CN1691996A - 涡轮机用转子的修补方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种在转子材料上实施堆焊，形成修补部的修补方法，所述堆焊是熔敷速度快的薄焊，通过层压此薄焊的焊道，形成所述修补部。而且，所述熔敷速度快的薄焊，是使用具有导电性的焊剂的埋弧焊。

Description

涡轮机用转子的修补方法
技术领域
本发明涉及一种涡轮机用转子的叶片槽的修补方法。
背景技术
以往以来，例如在蒸汽涡轮机用转子的外周设置的用于安装转动叶片的叶片槽上，存在由于长时间使用产生应力腐蚀裂纹的情况。作为其修补方法之一，有将产生裂纹的叶片槽除去后，通过堆焊恢复叶片槽的方法。图10为示意表示基于这种以往修补方法的转子修补状态的纵向截面图。在此图中，1为转子主体，2为修补部。其中，在除去叶片槽的转子主体1上重叠进行堆焊，形成修补部2。其后，通过在修补部2进行开槽加工，恢复未图示的叶片槽。
然而，向蒸汽涡轮机用低合金钢转子材料中添加钒，在焊接后实施的焊接后热处理时，晶粒容易粗大化，在这样的焊接热影响部(同图a所示)，容易产生再热裂纹。这种材料的再热裂纹产生的容易度，具体地，基于以下所示的条件式的成分构成是指标之一。
ΔG＝3.3Mo％+Cr％+8.1V％-2
ΔG≥0
其中，Mo是钼，Cr是铬，V是钒。而且，假设铬在2.5％程度以下。满足上述条件式的材料，存在出现再热裂纹的危险。
而且，现在主要使用的转子基材的ΔG值如下。
1CrMoV钢：ΔG9.6
2CrMoV钢：ΔG5.8
3.5NiCrMoV钢：ΔG2.1
即任何材料都具有再热裂纹的危险。
为了防止这样的再热裂纹，需要使焊接热影响部不发生晶粒粗大化而进行堆焊。因此，如果采用TIG焊接等的熔敷速度慢的焊接方法，重叠所谓薄焊，由于反复接受焊接热循环，焊接热影响部变成细粒组织，可以防止再热裂纹。
然而，如果只采用上述TIG焊接那样的熔敷速度慢的焊接方法，会花费很多时间和成本，因而在经济上成为问题。另一方面，作为熔敷速度快的焊接方法，虽然有埋弧焊，但是由于其焊接热大，因而也存在焊接部的焊深形状深，焊接热循环不彻底的情况，在焊接热影响部，晶粒容易粗大化，具有发生再热裂纹的危险。
发明内容
本发明，鉴于这样的问题点，其目的在于提供一种可以防止焊接热影响部的再热裂纹，并可以提高焊接效率的涡轮机用转子的修补方法。
为达到上述目的，在本发明中，进行一种涡轮机用转子的修补方法，对转子材料实施堆焊，形成修补部，其特征在于，上述堆焊是熔敷速度快的薄焊，通过层压此薄焊的焊道，形成上述修补部。
此外，进行一种涡轮机用转子的修补方法，其特征在于，上述熔敷速度快的薄焊，是使用具有导电性的焊剂的电弧焊接。
此外，进行一种涡轮机用转子的修补方法，其特征在于，上述修补部，从初层到规定的高度实施熔敷速度比较慢的堆焊，而在其后，在剩余部分实施熔敷速度比较快的堆焊。
此外，进行一种涡轮机用和转子的修补方法，其特征在于，通过在上述修补部实施开槽加工，恢复转子叶片槽。
附图说明
图1是示意表示基于本发明的第一实施方式的修补方法的转子修补状态的纵向截面图。
图2是示意表示基于本发明的第二实施方式的修补方法的转子修补状态的纵向截面图。
图3是示意表示基于本发明的第三实施方式的修补方法的转子修补状态的纵向截面图。
图4是示意表示基于本发明的第四实施方式的修补方法的转子修补状态的纵向截面图。
图5是示意表示在转子的一例的外周部上的修补前的叶片槽附近样子的纵向截面图。
图6是示意表示从转子轴方向看在转子另一例的外周部上的修补前的叶片槽附近样子的纵向截面图。
图7是示意表示转子修补时的焊道的层压状态的纵向截面图。
图8是示意表示从外侧看堆焊中的转子主体的状态的图。
图9是示意表示转子修补时的焊接位置的横向截面图。
图10是示意表示基于以往修补方法的转子的修补状态的纵向截面图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的图中，对起相同作用的部分标以相同的标号。图1是示意表示基于本发明的第一实施方式的修补方法的转子修补状态的纵向截面图。为了完全使上述焊接热影响部细粒化，以焊深浅的焊道进行堆焊很重要。为了进行熔敷速度快的焊接，在本实施方式中采用埋弧焊。
虽然通常很难通过埋弧焊进行焊深浅的焊接，但是通过使用具有导电性的焊剂，可以进行焊接时的电弧宽，宽幅而焊深浅的焊接。作为具有导电性的焊剂，例如可以适用(株)神户制钢所制焊剂PFH-203。
而且，焊接条件也很重要，通过采用以下的焊接条件，可以完全使焊接热影响部的组织细粒化。
焊接电流：400±20A
焊接电压：32±3V
焊接速度：310±20mm/min
焊丝直径：Φ4mm
上述焊接条件下的熔敷速度为180g/min左右，这与TIG焊接等相比，是通常的20倍左右的速度，焊接效率相对转子的堆焊也足够高。在此条件下，即时对上述的转子材料进行堆焊和焊接后热处理，也不会产生再热裂纹。也就是如图1A所示的焊接热影响部，通过后续的焊接热循环而在整个范围内细粒化。也就是不发生晶粒粗大化。
图2是示意表示基于本发明的第二实施方式的修补方法的转子修补状态的纵向截面图。在本实施方式中，从初层到规定的高度进行基于上述第一实施方式所述的焊接方法的堆焊，其后，使用焊接速度较快的焊焊接方法在剩余部分进行堆焊。由此，可以使焊接热影响部A细粒化，并进行更快速的焊接。
具体地，从初层至10mm以上的高度，进行第一实施方式的堆焊(焊丝直径Φ4mm的埋弧焊)，其后，在剩余部分进行基于使用直径Φ5mm焊丝的埋弧焊的堆焊。10mm以上的高度，是指焊丝直径Φ5mm的埋弧焊的热影响范围不影响到焊接热影响部A的高度。焊丝直径以外的焊接条件相同。而且，焊丝直径为Φ5mm时的熔敷速度为230g/min。
图3是示意表示基于本发明的第三实施方式的修补方法的转子修补状态的纵向截面图。在本实施方式中，从初层至规定的高度，进行基于焊接热小的所谓TIG焊接的堆焊，而在其后，在剩余部分进行基于上述第一实施方式所示的焊接方法的堆焊。由此，可以使焊接热影响部A完全细粒化，并更快速地进行焊接。
具体地，从初层至7mm以上的高度进行基于TIG焊接的堆焊，其后，在剩余部分进行基于第一实施方式的焊接方法的堆焊。此7mm以上的高度，是指基于第一实施方式的埋弧焊的热影响范围不影响到焊接热影响部A的高度。而且，TIG焊接的熔敷速度为10g/min左右。
图4是示意表示基于本发明的第四实施方式的修补方法的转子修补状态的纵向截面图。在本实施方式中，从初层至规定的高度，进行基于TIG焊接的堆焊，而在其后，在剩余部分进行向焊丝通以加热电流而焊接的所谓高温TIG焊接的堆焊。由此，可以使焊接热影响部A完全细粒化，并可以进行更快速的焊接。
具体地，从初层至5mm以上的高度，进行基于TIG焊接的堆焊，其后，在剩余部分进行基于高温TIG焊接的堆焊。此5mm以上的高度，是指基于高温TIG焊接的热影响范围不影响到焊接热影响部A的高度。而且，TIG焊接的熔敷速度为10g/min左右，高温TIG焊接的熔敷速度为40g/min左右。将其中的TIG焊接条件例和高温TIG焊接条件例在以下表示。
TIG焊接条件例
焊接电流：280A
焊接电压：12A
焊接速度：100mm/min
焊丝直径：Φ1.6mm
焊丝进给量：10g/min
高温TIG焊接条件例
焊接电流：280A
焊接电压：12V
焊接速度：100mm/min
焊丝直径：Φ1.6mm
焊丝加热电流：150A
焊丝进给量：40g/min
以下重新表示适用本发明的涡轮机用转子的叶片槽的修补方法的全部顺序。图5是示意表示在转子的一例的外周部上的修补前的叶片槽附近样子的纵向截面图。此图表示在与转子轴垂直的方向上切出的叶片槽的类型。如此图所示，假设在设置于转子主体101外周部上的叶片槽103上，例如角部产生缺陷b。在这种情况下，首先除去修补范围B表示的转子主体101外周部整体。
而图6是示意表示从转子轴方向看在转子另一例的外周部的修补前叶片槽附近的样子的纵向截面图。此图表示在转子轴方向上切出的叶片槽的类型。如此图所示，例如在设置于转子主体101外周部的叶片槽103的谷部产生缺陷c。在这种情况下，也首先除去修补范围C表示的转子主体101外周部整体。
图7是示意表示转子修补时的焊道的层压状态的纵向截面图。其中，将上述图5或者图6所示的修补范围的转子主体外周部整体除去后，如图7所示，例如使用水冷的环状的铜壁104，从前后卡在转子主体101外周部附近。使转子主体101转动，而在铜壁104之间进行堆焊。此时，每使转子主体101转动一次，就移动规定的焊接间距P而按编号顺序层压焊道，最终形成修补部102。此图表示层压数为39的情况。
图8是示意表示从外侧看堆焊中的转子主体的状态的图，表示焊道的移动要领。进行堆焊时，如此图所示，在铜壁104之间，一边使转子主体101转动，一边使焊道在箭头所示的焊接方向上移动，每转动一次就使其移动规定的焊接间距P，而按编号顺序层压。各周之间具有规定的重叠范围Q。
图9是示意表示转子修补时的焊接位置的横向截面图。如此图所示，作为焊接位置，设定在箭头T所示的位置，即相对箭头R所示的转子主体101的转动方向，焊道以规定的离心量S位于转子外周上的上游的任意位置(此图中为中央靠左侧)。由此，可以进行焊道薄而宽的堆焊。相反，如果将焊道位于转子外周上的下游的任意位置(此图中为中央靠右侧)作为焊接位置，则变成焊道窄厚隆起的堆焊。
由以上说明，可知对本发明可以进行种种的修饰和变形。因此，本发明应该不仅仅被理解为具体的记述，而在技术思想范围内都可以得以实施。
产业上利用的可能性
如上述说明，根据本发明，可以提供一种能够防止焊接热影响部的再热裂纹，并能得到高效率的焊接的涡轮机用转子的修补方法。

Claims (9)

1.一种涡轮机用转子的修补方法，对转子材料实施堆焊，形成修补部，其特征在于，所述堆焊是熔敷速度快的薄焊，通过层压此薄焊的焊道，形成所述修补部。
2.如权利要求1所述的涡轮机用转子的修补方法，其特征在于，
所述熔敷速度快的薄焊，是使用具有导电性的焊剂的电弧焊接。
3.如权利要求1所述的涡轮机用转子的修补方法，其特征在于，
所述修补部，从初层到规定的高度实施熔敷速度比较慢的堆焊，而在其后，在剩余部分实施熔敷速度比较快的堆焊。
4.如权利要求2所述的涡轮机用转子的修补方法，其特征在于，
所述修补部，从初层到规定的高度实施熔敷速度比较慢的堆焊，而在其后，在剩余部分实施熔敷速度比较快的堆焊。
5.如权利要求1所述的涡轮机用转子的修补方法，其特征在于，
通过在所述修补部实施开槽加工，恢复转子叶片槽。
6.如权利要求2所述的涡轮机用转子的修补方法，其特征在于，
通过在所述修补部实施开槽加工，恢复转子叶片槽。
7.如权利要求3所述的涡轮机用转子的修补方法，其特征在于，
通过在所述修补部实施开槽加工，恢复转子叶片槽。
8.如权利要求4所述的涡轮机用转子的修补方法，其特征在于，
通过在所述修补部实施开槽加工，恢复转子叶片槽。
9.如权利要求1所述的涡轮机用转子的修补方法，其特征在于，
所述熔敷速度快的薄焊，使用熔敷速度比TIG焊接快的焊接方法而进行。
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