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Hot Tearing in an Investment Cast Burner Swirler

  • A. Neidel , B. Fischer und S. Riesenbeck
Veröffentlicht/Copyright: 4. März 2023
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Abstract

The damage case dealt with in the present work relates to a generally less common manufacturing defect that was discovered during its installation. The part was sourced from a supplier. An installation of the defective part in a large gas turbine engine used for energy generation could thus be prevented. The defect, a solidification crack, could have been repaired by welding and the component could have been used for operation. Instead, it was subjected to destructive examinations aiming at identifying what caused the crack. As the component could not possibly perform its function prior to being repaired by welding we are, in any event, talking about a damage case. The solidification crack initiated at a site of oxide infiltration. It was thus clearly a casting defect. The respective supplier was advised to reduce the content of non-metallic inclusions by the use of ceramic filters when the material is poured into the shell mold and a better control of the vacuum in the casting furnace.

Kurzfassung

Im vorliegenden Beitrag wird ein Schadensfall vorgestellt, der einen der üblicherweise seltener auftretenden Fertigungsfehler betrifft. Der Fehler wurde während der Montage des von einem Lieferanten bezogenen Gussteils festgestellt. So konnte ein Einbau des schadhaften Teils in eine große Gasturbine zur Energieerzeugung verhindert werden. Der Fehler, ein Erstarrungsriss, hätte schweißtechnisch repariert und das Bauteil im Betriebseinsatz verwendet werden können, wurde aber stattdessen zur Klärung der Rissursache zerstörend untersucht. Ein Schadensfall liegt jedenfalls vor, da das Bauteil vor der schweißtechnischen Sanierung seine Funktion nicht erfüllen konnte. Der Erstarrungsriss wurde an einer Oxideinschwemmung eingeleitet. Es handelte sich also eindeutig um einen Gussfehler. Dem Gusslieferanten wurde empfohlen, den Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen durch Verwendung von Keramikfiltern am Einguss in die Formschale und durch bessere Kontrolle des Vakuums im Gussofen zu reduzieren.

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Susanne Riesenbeck

joined the Gas Turbine Plant of Siemens’ Energy Sector in 1984 and first underwent vocational training there. As a materials testing technician, one of the first fields of her professional endevours was steam turbine service, namely remaining lifetime assessment by means of the replica technique. She is a metallographer and one of the principal failure analysts in the materials testing laboratory. Her main fields of expertise comprise microstructural analyses of steel and iron castings.

Boromir Fischer

ccompleted a training as State Certified Technical Assistant for Metallography and Physical Material Analysis at Lette-Verein in Berlin. He has worked in the metallographic laboratory of the Siemens Gas Turbine Plant (Siemens-Gasturbinenwerk) Berlin for more than a decade. The key areas of his work are failure analysis and microstructural examinations using the field emission scanning electron microscope.

Received: 2020-05-08
Accepted: 2020-05-08
Published Online: 2023-03-04
Published in Print: 2023-02-28

© 2023 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, Germany

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