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Verfahren zum Instandsetzen von schadhaften Turbinenschaufeln
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ausschnitt, deren Oberfläche der gewünschten Form der Unterseite der Schweissstelle entspricht, c) Ausfallen des Schaufelausschnittes mittels Schweissgut bei wenigstens angenähert horizontaler Lage der Reparaturzone und der Oberfläche der Schweissunterlage durch Elektroschweissung,und d) Verwendung von Elektroden, die es gestatten, wenigstens zwei Lagen ohne Entfernung der Schlacke fehlerlosaufeiuanderzuschweissen.
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der Scháufe1ausschnitt über mehr als 50% der Länge der den Wasserstrahl schneidenden Kante eines bogen- förmigen. Becherausschnittes erstreckt.
Daraufhin bringt man bei angenähert waagrechter Schaufel bzw. Reparaturzone unter dem Schaufelausschnitt eine Unterlage aus Kupfer oder auch aus einem andern Metall an, das sich mit dem heissen Schweissgut nicht verschmilzt. Unter Umständen wird man für diesen Zweck auch Formen aus Lehm oder einem andern feuerfesten Material verwenden. Zweckmässigerweise soll der Abstand zwischen der Oberfläche dieserForm und der gewünschten Schaufelform wenigstens 0,5 mm betragen, was beim Schweissen eine kleine Bearbeitungszugabe ergibt, so dass die reparierte Stelle nach dem Abschleifen der Schlackenschicht die richtige Wandstärke annimmt. Die Schweissunterlage kann man beispielweise bei mit der Höhlung nach unten gekehrtem Becher an der Innenseite der Schaufel befestigen.
Nun wird der Schaufelausschnitt mittels Schweissgut in der gewünschten Dicke ausgefüllt, u. zw. durch Elektroschweissung. Zu diesem Zwecke sind Elektroden zu verwenden, mit denen man in der Schlacke schweissen kann und die man nicht nach jeder Lage abschlacken muss. Die Oberfläche der Unterlage soll während der Schweissung wenigstens angenähert horizontal sein, so dass der Schaufelausschnitt leicht zu-
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ziemlich, stark gebogen ist, wird praktisch nur ein ! deines Stück derselben horizontal oder angenähert horizontal. sein. Immerhin ist zweckmässigerweise dafür Sorge zu tragen, dass die am stärksten geneigte Stelle der Schweissunterlage mit einer Horizontalebene einen Winkel von nicht über zirka 45 einschliesst.
Nach der Befestigung der Schweissunterlage kannman dann in einem Zug oder mit kurzen Unterbrechungen
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Schweissen beginnt, genügend erwärmt. Dies erreicht man, indem man zuerst während 5 - 10 Sekunden den Lichtbogen lokalisiert. Höchstens bei Schaufeln, die stark zur Aufhärtung neigen,kann es günstig sein, vor Beginn der Arbeit eine Vorwärmung in bekannter Weise vorzunehmen. Das erfindungsgemässe Verfahren ergibt ausserdem den Vorteil, dass sich die Schaufel während der Bearbeitung nicht verzieht.
Diese erstaunlich Tatsache ist darauf zurückzuführen, dass die aufgeschweisste Stelle wegen der hohen Arbeitsgeschwindigkeit während der ganzen Schweissphase heiss bleibt, so dass sie während dieser Zeit keine Schrumpfkraft auf die Schaufel ausübt. Zudem wird die Schaufel selbst durch die zugeführte Wärme gleichmässig erhitzt, sie weitet sich demzufolge während des Schweissvorganges von selbst auf und zieht sich beim Erkalten gleichzeitig mit dem Schweissgut zusammen. Schrumpfspannungen an den Schaufelkanten, die das Entstehen neuer Ermüdungsrisse fördern könnten, verschwinden automatisch. Man kann daher auch auf eis Nachglühen der Schaufeln verzichten. In der Praxis durchgeführte Versuche haben bewiesen, dass die Ermüdungsfestigkeit einer derartig geschweissten Stelle grösser ist, als diejenige des ge-
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Die erfindungsgemässe Schweissmethode gestattet es, auch die Form ungeeigneter Schaufeln ohne besondere Schwierigkeiten so zu verändern, dass die gefürchtete Kavitation auf der Rückseite der Schaufel vermieden wird.
Es wird noch vorgeschlagen, zwecks Erhöhung der Korrosionsfestigkeit und damit Verringerung der
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Verfahren nach der Erfindung als Schweissmaterial einen Stahl mit einer Zugfestigkeit von wenigstens 90 mm zu verwenden. Es sollen dabei mit Vorteil die angeschweissten Ränder aus nicht rostendem Stahl an der Verbindungsstelle mindestens doppelt so dick sein wie die Schaufeln in zirka 5 mm Abstand von der zugescharften Schaufelkante. Mit Vorteil sind die angeschweissten Streifen wenigstens 20 mm. breit. Damit seil verhindert werden, dass die oft zwischen dem aufgetragenen Schweissgut und dem Rand
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des Schaufelausschnittes entstehenden Mikrorisse zu nahe an die den Wasserstrahl schneidende Kante zu liegen kommen.
Es hat sich als günstig erwiesen, die Schnittränder vor dem Schweissen durch Hämmern od. dgl. auf-
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beim nachträglichenstelle eventuelle Einbrandkerben automatisch entfernt.
Wie bereits eingangs erwähnt, eignet sich das Verfahren nach der Erfindung vor allem für die Instandsetzung von Peltonschaufeln. Diese bestehen bekanntlich aus einem Doppelbecher, der durch einen Mittelgrat in zwei Teile getrennt ist und der eine der Form des Wasserstrahles angepasste Ausnehmung besitzt. Es hat sich nun gezeigt, dass an den wasserstrahlschneidenden scharfen Kanten der bogenförmigen Becherausschnitte die meisten Beschädigungen auftreten. Ferner ist der scharfe Mittelgrat stark der Abnutzung unterworfen. Die im Laufe des Betriebes auftretenden Risse beginnen meist an der scharfen Kante, u. zw. in dernähe dermitte zwischen dem Aussenrand der Ausnehmung und dem Mittelgrat. Die Eintrittskanten sind bis zum Mittelgrat scharf.
Dieser läuft spitz aus und verdickt sich nach hinten in einem Winkel von etwa 600 und vermindert seine Dicke seitlich nach den beiden Bechern hin. In einem Abstand von 30 mm von der Spitze in Richtung der Schaufelachse gerechnet, ist er also bereits ungefähr 30 dick. Wenn nur der eine Becher der Schaufel gerissen ist, führt man den Schnitt mit Vorzug bis auf mindestens 30 mm oder sogar bis auf 20 mm an den Mittelgrat heran, weil an dieser Stelle die Biegungsbeanspruchung des Materials dank der grossen Materialstärke nur gering ist. Der äussere, freiliegende Rand der Schweissung ist daher nicht gefährdet, obschon er scharfkantig zugeschliffen wird.
Falls beide Becher einer Peltonschaufel reparaturbedürftig sind, empfiehlt es sich, den Schnitt vom Rand der Ausnehmung des einen Bechers bis zum Rand der Ausnehmung es andern Bechers zu führen und auch die Spitze des Grates abzuschneiden. Die Verbindungsstelle der Schweissung mit der Schaufel ist dann an keiner Stelle hoch beansprucht. Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich auch zur Instandsetzung von Turbinenschaufeln, die infolge von Gussfehlern oder Bearbeitungsfehlern defekt sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Instandsetzen von schadhaften Turbinenschaufeln, insbesondere von Peltonschaufeln, die im Bereiche der bogenförmigen Becherausschnitte angerissen sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale : Entfernen des die schadhafte Stelle umgebenden, rissverdächtigten Teiles der Schaufel unter Bildung eines Ausschnittes Anbringen einer mit heissem Schwe1ssgut
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usschnitt,Form der Unterseite der Schweissstelle entspricht ;
Ausfüllen des Schaufelausschnittes mittels Schweissgut bei wenigstens angenähert horizontaler Lage der Reparaturzone und der Oberfläche der Schweissunterlage durch ElektMtchweissung ; und Verwendung von Elektroden, die es gestatten, wenigstens zwei Lagen ohne Entfernung der Schlacke fehlerlos aufeinander zu schweissen.