ガスタービン用コーティング技術：発電用ガスタービンコーティング技術

摘要

高効率火力発電の一環として，高温ガスタービンと蒸気タービンとを組合せたコンバインド発電プラントの開発，実用化が各方面で進められている。 コンバインド発電プラントの熱効率は基本的にガスタービンの燃焼温度で決定され，ガスタービンの高温化が大きな技術課題となる。 現在，事業用ガスタービンではタービン入口温度(TIT)は1100～1300°C級が主力であるが，最新の機種では1500°C級に達し，コンバインド発電プラントでは熱効率50％(LHV)以上に達している。 これら高温ガスタービンの動翼·静翼及び燃焼器等の高温部品には高温強度に優れた超耐熱合金，特にNi基超合金が多く用いられ，合金開発あるいは凝固制御技術によりその耐熱温度が上昇している。 一方向凝固(DS: Directionally Solidified)合金，あるいは単結晶(SC: Single Crystal)合金は一部実用化され，耐熱温度の向上に寄与している。しかし，燃焼温度の向上とともに，部品がより過酷な環境に曝されることになり，耐熱合金に高温耐食·耐酸化機能を付与するコーティングが必要になっている。 特に高速回転体である動翼については腐食·酸化等による損傷を防止するコーティングは必須である。 一方，燃焼ガスの高温化に伴って，高温部品の温度が過度に上昇しないようにするため，遮熱コーティング(Thermal Barrier Coating: TBC)の開発も進められ，耐熱合金の耐熱温度を償う上で有効な技術となっている。 動翼先端とシュラウドとの空隙調整のコーティングも効率向上に有効となる。燃焼器等での高温摺動部の耐摩耗コーティングも，信頼性向上に寄与している。 このように高効率·高温ガスタービンの開発上，高温部品へのコーティング技術の適用は必須となってきている。 本報では，発電用ガスタービンでの高温耐食·耐酸化·耐摩耗コーティングおよび遮熱コーティング(TBC: Thermal Barrier Coating)について述べる。