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08.09.2016
Durch Lochkorrosion induzierter Schwingbruch einer Gasturbinen-Verdichterschaufel
Dr.-Ing. Andreas Neidel and Susanne Riesenbeck
Zusammenfassung

Nach VDI-Richtlinie 3822-3 ist „diese Korrosionsart… eine Folge der Bildung anodischer Bereiche geringer örtlicher Ausdehnung auf der vom Elektrolyt benetzten Oberfläche. Das Vorhandensein von Schutzschichten (Passivschichten) ist Vorbedingung für das Auftreten von Lochkorrosion.“

Beide Bedingungen sind bei Gasturbinen-Verdichterschaufeln erfüllt, wenn während des Maschinenstillstandes Kondenswasser auf den Schaufelblättern stehen bleiben kann und/oder während des Maschinenbetriebes die Temperatur im Verdichter niedrig genug bleibt für das Vorhandensein wässriger Medien, wenn mithin Kondenswasser noch nicht verdampft. Dies ist in den vorderen Schaufelreihen der Fall, i.d.R. bis Stufe 6.

Passivschichten sind auf Gasturbinenverdichterschaufeln vorhanden, da diese Bauteile i.a. aus martensitischen 12–16%-Chromstählen gefertigt werden, wie sie auch im Dampfturbinenschaufelbau üblich sind und in anderen Fallstudien des Buches ausführlich besprochen werden. Die gebrochene Verdichterleitschaufel dieser Fallstudie ist aus X15Cr13, Werkstoff-Nr. 1.4024.

Bis zur Einführung sog. aluminiumpigmenthaltiger Hochtemperatur-Korrosionsschutzlacke für jene Schaufeln traten bei Verdichterschaufeln der vorderen Reihen Lochkorrosionsbefunde nicht selten auf. Die später eingeführten Schutzlacke führten zum völligen Ausbleiben dieses Schadensmechanismus’ bei beschichteten Schaufeln. Die Beschichtungssysteme enthalten Aluminiumkügelchen, die sich bei richtiger Beschichtungstechnik gegenseitig berühren und so eine zusammenhängende, elektrisch leitende Schicht zwischen der Schaufeloberfläche und dem Schutzdecklack bilden, die wie eine Opferanode wirkt, so dass das gegenüber Stahl unedlere Aluminium bevorzugt korrosiv angegriffen wird, der Schaufelwerkstoff aber intakt bleibt.

Das in dieser Fallstudie besprochene Schadensbauteil stammt aus einer Gasturbine älterer Bauart, die bereits 1955 in Betrieb ging und bis zum Schadenseintritt fast 163000 Betriebsstunden akkumuliert hatte. Je nach Fahrweise bedeutet das eine Betriebszeit von 15 bis 25 Jahren. Damals wurden solche Verdichterschaufeln noch nicht beschichtet.

 

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Dr.-Ing. Andreas Neidel and Susanne Riesenbeck (2012). Pitting Corrosion Induced Fatigue Fracture on a Gas Turbine Compressor Blade. Practical Metallography: Vol. 49, No. 1, pp. 35-48. doi: 10.3139/147.110167 © Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG ISSN 0032-678X

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