of structure and non-destructive inspection method for damage to substrate

Info

Publication number: JP4843163B2
Application number: JP2001241459A
Authority: JP
Inventors: 広幸福冨; 隆志緒方
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2021-08-08
Also published as: JP2003057201A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材をコーティングで覆った構造物のコーティングの組織変化による劣化並びに基材の損傷を非破壊で検査する方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、ガスタービン動翼などの高温で使用される部品や構造物（以下、本明細書ではこれらを総称して高温部品と呼ぶ）のコーティングの保守技術、例えば耐食コーティングのリコーティング時期の最適化や高温部品の廃棄処分の判定などに有用な高温部品の耐食コーティングの組織変化による劣化並びに基材の損傷を非破壊で検査する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電用ガスタービンの高効率化を実現するには燃焼ガスの高温化が有効であることから、動翼、静翼、燃焼器などの高温部品には厳しい運転条件が課せられる。特に、高速回転する動翼、中でも高圧高温のガスが最初に吹き付けられる初段動翼においては、厳しい条件と高い安全性とが課せられる。そこで、これら高温部品の場合には、耐熱性・耐久性に優れる高級な材料が使用され、更に耐食性のメタルコーティングが施されて耐久性が増されている。そして、この耐食コーティングは、設計に基づく高い安全率が見込まれた運転時間を経過したときに一律にリコーティングを行うことが推奨されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高温部品もさることながらリコーティングにも多大の費用がかかる。しかも、推奨されているリコーティングまでの時間は、一般に極めて安全側に設定されることから、耐食コーティングが十分寿命を有する動翼に適用するには経済性の面から不利である。
【０００４】
また、耐食コーティングの組織変化による劣化やエロージョンによる欠損などは、コーティングの色の変化で認められることもときとしてあるが、それでも動翼を割って組織を観察しなければ正確には判断できない。特に、コーティングの欠損により基材までが損傷しているか否かは、動翼を割って光学顕微鏡や電子顕微鏡などで組織を観察しない限り確認することができず、高価な高温部品だけに廃棄処分の判断が難しい。耐食コーティングが剥げて基材に損傷が生じたものは安全のためリコーティングせずに廃棄処分としなければならないが、耐食コーティングが部分的に単に剥げただけの場合にはリコーティングで済む。しかし、リコーティングで足りるのか、リコーティングで済まされないほどに基材まで損傷しているのかは外部観察からだけでは容易に判断できない。
【０００５】
そこで、リコーティング時期の最適化を図るため、このような高温部品の耐食コーティングの劣化を定量的に評価する技術の開発が経済的観点から強く望まれている。また、高温部品の廃棄処分の判定の適正化を図るためにも、高温部品の基材の損傷を定量的に評価する技術の開発が経済的観点から強く望まれている。また、耐食コーティングに限らず、導体となる組成を含むコーテイング、例えば耐摩耗コーティングなどにおいても組織変化に起因する劣化の進行状況等を定量的に評価することが望まれる。
【０００６】
本発明は、構造物のコーティング、特にガスタービン動翼等における耐食コーティングの組織変化に因る劣化状態を非破壊で検査することができる非破壊検査方法を提供することを目的とする。また、本発明は、コーティングを施した構造物、特にガスタービン動翼等の高温部品の基材の損傷を非破壊で検査することができる非破壊検査方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明者らが種々研究・実験した結果、高温部品の耐食コーティングは製造時には磁性を示さないが、高温雰囲気下で使用されると強磁性体となり磁性を示し、更に加熱されていると次第に磁性を失いその後は導電性が変わってくる現象を起こすことを知見した。即ち、基材とそれを覆って保護する耐食コーティングとは、ある程度（例えば３００時間程度）高温で使われると、磁性が無視できなくなる程に小さくなって電磁気的に同じ材料となるが、更に加熱されるとコーティング部分の導電性が変わることを知見するに至った。これは、耐食コーティング中の組織変化に起因する劣化現象と相関を有するものと考えられる。例えば、ニッケルベースの超合金基材にCoCrAlYの耐食コーティングを施したタービン動翼の場合を例に挙げると、CoCrAlY耐食コーティングは、その中のＡｌがＡｌ_２Ｏ_３を生成して耐食性バリアを作るが、これが回転中に高温高速の燃焼ガスの衝突で摩耗し吹き飛んでしまう（エロージョン）と、Ａｌが表面に浸出してＡｌ_２Ｏ_３を次々に生成して耐食性を維持するのであるが、Ａｌの量が減ってくると、Ａｌ_２Ｏ_３を生成できずにＯ_２が基材側へ侵入し、基材を酸化（錆）させる耐食劣化を引き起こすと考えられる。そして、このときのＡｌの欠乏に伴う組織変化が導電性を低下させるという現象として表れていると考えられる。即ち、組織変化に起因する耐食コーティングの劣化が導電率の変化と相関をもっているということを知見するに至った。また、このことは耐食コーティングでなくとも、導体となる組成、殊に強磁性体と成りうる組成を含むコーティングにおいても起きるものである。
【０００８】
また、基材部分に損傷がある場合には強い磁性が検出されることを知見するに至った。コーティングに覆われていた基材部分は、通常は、製造時の状態のまま磁性を有していないが、耐食コーティングの欠損により露出されるとその表面に酸化物が生成され、これが高温に曝されることによって強磁体になり、磁性を生じるものと考えられる。また、基材中の強磁性となり得る組成物が表層に析出して密度を高めこれが高温に直接曝されて強磁性化することによって磁性を生じているものとも考えられる。一方、耐食コーティングの磁性は、高温に曝された直後には高い値を示していたが、その後次第に磁性を失い殆ど無視できる程になっている。したがって、定期検査時などの、相当長い時間使用した時期に磁性を検出すれば、基材に損傷ありと判断することができ、廃棄処分の判定の目安とすることができる。このことはガスタービン動翼の基材に限らず、酸化することにより磁性を呈する組成、更には強磁性元素を含む材料を基材とする構造物においても起きるものである。
【０００９】
請求項１記載の発明はかかる知見に基づくものであって、構造物のＡｌを含むコーティングの組織変化による劣化を検出する方法において、コーティングと同じ材料を使ってＡｌの欠乏に伴う劣化状況と導電率との相関を示す検定曲線を求めておき、コーティングの導電率を測定し、この導電率の変化量から検定曲線を利用してコーティングのＡｌの欠乏による劣化状況を推定するようにしている。この場合、導電率とコーティングのＡｌの欠乏による劣化度との相関を示す検定曲線と、検査対象となるコーティングの測定導電率から、コーティングのＡｌの欠乏による劣化状況が判明する。例えば耐食コーティングの場合、測定導電率が検定曲線の耐食性を損なう導電率まで達しているか否かを判断することによって、最適なリコーティング時期を判断することができる。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のコーティングの非破壊劣化検査方法において用いられる検定曲線が、コーティングのＡｌの欠乏による劣化状況の異なる複数の高温部材を対比試験体とし、該対比試験体のコーティングのＡｌの欠乏による劣化状態に対応する渦電流信号をプロットして得たものであり、かつ検査しようとするコーティングの導電率が当該コーティング内に生じる渦電流に基づき得られる渦電流信号であることを特徴としている。この場合には、コーティングのＡｌの欠乏による組織変化に伴う導電率の変化は、渦電流の電流量そのものを変えて出力信号に反映され、同時に透磁率に変化が生じている場合にもこれを検出することができる。しかも、渦電流による導電率の変化量の測定はコーティングの表面に形成される酸化膜を除去しなくても測定できる。
【００１１】
更に、請求項３記載の発明は、強磁性元素を含み、酸化することで磁性を呈する材料からなる基材の表面に、検査上、磁性を無視できるコーティングが施された構造物の基材の損傷を検査する方法において、コーティングに沿って渦電流法によって渦電流信号を測定し、前記渦電流信号の中から基材の磁性を反映した信号を判別し、他の箇所に比べて磁性を反映した信号が強くなっている箇所が検出されたときに当該箇所が損傷していると推定するようにしている。したがって、強い磁性を検出した際には、基材が損傷しているから、リコーティングを行わずに廃棄処分が適切であると判断できる。
【００１２】
また、測定が渦電流法によって行なわれるようにしているので、渦電流信号が比較的小さなときにはコーティングの劣化状況即ち導電率の変化を反映するものであるが、突出した大きな出力が得られたときには強い磁性を検出したものであることから、コーティングの一部に欠損があり尚かつ基材にも損傷が生じているものと判断することができるので、コーティングのリコーティングを行わずに高温部品を廃棄処分とすることができる。即ち、コーティングのリコーティング時期に達したか否かと高温部品の廃棄処分が適切か否かとを同時に適切に判定できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。本発明のコーティングの非破壊劣化検査方法は、基材の表面にコーティングを施した構造物の組織変化による劣化、特にガスタービン動翼などの高温部品の耐食コーティングの組織変化による劣化を検出するのに適した方法であって、定期検査時や任意の検査時にコーティングの導電率（あるいは導電率に関連する電気的物性値）を測定し、あらかじめ求めておいた導電率とコーティングの劣化度との相関を示す検定曲線を利用して測定導電率からコーティングの劣化状況を推定するものである。そして、これによってコーティングの寿命評価を行い、リコーティング時期の最適化を図るものである。即ち、測定導電率が検定曲線の耐食性を損なう導電率まで達しているか否かを判断することによって、最適なリコーティング時期を判断することができる。
【００１４】
ここで、検定曲線は、コーティングの劣化状況の異なる複数の高温部材を対比試験体とし、該対比試験体のコーティングの劣化状態に対応する渦電流信号をプロットして得たものであることが好ましい。この場合には、検査対象となる耐食コーティングの導電率は、渦電流法によって検出される当該コーティングに発生する渦電流の検出信号で表されるので、そのまま検定曲線を利用することができる。この渦電流法による測定の場合、耐食コーティングの表面に酸化膜が生じていても導電率を測定することができる。勿論、耐食コーティングそのものに電流を流す直流四端子法により得られた抵抗値から導電率を換算するようにしても良い。この場合には、対比試験体並びに検査対象となる実機のコーティングのそれぞれの表面の酸化膜を研磨などで除去してから測定することが必要である。
【００１５】
また、定期検査時に耐食コーティングの磁性を測定し、強い磁性となっている箇所が検出されたときには、基材表面が高温に曝されて酸化膜が形成されているか、基材表層での組織変化が起きて磁性をもったということに帰結するので、基材に損傷ありと判断することができる。したがって、耐食コーティングが表面に施されたガスタービン動翼などの高温部品の廃棄時期を判定する目安とすることができる。
【００１６】
これら電気的・磁気的物性値の測定は、渦電流法による測定、即ち渦電流試験法（Eddy Current Testing、以下「ECT」という）によれば同時に実施できる。渦電流法は、磁性体に交流磁界を与えて電磁誘導により渦電流を発生されてそれがつくる鎖交磁束を測定するものである。渦電流がつくる磁束は磁性材料の透磁率並びに導電率を反映しているものなので、透磁率の変化並びに導電率の変化が渦電流量や磁束の変化としてＥＣＴ出力に影響を与えるため、これら出力信号から透磁率と導電率に関連する変化を測定できる。そして、透磁率と導電率に関連する変化は渦電流検出信号の大きさが大きく異なるため容易に区別される。また、これら電気的・磁気的物性値の測定は、通常、室温で行われる。
【００１７】
【実施例】
以下にガスタービンの初段動翼に施される耐食コーティングの劣化並びに基材の損傷を検査する手法を説明する。
【００１８】
１．試験片の作製
初段動翼材料の電気・磁気的物性測定用およびコーティング劣化評価用に、初段動翼と同じ材質の試験片を作製した。具体的には、１１００℃級ガスタービン初段動翼の基材に用いられているニッケル超合金IN738LCの円柱状の試験片の平面部に耐食コーティングに用いられるCoCrAlY を真空プラズマ溶射してコーティングした。そして、試験片を人工的に劣化させるために、大気中において２個ずつ950℃および1000℃の熱時効試験に供じ、熱時効材を作製した。尚、ニッケル基合金の化学組成を表１に、耐食コーティングCoCrAlYの化学組成を表２にそれぞれ示す。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【表２】

【００２１】
２．初段動翼材料の電気・磁気的物性
2.1 電気・磁気的物性の測定
ＥＣＴによって、これらの熱時効材並びに未時効材の導電率および比透磁率を測定した。
【００２２】
本実施例は定期検査での非破壊評価を見据えた物性データの取得であるため、室温でデータを取得した。導電率は直流四端子法により得られた抵抗値から換算した。なお、熱時効材表面に付着した酸化膜のため、抵抗測定が不可能であったため、試験片を研磨した後、導電率および比透磁率を測定した。
【００２３】
(1)導電性
ニッケル基超合金およびCoCrAlYの未時効材における導電率測定結果の上限・下限値および平均値を表３に示す。この結果は試験片の両平面部中心に４端子プローブ３を押し付けて測定した結果である。ニッケル基超合金およびCoCrAlY は電気的にほぼ等しいことが判った。初段動翼のメタル温度を考慮して、熱時効材の導電率の平均値を図３に示す。両材料ともに時間の経過とともに若干変化するが、変化量は未時効材における測定結果のばらつきの程度であった。
【００２４】
【表３】

【００２５】
(2)磁性
ガスタービン動翼の製造時の状態に匹敵する未時効材の比透磁率をμメータにより測定した結果を表３に示す。この結果は、試験片の両平面部中心にμメータプローブを押し付けて測定した結果である。表３から、ニッケル基超合金およびCoCrAlY の磁性はECT において無視できるほど小さい。即ち、加熱処理しない状態では磁性を示していないことが分かる。しかし、基材となるIN738LCの熱時効材では高温（950℃，1000℃）での加熱処理直後には顕著な磁性が見られず、500時間加熱処理した以降で試験片表層が酸化して磁性が生じていた。ここで、ニッケル基合金は大気中に曝さなければ（コーティングされていれば）、製造時と同じく非磁性のままであるが、曝されると表層に酸化膜が生成されて磁化されるものと考えられる。また、両者の比透磁率は試験時間とともに上昇傾向を示す。IN738LCおよびCoCrAlY に磁性が生じたのは、それぞれの主成分であるNiおよびCoが強磁性元素であり、それらの化合物の結晶構造が磁化し易い結晶構造に変化したことが原因と考えられる。
【００２６】
９５０℃で1000時間加熱した熱時効材・試験片の表面と内部を切り出し、振動試料型磁力計(Vibrating Sample Magnetometer、VSM)により得られた磁化曲線を図５に示す。この図から表面部(Portion A、初期比透磁率：1.283)は内部(Portion B、初期比透磁率：1.044)に比べて磁性が強いことが判った。
【００２７】
３．渦電流法に基づく非破壊劣化検査
3.1 測定システム
円筒状試験片の平面部をＡスキャン(１点測定)、または、曲面部をラスタースキャンするための渦電流測定システム１を構築した。本システム１は、渦電流探傷器２、スキャナ４、制御装置５およびプローブ３から構成される。システム１の外観および構成を図６に示す。
【００２８】
渦電流探傷器２は４チャンネルの物理チャンネルを有し、アブソリュート型／ディファレンシャル型プローブ３およびトランスミット−レシーブ型プローブ３のすべてのプローブ３を接続可能である。アブソリュート型プローブ３などは内部のブリッジ回路を平衡にするため、試験用プローブ３以外にそれと同仕様の比較用プローブ３を必要とした。しかし、渦電流探傷器２は、ブリッジ回路の平衡を電気的に調節することができるため、比較用プローブ３を必要としない。試験周波数範囲は１kHz〜６MHzと通常の渦電流探傷器２より広い帯域である。
【００２９】
スキャナ４から得られるプローブ３の位置情報を処理するエンコーダを渦電流探傷器２に増設し、渦電流探傷器２と制御装置５をEther(イーサー) ケーブルで接続できるようにした。これによって、探傷データとプローブ位置データを高速に取得できるだけでなく、検査結果の審査官が現場に常駐せずにリアルタイムで探傷結果の判定が可能となる。スキャナ４は円柱状試験片の曲面に対して、ラスタースキャンが可能である。軸方向の可動距離は80mmであり、軸方向および周方向の移動間隔はそれぞれ0.1mmおよび１度である。
【００３０】
3.2 コーティング劣化評価
初段動翼の劣化評価へのECT の適用性を明らかにするため、渦電流測定システム１を用いて熱時効材を測定した。熱時効試験の温度は950℃および1000℃である。パンケーキコイルプローブ３を試験周波数1.5MHzで用い、熱時効材コーティング面中心上にリフトオフ0.2mmでＡスキャンした。
【００３１】
未時効材の信号を基準にして、熱時効材から得られた信号を図１に示す。（ａ）の複素平面図の縦軸に探傷器２の出力の垂直成分（V comp.）、横軸に水平成分（H comp.）をとり、同図には参考のためリフトオフ変化(L.O.)による信号を載せている。熱時効材の信号はリフトオフ変化による信号と位相角が異なるため、熱時効材の信号はリフトオフ設定誤差によるものではないことが判る。図１の（ｂ）から熱時効初期には強い信号が得られ、約300時間で未時効材とほぼ等しい信号となり、後に信号強度が上昇することが観測される。300時間に至るまでの信号はCoCrAlYの磁性に起因すると考えられる。
【００３２】
磁性による影響が無視できるほど小さくなった後の信号は、何に起因するかを把握するため、未時効材において基材およびコーティングのそれぞれの渦電流による信号(コイルの誘導電圧)と全体の信号の関係を数値解析によって明らかにした。得られた結果を図４に示す。この図から、コーティングによる信号が試験周波数１MHzで基材による信号を上回ることが確認された。よって、磁性が無視できるほど小さくなった後の信号はコーティングの導電率変化によるものと予想される。なお、試験周波数600kHz、800kHzおよび１MHzについても測定を実施したが、上記と同様の結果を得ている。
【００３３】
図７は熱時効前後の試験片縦断面の電子顕微鏡観察結果である。熱時効前のコート材は、CoCrのマトリックスに金属間化合物β-CoAl が分散したCoCrAlY コーティング層、IN738LC 基材と両者の間に存在する拡散層から成る。熱時効を行うとコーティング層と基材の相互拡散が進行し、拡散層厚さが増大する。またCoCrAlYコーティング層では、コート材表面の酸化の進行に伴いAl濃度が減少し、β相が消失した領域が増大する。いずれの領域でも構成相がコーティング層や基材と異なるため、それぞれの領域の増大に伴い電磁気特性が変化する可能性がある。しかしながらECT が試料の表層の変化に対してより敏感であることを考えると、時効に伴う導電率変化はβ消失層厚さ変化に対応して生じたものと考えられる。図８に時効前後の試験片Al、Co、Ni量を面分析した結果を示す。この結果からは、β消失層でβ相に対応するAl濃度の高い粒子状の領域がなくなっている以外、元素の分布に大きな変化はみられなかった。従って導電率の変化はβ相消失そのものに対応していると考えられる。β相の消失はコーティングの耐食性能の減少を意味しており、従って導電率変化からコーティングの残留耐食能を評価できる可能性がある。そこで、導電率と耐食コーティングの劣化度との相関を示す検定曲線を求めておけば、測定導電率から耐食コーティングの劣化状況が判明する。
【００３４】
なお、導電率変化によるコーティング劣化評価法を実機に適用する際、適用部位にき裂がある場合は、劣化とき裂による複合信号が得られる。個々の信号に位相分離性があれば、この複合信号から劣化に対する成分を抽出することは原理的に可能である。ただし、現場でのいろいろなノイズ要因を考慮すると、き裂が発生せず、なおかつコーティングの劣化の顕著な部位を選定することが好ましい。
【００３５】
3.3 高温部品の廃棄評価
ガスタービン動翼の基材・IN738LC（ニッケル系超合金）を９５０℃で1000時間加熱した試験片の表面と内部を切り出し、VSM により得られた磁化曲線を図５に示す示す。この図から表面部(Portion A、初期比透磁率：1.283)は内部(Portion B、初期比透磁率：1.044)に比べて磁性が強いことが判った。即ち、ニッケル超合金IN738LCは、動翼製造時には磁性を示さない（低透磁率：Portion B）が、表層部分の組成変化のため酸化膜が生成されると強磁性（高透磁率：Portion A）となることが分かる。一方で、耐食コーティングは、図２に示すように、定格運転を開始して３００時間ほどで製造時の磁性を示さない状態と変わらなくなり、ほとんど磁性を無視できる程になっている。したがって、耐食コーティングのリコーティングしなければならない時期（定格運転で例えば数万時間経過している時など）においては、磁性は検出されずそれよりも低い導電率の変化が検出されることとなる。その導電率の測定時に突出した出力があれば、それは磁性を検出したものであり、コーティングがエロージョンなどで無くなり、基材が露出して高温に直接曝され損傷を生じているものと判断できる。ＥＣＴによる導電率の検出値と透磁率の検出値とでは１桁以上大きさが異なる（透磁率の方が遙かに大きい）ので、容易に判断できる。そこで、このような場合には、耐食コーティングが一部において完全に剥がれ、基材が損傷（酸化などの組成変化を起こしたり、傷付いたりしている状態）した結果として磁性を帯びていると推定できるので、耐食コーティングのリコーティングを行わずに高温部品そのものを廃棄処分とする。
【００３６】
尚、耐食コーティングの色が変化している場合には、経験的にその部分でコーティングが無くなっていることを判断できるが、正確な判断は組織を観察しないて判断できないし、ましてや基材の損傷までは判断できない。しかし、本発明によると、本来検出されない磁性を検出することで基材の損傷を非破壊でも正確に推定して判定できる。
【００３７】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００３８】
例えば、ここでは本発明をタービン動翼に適用した好適例を示したが、これは一例にすぎず、高温雰囲気下で使用されるタービン動翼以外の高温部材あるいは構造物にも適用可能であることはいうまでもない。また、本実施例では、ＥＣＴを用いて導電率を測定したが、これに特に限定されるものではない。ＥＣＴの場合には、１つの機器で磁性と導電性とを検出できるので、組織変化に対応した導電率を検出するのと同時に透磁率も測定してコーティングの欠損箇所での基材表層での磁化を検出することができるので好ましい。
【００３９】
更に、本実施形態では、ニッケル超合金IN738LCの基材にCoCrAlYのコーテイング層を形成した１１００℃級ガスタービン初段動翼を例に挙げて主に説明しているが、これに特に限られず、NiCoCrAlYやCoNiCrAlYなどの耐食コーティングについても適用可能であるし、また、導体となり得る組成を有するコーティングであれば耐摩耗コーティングやその他の用途のコーティングの劣化検査にも適用できることは言うまでもない。更に、アルミパックのような非磁性材料（比透磁率が１に近く、強い磁性を示さない材料）で覆われた１３００℃ガスタービン初段動翼のようなものでも適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、請求項１記載の耐食コーティングの劣化の非破壊検査方法によると、検査対象となる耐食コーティングの導電性を測定し、導電率と劣化との相関を示す検定曲線を利用して耐食コーティングのＡｌの欠乏に伴う劣化状況を推定することができるので、組織観察のため動翼を破壊する必要がなく、耐食コーティングのＡｌの欠乏に伴う劣化状態を簡単に評価することが可能となり、経済性の面からも有利となる。しかも、耐食コーティングのＡｌの欠乏に伴う劣化を非破壊的に評価することができるので、耐食コーティングの寿命評価およびリコーティング時期の最適化を図ることができる。
【００４１】
また、請求項２記載の耐食コーティングの劣化の非破壊検査方法によると、耐食コーティングの表面に形成される酸化膜を除去しなくともそのまま導電率を測定することができ、例えばガスタービン動翼などの高温部品の実機の劣化状態を簡単に評価することが可能となる。
【００４２】
更に、請求項３記載の発明によると、耐食コーティングがなくなって露出した基材の表面に生成された酸化物あるいは表層部分に析出して密度を増した強磁性体となり得る組成物の磁性を検出してコーティングの剥がれと基材の損傷を推定するので、非破壊でかつ簡単に基材の損傷を検出できる。そして、磁性を検出すれば、基材に欠損ありと判断できるので、廃棄処分の判断が容易にできる。
【００４３】
更に、請求項３記載の発明によると、渦電流信号が耐食コーティングの導電率の変化と基材の磁性とを同時に検出できるものであることから、耐食コーティングの劣化状況耐食コーティングの一部に欠損があり尚かつ基材にも損傷が生じているものと判断することができるので、耐食コーティングのリコーティングを行わずに高温部品を廃棄処分とするすることができる。即ち、耐食コーティングのリコーティング時期と高温部品の廃棄の有無を同時に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱時効材に対するECT信号を示す（ａ）複素平面図および（ｂ）振幅図である。
【図２】熱時効材に対するμメータの出力値を示すグラフである。
【図３】熱時効材の導電率の変化を示すグラフである。
【図４】基材およびコーティングの渦電流によるECT信号を示すグラフである。
【図５】 IN738LCの磁化特性を示すグラフである。
【図６】渦電流測定システムの構成を示す図である。
【図７】熱時効前後における組織の変化を示す顕微鏡写真である。
【図８】コート材のＥＰＭＡ面分析結果を示す顕微鏡写真である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for nondestructively inspecting deterioration of a coating of a structure in which a substrate is covered with a coating, and damage to the substrate. More specifically, the present invention relates to maintenance techniques for coating parts and structures (hereinafter, collectively referred to as high temperature parts in the present specification) used at high temperatures such as gas turbine blades, such as corrosion resistant coatings. The present invention relates to a method for nondestructively inspecting deterioration due to a structural change of a corrosion-resistant coating of a high-temperature part, which is useful for optimizing the re-coating time of the high-temperature part and determining disposal of a high-temperature part, and damage to a substrate.
[0002]
[Prior art]
Since it is effective to increase the temperature of the combustion gas in order to achieve high efficiency of the gas turbine for power generation, severe operating conditions are imposed on high-temperature parts such as moving blades, stationary blades, and combustors. In particular, severe conditions and high safety are imposed on moving blades that rotate at high speed, especially first-stage blades that are first sprayed with high-pressure and high-temperature gas. Therefore, in the case of these high-temperature parts, high-grade materials excellent in heat resistance and durability are used, and further, durability is increased by applying a corrosion-resistant metal coating. In addition, it is recommended that the corrosion-resistant coating be uniformly recoated when an operation time in which a high safety factor based on the design is expected has elapsed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, recoating is expensive as well as high temperature parts. Moreover, since the recommended time until recoating is generally set to be extremely safe, the corrosion resistant coating is disadvantageous from the economical aspect when applied to a moving blade having a sufficient life.
[0004]
In addition, deterioration due to a change in the structure of the corrosion-resistant coating or a defect due to erosion is sometimes recognized as a change in the color of the coating. However, it cannot be accurately determined unless the structure is observed by dividing the blade. In particular, whether or not the substrate is damaged due to a coating defect cannot be confirmed unless the structure is observed with an optical microscope or an electron microscope using a moving blade. Is difficult to judge. If the corrosion-resistant coating is peeled off and the substrate is damaged, it must be discarded without re-coating for safety. However, if the corrosion-resistant coating is only partially peeled off, re-coating is sufficient. However, it cannot be easily determined from external observation alone whether recoating is sufficient or whether the substrate is damaged to an extent that recoating is not sufficient.
[0005]
Therefore, in order to optimize the recoating time, development of a technique for quantitatively evaluating the deterioration of the corrosion-resistant coating of such high-temperature parts is strongly desired from an economic viewpoint. In addition, in order to optimize the determination of disposal of high-temperature parts, development of a technique for quantitatively evaluating damage to the base material of the high-temperature parts is strongly desired from an economic viewpoint. Moreover, it is desired to quantitatively evaluate the progress of deterioration due to the change in structure not only in the anticorrosive coating but also in the coating including the conductor composition, for example, the antiwear coating.
[0006]
An object of the present invention is to provide a nondestructive inspection method capable of nondestructively inspecting a deterioration state caused by a structural change of a coating of a structure, particularly a corrosion resistant coating in a gas turbine blade or the like. Another object of the present invention is to provide a non-destructive inspection method capable of non-destructively inspecting damage to a substrate of a structure subjected to coating, particularly a high-temperature part such as a gas turbine rotor blade.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of various studies and experiments conducted by the present inventors in order to achieve such an object, the corrosion-resistant coating for high-temperature parts does not exhibit magnetism at the time of production, but when used in a high-temperature atmosphere, it becomes a ferromagnetic material and exhibits magnetism. It has been found that when it is heated, it gradually loses its magnetism and then changes its conductivity. In other words, the base material and the anticorrosion coating that covers and protects the base material will become so small that the magnetism cannot be ignored when used at a high temperature (for example, about 300 hours). As a result, it has been found that the conductivity of the coating portion changes. This is considered to correlate with a deterioration phenomenon caused by a structure change in the corrosion-resistant coating. For example, in the case of a turbine blade with a CoCrAlY anticorrosion coating on a nickel-based superalloy substrate, the CoCrAlY anticorrosion coating contains Al as Al. ₂ O ₃ To create a corrosion-resistant barrier, but when this wears and blows away due to the collision of high-temperature and high-speed combustion gas during rotation (erosion), Al leaches to the surface and Al ₂ O ₃ Are produced one after another to maintain the corrosion resistance, but when the amount of Al decreases, Al ₂ O ₃ Cannot be generated ₂ Is considered to cause corrosion resistance deterioration that penetrates into the substrate side and oxidizes (rusts) the substrate. And it is thought that the structure change accompanying the deficiency of Al at this time appears as a phenomenon that the conductivity is lowered. That is, the inventors have found that the deterioration of the corrosion-resistant coating due to the change in structure correlates with the change in conductivity. This also occurs in a coating containing a composition that becomes a conductor, in particular, a composition that can become a ferromagnetic material, even if it is not a corrosion resistant coating.
[0008]
Moreover, when the base material part was damaged, it came to discover that strong magnetism was detected. The part of the substrate covered by the coating is normally non-magnetic as it was manufactured, but when exposed due to the loss of the corrosion resistant coating, an oxide is formed on its surface, which is exposed to high temperatures. As a result, it becomes a ferromagnetic body and is considered to generate magnetism. It is also considered that a composition that can become ferromagnetism in the base material is deposited on the surface layer to increase the density, which is directly exposed to a high temperature to become ferromagnetized, thereby producing magnetism. On the other hand, the magnetism of the anticorrosion coating showed a high value immediately after being exposed to a high temperature, but gradually lost its magnetism and became almost negligible. Therefore, if magnetism is detected at the time of use for a considerably long time, such as during a periodic inspection, it can be determined that the substrate is damaged, and this can be used as a measure for determining disposal. This occurs not only in the base material of the gas turbine rotor blade, but also in a structure based on a composition that exhibits magnetism by oxidation, and further, a material containing a ferromagnetic element.
[0009]
The invention according to claim 1 is based on such knowledge, Contains Al Using the same material as the coating in the method to detect the deterioration due to the structural change of the coating Accompanying Al deficiency Obtain a calibration curve that shows the correlation between the deterioration status and conductivity, measure the conductivity of the coating, and use the calibration curve to determine the coating Due to Al deficiency The deterioration status is estimated. In this case, conductivity and coating Due to Al deficiency From the calibration curve showing the correlation with the degree of deterioration and the measured conductivity of the coating to be inspected, the coating Due to Al deficiency Deterioration status is revealed. For example, in the case of a corrosion resistant coating, the optimum recoating time can be determined by determining whether or not the measured conductivity has reached a conductivity that impairs the corrosion resistance of the calibration curve.
[0010]
In the invention described in claim 2, the calibration curve used in the nondestructive deterioration inspection method for coating described in claim 1 is the coating curve. Due to Al deficiency A plurality of high-temperature members with different deterioration conditions are used as a comparative specimen, and the coating of the comparative specimen is Due to Al deficiency It is obtained by plotting the eddy current signal corresponding to the deteriorated state, and the conductivity of the coating to be inspected is an eddy current signal obtained based on the eddy current generated in the coating. In this case, the coating Due to Al deficiency The change in conductivity due to the tissue change is reflected in the output signal by changing the amount of eddy current itself, and this can be detected even when the permeability has changed at the same time. Moreover, the amount of change in conductivity due to eddy current can be measured without removing the oxide film formed on the surface of the coating.
[0011]
Furthermore, the invention of claim 3 is Made of a material that contains a ferromagnetic element and exhibits magnetism when oxidized On the surface of the substrate In inspection, magnetism can be ignored In a method for inspecting a substrate of a coated structure for damage, along the coating Measure the eddy current signal by the eddy current method, determine the signal reflecting the magnetism of the substrate from the eddy current signal, Magnetic compared to other places Signal reflecting When a place where the intensity is strong is detected, it is estimated that the place is damaged. Therefore, when strong magnetism is detected, since the base material is damaged, it can be determined that disposal is appropriate without recoating.
[0012]
Also , Measure Is performed by the eddy current method Because When the eddy current signal is relatively small, it reflects the deterioration of the coating, that is, the change in conductivity. However, when a large and large output is obtained, strong magnetism is detected. Therefore, it can be determined that the substrate is damaged and the substrate is also damaged, so that the high-temperature component can be disposed of without discarding the coating. That is, it is possible to appropriately determine simultaneously whether or not the coating recoating time has been reached and whether or not the disposal of the high-temperature parts is appropriate.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings. The coating nondestructive deterioration inspection method of the present invention detects deterioration due to structural change of the structure coated with the surface of the base material, particularly deterioration due to structural change of corrosion resistant coating of high temperature parts such as gas turbine blades. This method is suitable for measuring the electrical conductivity of the coating (or electrical properties related to electrical conductivity) during regular inspections and arbitrary inspections. The deterioration state of the coating is estimated from the measured conductivity by using a calibration curve indicating the correlation. In this way, the life of the coating is evaluated and the recoating time is optimized. That is, the optimum recoating time can be determined by determining whether or not the measured conductivity has reached a conductivity that impairs the corrosion resistance of the calibration curve.
[0014]
Here, the test curve is preferably obtained by plotting an eddy current signal corresponding to the coating deterioration state of the comparison test body, using a plurality of high-temperature members having different coating deterioration conditions as a comparison test body. . In this case, the conductivity of the corrosion-resistant coating to be inspected is represented by the detection signal of the eddy current generated in the coating detected by the eddy current method, so that the calibration curve can be used as it is. In the case of measurement by this eddy current method, the conductivity can be measured even if an oxide film is formed on the surface of the corrosion-resistant coating. Of course, the conductivity may be converted from the resistance value obtained by the direct current four-terminal method in which a current is passed through the corrosion resistant coating itself. In this case, it is necessary to measure after removing the oxide film on the surface of each of the comparison specimen and the actual coating to be inspected by polishing or the like.
[0015]
In addition, when the magnetic property of the anticorrosion coating is measured during periodic inspection and a strong magnetic part is detected, the surface of the base material is exposed to a high temperature and an oxide film is formed, or the structure of the surface of the base material is changed. As a result, the substrate has magnetism, so it can be determined that the substrate is damaged. Therefore, it can be used as a standard for determining the disposal time of high-temperature parts such as gas turbine rotor blades having a corrosion-resistant coating on the surface.
[0016]
These electrical and magnetic properties can be measured simultaneously by eddy current measurement, that is, eddy current testing (hereinafter referred to as “ECT”). The eddy current method measures an interlinkage magnetic flux generated by applying an alternating magnetic field to a magnetic material and generating an eddy current by electromagnetic induction. Since the magnetic flux generated by the eddy current reflects the permeability and conductivity of the magnetic material, changes in permeability and conductivity affect the ECT output as eddy current amounts and magnetic flux changes. Changes related to permeability and conductivity can be measured from the signal. Changes related to magnetic permeability and electrical conductivity are easily distinguished because the magnitudes of eddy current detection signals differ greatly. In addition, the measurement of these electrical / magnetic properties is usually performed at room temperature.
[0017]
【Example】
A method for inspecting the deterioration of the corrosion-resistant coating applied to the first stage blade of the gas turbine and the damage of the base material will be described below.
[0018]
1. Preparation of test piece
Test pieces of the same material as the first stage blade were prepared for measuring the electrical and magnetic properties of the first stage blade material and for evaluating coating deterioration. Specifically, CoCrAlY used for anticorrosion coating was coated by vacuum plasma spraying on the flat surface of a cylindrical specimen of a nickel superalloy IN738LC used as the base material of the first stage blade of a 1100 ° C. class gas turbine. Then, in order to artificially deteriorate the test piece, two pieces were subjected to a heat aging test at 950 ° C. and 1000 ° C. in the atmosphere to prepare a heat aging material. Table 1 shows the chemical composition of the nickel-based alloy, and Table 2 shows the chemical composition of the corrosion-resistant coating CoCrAlY.
[0019]
[Table 1]

[0020]
[Table 2]

[0021]
2. Electrical and magnetic properties of first stage blade material
2.1 Measurement of electrical and magnetic properties
The electrical conductivity and relative permeability of these thermally aged materials and unaged materials were measured by ECT.
[0022]
Since the present example is acquisition of physical property data with a view to nondestructive evaluation in periodic inspection, data was acquired at room temperature. The conductivity was converted from the resistance value obtained by the DC four-terminal method. Since resistance measurement was impossible due to the oxide film adhering to the surface of the heat aging material, the conductivity and relative permeability were measured after polishing the test piece.
[0023]
(1) Conductivity
Table 3 shows the upper and lower limit values and the average value of the conductivity measurement results for the nickel-base superalloy and CoCrAlY unaged material. This result is a result of measurement by pressing the four-terminal probe 3 against the center of both flat portions of the test piece. Nickel-base superalloy and CoCrAlY were found to be electrically nearly equal. In consideration of the metal temperature of the first stage rotor blade, the average value of the conductivity of the heat aging material is shown in FIG. Both materials changed slightly with the passage of time, but the amount of change was the degree of variation in the measurement results of the unaged material.
[0024]
[Table 3]

[0025]
(2) Magnetic
Table 3 shows the results of measuring the relative permeability of the unaged material, which is comparable to the state at the time of manufacturing the gas turbine rotor blade, using a μ meter. This result is a result of measurement by pressing the μ meter probe against the center of both flat portions of the test piece. From Table 3, the magnetic properties of nickel-base superalloy and CoCrAlY are negligibly small in ECT. That is, it can be seen that the magnetism is not exhibited in the state where the heat treatment is not performed. However, in the heat aging material of IN738LC as the base material, no remarkable magnetism was observed immediately after the heat treatment at high temperature (950 ° C, 1000 ° C), and the surface layer of the specimen was oxidized and magnetized after the heat treatment for 500 hours. Has occurred. Here, if the nickel-based alloy is not exposed to the atmosphere (if coated), it remains non-magnetic as in manufacturing, but if exposed, an oxide film is formed on the surface layer and magnetized. Conceivable. Moreover, both relative magnetic permeability shows an upward tendency with test time. The reason why magnetism occurred in IN738LC and CoCrAlY is thought to be that Ni and Co, which are the main components, are ferromagnetic elements, and the crystal structure of these compounds has changed to a magnetized crystal structure.
[0026]
FIG. 5 shows a magnetization curve obtained by cutting out the surface and the inside of a thermally aged material / test piece heated at 950 ° C. for 1000 hours and obtained by a vibrating sample magnetometer (VSM). From this figure, it was found that the surface portion (Portion A, initial relative permeability: 1.283) was stronger than the inside (Portion B, initial relative permeability: 1.044).
[0027]
3. Nondestructive degradation inspection based on eddy current method
3.1 Measurement system
An eddy current measurement system 1 was constructed for A-scanning (one-point measurement) of the flat surface portion of the cylindrical test piece or raster scanning of the curved surface portion. The system 1 includes an eddy current flaw detector 2, a scanner 4, a control device 5, and a probe 3. The appearance and configuration of the system 1 are shown in FIG.
[0028]
The eddy current flaw detector 2 has four physical channels and can connect all the probes 3 of the absolute / differential probe 3 and the transmit-receive probe 3. The absolute type probe 3 and the like require a comparison probe 3 having the same specifications as that of the test probe 3 in order to balance the internal bridge circuit. However, since the eddy current flaw detector 2 can electrically adjust the balance of the bridge circuit, the comparison probe 3 is not required. The test frequency range is 1 kHz to 6 MHz, which is a wider band than the normal eddy current flaw detector 2.
[0029]
An encoder for processing the position information of the probe 3 obtained from the scanner 4 is added to the eddy current flaw detector 2 so that the eddy current flaw detector 2 and the control device 5 can be connected by an Ether cable. As a result, not only the flaw detection data and probe position data can be acquired at high speed, but also the flaw detection result can be determined in real time without an examination result examiner staying at the site. The scanner 4 can perform raster scanning on the curved surface of the cylindrical test piece. The axial movable distance is 80 mm, and the axial and circumferential movement intervals are 0.1 mm and 1 degree, respectively.
[0030]
3.2 Coating deterioration evaluation
In order to clarify the applicability of ECT to the deterioration evaluation of the first stage blade, the aging material was measured using the eddy current measurement system 1. Thermal aging test temperatures are 950 ° C and 1000 ° C. A pancake coil probe 3 was used at a test frequency of 1.5 MHz, and A-scan was performed at a lift-off of 0.2 mm on the center of the heat-aged material coating surface.
[0031]
FIG. 1 shows a signal obtained from the heat aging material based on the signal of the non-aging material. The vertical axis (V comp.) Of the output of the flaw detector 2 is taken on the vertical axis of the complex plane view of (a), and the horizontal component (H comp.) Is taken on the horizontal axis. The signal by is put. Since the signal of the heat aging material has a phase angle different from that of the signal due to the lift-off change, it can be seen that the signal of the heat aging material is not due to the lift-off setting error. From FIG. 1 (b), it is observed that a strong signal is obtained in the early stage of thermal aging, and the signal is almost equal to that of the unaged material in about 300 hours, and the signal intensity is later increased. The signal up to 300 hours may be attributed to the magnetism of CoCrAlY.
[0032]
In order to understand what is caused by the signal after the influence of magnetism is negligibly small, the signal due to the eddy currents of the substrate and coating (coil induced voltage) and the overall signal in the unaged material The relationship was clarified by numerical analysis. The obtained results are shown in FIG. From this figure, it was confirmed that the signal from the coating exceeded the signal from the substrate at the test frequency of 1 MHz. Thus, the signal after the magnetism is negligibly small is expected to be due to a change in the conductivity of the coating. Measurements were also performed at test frequencies of 600 kHz, 800 kHz, and 1 MHz, and the same results as above were obtained.
[0033]
FIG. 7 is an electron microscope observation result of a test piece longitudinal section before and after thermal aging. The coating material before thermal aging consists of a CoCrAlY coating layer in which an intermetallic compound β-CoAl is dispersed in a CoCr matrix, an IN738LC base material, and a diffusion layer existing between the two. When thermal aging is performed, mutual diffusion of the coating layer and the substrate proceeds, and the diffusion layer thickness increases. In the CoCrAlY coating layer, the Al concentration decreases with the progress of oxidation on the surface of the coating material, and the region where the β phase disappears increases. In any region, the constituent phase is different from that of the coating layer or the base material. Therefore, there is a possibility that the electromagnetic characteristics change as the respective regions increase. However, considering that ECT is more sensitive to changes in the surface layer of the sample, it is considered that the change in conductivity accompanying aging occurred in response to the change in the thickness of the β-eliminated layer. FIG. 8 shows the results of surface analysis of the test pieces Al, Co, and Ni before and after aging. From this result, there was no significant change in the element distribution, except for the disappearance of the particulate region having a high Al concentration corresponding to the β phase in the β disappearing layer. Therefore, it can be considered that the change in conductivity corresponds to the disappearance of the β phase itself. The disappearance of the β phase means a decrease in the corrosion resistance of the coating, and therefore the residual corrosion resistance of the coating may be evaluated from the change in conductivity. Therefore, if a test curve showing a correlation between the conductivity and the degree of deterioration of the corrosion-resistant coating is obtained, the deterioration state of the corrosion-resistant coating can be determined from the measured conductivity.
[0034]
When the coating deterioration evaluation method based on the change in conductivity is applied to an actual machine, if there is a crack at the application site, a composite signal due to the deterioration and crack is obtained. If each signal has phase separation, it is possible in principle to extract a component against deterioration from this composite signal. However, in consideration of various noise factors in the field, it is preferable to select a site where cracks do not occur and the coating is significantly deteriorated.
[0035]
3.3 Evaluation of disposal of high-temperature parts
FIG. 5 shows a magnetization curve obtained by VSM by cutting out the surface and the inside of a specimen of a gas turbine rotor blade substrate, IN738LC (nickel-based superalloy) heated at 950 ° C. for 1000 hours. From this figure, it was found that the surface portion (Portion A, initial relative permeability: 1.283) was stronger than the inside (Portion B, initial relative permeability: 1.044). That is, the nickel superalloy IN738LC does not exhibit magnetism during the manufacture of the rotor blade (low magnetic permeability: Portion B), but becomes ferromagnetic when the oxide film is generated due to the composition change of the surface layer (high magnetic permeability: Portion A). It turns out that it becomes. On the other hand, as shown in FIG. 2, the anticorrosion coating does not change from the state in which the magnetism at the time of manufacture is not shown in about 300 hours after starting the rated operation, and the magnetism is almost negligible. Therefore, at the time when the anticorrosion coating needs to be recoated (for example, when tens of thousands of hours have passed in the rated operation), magnetism is not detected, and a change in conductivity lower than that is detected. . If there is a prominent output during the measurement of the conductivity, it can be determined that the magnetism has been detected, the coating has disappeared due to erosion or the like, and the substrate has been exposed and directly exposed to high temperature to cause damage. Since the detected value of conductivity by ECT and the detected value of permeability differ by one or more digits (the permeability is much larger), it can be easily determined. Therefore, in such a case, the corrosion-resistant coating is partly completely peeled off, and the substrate is magnetized as a result of damage (composition change such as oxidation or damage). Since it can be estimated, the high temperature parts themselves are disposed of without disposal of the anticorrosion coating.
[0036]
If the color of the anticorrosion coating has changed, it can be determined empirically that the coating has disappeared at that part, but the exact determination cannot be made without observing the tissue, and even damage to the substrate. I cannot judge until. However, according to the present invention, it is possible to accurately estimate and determine the damage of the base material even if it is non-destructive by detecting magnetism that is not originally detected.
[0037]
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0038]
For example, a preferred example in which the present invention is applied to a turbine blade is shown here, but this is only an example, and the present invention can also be applied to a high-temperature member or structure other than a turbine blade used in a high-temperature atmosphere. Needless to say. In this embodiment, the electrical conductivity was measured using ECT, but the present invention is not particularly limited thereto. In the case of ECT, magnetism and conductivity can be detected with a single device. Therefore, at the same time as detecting the conductivity corresponding to the tissue change, the permeability is also measured and the substrate surface layer at the defective portion of the coating is measured. It is preferable because magnetization can be detected.
[0039]
Furthermore, in the present embodiment, the description is mainly given by taking as an example a first stage blade of a 1100 ° C. class gas turbine in which a CoCrAlY coating layer is formed on a base material of a nickel superalloy IN738LC. Needless to say, the coating can be applied to a corrosion-resistant coating such as CoNiCrAlY, and can be applied to a wear-resistant coating or a coating deterioration test for other uses as long as the coating has a composition capable of becoming a conductor. Furthermore, it can also be applied to a 1300 ° C. gas turbine first stage moving blade covered with a nonmagnetic material (a material having a relative permeability close to 1 and not exhibiting strong magnetism) such as an aluminum pack.
[0040]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the non-destructive inspection method for corrosion resistant coating deterioration according to claim 1, the conductivity of the corrosion resistant coating to be inspected is measured, and the calibration curve indicating the correlation between the conductivity and the degradation. Using anti-corrosion coating Accompanying Al deficiency Deterioration status can be estimated, so there is no need to destroy the rotor blades for structure observation. Accompanying Al deficiency The deterioration state can be easily evaluated, which is advantageous from the viewpoint of economy. Moreover, the corrosion-resistant coating Accompanying Al deficiency Since deterioration can be evaluated non-destructively, it is possible to evaluate the life of the corrosion-resistant coating and optimize the recoating time.
[0041]
In addition, according to the non-destructive inspection method for deterioration of the corrosion-resistant coating according to claim 2, the conductivity can be measured as it is without removing the oxide film formed on the surface of the corrosion-resistant coating. It is possible to easily evaluate the deterioration state of the actual high-temperature parts.
[0042]
Furthermore, according to the invention described in claim 3, the magnetism of the composition that can be formed as an oxide formed on the surface of the exposed base material without the corrosion-resistant coating or the ferromagnetic material having increased density by being deposited on the surface layer portion is detected. Thus, the coating peeling and the damage to the substrate are estimated, so that the damage to the substrate can be easily detected non-destructively. And if magnetism is detected, since it can be judged that there is a deficiency in a substrate, judgment of disposal can be made easily.
[0043]
Further claims 3 According to the described invention, since the eddy current signal can simultaneously detect the change in conductivity of the anticorrosion coating and the magnetism of the base material, the deterioration state of the anticorrosion coating has a defect in the anticorrosion coating. Since it can be determined that the material is also damaged, the high-temperature parts can be disposed of without recoating the anticorrosion coating. That is, it is possible to simultaneously determine the recoating time of the anticorrosion coating and whether or not the high temperature parts are discarded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a complex plan view and FIG. 1B is an amplitude diagram showing ECT signals for a thermally aged material.
FIG. 2 is a graph showing an output value of a μ meter with respect to a heat aging material.
FIG. 3 is a graph showing a change in conductivity of a heat aging material.
FIG. 4 is a graph showing ECT signals due to eddy currents of a substrate and a coating.
FIG. 5 is a graph showing the magnetization characteristics of IN738LC.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an eddy current measurement system.
FIG. 7 is a photomicrograph showing the change in structure before and after thermal aging.
FIG. 8 is a photomicrograph showing the EPMA surface analysis result of the coating material.

Claims

In the method for detecting deterioration due to a structural change in the coating containing Al in the structure, a calibration curve indicating a correlation between the deterioration state due to Al deficiency and conductivity is obtained using the same material as the coating, and the coating is obtained. A non-destructive inspection method for coating deterioration, characterized in that the deterioration state of the coating due to Al deficiency is estimated from the amount of change in conductivity using the calibration curve.

The calibration curve was obtained by plotting eddy current signals corresponding to the deterioration state due to Al deficiency in the coating of the comparative test specimen, using a plurality of high temperature members having different deterioration conditions due to Al deficiency in the coating as a comparative specimen. The nondestructive inspection method for coating deterioration according to claim 1, wherein the conductivity of the coating to be inspected is an eddy current signal obtained based on an eddy current generated in the coating.

In the method for inspecting the damage of the base material of the structure in which the surface of the base material made of a material containing a ferromagnetic element and exhibiting magnetism by oxidation is coated with a coating capable of ignoring magnetism for inspection, the coating is provided. measuring the eddy current signal by the eddy current method along, to determine the signal reflecting the magnetism of the substrate from the eddy current signal, a signal reflecting the magnetic than other locations is getting stronger A non-destructive inspection method for damage to a base material of a structure, characterized in that when a location is detected, the location is estimated to be damaged.