JP6817699B2

JP6817699B2 - Molten salt infiltration test equipment and molten salt infiltration test method

Info

Publication number: JP6817699B2
Application number: JP2015248507A
Authority: JP
Inventors: 大祐工藤; 鳥越　泰治; 泰治鳥越; 正田　淳一郎; 淳一郎正田; 高橋　孝二; 孝二高橋; 上村　好古; 好古上村; 芳史岡嶋; 尚俊岡矢; 伊藤　栄作; 栄作伊藤; 妻鹿　雅彦; 雅彦妻鹿; 堀江　茂斉; 茂斉堀江; 秀次谷川; 水流　靖彦; 靖彦水流
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2035-12-21
Also published as: WO2017110617A1; JP2017116272A

Description

この発明は、溶融塩浸透試験装置、および、溶融塩浸透試験方法に関する。 The present invention relates to a molten salt infiltration test apparatus and a molten salt infiltration test method.

ガスタービンは、その効率向上を図る目的で、使用するガス温度を高く設定する場合がある。その場合、ガスタービンのタービン部材（動翼、静翼など）は、高温のガスに晒されることとなる。そのため、タービン部材の表面には、一般に、遮熱コーティング（Thermal Barrier Coating：ＴＢＣ）が施されている。
この遮熱コーティングは、熱伝導率の低いセラミック系材料等の溶射材を、被溶射物であるタービン部材の表面に溶射して形成されている。このような遮熱コーティングによりタービン部材を被覆することによって、タービン部材の遮熱性および耐久性を向上させている。 Gas turbines may use a high gas temperature for the purpose of improving their efficiency. In that case, the turbine members (moving blades, stationary blades, etc.) of the gas turbine are exposed to high-temperature gas. Therefore, the surface of the turbine member is generally coated with a thermal barrier coating (TBC).
This heat shield coating is formed by spraying a thermal spray material such as a ceramic material having a low thermal conductivity onto the surface of a turbine member which is an object to be sprayed. By covering the turbine member with such a heat-shielding coating, the heat-shielding property and durability of the turbine member are improved.

一方で、特に重油を燃料としたガスタービンは、硫黄、バナジウム、ナトリウムなどの腐食成分が燃焼ガスに含まれる。そのため、上述した遮熱コーティングは、上述した遮熱性に加えて、母材の耐食性を維持することが求められる。
特許文献１には、低質重油を燃料とするガスタービンにおいて、高温使用環境下で腐食を促進させる硫黄、バナジウム、ナトリウムに対する高い耐食性を有する溶射被膜が提案されている。 On the other hand, especially in gas turbines that use heavy oil as fuel, corrosive components such as sulfur, vanadium, and sodium are contained in the combustion gas. Therefore, the above-mentioned heat-shielding coating is required to maintain the corrosion resistance of the base material in addition to the above-mentioned heat-shielding property.
Patent Document 1 proposes a thermal spray coating having high corrosion resistance to sulfur, vanadium, and sodium, which promotes corrosion in a high-temperature use environment in a gas turbine using low-quality heavy oil as a fuel.

この特許文献１は、試験装置を用いて、遮熱コーティングを施した試験片に対して高温腐食試験、高温熱衝撃試験、および、バーナーリグ試験を行っている。
高温腐食試験では、まず、溶融塩を入れたるつぼに試験片を浸漬させて、この試験片を浸漬させたるつぼを電気炉に挿入する。さらに、この電気炉に実機ガスタービン燃焼模擬ガスを流通させた状態で、９００℃×１００時間保持する。実験終了後、試験片を取出し、湯洗及び酸洗して試験片の遮熱コーティングに付着した溶融縁を除去する。その後、試験前後の試験片の重量変化を測定し腐食減量を求めるとともに、マイクロメーターにて減肉量を求めて腐食量を評価する。 In Patent Document 1, a test device is used to perform a high-temperature corrosion test, a high-temperature thermal impact test, and a burner rig test on a test piece coated with a heat shield.
In the high temperature corrosion test, first, the test piece is immersed in a crucible containing a molten salt, and the crucible in which the test piece is immersed is inserted into an electric furnace. Further, in a state where the actual gas turbine combustion simulated gas is circulated in this electric furnace, the temperature is maintained at 900 ° C. for 100 hours. After the experiment is completed, the test piece is taken out and washed with hot water and pickled to remove the molten edge adhering to the thermal barrier coating of the test piece. After that, the weight change of the test piece before and after the test is measured to determine the amount of corrosion loss, and the amount of wall loss is determined with a micrometer to evaluate the amount of corrosion.

特開平１１−１３１２０６号公報JP-A-11-131206

特許文献１に記載された高温腐食試験は、試験片を溶融塩に浸漬させた状態で、ガスタービン燃焼模擬ガスを流通させている。そのため、実機に生じる遮熱コーティングの厚さ方向の温度分布や温度勾配を再現できていない可能性が有る。さらに、特許文献１は、試験片を溶融塩に浸漬させているため、実機において溶融塩が浸漬する条件を再現できていない可能性が有る。
さらに、特許文献１の高温腐食試験は、試験片の母材の溶融温度に近い温度まで加熱できるものの、母材の溶融温度を超える温度までガスタービン燃焼模擬ガスを加熱していない。
例えば、温度が１５００℃程度となる高流速の燃焼ガスを用いる高出力型のガスタービンで用いる遮熱コーティングに対して溶融塩を浸透させる試験を行う場合に、実機と同じ境界条件で行うことができず、遮熱コーティングの溶融塩の浸透する条件を再現できてない可能性がある。そのため、溶融塩の浸透による遮熱コーティングの劣化を正しく評価できない可能性が有る。
一方で、高温且つ高流速の燃焼ガスを得るためには、実機の燃焼器を用いることも考えられるが、装置が大型化してしまう。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、装置の大型化を抑制しつつ、遮熱コーティングに対する溶融塩の浸透状態を正しく評価することが可能な溶融塩浸透試験装置、および、溶融塩浸透試験方法を提供することを目的とする。 In the high-temperature corrosion test described in Patent Document 1, a gas turbine combustion simulated gas is circulated in a state where the test piece is immersed in a molten salt. Therefore, there is a possibility that the temperature distribution and temperature gradient in the thickness direction of the heat shield coating generated in the actual machine cannot be reproduced. Further, in Patent Document 1, since the test piece is immersed in the molten salt, there is a possibility that the conditions under which the molten salt is immersed cannot be reproduced in the actual machine.
Further, in the high-temperature corrosion test of Patent Document 1, although the test piece can be heated to a temperature close to the melting temperature of the base material, the gas turbine combustion simulated gas is not heated to a temperature exceeding the melting temperature of the base material.
For example, when conducting a test in which a molten salt is infiltrated into a thermal barrier coating used in a high-power gas turbine that uses a high-velocity combustion gas with a temperature of about 1500 ° C, it can be performed under the same boundary conditions as the actual machine. It may not be possible to reproduce the conditions under which the molten salt of the thermal barrier coating penetrates. Therefore, there is a possibility that the deterioration of the thermal barrier coating due to the permeation of the molten salt cannot be evaluated correctly.
On the other hand, in order to obtain a combustion gas having a high temperature and a high flow velocity, it is conceivable to use an actual combustor, but the apparatus becomes large.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a molten salt infiltration test apparatus capable of correctly evaluating the permeation state of molten salt into a thermal barrier coating while suppressing an increase in size of the apparatus, and a molten salt infiltration test apparatus. It is an object of the present invention to provide a salt penetration test method.

この発明の第一態様によれば、溶融塩浸透試験装置は、圧縮空気と燃料とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを得る燃焼器と、前記燃焼ガスに塩を供給する塩供給部と、遮熱コーティングにより表面が被覆された試験片を収容して支持する収容支持部と、前記塩が供給された前記燃焼ガスを加速させて前記試験片に衝突させる加速器と、前記試験片の裏面に冷媒を吹き付けて冷却する冷却部と、を備える。さらに、外部から供給された冷媒が流れる供給管と、前記供給管からの冷媒を上方に向かって噴出させる複数の孔を有した上壁と、を少なくとも備える。
このように構成することで、燃焼器の燃焼ガスを塩のキャリアガスとして用いることができる。これにより、燃焼ガスにより加熱された塩が溶融塩となる。さらに、試験片の温度を、実機のタービン部材と同等の温度まで加熱することができる。
さらに、溶融塩を含む燃焼器で燃焼させた燃焼ガスを、加速器によって加速させた後に試験片に衝突させることができる。これにより、小型の燃焼器を用いつつ、実機の燃焼ガスと同等の流速まで、燃焼ガスの流速を高めることができる。つまり、試験片の遮熱コーティングの境界条件を、実機における遮熱コーティングの境界条件と同等にすることができる。
さらに、遮熱コーティングで被覆された試験片の母材を冷却することができる。そのため、実機のタービン部材の厚さ方向の温度分布と同様の温度分布を、試験片にも出現させることができる。
その結果、大型化を抑制しつつ、試験片の遮熱コーティングに対する溶融塩の浸透状態を正しく評価することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the molten salt infiltration test apparatus includes a combustor that obtains combustion gas by mixing and burning compressed air and fuel, and a salt supply unit that supplies salt to the combustion gas. An accommodating support for accommodating and supporting a test piece whose surface is covered with a heat shield coating, an accelerator for accelerating the combustion gas to which the salt is supplied and colliding with the test piece, and a back surface of the test piece. It is provided with a cooling unit for spraying and cooling the refrigerant. Further, at least a supply pipe through which the refrigerant supplied from the outside flows and an upper wall having a plurality of holes for ejecting the refrigerant from the supply pipe upward are provided.
With this configuration, the combustion gas of the combustor can be used as the carrier gas for the salt. As a result, the salt heated by the combustion gas becomes a molten salt. Further, the temperature of the test piece can be heated to the same temperature as the turbine member of the actual machine.
Further, the combustion gas burned in the combustor containing the molten salt can be accelerated by the accelerator and then collided with the test piece. As a result, the flow velocity of the combustion gas can be increased to the same flow velocity as the combustion gas of the actual machine while using a small combustor. That is, the boundary condition of the heat shield coating of the test piece can be made equivalent to the boundary condition of the heat shield coating in the actual machine.
Further, the base material of the test piece coated with the heat shield coating can be cooled. Therefore, a temperature distribution similar to the temperature distribution in the thickness direction of the turbine member of the actual machine can be made to appear on the test piece.
As a result, it is possible to correctly evaluate the permeation state of the molten salt into the thermal barrier coating of the test piece while suppressing the increase in size.

この発明の第二態様によれば、溶融塩浸透試験装置は、第一態様における塩供給部が、前記加速器に対して前記塩を供給する供給ノズルを備えていてもよい。
このように構成することで、燃焼ガスに対して溶融塩を、より均一に混合させることができる。そのため、実機と同様の状態の燃焼ガスを再現することができる。 According to the second aspect of the present invention, in the molten salt infiltration test apparatus, the salt supply unit in the first aspect may include a supply nozzle for supplying the salt to the accelerator.
With this configuration, the molten salt can be mixed more uniformly with the combustion gas. Therefore, it is possible to reproduce the combustion gas in the same state as the actual machine.

この発明の第三態様によれば、溶融塩浸透試験装置は、第一又は第二の態様における加速器が、前記燃焼器に接続され、前記燃焼ガスの流れる方向で下流側に向かうほど流路断面積が漸次減少する管状の絞り部と、一定の流路断面積を有する直管状に形成され、前記絞り部の下流側端部と前記収容支持部との間を繋ぐ直管部と、を備えていてもよい。
このように絞り部の流路断面積が漸次減少することで、円滑に燃焼ガスの流速を高めることができる。また、直管部を設けることで、流速が高められた燃焼ガスを整流して、燃焼ガスをより加速させることができる。そのため、燃焼ガスの流速を十分に高めつつ試験片に対して効率よく溶融塩を含む燃焼ガスを衝突させることができる。 According to the third aspect of the present invention, in the molten salt infiltration test apparatus, the accelerator in the first or second aspect is connected to the combustor, and the flow path is cut so as to go downstream in the direction in which the combustion gas flows. It is provided with a tubular throttle portion whose area gradually decreases, and a straight pipe portion formed in a straight tubular shape having a constant flow path cross-sectional area and connecting the downstream end portion of the throttle portion and the accommodation support portion. You may be.
By gradually reducing the flow path cross-sectional area of the throttle portion in this way, the flow velocity of the combustion gas can be smoothly increased. Further, by providing the straight pipe portion, the combustion gas having an increased flow velocity can be rectified and the combustion gas can be further accelerated. Therefore, the combustion gas containing the molten salt can be efficiently collided with the test piece while sufficiently increasing the flow velocity of the combustion gas.

この発明の第四態様によれば、溶融塩浸透試験装置は、第一から第三態様の何れか一つの態様における燃焼器が、燃焼ガスに対して温度調整用の空気を供給可能な空気供給部を備えていてもよい。
このように構成することで、燃焼ガスに温度調整用の空気を供給して、燃焼ガスの温度を低下させることができる。そのため、温度調整用の空気の供給量を増減することで、試験片の遮熱コーティングの温度を、所望の温度に容易に調整することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, in the molten salt infiltration test apparatus, the combustor in any one of the first to third aspects supplies air capable of supplying air for temperature adjustment to the combustion gas. It may have a part.
With this configuration, it is possible to supply air for temperature adjustment to the combustion gas and lower the temperature of the combustion gas. Therefore, the temperature of the heat shield coating of the test piece can be easily adjusted to a desired temperature by increasing or decreasing the supply amount of air for temperature adjustment.

この発明の第五態様によれば、溶融塩浸透試験装置は、第一から第四態様の何れか一つの態様における収容支持部が、前記試験片を収容する収容空間に通じる観察窓を備えていてもよい。
このように構成することで、観察窓を介して試験中の試験片の状態を観察することができる。そのため、試験片の境界条件と、実機の境界条件との間にずれが生じることを抑制できる。 According to the fifth aspect of the present invention, the molten salt infiltration test apparatus includes an observation window in which the accommodating support portion in any one of the first to fourth aspects leads to an accommodating space for accommodating the test piece. You may.
With this configuration, the state of the test piece being tested can be observed through the observation window. Therefore, it is possible to prevent a deviation between the boundary condition of the test piece and the boundary condition of the actual machine.

この発明の第六態様によれば、溶融塩浸透試験方法は、外部から供給された冷媒を複数の孔から上方に向かって噴出させて、遮熱コーティングが施された試験片の裏面に前記冷媒を吹き付けて冷却する一方で、圧縮空気と燃料とを混合して燃焼させた燃焼ガスに塩を供給し、この塩を含む燃焼ガスの流速を流路断面積の漸減により加速させた後に、裏面に冷媒が吹き付けられている遮熱コーティングが施された試験片に衝突させる。
このように構成することで、ガスタービンの実機よりも十分に小さい装置を用いて、実機のタービン部材と同等の環境で溶融塩浸透試験を行うことができる。そのため、遮熱コーティングの評価を容易、且つ、正確に行うことができる。 According to the sixth aspect of the present invention, in the molten salt infiltration test method, a refrigerant supplied from the outside is ejected upward from a plurality of holes, and the refrigerant is formed on the back surface of a test piece coated with a heat shield. While cooling by spraying , salt is supplied to the combustion gas that is burned by mixing compressed air and fuel, and the flow velocity of the combustion gas containing this salt is accelerated by gradually reducing the cross-sectional area of the flow path, and then the back surface. Collide with a test piece with a thermal barrier coating that is sprayed with refrigerant.
With this configuration, the molten salt infiltration test can be performed in an environment equivalent to that of the turbine member of the actual machine, using a device that is sufficiently smaller than the actual machine of the gas turbine. Therefore, the evaluation of the thermal barrier coating can be easily and accurately performed.

上記溶融塩浸透試験装置、および、溶融塩浸透試験方法によれば、装置の大型化を抑制しつつ、遮熱コーティングに対する溶融塩の浸透状態を正しく評価することができる。 According to the molten salt infiltration test apparatus and the molten salt infiltration test method, it is possible to correctly evaluate the infiltration state of the molten salt into the thermal barrier coating while suppressing the increase in size of the apparatus.

この発明の実施形態における試験片の部分断面斜視図である。It is a partial cross-sectional perspective view of the test piece in embodiment of this invention. この発明の実施形態における溶融塩浸透試験装置の構成を示す部分断面図である。It is a partial cross-sectional view which shows the structure of the molten salt infiltration test apparatus in embodiment of this invention. この発明の実施形態における支持部本体の拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the support part main body in embodiment of this invention. この発明の実施形態における加速器および塩供給部の説明図である。It is explanatory drawing of the accelerator and the salt supply part in embodiment of this invention. この発明の実施形態における溶融塩浸透試験方法のフローチャートである。It is a flowchart of the molten salt infiltration test method in embodiment of this invention.

次に、この発明の一実施形態における溶融塩浸透試験装置、および、溶融塩浸透試験方法を図面に基づき説明する。
図１は、この発明の実施形態における試験片の部分断面斜視図である。
図１に示すように、試験片１は、ガスタービンのタービン翼の表面を模擬して形成されている。この試験片１は、母材１０と、遮熱コーティング層１１とにより構成されている。この実施形態における試験片１は、円盤状に形成されている。 Next, the molten salt infiltration test apparatus and the molten salt infiltration test method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view of a test piece according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the test piece 1 is formed by simulating the surface of a turbine blade of a gas turbine. The test piece 1 is composed of a base material 10 and a heat shield coating layer 11. The test piece 1 in this embodiment is formed in a disk shape.

母材１０は、ニッケル（Ｎｉ）基合金等の耐熱合金からなる。
遮熱コーティング層１１は、母材１０の表面に形成されている。この遮熱コーティング層１１は、ボンドコート層１２と、トップコート層１３とを備えている。 The base material 10 is made of a heat-resistant alloy such as a nickel (Ni) -based alloy.
The heat shield coating layer 11 is formed on the surface of the base material 10. The heat shield coating layer 11 includes a bond coat layer 12 and a top coat layer 13.

ボンドコート層１２は、母材１０からトップコート層１３が剥離することを抑制する。このボンドコート層１２は、耐食性および耐酸化性に優れた金属結合層である。ボンドコート層１２は、例えば、溶射材としてＭＣｒＡｌＹ合金の金属溶射粉を母材１０の表面に対して溶射することで形成される。ここで、ボンドコート層１２を構成するＭＣｒＡｌＹ合金の「Ｍ」は、金属元素を示している。この金属元素「Ｍ」は、例えば，ＮｉＣｏ，Ｎｉ、Ｃｏ等の単独の金属元素、又は、これらのうち２種以上の組み合わせからなる。 The bond coat layer 12 suppresses the top coat layer 13 from peeling off from the base material 10. The bond coat layer 12 is a metal bonding layer having excellent corrosion resistance and oxidation resistance. The bond coat layer 12 is formed, for example, by spraying a metal spray powder of an MCRAlY alloy as a spray material onto the surface of the base material 10. Here, "M" of the MCrAlY alloy constituting the bond coat layer 12 indicates a metal element. The metal element "M" is composed of, for example, a single metal element such as NiCo, Ni, Co, or a combination of two or more of these.

トップコート層１３は、ボンドコート層１２の表面に積層されている。このトップコート層１３は、セラミックを含む溶射材をボンドコート層１２の表面に溶射することで形成される。この実施形態におけるトップコート層１３は、その気孔率（単位体積当たりの気孔の占有率）が、例えば、８〜１５％程度に形成されている。トップコート層１３を形成する際に用いられる溶射材としては、ジルコニア系セラミックを用いることができる。ジルコニア系セラミックとしては、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、および、酸化イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３）で部分安定化させたジルコニア（ＺｒＯ_２）であるイッテルビア安定化ジルコニア（ＹｂＳＺ）等が挙げられる。この実施形態における試験片１は、その表面に遮熱コーティング層１１が配置され、その裏面に母材１０が配置されている。つまり、試験片１の裏面側には、母材１０を形成する金属が露出した状態となっている。この実施形態における母材１０の厚さは、例えば、実機であるガスタービンのタービン翼の母材と同等の厚さに形成することができる。 The top coat layer 13 is laminated on the surface of the bond coat layer 12. The top coat layer 13 is formed by spraying a thermal spray material containing ceramic onto the surface of the bond coat layer 12. The topcoat layer 13 in this embodiment has a porosity (occupancy of pores per unit volume) of, for example, about 8 to 15%. A zirconia-based ceramic can be used as the thermal spraying material used when forming the top coat layer 13. Examples of the zirconia-based ceramic include yttria-stabilized zirconia (YSZ) and ytterbium-stabilized zirconia (YbSZ), which is zirconia (ZrO ₂ ) partially stabilized with ytterbium oxide (Yb ₂ O ₃ ). In the test piece 1 in this embodiment, the heat shield coating layer 11 is arranged on the front surface thereof, and the base material 10 is arranged on the back surface thereof. That is, the metal forming the base material 10 is exposed on the back surface side of the test piece 1. The thickness of the base material 10 in this embodiment can be formed to be, for example, the same thickness as the base material of the turbine blade of the gas turbine which is an actual machine.

図２は、この発明の実施形態における溶融塩浸透試験装置の構成を示す部分断面図である。
図２に示すように、溶融塩浸透試験装置２０は、燃焼器２１と、収容支持部２３と、加速器２４と、塩供給部３０と、を備えている。この溶融塩浸透試験装置２０は、溶融塩を含む燃焼ガスを、上述した試験片１に衝突させる装置である。ユーザは、この溶融塩浸透試験装置２０により試験を行った試験片１を観察することで、遮熱コーティング層１１の溶融塩の浸透状態を評価することができる。ここで、遮熱コーティング層１１について、溶融塩の浸透状態を評価することで、例えば、遮熱コーティング層１１の劣化を判断することができる。 FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the molten salt infiltration test apparatus according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the molten salt infiltration test device 20 includes a combustor 21, a storage support unit 23, an accelerator 24, and a salt supply unit 30. The molten salt infiltration test device 20 is a device that causes a combustion gas containing a molten salt to collide with the test piece 1 described above. The user can evaluate the molten salt permeation state of the heat shield coating layer 11 by observing the test piece 1 tested by the molten salt permeation test apparatus 20. Here, for the heat shield coating layer 11, for example, deterioration of the heat shield coating layer 11 can be determined by evaluating the permeation state of the molten salt.

燃焼器２１は、圧縮機（図示せず）にて圧縮された圧縮空気に燃料を混合して燃焼させる。この燃焼器２１は、燃焼ガスＧに対して外部から圧縮空気を供給可能な空気供給部２５を備えている。空気供給部２５は、電磁弁等により燃焼ガスＧに対して供給する空気量を細かく調整可能となっている。この空気供給部２５によれば、例えば、燃焼ガスＧに対して供給する空気量を増加させることで、燃焼ガスＧの温度を低下させることができる。 The combustor 21 mixes fuel with compressed air compressed by a compressor (not shown) and burns it. The combustor 21 includes an air supply unit 25 capable of supplying compressed air to the combustion gas G from the outside. The air supply unit 25 can finely adjust the amount of air supplied to the combustion gas G by a solenoid valve or the like. According to the air supply unit 25, for example, the temperature of the combustion gas G can be lowered by increasing the amount of air supplied to the combustion gas G.

燃焼器２１は、架台２６によって収容支持部２３の上方に配置されている。燃焼器２１は、燃焼ガスＧが鉛直下方に向かうように、その噴射口２１ａが下方を向くようにして架台２６に取り付けられている。燃焼器２１は、断熱性に優れた容器２１ｂを備え、燃焼ガスＧの熱エネルギーが容器２１ｂを介して外部に放出されることを抑制している。 The combustor 21 is arranged above the accommodating support portion 23 by the gantry 26. The combustor 21 is attached to the gantry 26 so that the injection port 21a faces downward so that the combustion gas G faces vertically downward. The combustor 21 includes a container 21b having excellent heat insulating properties, and suppresses the thermal energy of the combustion gas G from being released to the outside through the container 21b.

収容支持部２３は、遮熱コーティング層１１により表面が被覆された試験片１を下方から支持した状態で収容する。この収容支持部２３は、チャンバー２７と、支持部本体２８と、を備えている。
チャンバー２７は、その内部に試験片１を収容する収容空間Ｓを備える。チャンバー２７を構成する各壁部２９も、上述した燃焼器２１の容器２１ｂと同様に、断熱性に優れた材料を用いて形成されている。つまり、チャンバー２７は、壁部２９の断熱性により収容空間Ｓを保温可能となっている。これら壁部２９および容器２１ｂは、断熱材自体により形成されるか、又は、躯体（図示せず）に断熱材が取り付けられて形成されている。 The accommodating support portion 23 accommodates the test piece 1 whose surface is covered with the heat shield coating layer 11 in a state of being supported from below. The accommodating support portion 23 includes a chamber 27 and a support portion main body 28.
The chamber 27 includes a storage space S for accommodating the test piece 1 inside the chamber 27. Each wall portion 29 constituting the chamber 27 is also formed by using a material having excellent heat insulating properties, similarly to the container 21b of the combustor 21 described above. That is, the chamber 27 can keep the accommodation space S warm due to the heat insulating property of the wall portion 29. The wall portion 29 and the container 21b are formed by the heat insulating material itself, or are formed by attaching the heat insulating material to the skeleton (not shown).

図３は、この発明の実施形態における支持部本体の拡大断面図である。
図２、図３に示すように、支持部本体２８は、試験片１を下方から支持するとともに、試験片１の裏面側に露出する母材１０を冷却する。この支持部本体２８は、冷却空気供給部３１と、支持環部３２と、を備えている。
冷却空気供給部３１は、外部から供給される冷却空気を、母材１０に対して吹き付ける。この冷却空気供給部３１は、空気供給管３３と、箱体３４と、を備えている。 FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the support portion main body according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIGS. 2 and 3, the support portion main body 28 supports the test piece 1 from below and cools the base material 10 exposed on the back surface side of the test piece 1. The support portion main body 28 includes a cooling air supply portion 31 and a support ring portion 32.
The cooling air supply unit 31 blows cooling air supplied from the outside onto the base material 10. The cooling air supply unit 31 includes an air supply pipe 33 and a box body 34.

空気供給管３３は、チャンバー２７の側壁２７ａ（図２参照）を貫通して、収容空間Ｓの水平方向における中心に向けて延びる管状に形成されている。この空気供給管３３の内部を収容空間Ｓの中心に向かって外部から供給された冷却空気が流れる。この空気供給管３３の端部は、箱体３４の側壁に接続されている。 The air supply pipe 33 is formed in a tubular shape that penetrates the side wall 27a (see FIG. 2) of the chamber 27 and extends toward the center of the accommodation space S in the horizontal direction. Cooling air supplied from the outside flows through the inside of the air supply pipe 33 toward the center of the accommodation space S. The end of the air supply pipe 33 is connected to the side wall of the box body 34.

箱体３４は、空気供給管３３によって供給された冷却空気の流れる向きを、試験片１の裏面の有る上方に向かうように変える。この実施形態における箱体３４は、その上壁３４ａのみが、複数の孔を有するパンチングメタルやメッシュ等で形成されている。この上壁３４ａにより、空気供給管３３から箱体３４に流入した冷却空気は、上壁３４ａの孔を介して上方に向かって噴出する。 The box body 34 changes the flow direction of the cooling air supplied by the air supply pipe 33 so as to face upward with the back surface of the test piece 1. Only the upper wall 34a of the box body 34 in this embodiment is formed of a punching metal, a mesh, or the like having a plurality of holes. The cooling air that has flowed into the box body 34 from the air supply pipe 33 by the upper wall 34a is ejected upward through the hole of the upper wall 34a.

支持環部３２は、冷却空気供給部３１の箱体３４の上壁周縁から上方に向かって突出する環状に形成されている。試験片１は、この支持環部３２に保持される。試験片１の保持方法としては、ボルト結合や、溶接等が挙げられる。これにより、試験片１は、箱体３４の上壁３４ａから所定距離だけ離間するとともに、上壁３４ａと平行な姿勢で支持環部３２により下方から支持される。ここで、冷却空気供給部３１は、冷却空気が流れる流路に熱電対等の温度検出部を有していても良い。このようにすることで、温度検出部により検出された冷却空気の温度に応じて冷却空気の流量を調整して、試験片１の厚さ方向の温度分布を制御することができる。 The support ring portion 32 is formed in an annular shape that projects upward from the peripheral edge of the upper wall of the box body 34 of the cooling air supply portion 31. The test piece 1 is held by the support ring portion 32. Examples of the holding method of the test piece 1 include bolt connection and welding. As a result, the test piece 1 is separated from the upper wall 34a of the box body 34 by a predetermined distance, and is supported from below by the support ring portion 32 in a posture parallel to the upper wall 34a. Here, the cooling air supply unit 31 may have a temperature detection unit such as a thermoelectric pair in the flow path through which the cooling air flows. By doing so, the flow rate of the cooling air can be adjusted according to the temperature of the cooling air detected by the temperature detection unit, and the temperature distribution in the thickness direction of the test piece 1 can be controlled.

上述した支持部本体２８を構成する空気供給管３３、箱体３４、および、支持環部３２は、冷却空気を供給する管路としての機能だけではなく、試験片１を下方から支持する片持ち梁を兼ねている。 The air supply pipe 33, the box body 34, and the support ring portion 32 constituting the support portion main body 28 described above not only function as a pipeline for supplying cooling air, but also cantilever to support the test piece 1 from below. Also serves as a beam.

収容支持部２３は、観察窓部３５を備えている。この観察窓部３５は、外部から試験片１を収容する収容空間Ｓに通じている。観察窓部３５は、支持部本体２８に支持された試験片１を中心として、放射方向に延びている。この実施形態における観察窓部３５には、試験片１の温度分布を検出可能なサーモビュアＴＶが取り付けられている。この実施形態においては、収容支持部２３に観察窓部３５が一つだけ形成されている場合を例示した。しかし、収容支持部２３に対して複数の観察窓部３５を形成するようにしても良い。また、上述した観察窓部３５に、サーモビュア以外の観測装置を取り付けるようにしても良い。 The accommodation support portion 23 includes an observation window portion 35. The observation window portion 35 communicates with the accommodation space S for accommodating the test piece 1 from the outside. The observation window portion 35 extends in the radial direction with the test piece 1 supported by the support portion main body 28 as the center. A thermo-viewer TV capable of detecting the temperature distribution of the test piece 1 is attached to the observation window portion 35 in this embodiment. In this embodiment, a case where only one observation window 35 is formed on the accommodation support 23 is illustrated. However, a plurality of observation window portions 35 may be formed with respect to the accommodating support portion 23. Further, an observation device other than the thermoviewer may be attached to the observation window portion 35 described above.

図３においては、図示都合上省略しているが、上述した支持環部３２は、試験片１の裏面に衝突した冷却空気を収容空間Ｓに排出できるように、例えば、切り欠き（図示せず）等を備えている。さらに、収容支持部２３には、試験片１に吹き付けられる燃焼ガスＧを排出する排出機構（図示せず）が設けられている。この排出機構によって、試験片１に吹き付けられた燃焼ガスＧは、排出機構によって吸引されてチャンバー２７の外部に排出される。 Although omitted in FIG. 3 for convenience of illustration, the support ring portion 32 described above is, for example, notched (not shown) so that the cooling air colliding with the back surface of the test piece 1 can be discharged to the accommodation space S. ) Etc. are provided. Further, the accommodating support portion 23 is provided with a discharge mechanism (not shown) for discharging the combustion gas G sprayed on the test piece 1. The combustion gas G sprayed on the test piece 1 by this discharge mechanism is sucked by the discharge mechanism and discharged to the outside of the chamber 27.

加速器２４は、溶融塩を含む燃焼ガスＧの流速を加速させて試験片１に衝突させる。
図２に示すように、この加速器２４は、絞り部３６と、直管部３７と、を備えている。
絞り部３６は、燃焼ガスＧの流れる方向における上流側の端部が、燃焼器２１に接続されている。この絞り部３６は、燃焼ガスＧの流れる方向で下流側に向かうほど流路断面積が漸次減少する管状に形成されている。この実施形態における絞り部３６は、一定の傾斜角度で流路断面積が減少している。絞り部３６は、例えば、内壁と外壁とからなる二重構造として、その間の空間に絞り部３６の過熱を抑制するための冷却空気を流すようにしても良い。 The accelerator 24 accelerates the flow velocity of the combustion gas G containing the molten salt and causes it to collide with the test piece 1.
As shown in FIG. 2, the accelerator 24 includes a throttle portion 36 and a straight pipe portion 37.
The end of the throttle portion 36 on the upstream side in the direction in which the combustion gas G flows is connected to the combustor 21. The throttle portion 36 is formed in a tubular shape in which the cross-sectional area of the flow path gradually decreases toward the downstream side in the direction in which the combustion gas G flows. The flow path cross-sectional area of the throttle portion 36 in this embodiment is reduced at a constant inclination angle. The throttle portion 36 may have, for example, a double structure composed of an inner wall and an outer wall, and cooling air for suppressing overheating of the throttle portion 36 may flow in the space between them.

直管部３７は、一定の流路断面積を有する直管状に形成されている。この直管部３７は、絞り部３６の下流側の端部３６ａと収容支持部２３との間を繋いでいる。より具体的には、直管部３７は、絞り部３６の下流側の端部３６ａから収容支持部２３の収容空間Ｓの内部にまで延びている。この直管部３７の下流側の端部３７ａは、試験片１の直ぐ上の位置に配される。この直管部３７は、その軸線Ｏ１が、収容支持部２３の内部に収容された試験片１の表面と直交するように配置されている。つまり、加速器２４は、燃焼器２１の内部空間Ｓ１と、収容支持部２３の収容空間Ｓとを連通させている。 The straight pipe portion 37 is formed in a straight tubular shape having a constant flow path cross-sectional area. The straight pipe portion 37 connects the end portion 36a on the downstream side of the throttle portion 36 and the accommodating support portion 23. More specifically, the straight pipe portion 37 extends from the downstream end portion 36a of the throttle portion 36 to the inside of the accommodation space S of the accommodation support portion 23. The downstream end 37a of the straight pipe portion 37 is arranged at a position immediately above the test piece 1. The straight pipe portion 37 is arranged so that its axis O1 is orthogonal to the surface of the test piece 1 accommodated inside the accommodating support portion 23. That is, the accelerator 24 communicates the internal space S1 of the combustor 21 with the accommodation space S of the accommodation support portion 23.

図４は、この発明の実施形態における加速器および塩供給部の説明図である。
図４に示すように、この実施形態における絞り部３６の傾斜角度θは、燃焼ガスＧの加速に必要な角度に形成されている。ここで、傾斜角度θは、軸線Ｏ１に垂直な水平面に対する角度である。
直管部３７の内径Ｄ２は、燃焼器２１の燃焼ガスＧの量を基に、直管部３７の出口における流速が、音速よりも低くなる大きさとされている。例えば、燃焼器２１の負荷が１００％のときの燃焼ガスＧの量を「Ｑ」（ｍ^３／ｓ）、燃焼ガスＧの音速を「Ｖｃ」（ｍ／ｓ）とすると、内径Ｄ２は、以下の（１）式で求めることができる。
Ｄ２＝（Ｑ／Ｖｃ×４／Π）^０．５・・・（１） FIG. 4 is an explanatory diagram of an accelerator and a salt supply unit according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4, the inclination angle θ of the throttle portion 36 in this embodiment is formed at an angle required for accelerating the combustion gas G. Here, the inclination angle θ is an angle with respect to a horizontal plane perpendicular to the axis O1.
The inner diameter D2 of the straight pipe portion 37 has a size such that the flow velocity at the outlet of the straight pipe portion 37 becomes lower than the speed of sound based on the amount of combustion gas G of the combustor 21. For example, if the amount of combustion gas G when the load of the combustor 21 is 100% is "Q" (m ³ / s) and the speed of sound of the combustion gas G is "Vc" (m / s), the inner diameter D2 is It can be obtained by the following equation (1).
D2 = (Q / Vc × 4 / Π) ^0.5 ... (1)

直管部３７は、燃焼ガスＧの流速（以下、ガス流速と称する）が目標値となるような長さＬで形成される。
絞り部３６のガス流速を「Ｆ１」、直管部３７のガス流速を「Ｆ２」とすると、以下の（２）式が成り立つ。
Ｆ１／Ｆ２＝Ｄ２／Ｄ１・・・（２） The straight pipe portion 37 is formed with a length L such that the flow velocity of the combustion gas G (hereinafter, referred to as a gas flow velocity) becomes a target value.
Assuming that the gas flow velocity of the throttle portion 36 is " F 1" and the gas flow velocity of the straight pipe portion 37 is " F 2", the following equation (2) holds.
F 1 / F 2 = D2 / D1 ... (2)

塩供給部３０は、燃焼ガスＧに塩を供給する。燃焼ガスＧに供給された塩は、溶融して溶融塩となり、更に蒸発してガス状に変化する。このガス状に変化した溶融塩が試験片１の表面、すなわちトップコート層１３からボンドコート層１２に向かって浸透する。 The salt supply unit 30 supplies salt to the combustion gas G. The salt supplied to the combustion gas G melts to become a molten salt, and further evaporates to change into a gaseous state. The gaseous molten salt permeates the surface of the test piece 1, that is, from the top coat layer 13 toward the bond coat layer 12.

塩供給部３０は、圧縮機４０と、溶液タンク４１と、定量ポンプ４２と、二流体ノズル（供給ノズル）４３と、供給管４４と、を備えている。
圧縮機４０は、一定の圧力で二流体ノズル４３に向けて圧縮された空気を供給する。この圧縮機４０は、上述した絞り部３６に冷却空気を供給する圧縮機と共用するようにしても良い。 The salt supply unit 30 includes a compressor 40, a solution tank 41, a metering pump 42, a two-fluid nozzle (supply nozzle) 43, and a supply pipe 44.
The compressor 40 supplies compressed air toward the two-fluid nozzle 43 at a constant pressure. The compressor 40 may be shared with the compressor that supplies cooling air to the throttle portion 36 described above.

溶液タンク４１は、塩の水溶液を貯留する。この実施形態における溶液タンク４１は、例えば、硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_４）の水溶液を貯留している。ここで、溶液タンク４１に貯留される水溶液の塩濃度は、０．１質量％から０．５質量％、更には０．２５質量％から０．３５質量％とすることができる。この実施形態においては、硫酸ナトリウムを０．３質量％含む水溶液を用いている。 The solution tank 41 stores an aqueous solution of salt. The solution tank 41 in this embodiment stores, for example, an aqueous solution of sodium sulfate (Na ₂ SO ₄₎ . Here, the salt concentration of the aqueous solution stored in the solution tank 41 can be 0.1% by mass to 0.5% by mass, and further can be 0.25% by mass to 0.35% by mass. In this embodiment, an aqueous solution containing 0.3% by mass of sodium sulfate is used.

定量ポンプ４２は、溶液タンク４１に貯留されている水溶液を、二流体ノズル４３に向けて一定の体積流量で供給する。ここで、定量ポンプ４２により二流体ノズル４３に向かって供給される水溶液の体積流量は、０．５（Ｌ／ｈ）から０．７（Ｌ／ｈ）の範囲とすることができる。この実施形態においては、０．６（Ｌ／ｈ）で水溶液を二流体ノズル４３に供給している。 The metering pump 42 supplies the aqueous solution stored in the solution tank 41 toward the two-fluid nozzle 43 at a constant volume flow rate. Here, the volumetric flow rate of the aqueous solution supplied by the metering pump 42 toward the two-fluid nozzle 43 can be in the range of 0.5 (L / h) to 0.7 (L / h). In this embodiment, the aqueous solution is supplied to the bifluid nozzle 43 at 0.6 (L / h).

二流体ノズル４３は、溶液タンク４１から供給された水溶液を、圧縮機４０から供給された圧縮空気を用いて例えば霧状に微粒化する。ここで、二流体ノズル４３は、例えば、内部混合形、外部混合形、衝突形など、様々な形式の二流体ノズルを採用できる。ここで、この実施形態においては、溶液タンク４１の水溶液を定量ポンプ４２により供給する加圧方式を採用する場合について説明した。しかし、圧縮空気の力で水溶液を吸い上げて噴霧するいわゆるサクション方式の二流体ノズル４３を採用しても良い。 The two-fluid nozzle 43 atomizes the aqueous solution supplied from the solution tank 41 into, for example, atomized particles using the compressed air supplied from the compressor 40. Here, as the two-fluid nozzle 43, various types of two-fluid nozzles such as an internal mixed type, an external mixed type, and a collision type can be adopted. Here, in this embodiment, the case of adopting the pressurization method in which the aqueous solution of the solution tank 41 is supplied by the metering pump 42 has been described. However, a so-called suction type two-fluid nozzle 43 that sucks up and sprays the aqueous solution by the force of compressed air may be adopted.

供給管４４は、二流体ノズル４３によって微粒化された水溶液を、加速器２４の内部に供給する。この実施形態における供給管４４は、加速器２４に接続されるため、例えば、耐熱性の観点でセラミック管を用いてもよい。この供給管４４の内径は、５ｍｍから７ｍｍの範囲とすることができる。この実施形態における供給管４４の内径は、５．５ｍｍから６．５ｍｍの範囲（例えば、６．０ｍｍ）とされている。 The supply pipe 44 supplies the aqueous solution atomized by the two-fluid nozzle 43 to the inside of the accelerator 24. Since the supply pipe 44 in this embodiment is connected to the accelerator 24, for example, a ceramic pipe may be used from the viewpoint of heat resistance. The inner diameter of the supply pipe 44 can be in the range of 5 mm to 7 mm. The inner diameter of the supply pipe 44 in this embodiment is in the range of 5.5 mm to 6.5 mm (for example, 6.0 mm).

塩供給部３０は、定量ポンプ４２と溶液タンク４１との間にバルブＶ１を備えている。同様に、塩供給部３０は、圧縮機４０と二流体ノズル４３との間にバルブＶ２を備えている。バルブＶ１は、二流体ノズル４３へ水溶液を供給する際に開弁され、それ以外は閉弁される。一方で、バルブＶ２は、常時開弁されており、例えば、メンテナンス時等に閉弁される。 The salt supply unit 30 includes a valve V1 between the metering pump 42 and the solution tank 41. Similarly, the salt supply unit 30 includes a valve V2 between the compressor 40 and the two-fluid nozzle 43. The valve V1 is opened when the aqueous solution is supplied to the two-fluid nozzle 43, and is closed otherwise. On the other hand, the valve V2 is always open, and is closed at the time of maintenance, for example.

次に、この実施形態における溶融塩浸透試験装置２０による溶融塩浸透試験方法について図面を参照しながら説明する。
図５は、この発明の実施形態における溶融塩浸透試験方法のフローチャートである。
図５に示すように、まず、母材１０の表面に遮熱コーティング層１１を有する試験片１を作成する（ステップＳ０１）とともに、塩の水溶液を作成する（ステップＳ０２）。
その後、試験片１を支持部本体２８にセットする（ステップＳ０３）とともに、水溶液を溶液タンク４１に貯留させる（ステップＳ０４）。なお、溶液タンク４１の中で塩と水とを混ぜて水溶液を作成しても良い。なお、ステップＳ０１とステップＳ０２との順番は逆にしたり、同時に行うようにしたりしても良く、同様に、ステップＳ０４とステップＳ０５との順番は、逆にしたり同時に行うようにしたりしても良い。 Next, the molten salt infiltration test method by the molten salt infiltration test apparatus 20 in this embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a flowchart of the molten salt infiltration test method according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, first, a test piece 1 having a heat-shielding coating layer 11 on the surface of the base material 10 is prepared (step S01), and an aqueous salt solution is prepared (step S02).
After that, the test piece 1 is set in the support main body 28 (step S03), and the aqueous solution is stored in the solution tank 41 (step S04). An aqueous solution may be prepared by mixing salt and water in the solution tank 41. The order of step S01 and step S02 may be reversed or may be performed at the same time. Similarly, the order of step S04 and step S05 may be reversed or performed at the same time. ..

次いで、溶融塩浸透試験装置２０を始動させる。
すると、燃焼器２１において圧縮空気と燃料とが混合状態で燃焼されて、高温の燃焼ガスＧが生成される。さらに、この高温の燃焼ガスＧに対して、空気供給部２５を介して圧縮空気が供給されて温度調整される。 Next, the molten salt infiltration test device 20 is started.
Then, the compressed air and the fuel are burned in the combustor 21 in a mixed state, and a high-temperature combustion gas G is generated. Further, compressed air is supplied to the high-temperature combustion gas G via the air supply unit 25 to adjust the temperature.

一方で、収容支持部２３の収容空間Ｓに配される試験片１に対して、冷却空気供給部３１によって裏面から冷却空気が吹き付けられる。これにより、母材１０の冷却が継続される。
さらに、塩供給部３０のバルブＶ１，Ｖ２を開弁して、加速器２４に霧化された水溶液の供給を開始する（ステップＳ０６）。すると、燃焼ガスＧにより水溶液に含まれる塩が加熱されて溶融塩となり、この溶融塩がさらにガス化する。ここで、水溶液に含まれる水は、加熱されて蒸発する。 On the other hand, cooling air is blown from the back surface by the cooling air supply unit 31 to the test piece 1 arranged in the accommodation space S of the accommodation support unit 23. As a result, the cooling of the base metal 10 is continued.
Further, the valves V1 and V2 of the salt supply unit 30 are opened to start supplying the atomized aqueous solution to the accelerator 24 (step S06). Then, the salt contained in the aqueous solution is heated by the combustion gas G to become a molten salt, and this molten salt is further gasified. Here, the water contained in the aqueous solution is heated and evaporates.

このガス化された溶融塩を一定量含む燃焼ガスＧは、加速器２４によって目標速度となる流速にまで加速される。目標速度にまで加速された燃焼ガスＧは、加速器２４を介して収容空間Ｓで保持された試験片１の遮熱コーティング層１１、より具体的にはトップコート層１３に衝突する。この際、サーモビュアＴＶにより、試験片１の温度分布がユーザにより監視されて、実機と同等の温度分布となるように、燃焼ガスＧの温度調整、および、冷却空気による試験片１の温度調整が行われる。
ユーザは、この状態を所定時間継続した後（ステップＳ０７）、溶融塩浸透試験装置２０を停止させて（ステップＳ０８）、試験片１を収容支持部２３から取り出し、トップコート層１３の溶融塩の浸透状態などを評価する（ステップＳ０９）。 The combustion gas G containing a certain amount of the gasified molten salt is accelerated to a flow velocity at a target speed by the accelerator 24. The combustion gas G accelerated to the target speed collides with the heat shield coating layer 11 of the test piece 1 held in the accommodation space S via the accelerator 24, more specifically, the top coat layer 13. At this time, the temperature distribution of the test piece 1 is monitored by the user by the thermo-viewer TV, and the temperature of the combustion gas G and the temperature of the test piece 1 are adjusted by the cooling air so that the temperature distribution is equivalent to that of the actual machine. Will be done.
After continuing this state for a predetermined time (step S07), the user stops the molten salt infiltration test apparatus 20 (step S08), takes out the test piece 1 from the accommodating support portion 23, and removes the molten salt from the top coat layer 13. The permeation state and the like are evaluated (step S09).

したがって、上述した実施形態によれば、燃焼器２１の燃焼ガスＧを塩のキャリアガスとして用いることができる。そのため、試験片１の温度を、実機のタービン部材と同等の温度まで加熱することができる。さらに、塩を含む燃焼ガスＧを、加速器２４によって加速させた後に試験片１に衝突させることができる。これにより、小型の燃焼器２１を用いつつ、実機の燃焼ガスと同等の流速まで、塩を含む燃焼ガスＧの流速を高めることができる。つまり、試験片１の遮熱コーティング層１１の境界条件を、実機における遮熱コーティングの境界条件と同等にすることができる。その結果、装置の大型化を抑制しつつ、試験片１の遮熱コーティング層１１に対する溶融塩の浸透状態を正しく評価することが可能となる。 Therefore, according to the above-described embodiment, the combustion gas G of the combustor 21 can be used as the carrier gas for the salt. Therefore, the temperature of the test piece 1 can be heated to the same temperature as the turbine member of the actual machine. Further, the combustion gas G containing salt can be made to collide with the test piece 1 after being accelerated by the accelerator 24. As a result, the flow velocity of the combustion gas G containing salt can be increased to the same flow velocity as the combustion gas of the actual machine while using the small combustor 21. That is, the boundary condition of the heat shield coating layer 11 of the test piece 1 can be made equivalent to the boundary condition of the heat shield coating in the actual machine. As a result, it is possible to correctly evaluate the permeation state of the molten salt into the heat shield coating layer 11 of the test piece 1 while suppressing the increase in size of the apparatus.

さらに、二流体ノズル４３を備えていることで、燃焼ガスＧに対して溶融塩を、より均一に混合させることができる。そのため、実機と同様の状態の燃焼ガスＧを再現することができる。 Further, by providing the two-fluid nozzle 43, the molten salt can be mixed more uniformly with the combustion gas G. Therefore, it is possible to reproduce the combustion gas G in the same state as the actual machine.

さらに、冷却空気供給部３１を備えていることで、遮熱コーティング層１１で被覆された試験片１の母材１０を冷却することができる。そのため、実機のタービン部材の厚さ方向の温度分布と同様の温度分布を、試験片１にも出現させることができる。その結果、試験片１の遮熱コーティング層１１に対する溶融塩の浸透状態をより正確に評価することができる。 Further, by providing the cooling air supply unit 31, the base material 10 of the test piece 1 coated with the heat shield coating layer 11 can be cooled. Therefore, a temperature distribution similar to the temperature distribution in the thickness direction of the turbine member of the actual machine can be made to appear in the test piece 1. As a result, the permeation state of the molten salt into the heat shield coating layer 11 of the test piece 1 can be evaluated more accurately.

さらに、加速器２４において、絞り部３６の流路断面積が漸次減少することで、円滑に燃焼ガスの流速を高めることができる。さらに、直管部３７を設けることで、絞り部３６により流速が高められた燃焼ガスＧを整流して、燃焼ガスＧをより加速させることができる。その結果、燃焼ガスＧの流速を十分に高めつつ試験片１に対して効率よく溶融塩を含む燃焼ガスＧを衝突させることができる。 Further, in the accelerator 24, the flow velocity of the combustion gas can be smoothly increased by gradually reducing the cross-sectional area of the flow path of the throttle portion 36. Further, by providing the straight pipe portion 37, the combustion gas G whose flow velocity is increased by the throttle portion 36 can be rectified, and the combustion gas G can be further accelerated. As a result, the combustion gas G containing the molten salt can be efficiently collided with the test piece 1 while sufficiently increasing the flow velocity of the combustion gas G.

さらに、燃焼ガスＧに温度調整用の空気を供給して、燃焼ガスＧの温度を低下させることができる。そのため、温度調整用の空気の供給量を増減することで、試験片１の遮熱コーティング層１１の温度を、所望の温度に容易に調整することができる。
さらに、観察窓部３５を介してエロージョン試験中の試験片１の状態を観察することができる。そのため、試験片１の境界条件と、実機の境界条件との間にずれが生じることを抑制できる。 Further, air for temperature adjustment can be supplied to the combustion gas G to lower the temperature of the combustion gas G. Therefore, the temperature of the heat shield coating layer 11 of the test piece 1 can be easily adjusted to a desired temperature by increasing or decreasing the supply amount of air for temperature adjustment.
Further, the state of the test piece 1 during the erosion test can be observed through the observation window 35. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a deviation between the boundary condition of the test piece 1 and the boundary condition of the actual machine.

この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific shape, configuration, and the like given in the embodiment are merely examples, and can be changed as appropriate.

例えば、上述した実施形態においては、支持部本体２８が試験片１を冷却する冷却部を兼ねる場合について説明した。しかし、この構成に限られず、例えば、試験片１を保持する機構と、冷却空気を供給する機構とを個別に設けるようにしても良い。 For example, in the above-described embodiment, the case where the support portion main body 28 also serves as a cooling portion for cooling the test piece 1 has been described. However, the present invention is not limited to this configuration, and for example, a mechanism for holding the test piece 1 and a mechanism for supplying cooling air may be provided separately.

さらに、上述した実施形態においては、冷却空気供給部が空気供給管３３と、箱体３４とを備える場合について説明した。しかし、空気供給管３３の開口部が試験片１に向くように空気供給管３３を曲げて、試験片１に対して空気供給管３３から直接冷却空気を吹き付けるようにしても良い。 Further, in the above-described embodiment, the case where the cooling air supply unit includes the air supply pipe 33 and the box body 34 has been described. However, the air supply pipe 33 may be bent so that the opening of the air supply pipe 33 faces the test piece 1 so that the cooling air is directly blown from the air supply pipe 33 to the test piece 1.

１試験片
１０母材
１１遮熱コーティング層
１２ボンドコート層
１３トップコート層
２０溶融塩浸透試験装置
２１燃焼器
２１ａ噴射口
２１ｂ容器
２３収容支持部
２４加速器
２５空気供給部
２６架台
２７チャンバー
２７ａ側壁
２８支持部本体
２９壁部
３０塩供給部
３１冷却空気供給部
３２支持環部
３３空気供給管
３４箱体
３４ａ上壁
３５観察窓部
３６絞り部
３６ａ端部
３７直管部
３７ａ端部
４０圧縮機
４１溶液タンク
４２定量ポンプ
４３二流体ノズル（供給ノズル）
４４供給管
Ｇ燃焼ガス
Ｏ１軸線
Ｓ収容空間
Ｓ１内部空間
ＴＶサーモビュア
Ｖ１バルブ
Ｖ２バルブ 1 Test piece 10 Base material 11 Heat shield coating layer 12 Bond coat layer 13 Top coat layer 20 Molten salt infiltration test device 21 Compressor 21a Injection port 21b Container 23 Storage support 24 Accelerator 25 Air supply 26 Stand 27 Chamber 27a Side wall 28 Support body 29 Wall 30 Salt supply 31 Cooling air supply 32 Support ring 33 Air supply pipe 34 Box 34a Upper wall 35 Observation window 36 Squeezing 36a End 37 Straight pipe 37a End 40 Compressor 41 Solution tank 42 Metering pump 43 Two-fluid nozzle (supply nozzle)
44 Supply pipe G Combustion gas O1 Axis line S Accommodation space S1 Interior space TV Thermoviewer V1 Valve V2 Valve

Claims

A combustor that obtains combustion gas by mixing and burning compressed air and fuel,
A salt supply unit that supplies salt to the combustion gas,
An accommodating support that accommodates and supports a test piece whose surface is covered with a heat shield coating,
An accelerator that accelerates the combustion gas supplied with the salt and causes it to collide with the test piece.
A cooling unit that cools by spraying a refrigerant on the back surface of the test piece,
Equipped with a,
The cooling unit
The supply pipe through which the refrigerant supplied from the outside flows,
An upper wall having a plurality of holes for ejecting the refrigerant from the supply pipe upward,
A molten salt infiltration tester equipped with at least .

The salt supply unit
The molten salt infiltration test apparatus according to claim 1, further comprising a supply nozzle for supplying the salt to the accelerator.

The accelerator
A tubular throttle portion connected to the combustor and whose flow path cross-sectional area gradually decreases toward the downstream side in the direction of flow of the combustion gas.
The molten salt infiltration according to claim 1 or 2 , which is formed in a straight tubular shape having a constant flow path cross-sectional area, and includes a straight pipe portion that connects the downstream end portion of the throttle portion and the accommodation support portion. Test equipment.

The combustor
The molten salt infiltration test apparatus according to any one of claims 1 to 3 , further comprising an air supply unit capable of supplying air for temperature adjustment to combustion gas.

The molten salt infiltration test apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein the accommodating support portion includes an observation window leading to an accommodating space for accommodating the test piece.

While the refrigerant supplied from the outside is ejected upward from a plurality of holes and the refrigerant is sprayed onto the back surface of the test piece coated with the heat shield to cool the test piece,
By mixing the compressed air with fuel to supply salt to the combustion gas is burned in after being accelerated by decreasing the flow path sectional area of the flow velocity of the combustion gas containing the salt, the molten salt to impinge on the test piece Penetration test method.