CN102630193B - 带有流路的壁构件的修补方法 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于提供一种能够削减带有流路的壁构件的部分的修补施工所需的时间和成本的带有流路的壁构件的修补方法。具有：将在母材（2）与板材（3）之间具有多个流路（4）的带有流路的壁构件（1）的一部分除去的除去工序；在利用除去工序除去后的部分上焊接修补用母材（6）的母材焊接工序；在修补用母材（6）上进行多个堆焊，在各堆焊的焊道（8）之间形成流路（4）的流路形成工序；及在多个堆焊的焊道（8）的表面上焊接修补用板材（9）的板材焊接工序。

Description

带有流路的壁构件的修补方法
技术领域
本发明涉及例如燃气轮机的燃烧器那样的带有流路的壁构件的部分的修补方法。
背景技术
通常，作为燃气轮机的燃烧器的损伤部分的修补方法，进行发生了损伤的构件整体的更换、部件更换（例如，专利文献1）。
在专利文献2中公开了一种在燃烧器那样的在内部具有流路（以下称为“冷却槽”）的板上产生了裂纹时的修补方法。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利第3915423号公报
【专利文献2】日本特开2002-361523号公报
发明内容
然而，在具有冷却槽的燃烧器的尾筒发生了损伤时的修补方法是除去损伤部分而将形成尾筒的气体通路的母材的一部分整周焊接于削除部分，并通过研磨机在母材上制成作为冷却槽的流路。然后，在制成的流路插入铜线而将铜线的上部焊接之后，进行将铜线从流路引出而形成冷却槽这样的修补。因此，在对为了提高冷却效果而缩减了冷却槽的间隔所制成的燃烧器的尾筒进行修补时，不能通过研磨机来制成冷却槽，由于更换构成尾筒的各面板，存在修补所需的时间和成本增大的问题。
专利文献2所记载的发明在产生了大范围的裂纹时，存在修补实施所需的时间和成本增大的问题。
本发明鉴于这种情况而作出，其目的在于提供一种能够削减带有流路的壁构件的部分的修补施工所需的时间和成本的修补方法。
为了解决上述课题，本发明的带有流路的壁构件的修补方法采用以下的方法。
即，根据本发明的一形态的带有流路的壁构件的修补方法，具有：将在母材与板材之间具有多个流路的壁构件的一部分除去的除去工序；在利用该除去工序除去后的部分焊接修补用母材的母材焊接工序；在所述修补用母材上进行多个堆焊并在各该堆焊间形成流路的流路形成工序；及在多个所述堆焊的表面上焊接修补用板材的板材焊接工序。
以往，将在母材与板材之间具有多个流路的壁构件的一部分除去时，将该部分除去而对修补用母材进行整周焊接，通过研磨机而在修补用母材上制成了流路。不过，在修补用母材上形成的流路间的间隔变窄时，基于研磨机的流路的形成变得困难。
因此，本发明的一形态在修补用母材上进行多个堆焊，从而在这些堆焊的表面上焊接修补用板材。因此，能够进行具有间隔窄的流路的壁构件的修补。因此，能够抑制带有流路的壁构件的修补成本。
此外，根据本发明的一形态的带有流路的壁构件的修补方法，所述堆焊是使用了焊接材料粉末的激光焊接或电子束焊接。
通过使用了焊接材料粉末的激光焊接或电子束焊接进行了堆焊。因此，能够实施宽度窄且细的焊接。因此，能够在修补用母材上制成间隔窄的流路。
此外，根据本发明的一形态的带有流路的壁构件的修补方法，所述流路形成工序在所述修补用母材上进行多个所述堆焊之前，在所述修补用母材上设置多个管，利用所述堆焊对多个所述管之间进行焊接。
在修补用母材上设置多个管，在这些管之间进行堆焊。因此，堆焊的高度与管的高度一致，进行堆焊的宽度可以对应于管与管的间隔来进行焊接。因此，能够缩短堆焊所需的时间。
此外，根据本发明的一形态的带有流路的壁构件的修补方法，具备在多个所述堆焊的表面或焊接于多个所述堆焊上的所述修补用板材的相反面进一步进行堆焊的工序。
在堆焊的表面或焊接于堆焊的表面上的修补用板材的相反面进一步进行堆焊。因此，能够将堆焊或进行了堆焊的修补用板材形成为任意的厚度、形状。因此，能够使形状与现有的带有流路的壁构件一致。
此外，根据本发明的一形态的带有流路的壁构件的修补方法，在所述修补用板材设有多个坡口。
在修补用板材设置坡口。因此，将修补用板材焊接在堆焊的表面上时，能够目视观察进行焊接的位置。因此，能够防止忘却焊接。
以上的修补方法也可以是取代激光而使用了电子束的焊接。这种情况下，将燃烧器设置于真空腔室来进行修补。
【发明效果】
在修补用母材上进行多个堆焊，在这些堆焊的表面上焊接修补用板材。因此，能够进行具有间隔窄的流路的壁构件的修补。因此，能够抑制带有流路的壁构件的修补成本。
附图说明
图1是通常的燃气轮机的燃烧器的纵向剖视图。
图2是形成图1所示的燃烧器的尾筒的带有流路的壁构件的局部剖视图。
图3A是本发明的第一实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
图3B是本发明的第一实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
图3C是本发明的第一实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
图3D是本发明的第一实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
图3E是本发明的第一实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
图4A是本发明的第二实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
图4B是本发明的第二实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
图4C是本发明的第二实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
图5A是本发明的第三实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
图5B是本发明的第三实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
图6A是本发明的第四实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
图6B是本发明的第四实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
具体实施方式
[第一实施方式]
图1表示燃气轮机的燃烧器的尾筒50。在本实施方式及以后的各实施方式中，作为燃烧器（未图示）的尾筒50的带有流路的壁构件的修补方法进行说明，但本发明并未限定于此，可以适用于在母材（未图示）与板材（未图示）之间形成有多个流路（未图示）的壁构件的修补。
形成尾筒50的带有流路的壁构件具有：形成燃烧器的气体通路部的母材（未图示）；及形成有多个作为冷却槽的流路的板材（未图示）。
图2表示形成尾筒的带有流路的壁构件的局部剖视图。
作为形成燃气轮机（未图示）的燃烧器的尾筒50（参照图1）的带有流路的壁构件1，使用母材2和形成有多个流路4的板材3。母材2和板材3通过钎焊而粘合。由于通过钎焊粘合，而在母材2与板材3之间形成有多个流路4。
本实施方式的带有流路的壁构件1的修补方法是对包括该带有流路的壁构件1的板材3上产生的损伤部（未图示）的构件的一部分（以下称为“除去部分”）5进行修补。带有流路的壁构件1的修补方法具备除去工序、母材焊接工序、流路形成工序、及板材焊接工序。
如图3A所示，在除去工序中，从形成燃烧器的尾筒50（参照图1）的带有流路的壁构件1将包含损伤部的除去部分5除去。除去部分5的范围根据带有流路的壁构件1的损伤部的位置、损伤部的状态而适当决定。
如图3B所示，在母材焊接工序中，将加工成除去部分5（参照图3A）的尺寸的修补用母材6整周焊接于现有的母材2。
修补用母材6使用厚度为1.6mm的镍基超合金。作为修补用母材6及填充剂，例如优选三菱材料株式会社的商品名“トミロイ”、SMC国际超合金集团（Special Metals Corporation）的商品名“インコネル617”、哈氏合金国际公司（Haynes International）的商品名“ハステロイX”等。
如图3C所示，在流路形成工序中，在整周焊接于现有的母材2（参照图3B）的修补用母材6上使用焊接材料粉末7来进行多个堆焊。图3C是修补用母材6的局部放大图。通过在修补用母材6上实施多个堆焊，而在多个堆焊的焊道8之间形成流路4。
堆焊例如使用YAG激光焊接（激光焊接）。通过堆焊形成的焊道8是横向摆动焊道（以下称为“焊道”）。焊道8也可以是直线状的焊道。焊道8形成为例如厚度为3mm且横向摆动幅度为2.5mm。焊道8通过焊接而形成为规定的形状，但考虑施工后的后加工而也可以设置+1mm左右的堆高来形成。
堆焊使用的YAG激光焊接的输出优选为350W至700W。这是因为，在激光的输出为350W以下时，会产生焊接不良，在700W以上时，热量输入过多而在修补用母材6会产生热变形、焊接破裂。
焊接速度优选为100mm/min至500mm/min。这是因为，在焊接速度为100mm/min时，热量输入过多而在修补用母材6产生热变形、焊接破裂，在500mm/min以上时，焊接速度过快，因此会产生熔融残留。
焊接材料粉末7优选与修补用母材6相同的镍基超合金或SMC国际超合金集团（Special Metals Corporation）的商品名“インコネル625”。使用的焊接材料粉末的粒径优选为125μm至500μm。粉末供给量按照3g/min至15g/min来供给。这是因为，当粉末供给量为3g/min以下时，焊道8的形成花费时间，在为15g/min以上时，由于粉末供给量过多而产生焊接不良。
如图3D所示，在形成设有堆高的焊道8时，将焊道8成型加工为规定形状即厚度为2mm且宽度为1.5mm。
如图3E所示，在板材焊接工序中，例如将厚度2mm的修补用板材9焊接在多个各焊道8的表面。修补用板材9和各焊道8通过YAG激光焊接进行贯通焊接12。激光以贯通各焊道8的中央部的方式照射。
如以上所述，根据本实施方式的带有流路的壁构件的修补方法，起到以下的作用效果。
在修补用母材6上进行堆焊并设置多个焊道8，将修补用板材9YAG激光焊接（激光焊接）在这些堆焊的焊道8的表面。因此，能够进行具有间隔窄的流路4的带有流路的壁构件1的修补。因此，能够抑制带有流路的壁构件1的修补成本。
通过使用了焊接材料粉末7的YAG激光焊接而形成了堆焊的焊道8。因此，能够施工宽度窄且细的焊道8。因此，能够在修补用母材6上制成间隔窄的流路4。
在本实施方式中，说明了使用焊接材料粉末7形成的焊道8附加了堆高量而成为高度2mm且宽度1.5mm的情况，但本发明并未限定于此，只要是能够形成构成尾筒50的带有流路的壁构件1的流路4的高度及宽度即可。
也可以取代YAG激光焊接而进行使用了电子束的焊接。
关于修补用母材6的厚度，只要是适合于形成尾筒50的带有流路的壁构件1的厚度即可。
[第二实施方式]
以下，说明本发明的第二实施方式。本实施方式的带有流路的壁构件的修补方法在如下方面与第一实施方式不同，即在流路形成工序的修补用母材上实施堆焊之前在修补用母材设置有管，其他相同。因此，关于同一带有流路的壁构件的修补方法，标注同一标号而省略其说明。
图4A至图4C表示本发明的第二实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
如图4A所示，在流路形成工序中，在修补用母材6上等间隔地设置多个冷却管（管）10。冷却管10形成有与流路4同样的形状的流路11，该流路4在形成尾筒50（参照图1）的带有流路的壁构件1（参照图2）内形成，例如高度为2mm且宽度为1.5mm。
如图4B所示，对等间隔地设置在修补用母材6上的多个冷却管10之间进行堆焊。堆焊是使用焊接材料粉末实施YAG激光焊接。堆焊的焊道8被施工至与冷却管10的高度大致相同，以将冷却管10之间填埋。
如图4C所示，在板材焊接工序中，在冷却管10及堆焊的焊道8的表面进一步实施堆焊（以下称为“空气面侧堆焊”）13。空气面侧堆焊13施工成与现有的带有流路的壁构件1（参照图2）的表面相同的高度。
如以上所述，根据本实施方式的带有流路的壁构件的修补方法，起到以下的作用效果。
在修补用母材6上设置多个冷却管（管）10，对这些冷却管10之间进行堆焊。因此，堆焊的焊道8的高度与冷却管10的高度一致，堆焊的焊道8的宽度可以对应于冷却管10与冷却管10的间隔进行焊接。因此，能够缩短堆焊所需的时间。
在堆焊的焊道8的表面进一步进行空气面侧堆焊（堆焊）13。因此，能够将空气面侧堆焊13形成为任意的厚度、形状。因此，能够使形状与现有的带有流路的壁构件1（参照图2）一致。
[第三实施方式]
以下，说明本发明的第三实施方式。本实施方式的带有流路的壁构件的修补方法在板材焊接工序中对板材的相反面实施堆焊的方面上与第一实施方式不同，其他相同。因此，关于同一带有流路的壁构件的修补方法，标注同一标号而省略其说明。
图5A及图5B表示本发明的第三实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
如图5A所示，在板材焊接工序中，例如将厚度为1mm的修补用板材9焊接在形成多个的焊道8的表面。修补用板材9和各焊道8通过YAG激光焊接进行贯通焊接12。激光以贯通各焊道8的中央部的方式照射。
如图5B所示，在修补用板材9与焊道8的表面相接的相反面上实施空气侧堆焊（堆焊）13。空气面侧堆焊13使用焊接材料粉末利用YAG激光焊接来实施。空气面侧堆焊13被平滑地实施，以免与现有的带有流路的壁构件1（参照图2）的板材3产生高低差。
如以上所述，根据本实施方式的带有流路的壁构件的修补方法，起到以下的作用效果。
在堆焊的各焊道8的表面上所焊接的修补用板材9的相反面进一步进行空气面侧堆焊（堆焊）13。因此，能够将实施了空气面侧堆焊13的修补用板材9形成为任意的厚度、形状。因此，能够使形状与现有的带有流路的壁构件1（参照图2）一致。
[第四实施方式]
以下，说明本发明的第四实施方式。本实施方式的带有流路的壁构件的修补方法在对设有多个坡口的板材进行焊接的方面上与第一实施方式不同，其他相同。因此，关于同一带有流路的壁构件的修补方法，标注同一标号而省略其说明。
图6A及图6B表示本发明的第四实施方式的带有流路的壁构件的修补方法的说明图。
如图6A所示，在板材焊接工序中，例如在厚度为2mm的修补用板材14上设有多个狭缝15。设置于修补用板材14的狭缝15的截面形状成为V字形状。狭缝15以与焊接有修补用板材14的各焊道8的表面相同的间隔形成多个。
如图6B所示，在板材焊接工序中，在各焊道8的表面上焊接具有多个狭缝15的修补用板材14。修补用板材14通过激光焊接来实施坡口焊16。激光以贯通形成于修补用板材14的各狭缝15的中央部和各焊道8的中央部的方式一边施加填充材料一边照射。
如以上所述，根据本实施方式的带有流路的壁构件的修补方法，起到以下的作用效果。
在修补用板材14设置坡口（狭缝）15。因此，将修补用板材14在堆焊的各焊道8的表面上进行坡口焊（焊接）16时，能够目视观察进行焊接的位置。因此，能够防止忘却焊接。
在本实施方式中，说明了通过使用激光的坡口焊16对修补用板材14和各焊道8进行焊接的情况，但本发明并未限定于此，也可以通过TIG焊接、等离子焊接、或电子束焊接来实施。
【标号说明】
1带有流路的壁构件
2母材
3板材
4流路
6修补用母材
8焊道
9修补用板材

Claims (7)

1.一种带有流路的壁构件的修补方法，该带有流路的壁构件由母材和形成有所述流路的板材构成，在所述母材与所述板材之间具有多个所述流路，所述带有流路的壁构件的修补方法具有：
将包括在所述板材上产生的损伤部的所述壁构件的一部分除去的除去工序；
在利用该除去工序除去后的部分焊接修补用母材的母材焊接工序；
在所述修补用母材上进行多个堆焊并在各该堆焊间形成流路的流路形成工序；及
在多个所述堆焊的表面上焊接修补用板材的板材焊接工序。
2.根据权利要求1所述的带有流路的壁构件的修补方法，其中，
所述堆焊是使用了焊接材料粉末的激光焊接或电子束焊接。
3.根据权利要求1或2所述的带有流路的壁构件的修补方法，其中，
所述流路形成工序在所述修补用母材上进行多个所述堆焊之前，在所述修补用母材上设置多个管，利用所述堆焊对多个所述管之间进行焊接。
4.根据权利要求1或2所述的带有流路的壁构件的修补方法，其中，
具备在焊接于多个所述堆焊上的所述修补用板材的相反面进一步进行堆焊的工序。
5.根据权利要求1或2所述的带有流路的壁构件的修补方法，其中，
在所述修补用板材设有多个坡口。
6.一种带有流路的壁构件的修补方法，该带有流路的壁构件由母材和形成有所述流路的板材构成，在所述母材与所述板材之间具有多个所述流路，所述带有流路的壁构件的修补方法具有：
将包括在所述板材上产生的损伤部的所述壁构件的一部分除去的除去工序；
在利用该除去工序除去后的部分焊接修补用母材的母材焊接工序；
在所述修补用母材上设置多个管，并在所述修补用母材上进行多个堆焊，利用所述堆焊对多个所述管之间进行焊接而在各所述堆焊间形成流路的流路形成工序；及
在多个所述堆焊的表面进一步进行堆焊的工序。
7.根据权利要求6所述的带有流路的壁构件的修补方法，其中，
所述堆焊是使用了焊接材料粉末的激光焊接或电子束焊接。
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