CZ9904198A3

CZ9904198A3 - Materiál pro opravy, způsob opravování používající tento materiál a opravený předmět

Info

Publication number: CZ9904198A3
Application number: CZ19994198A
Authority: CZ
Inventors: Melvin Robert Jackson; Aaron Todd Frost; Charles Gitahi Mukira; Ann Melinda Ritter; Paul Vincent Crimi; Raymond Alan White
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2001-07-11

Abstract

Slitina, která se používájako materiál pro opravy vysoce legovaných výrobků a při způsobu jejich opravy, obsahuje kobalt v rozsahu od 10,0 do 15,0 % hmotn.; chrom v rozsahu od 24,0 do 30,0 % hmotn.; uhlík v rozsahu od 0,2 do 0,3 % hmotn.; bór v rozsahu od 0,02 do 0,05 % hmotn.; zirkonium v rozsahu od 0,02 do 0,05 % hmotn.; hliník v rozsahu od 0,4 do 3,0 % hmotn.; alespoň jeden žáruvzdorný prvek, vybraný ze skupiny obsahující molybden, tantal, wilfram, niob a rhenium v rozsahu od 0,75 do 7,0 % hmotn. a zbytek nikl.

Description

Materiál pro opravy, způsob opravováni používající tento materiál a opravovaný předmět.

Oblast techniky

Vynález se týká složení materiálu. Zejména se vynález týká složení materiálu vhodného pro opravu turbín a jejich součástí.

Dosavadní stav techniky

Turbíny, nosné plochy, lopatky, náběžné hrany, čepele, trysky a podobné prvky a jejich součásti - dále. součásti turbin, jsou užívány za vysokého tlaku.

Součásti turbin jsou často zhotovovány z vysoce legovaných slitin. Vysoce legované slitiny mají požadovanou odolnost proti oxidaci a odolnost proti korozi a porušení za tepla a vysokých napětí. Jednou známou vysoce legovanou slitinou je GTD111 - vysoce legovaná slitina na bázi niklu mající následující složení v procentech hmotnostních; 14% chrómu «

(Cr) , 9,5% kobaltu (Co) , 3,8% wolframu (W), 1,5% molybdenu (Mo), 4,9% titanu (Ti), 3,0% hliníku (Al) , 0,1% uhlíku (C),

0,01% bóru (Β), 2,8% tantalu (Ta) a zbytek niklu (Ni), Když je materiál GTD111 užít pro součásti turbin vykazuje jednu rovnoosou, monokrystalickou a přímo tuhnoucí mikrostrukturu.

Součásti turbín trpí poškozením a znehodnocením během provozu jako je jejích častý výskyt na hranách lopatek turbin. Toto poškození může způsobit značnou ztrátu materiálů na

• · · · • · · · · • · · · • · · ·

-2hranách lopatek. Ztráta materiálu i v malé části zvyšuje oxidaci a poškození korozí, zrovna tak jako zvýšenou únavu materiálu za tepla.

Poškozené části turbíny musí být opraveny, pokud mají být vráceny do provozu. V minulosti se u poškozené části turbín, například lopatky turbín s poškozenou hranou, se hrana odstraňovala do hloubky rovnající se přibližně překrytí hrany lopatky. Nová hrana lopatky turbíny je připojena k povrchu několikanásobným navařovacím procesem při kterém je navařovaný materiál navařován okolo poškozeného místa hrany části turbíny a tak navařován do podoby nové hrany.

Jeden z těchto navařovacích způsobu opravy částí turbín spočívá v navařování bez předehřevu součástí turbín a kontinuálního ohřevu částí turbín během opravy. Materiál pro opravy pro takovýto způsob navařování často využívá vysoce legované slitiny na bázi niklu, zejména pokud jsou součásti turbín zhotoveny z vysoce legovaných slitin na bázi niklu. Příkladný vysoce legovaný materiál pro opravy IN625 obsahuje vysoce legovanou slitinu na bázi niklu s procentním atomovým obsahem 24,64% chrómu (Cr), 5,6% molybdenu (Mo), 0,25% titanu (Ti), 0,44% hliníku (Al), 0,25%uhlíku (C) 2,1% železa (Fe),

2,3% niobu (Nb) a zbytek niklu (Ni). Vysoce legovaná slitiny IN625 má dobrou přilnavost a mechanickou kompatibilitu s vysoce legovanou slitinou ze které je vyrobena turbina, jako je například GTD111 vysoce legovaná slitina na bázi niklu. Návar obsahující materiál IN625 na součásti turbíny z GTD111 materiálu vykazuje nízký výskyt trhlin následujících po navařovacím procesu. Dále opravovaná součást turbíny pomocí IN625 materiálu vykazuje nízký výskyt trhlin po následném tepelném zpracování, které je pro turbíny charakteristické.

• · ·· • · · · · • · · · · • · · · · · • · · · · • · · · · = 3 =

Zatímco materiál IN625 vykazuje nízký výskyt trhlin, má nevýhodnou mez pevnosti a žáruvzdornost na opravované turbíně a proto může být použit pouze pro opravu součástí turbín s omezenou teplotou a časem, kdy jsou vystaveny vysokému tlaku a teplotě. Z uvedených důvodů, je materiál GTD111 zkoumán jako materiál pro opravu součástí turbín z materiálu GTD111. Při použití tohoto materiálu jsou opravované součásti turbín ohřívány před a během procesu opravy. Součásti turbín se ohřívají na teplotu vyšší než 950°C, čímž může dojít ke vzniku trhlin na součástech turbín a materiálu, použitém pro opravy. Trhliny mohou vyvolat potřebu opětovné opravy již jednou opravené součásti turbíny a nemusí vyrovnat nebo eliminovat problémy s trhlinami u opravovaných součástí turbín, což je samozřejmě nežádoucí.

Součásti turbín opravované pomocí GTD111 vykazují zlepšené pnutí ve svaru ve srovnání se součástmi turbín opravovaných materiálem IN625. Opravované součásti turbín obsahující GTD111 mají větší korozivzdornost oproti IN625, ale jsou náchylné na oxidaci vzhledem k tomu, že jejich korozivzdornost je pouze tak velká jako je korozivzdornost originálních materiálů součástí turbín. Přestože součást turbíny opravená GTD111 vykazuje zlepšenou korozivzdornost ve srovnání se součástí turbíny opravenou IN625, není korozivzdornost tak vysoká, jak je požadována.

Vzhledem k tomu, že je požadována odolnost proti trhlinám a korozivzdornost materiálu pro opravu součást turbín, materiál používaný k opravám, by neměl vyžadovat další ohřev součástí turbíny při opravě, protože nežádoucí vznik trhlin je spojen s ohřevem. Dále, materiál pro opravy by měl být mnohem korozivzdornější než známé materiály pro opravy jako jsou • · » · ft · • · · · • · • · • · • ·

-4například IN625 a GTD111, ale ne pouze tyto a měl by být jako nebo více než IN625.

Podstata vynálezu

Vynález odstraňuje výše uvedené nevýhody známých materiálů pro opravy.

Vynález se týká slitiny, která obsahuje kobalt, chróm, uhlík, bór, zirkon, hliník, alespoň jeden žáruvzdorný materiál a nikl, která může být užita pro opravu výrobků z vysoce legované slitiny.

Vynález se rovněž týká způsobu opravy výrobku z vysoce legované slitiny, využívajícího materiálu pro opravu. Materiál pro opravu obsahuje kobalt, chróm, uhlík, bór, zirkon, hliník, alespoň jeden žáruvzdorný materiál a nikl.

Tyto a další aspekty, výhody a charakteristické znaky řešení podle vynálezu budou zřejmé z následujícího podrobného popisu s pomocí přiložených výkresů, na nichž jsou jednotlivé části označeny vztahovými značkami, popisujícími jednotlivé části řešení podle vynálezu.

Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 je znázorněn graf korozivzdornosti známých materiálů a materiálu pro opravy na bázi niklu.

Na obr. 2 je znázorněn další graf korozivzdornosti známých materiálů a materiálu pro opravy na bázi niklu.

-5Na obr. 3 je znázorněn graf korozivzdornosti materiálů pro opravy na bázi niklu,

Na obr, 4 a 5 je znázorněn graf průběhu napětí do zlomu materiálů pro opravy na bázi niklu.

Příklady provedení vynálezu

V dalším popisu jsou charakteristiky všech materiálů popisovány v jejich zpracované formě bez dalších specifikací. Dále popisované materiály jsou zhotoveny jako dráty, materiály zhotovené s rovnoosou mikrostrukturou jednoduché struktury a materiály získané přímo ochlazenou mikrostrukturou, ale nejsou omezeny pouze na tato provedení. Vlastnosti materiálů zde uváděné jsou získány standardními technickými zkouškami za specifických podmínek, bez dalších specifikací. Složení materiálů je stanoveny v atomových hmotnostních procentech, pokud není uvedeno jinak.

Materiál pro opravy podle tohoto vynálezu obsahuje vysoce legovanou slitinu na bázi niklu, například vysoce legovanou slitinu s austenitickou niklovou (Ni) matricí. Materiál pro opravy je obvykle užíván pro opravu součástí, obsahujících výrobky z vysoce legovaného materiálu jako jsou například, ale nikoli pouze, turbíny, čepele, nosné plochy, lopatky, lamely, trysky a další součásti (dále součásti turbín). Vysoce legovaná slitina součástí turbín obsahuje známé prvky vysoce legovaných slitin, včetně vysoce legovaných slitin na bázi niklu, kobaltu, slitiny niklu a železa a dalších slitin používaných pro provoz za zvýšených teplot, obvykle založené na prvcích ze skupiny VIIIA, kde vysoce legované slitiny

-6vykazují relativně vysokou mechanickou odolnost a které mají vysokou stabilitu povrchu.

Materiál pro opravy s austenitickou niklovou matricí (dále „materiály pro opravu na bázi niklu) má takové složení, které vykazuje a udržuje materiál pro opravy pevný, svařitelný (specificky nebo relativně měřeno tak, aby byl materiál svařitelný při různých podmínkách tak, aby svařený celek plnil všechny funkce pro které je určen) a korozivzdorný. Materiál pro opravy na bázi niklu obsahuje alespoň jeden žáruvzdorný prvek a obsahuje gama (y) strukturu v množství menším než 10 hmotnostních % materiálu.

Materiál pro opravy na bázi niklu podle vynálezu je metalurgicky kompatibilní se základním materiálem součástí turbín jako je vysoce legovaný materiál. Materiál pro opravy na bázi niklu podle vynálezu obsahuje : kobalt (Co), chróm (Cr), uhlík (C), bór (B), zirkonium (Zr), hliník (Al) a alespoň jeden žáruvzdorný prvek obsažený ze skupiny, ale ne na ní omezený, molybden (Mo) , wolfram (W), rhénium (Re), niob (Nb) a tantal (Ta) a zbytek materiálu pro opravu na bázi niklu tvoří nikl (Ni). Rozsah (hmotnostních procent) všech prvků je následující: kobalt v rozsahu od 12,0 do 15,0; chróm v rozsahu od 24,0 do 30,0; uhlík v rozsahu od 0,2 do 3,0; bór v rozsahu od 0,02 do 0,05; zirkonium v rozsahu od 0,02 do 0,05; hliník v rozsahu od 0,4 do 3,0; molybden v rozsahu od 2,0 do 7,0; tantal v rozsahu od 0,75 do 4,0 a zbytek nikl. Výše uvedené žáruvzdorné prvky jako jsou, ale nikoli pouze tyto prvky, molybden, tantal a wolfram v materiálu pro opravy na bázi niklu vytváří vyztužení, například vyztužení při tuhnutí jak materiálu pro opravy, tak materiálu součástí turbín.

·· ·· • · · · · • · · · • · · · · · • · · ·· ·· · =7Materiál pro opravy na bázi niklu obsahuje alespoň jeden další prvek ze skupiny, která není limitující, titan (Ti) a železo (Fe). Další prvky, pokud jsou obsaženy v materiálu pro opravy na bázi niklu, mají následující obsah v hmotnostních procentech: niob v rozsahu od 0,6 do 5,0; titan v rozsahu od 0,25 do 1,9; rhenium v rozsahu od 0,8 do 1,2; železo v rozsahu od 1,9 do 2,3 a wolfram v rozsahu od 1,0 do 3,0.

Tabulka 1 znázorňuje složení materiálu pro opravy podle tohoto vynálezu ve srovnání se základními slitinami na bázi niklu IN617, IN625 a GTDlll, Složení materiálů je uvedeno v hmotnostních procentech a zbytek slitiny materiálu pro opravy je tvořen niklem.

Materiál pro opravy na bázi niklu podle tohoto vynálezu vykazuje větší korozivzdornost, která je srovnatelná a často vyšší než u známých materiálů pro opravy, Chróm, hliník, mangan a křemík obsažené v materiálu pro opravy na bázi niklu, samostatně nebo v kombinaci zvyšují korozivzdornost materiálů pro opravy na bázi niklu. Křemík a mangan dále rovněž zvyšují odolnost proti bodové korozi. Tabulka 2 uvádí přehled okysličování v hmotnosti vztažené na plochu (mg/cm²) u vybraných materiálů pro opravy při teplotě 2000°F (1093°C),

Na obr. 1 a 2 jsou znázorněny grafy představující křivky korozivzdornosti známých materiálů a materiálů pro opravy na bázi niklu podle tohoto vynálezu. Na obr. 3 je grafické znázornění křivek korozivzdornosti pro materiály A až F v závislosti na čase při 2000°F (1093°C) . Křivky korozivzdornosti znázorňují úbytek hmotnosti na ploše pro oxidaci v čase při teplotě 2000°F (1093°C) . Známými materiály jsou IN625, GTDlll a IN617 a jsou zhotoveny ve formě drátu ve

Tabulka 1 ·· ·· • · · 9 • · · · • · ··· ·

9 9

99

99 99 •9 9 9 9 9

9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9

999 99 99

Materiál[a/o]	Co	Cr	C	B	Zr	Al	Mo	Ta	Další	Zb
Materiál 1	15.0	24.9	oTT	0.03	0.03	2.2	4.3	0.81	0.63Nb 1.84TÍ	Ni
Materiál 2	15.0	25.7	0.25	0.03	0.02	1.7	6.5	2.0	1.28TÍ	Ni
Materiál 3	15.0	27.0	0.25	0.03	0.02	1.0	7.0	4.0		Ni
Materiál 4	15.0	27.5	0.25	0.03	0.02	1.2	6.0	2.5	5.0Nb 1.5Re	Ni
Materiál 5	15.0	24.7	0.25	0.03	0.02	2.0	2.5	3.0		Ni
Materiál 6	15.0	24.7	0.25	0.03	0.02	2.0	5.0	3.0		Ni
Materiál 7	15.0	24.7	0.25	0.03	0.02	2.0	5.0	3.0	1.0Re 1.0W	Ni
Materiál 8	15.0	24.7	0.25	0.03	0.02	3.0	5.0	1.5		Ni
Materiál 9	15.0	24.7	0.25	0.03	0.02	2.0	5.0	3.0	3.0W	Ni
Materiál 10	15.0	24.7	0.25	0.03	0.02	2.0	5.0	4.0	3.0W	Ni
Materiál 11	15.0	24.7	0.25	0.03	0.02	2.0	6.0	3.0	3.0W	Ni
Materiál A	15.0	24.7	0.27	0.03 ·	0.02	2.0	5.5	3.5	2.0W	Ni
Materiál B	15.0	24.7	0.27	0.03	0.02	2.0	5.5	3.5	1.25ΜΠ 2.0W 1.0SÍ	Ni
Materiál C	15.0	24.7	0.27	0.03	0.02	2.0	5.5	3.5	1.25Mn 2.0W 2.0SÍ	Ni
Materiál D	15.0	24.7	0.27	0.03	0.02	2.0	5.0	4.0	1.25Mn 3.0W 1-OSi	Ni
Materiál E	15.0	24.7	0.27	0.03	0.02	2.0	5.0	4.0	1.25ΜΠ 3.0W 2.0SÍ	Ni
Materiál F	10.2	23.0				2.2	6.2		0.8W	Ni
IN625		24.64	0.25			0.44	5.6		2.1 Fe 0.25TÍ 2.3Nb	Ni
IN617	12.4	24.7	0.3			2.2	5.5			Ni
GTp111 % hmot.	9.3	15.5	0.5	0.05		6.4	0.9	0.9	1.2W 5.9TÍ	Ni

Φ φ φ · · φ φ · · φ · Φ·· · φ φ · φφ · · · φφ ·φ ·· φ φ φφφφ φ φ ΦΦΦ· φ φφφ · · · φ φ «φφφ φφ φφφφ

-9zpracovaném tvaru a s řízeným ochlazováním a rovnoosou strukturou, jak bylo uvedeno.

Tabulka 2

Hod, při 2000°F	GTD111 drát	GTD111	IN625 drát	DS IN625	Mtl.1	MU. 5	Mtl.6	Mtl.7	Mtl.8	IN617 drát
24	-3.5	-1.4	-2.1	-11.9	1.4	-0.7	-1.2	0.1	-0.7	0.7
48	-6.7	-4.7	-2.1	-70.0	1.4	0.2	-0.7	0.3	0.5	0.7
72	-9.7	-6.1	-6.1		0.9	0.6	-0.1	-0.5	0.6	0.2
141	-16.1	-10.1	-15.7		0.3	0.8	-0.3	-0.7	0.6	0.0
237	-19.4	-14.9	-37.6		-0.8	-1.5	-1.7	-1.5	-0.3
309	-24.0	-18.0	-67.0		-9.7	-5.1	-3.2	-3.6	-1.7	-1.2
405	-28.3	-23.7	-112.0		-58.0	-10.1	-15.9	-8.9	-4.1	-1.9
477	-32.6	-29.0	-149.0		-104	-13.7	-9.2	-14.0	-6.8	-3.4
573	-41.6	-37.2	-180.0		-160	-17.4	-13.8	-20.3	-11.2	-7.0
645	-58.4	-44.1				-19.3	-17.1	-28.6	-15.9	-10.4
741	-88.6	-56.6				-22.6	-20.8	-47.0	-21.0	-13.8
813	-119.0	-67.7				-24.2	-28.1	-73.0	-25.9	-15.9
909	121.0	-80.8				-26.4	-45.4	-91.9	-32.1	-18.5
1002	-137.0	-99.5				-33.1	-70.1	-103	-42.0	-22.3

Materiál pro opravy na bázi niklu podle tohoto vynálezu (s výjimkou materiálu pro opravy Materiál 1), vykazuje korozivzdorné vlastnosti, které jsou stejné nebo vyšší než porovnávané korozivzdorné vlastnosti materiálu GTD111. (Korozivzdorné vlastnosti Materiálu 2 až 4 jsou shodné jako u .10 *· ·* 4 44 ·« ·· ϊί·· .·· · · · :

« ··.·· ·· ··· ·· · c · · ··· · · · · »« ·· ··· »» «· *·

Materiálu 1, a nejsou znázorněny). Materiál pro opravy na bázi niklu ztrácí minimální množství materiálu když je tento vystaven působení vysokých teplot, jako je tomu při aplikaci v turbínách. Materiál 6 vykazuje sníženou oxidaci okolo 30 mg/cm² úbytku po 850 hodinách při teplotě okolo 2500°F (1093°C) , zatímco stejný úbytek vykazuje IN625 po přibližně 150 hodinách za stejných podmínek.

Materiály D a E vykazují příznivé výsledky korozivzdornosti díky zvýšenému množství křemíku v materiálu na opravy na bázi niklu. Zvětšené množství molybdenu zlepšuje korozivzdornost Materiálu E, ve srovnání s korozivzdorností Materiálu A, Materiál E vykazuje vhodnou korozivzdornost materiálu pro opravy a pro užití při opravách. Například, materiál pro opravy na bázi niklu Materiál E má zvýšenou korozivzdornost, kdy je úbytek pouze okolo 30 mg/cm² po 1000 hodinách oxidace pří teplotě okolo 2500°F (1093°C) . Pro srovnání, IN625 má úbytek stejného množství materiálu po méně než 150 hodinách při oxidaci, zatímco stejný úbytek vykazuje IN625 po přibližně 150 hodinách při oxidaci při teplotě okolo 2500°F (1093°C) a GTDlll má úbytek stejného množství materiálu po méně než asi 500 hodinách při oxidaci při teplotě okolo 2500°F (1093°C).

Kromě zvýšené korozivzdornosti má materiál pro opravy na bázi niklu podle tohoto vynálezu žádoucí pevnost jako je zejména mez pevnosti popřípadě mez tažnosti. Vysoká mez pevnosti zlepšuje odolnost proti lomu materiálu pro opravy. Požadovaná mez pevnosti vysoce legovaných slitin na bázi niklu může být snížena prvky dodanými pro zvýšení korozivzdornosti. Množství prvků přidaných do vysoce legované slitiny je v takovém množství, aby byla získána požadovaná korozivzdornost a zlepšená pevnost.

• 4 · » ·> »»· 444 « 4 4··· ·· · · · · · « 4 4 4 4 4 4*4 ·· 44 444 44 44 4·

-11Mez pevnosti materiálů pro opravy z vysoce legované slitiny může být nepříznivě ovlivněna přítomností velkého množství manganu a křemíku. Například, Materiály A, B a C mají životnost do lomu v rozsahu od okolo 68 hodin do přibližně 98 hodin při provádění lomové houževnatosti při teplotě okolo 2000°F (1093°C)/3ksi na vzduchu při zvětšeném množství obsahu manganu a křemíku. Proto je obsah manganu a křemíku v materiálu pro opravy z vysoce legované slitiny v takovém množství, který zaručuje požadované zvýšení meze pevnosti, při zvýšené korozivzdornosti.

Na obr. 4 a 5 jsou znázorněny graficky křivky pevnosti jako meze tečení (napětí versus Larson Millerův parametr Plm = T (C + logt) kde C = 20, T je ve stupních R, t v hodinách) pro materiál pro opravy na bázi niklu podle tohoto vynálezu. Grafy rovněž znázorňují křivky pevnosti meze tečení pro DS IN625 a DS IN617 materiály a vysoce legované slitiny pevné slitiny gama primární (y) jako jsou, ale nikoli pouze tyto, Rene 80 a Rene 41 (obchodní značky firmy General Electric Company). Mez tečení je stanovena na vzorcích na zkušebním stroji při použití známých zkušebních testů.

Na obr. 4 jsou znázorněny křivky pro DS Materiály 1, 5 a 6 a na obr, 5 jsou znázorněny, křivky pro DS Materiály 2, 3, 4,

9, 10 a 11 v porovnání s DS IN625 a DS IN617. Křivky tečení znázorňují mez tečení pro materiály pro opravu na bázi niklu podle tohoto vynálezu ve srovnání s DS IN625 a DS IN617, Životnost materiálu pro opravy při zkoušce meze tečení za teploty 2000°F (1093°C)/3ksi na vzduchu pro materiály je následující: DS IN617 okolo 160 hodin; Materiál 9 okolo 77 hodin; Materiál 10 okolo 198 hodin; Materiál 11 okolo 186 * » ·♦·· ♦·· ··· • «···· · * · · · * · z> · · · * <«· «· ·· ·»« ·* · · · *

-12 = hodin; Materiál 2 okolo 67 hodin; Materiál 3 okolo 68 hodin a

Materiál 4 okolo 37 hodin.

Pro další zlepšení korozivzdornosti má materiál pro opravy DS Materiál 6 sníženou četnost prasknutí svaru a prodlouženou životnost do lomu při zkoušce meze tečení při teplotě 2000°F (1093°C)/3ksi, Životnost do zlomu DS Materiálu 6 je přibližně šestkrát delší než životnost do lomu materiálu DS IN625 při stejných podmínkách.

Tabulka 3 uvádí pevnost, houževnatost a oxidaci pro Materiály A až F podle vynálezu. Materiály pro opravu na bázi niklu, Materiály A až F mají relativní houževnatost, která je požadována pro materiály na opravu turbín, jako materiál, který je snadno zpracovatelný během oprav. Jejich pevnost je zvýšena a oba materiály pro opravu Materiály D a E pevnost alespoň srovnatelnou s materiálem vysoce legované slitiny při teplotě 2000°F (1093°C)/3ksi.

Tabulka 3

Materiál	YS/UTS 1800°F-ksi	%el/RA 1800°F	2000F/3ksi (hod.)	Loss @ 1000hod/2000°F
Materiál A	23/23	76/80	79.3	>200mg/cm2
Materiál B	21/23	80/90	97.2	55
Materiál C	19/24	62/82	68.2	40
Materiál D	19/21	91/89	211.7	160
Materiál E	22/29	61/81	337.4	30
Materiál F	18/20	103/92	40.1	150

• · 00 • « • · 0 • 0 0

000 0 ·

9

-13Mez tečení Materiálů D a E podle tohoto vynálezu vykazuje zvýšenou hodnotu při zvětšeném obsahu wolframu a tantalu (ve srovnání s Materiály B a C) . Životnost do lomu přímo chlazeného Materiálu E je přibližně dvojnásobná proti přímo ochlazovanému materiálu IN617 a je v podstatě shodná S životností rovnoosé primární gama (γ) struktury pevného materiálu Rene 80 při zkoušce při teplotě 2000°F (1093°C)/3ksi. Materiál E nesplňuje zkoušku pevnosti při 3ksi na vzduchu po 335 hodinách při teplotě 2000°F (1093°C) . Pro srovnání, u přímo ochlazovaného IN625 materiálu dochází k porušení již po 50 hodinách, přičemž u přímo ochlazovaného IN617 materiálu již po 160 hodinách, při zkoušce pevnosti za shodných podmínek. Materiál E má rovněž nižší četnost lomů když je užit při svařování bez tlaku na součástech turbín, jako jsou součásti turbín zhotovené z GTDlll. Materiál pro opravy na bázi niklu Materiál E nevykazuje lomy po tepelném zpracování. Při svařování pod tlakem k těmto lomům dochází.

Při způsobu opravy výrobků z vysoce legované slitiny je materiál pro opravy podle tohoto vynálezu upraven ve vhodné formě pro způsob opravování. Například, aniž by tím byl omezen rozsah vynálezu, když způsob opravování zahrnuje rozbrušování poškozené hrany do hloubky přibližně stejné jako je povlak součásti turbíny. Nová hrana součásti turbíny je zhotovena na rovině součásti několikanásobným navařovacím procesem materiálem na opravy v podobě drátu podle tohoto vynálezu. Materiál pro opravy je přiváděn jako drát do tekutého svaru na hraně součásti turbíny a hořákem je roznášet po lopatce do tvaru nové hrany. Dále může být materiál pro opravy přiváděn do svaru v místě poškozené části turbíny. Ze znalosti způsobů opravy podle tohoto vynálezu, používajících materiál pro

Φ « · • O • · · φ · φ φ · · • φ · · « φ • φ ·

Φ · * ♦

- 14opravy podle vynálezu lze používat další způsoby, které využívají materiál pro opravy.

vhodné opravné

I když jsou zde popsána různá provedení, je zřejmé, že z popisu je možné dospět k dalším variantám řešení, která jsou zřejmá odborníkům v dané oblasti techniky, a která vycházejí z řešení, uvedených v patentových nárocích,

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Slitina, vyznačující se tím, že obsahuje kobalt, chrom, uhlík, bór, zirkonium, hliník, alespoň jeden žáruvzdorný prvek a nikl.
2. Slitina podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje kobalt v rozsahu od 10,0 do 15,0 % hmot,; chrom v rozsahu od 24,0 do 30,0 % hmot.; uhlík v rozsahu od 0,2 do 0,3 % hmot.; bór v rozsahu od 0,02 do 0,05 % hmot.; zirkonium v rozsahu od 0,02 do 0,05 % hmot.; hliník v rozsahu od 0,4 do 3,0 % hmot.; alespoň jeden žáruvzdorný prvek vybraný ze skupiny obsahující molybden, tantal, wolfram, niob a rhenium v rozsahu od 0,75 do 7,0 % hmot, a zbytek nikl.
3. Slitina podle nároku 1, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je alespoň z prvků molybden a tantal.
4. Slitina podle nároku 3, vyznačující se tím, že molybden je v rozsahu od 2,0 do 7,0 % hmot. a tantal je v rozsahu od 0,75 do 4,0 % hmot. žáruvzdorným prvkem je alespoň z prvků molybden a tantal.
5. Slitina podle nároku 1, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal.
6. Slitina podle nároku 5, vyznačující se tím, že molybden je v rozsahu od 2,0 do 7,0 % hmot. a tantal je v rozsahu od 0,75 do 4,0 % hmot.

• · > · «16 =
7. Slitina podle nároku 1, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je alespoň z prvků molybden, wolfram a tantal.
8. Slitina podle nároku 7, vyznačující se tím, že molybden je v rozsahu od 2,0 do 7,0 % hmot., wolfram je v rozsahu od 1,0 do 3,0 % hmot, a tantal je v rozsahu od 0,75 do 4,0 % hmot.
9. Slitina podle nároku 1, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je alespoň z prvků mangan, niob, titan, rhenium a křemík.
10. Slitina podle nároku 9, vyznačující se tím, že niob je v rozsahu od 0,6 do 5,0 % hmot., titan je v rozsahu od 0,25 do 1,9 % hmot., rhenium je v rozsahu od 0,8 do 1,2 % hmot,, křemík je v rozsahu od 1,0 do 2,0 % hmot, a mangan je v rozsahu okolo 1,25 % hmot.

Slitina podle nároku 1, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal a dále obsahuje niob a titan. Slitina podle nároku 1, vyznačující se že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal a dále obsahuje titan. Slitina podle nároku 1, vyznačující se tím, že

žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal a dále obsahuje niob a rhenium.

-1714, Slitina podle nároku 1, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal a dále obsahuje rhenium a wolfram.
15. Slitina podle nároku 1, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden, wolfram a tantal a dále obsahuje mangan a křemík,
16. Slitina podle nároku 1, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal, kobalt je v rozsahu okolo 15,0 % hmot,, chróm je v rozsahu okolo 24,7 % hmot., uhlík je v rozsahu okolo 0,25 % hmot., bór je v rozsahu okolo 0,03 % hmot,, zirkon je v rozsahu okolo 0,02 % hmot., hliník je v rozsahu okolo 2,0 % hmot., molybden je v rozsahu okolo 5,0 % hmot., tantal je v rozsahu okolo 3,0 % hmot., zbytek je nikl.
17. Slitina podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje křemík, wolfram a mangan a žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal, kobalt je v rozsahu okolo 15,0 % hmot., chróm je v rozsahu okolo 24,7 % hmot., uhlík je v rozsahu okolo 0,27 % hmot., bór je v rozsahu okolo 0,03 % hmot., zirkon je v rozsahu okolo 0,02 % hmot., hliník je v rozsahu okolo 2,0 % hmot., molybden je v rozsahu okolo 5,0 % hmot., tantal je v rozsahu okolo 4,0 % hmot,, manganu je 1,25 % hmot., wolframu je 3,0 % hmot, křemíku je 2,0 % hmot. a zbytek jé nikl.
18. Slitina podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje γ struktury méně než okolo 10 %.

• ΦΦΦ φ · · · · * · « · · · · · φ · ··· Ί · φ • · · · · * · · · » ·· · e φφφφ· φφ φφ

- 1819. Materiál pro opravy výrobků z vysoce legované slitiny, vyznačující se tím, že obsahuje kobalt, chrom, uhlík, bór, zirkonium, hliník, alespoň jeden žáruvzdorný prvek a nikl.
20. Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že obsahuje kobalt v rozsahu od 10,0 do 15,0 % hmot.;

chrom v rozsahu od 24,0 do 30,0 % hmot.; uhlík v rozsahu od 0,2 do 0,3 % hmot.; bór v rozsahu od 0,02 do 0,05 % hmot.; zirkonium v rozsahu od 0,02 do 0,05 % hmot.; hliník v rozsahu od 0,4 do 3,0 % hmot.; alespoň jeden žáruvzdorný prvek vybraný ze skupiny obsahující molybden, tantal, wolfram, niob a rhenium v rozsahu od 0,75 do 7,0 % hmot. a zbytek nikl,
21. Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je alespoň z prvků molybden a tantal,
22. Materiál pro opravy podle nároku 21, vyznačující se tím, že molybden je v rozsahu od 2,0 do 7,0 % hmot. a tantal je v rozsahu od 0,75 do 4,0 % hmot.
23. Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal,
24. Materiál pro opravy podle nároku 23, vyznačující se tím, že molybden je v rozsahu od 2,0 do 7,0 % hmot. a tantal je v rozsahu od 0,75 do 4,0 % hmot.
25. Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je alespoň z prvků molybden, wolfram a tantal.

• ·0 • * « · · · » 0 · · • 0 00 · · • * 0

0 0 < «

0 0

0 0

0 0 « 0

0 0 » ♦ 0 «

0 0 0 *

-1926, Materiál pro opravy podle nároku 25, vyznačující se tím, že molybden je v rozsahu od 2,0 do 7,0 % hmot., wolfram je v rozsahu od 1,0 do 3,0 % hmot. a tantal je v rozsahu od 0,75 do 4,0 % hmot.
27, Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je alespoň z prvků mangan, niob, titan, rhenium a křemík.

28. Materiál pro opravy podle nároku 27, vyznačující se tím, že niob je v rozsahu od 0,6 do 5,0 % hmot., titan je v rozsahu od 0,25 do 1,9 % hmot., rhenium je v rozsahu od 0,8 do 1,2 % hmot,, křemík je v rozsahu od 1,0 do 2,0 %

hmot. a mangan je v rozsahu okolo 1,25 % hmot. 29, Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden obsahuje niob a titan. a tantal a dále 30. Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden obsahuje titan. a tantal a dále 31. Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden obsahuje niob a rhenium. a tantal a dále 32. Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal a dále

obsahuje rhenium a wolfram.

9 9 9

-20 =

33. Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal a dále obsahuje mangan, wolfram a křemík,
34. Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal, materiál dále obsahuje kobalt, který je v rozsahu okolo 15,0 % hmot., chróm je v rozsahu okolo 24,7 % hmot., uhlík je v rozsahu okolo 0,25 % hmot., bór je v rozsahu okolo 0,03 % hmot., zirkon je v rozsahu okolo 0,02 % hmot., hliník je v rozsahu okolo 2,0 % hmot., molybden je v rozsahu okolo 5,0 % hmot., tantal je v rozsahu okolo 3,0 % hmot., zbytek je nikl.
35. Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že dále obsahuje křemík, wolfram a mangan a žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal, kobalt je v rozsahu okolo 15,0 % hmot., chróm je v rozsahu okolo 24,7 % hmot., uhlík je v rozsahu okolo 0,27 % hmot., bór je v rozsahu okolo 0,03 % hmot., zirkon je v rozsahu okolo 0,02 % hmot., hliník je v rozsahu okolo 2,0 % hmot·, molybden je v rozsahu okolo 5,0 % hmot., tantal je v rozsahu okolo 4,0 % hmot., manganu je 1,25 % hmot., wolframu je 3,0 % hmot, křemíku je 2,0 % hmot. a zbytek je nikl.
36. Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že obsahuje γ struktury méně než okolo 10 %,
37. Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že výrobek z vysoce legované slitiny je součástí turbíny.
38. Materiál pro opravy podle nároku 19, vyznačující se tím, že součást turbíny je zhotovena z alespoň jedné • · » ·· · · · · · .· ·· ··♦«· ·» »·

-21z následujících slitin: vysoce legovaná slitina na bázi niklu, vysoce legovaná slitina na bázi železa a vysoce legovaná slitina na bázi kobaltu.
39. Výrobek z vysoce legované slitiny, obsahující materiál pro opravy, vyznačující se tím, že materiál pro opravy obsahuje kobalt, chrom, uhlík, bór, zirkonium, hliník, alespoň jeden žáruvzdorný prvek a nikl.
40. Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím, že materiál pro opravy obsahuje kobalt v rozsahu od 10,0 do 15,0 % hmot.; chrom v rozsahu od 24,0 do 30,0 % hmot.; uhlík v rozsahu od 0,2 do 0,3 % hmot.; bór v rozsahu od 0,02 do 0,05 % hmot.; zirkonium v rozsahu od 0,02 do 0,05 % hmot.; hliník v rozsahu od 0,4 do 3,0 % hmot,; alespoň jeden žáruvzdorný prvek vybraný ze skupiny obsahující molybden, tantal, wolfram, niob a rhenium v rozsahu od 0,75 do 7,0 % hmot. a zbytek nikl.
41. Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je alespoň z prvků molybden a tantal,
42. Výrobek podle nároku 41, vyznačující se tím, že molybden je v rozsahu od 2,0 do 7,0 % hmot. a tantal je v rozsahu od 0,75 do 4,0 % hmot.
43. Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal.
44. Výrobek podle nároku 43, vyznačující se tím, že molybden je v rozsahu od 2,0 do 7,0 % hmot. a tantal je v rozsahu od 0,75 do 4,0 % hmot.

• · • · * · • * · β · · fl • fl · ♦ fl fl t :

• · fl • « fl · · • fl flfl • ♦ · · • · fl ♦ • fl fl · • · · fl • * · ·

-2245. Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je alespoň z prvků molybden, wolfram a tantal.
46. Výrobek podle nároku 45, vyznačující se tím, že molybden je v rozsahu od 2,0 do 7,0 % hmot., wolfram je v rozsahu od 1,0 do 3,0 % hmot. a tantal je v rozsahu od 0,75 do 4,0 % hmot.
47. Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je alespoň z prvků mangan, niob, titan, rhenium a křemík.
48. Výrobek podle nároku 47, vyznačující se tím, že niob je v rozsahu od 0,6 do 5,0 % hmot., titan je v rozsahu od 0,25 do 1,9 % hmot., rhenium je v rozsahu od 0,8 do 1,2 % hmot., křemík je v rozsahu od 1,0 do 2,0 % hmot. a mangan je v rozsahu okolo 1,25 % hmot.

49. Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je niob a titan. molybden a tantal a dále obsahuj e 50. Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím. že žáruvzdorným prvkem je titan. molybden a tantal a dále obsahuje 51. Výrobek podle nároku 3 9, vyznáčující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal a dále obsahuje

niob a rhenium.

• » β · • · « ·

9 » ·> * 9

-2352, Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal a dále obsahuje rhenium a wolfram.
53. Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal a dále obsahuje mangan, wolfram a křemík.
54. Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal, materiál dále obsahuje kobalt, který je v rozsahu okolo 15,0 % hmot., chróm je v rozsahu okolo 24,7 % hmot., uhlík je v rozsahu okolo 0,25 % hmot., bór je v rozsahu okolo 0,03 % hmot., zirkon je v rozsahu okolo 0,02 % hmot., hliník je v rozsahu okolo 2,0 % hmot., molybden je v rozsahu okolo 5,0 % hmot., tantal je v rozsahu okolo 3,0 % hmot., zbytek je nikl.
55. Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím, že dále obsahuje křemík, wolfram a mangan a žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal, kobalt je'v rozsahu okolo 15,0 % hmot., chróm je v rozsahu okolo 24,7 % hmot., uhlík je v rozsahu okolo 0,27 % hmot., bór je v rozsahu okolo 0,03 % hmot., zirkon je v rozsahu okolo 0,02 % hmot., hliník je v rozsahu okolo 2,0 % hmot., molybden je v rozsahu okolo 5,0 % hmot., tantal je v rozsahu okolo 4,0 % hmot., manganu je 1,25 % hmot., wolframu je 3,0 % hmot, křemíku je 2,0 % hmot. a zbytek je nikl.
56. Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím, že obsahuje γ struktury méně než okolo 10 %.

♦ AA ·♦ ··

AAA A * AA A

AAA · A A A

AA AAA AA A

AAA AAAA

AAA »· A A AA

-2457, Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím, že výrobek z vysoce legované slitiny je součástí turbíny.

58, Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím, že součást turbíny je zhotovena z alespoň jedné z následujících slitin: vysoce legovaná slitina na bázi niklu, vysoce legovaná slitina na bázi železa a vysoce legovaná slitina na bázi kobaltu.

Výrobek podle nároku 39, vyznačující se tím, že součást turbíny je zhotovena z vysoce legované slitiny na bázi niklu. Způsob opravy výrobku z vysoce legované slitiny spočívající ve vytváření materiálu na opravy a jeho nanášení na výrobek z vysoce legované slitiny, vyznačující se tím, že materiál pro opravy obsahuj e kobalt, chrom, uhlík, bór, zirkonium, hliník, jeden žáruvzdorný prvek a nikl. alespoň Způsob podle nároku 60, vyznačující se tím, že materiál

pro opravy obsahuje kobalt v rozsahu od 10,0 do 15,0 % hmot.; chrom v rozsahu od 24,0 do 30,0 % hmot.; uhlík v rozsahu od 0,2 do 0,3 % hmot.; bór v rozsahu od 0,02 do 0,05 % hmot.; zirkonium v rozsahu od 0,02 do 0,05 % hmot.; hliník v rozsahu od 0,4 do 3,0 % hmot.; alespoň jeden žáruvzdorný prvek vybraný ze skupiny obsahující molybden, tantal, wolfram, niob a rhenium v rozsahu od 0,75 do 7,0 % hmot. a zbytek nikl.

62, Způsob podle nároku 60, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je alespoň z prvků molybden a tantal.

0 0 0 • 0 · • 0 ·

0 0 0

0« 0* • 0 0 0

0 «0 0

0 0 000 · • 0 0

0 0 0 0

-2563, Způsob podle nároku 62, vyznačující se tím, že molybden je v rozsahu od 2,0 do 7,0 % hmot. a tantal je v rozsahu od 0,75 do 4,0 % hmot.
64. Způsob podle nároku 60, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal.
65. Způsob podle nároku 64, vyznačující se tím, že molybden je v rozsahu od 2,0 do 7,0 % hmot, a tantal je v rozsahu od 0,75 do 4,0 % hmot.
66. Způsob podle nároku 60, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je alespoň z prvků molybden, wolfram a tantal.
67. Způsob podle nároku 66, vyznačující se tím, že molybden je v rozsahu od 2,0 do 7,0 % hmot,, wolfram je v rozsahu od 1,0 do 3,0 % hmot. a tantal je v rozsahu od 0,75 do 4,0 % hmot.
68. Způsob podle nároku 60, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je alespoň z prvků mangan, niob, titan, rhenium a křemík.
69. Způsob podle nároku 68, vyznačující se tím, že niob je v rozsahu od 0,6 do 5,0 % hmot., titan je v rozsahu od 0,25 do 1,9 % hmot., rhenium je v rozsahu od 0,8 do 1,2 % hmot., křemík je v rozsahu od 1,0 do 2,0 % hmot. a mangan je v rozsahu okolo 1,25 % hmot.
70. Způsob podle nároku 60, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal a dále obsahuje niob a titan.

• 9 9 * 9 9 9 9 9 99 * ·»«· »,· ·««· » * ··· , · · ·«· ·· · . » · ··· ···« ·« ·· ··» »· ·♦ ♦·

-2671. Způsob podle nároku 60, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal a dále obsahuje titan.
72. Způsob podle nároku 60, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal a dále obsahuje niob a rhenium.
73. Způsob podle nároku 60, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal a dále obsahuje rhenium a wolfram.
74. Způsob podle nároku 60, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal a dále obsahuje mangan, wolfram a křemík.
75. Způsob podle nároku 60, vyznačující se tím, že žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal, materiál dále obsahuje kobalt, který je v rozsahu okolo 15,0 % hmot., chróm je v rozsahu okolo 24,7 % hmot., uhlík je v rozsahu okolo 0,25 % hmot., bór je v rozsahu okolo 0,03 % hmot., zirkon je v rozsahu okolo 0,02 % hmot., hliník je v rozsahu okolo 2,0 % hmot., molybden je v rozsahu okolo 5,0 % hmot., tantal je v rozsahu okolo 3,0 % hmot., zbytek je nikl.
76. Způsob podle nároku 60, vyznačující se tím, že dále obsahuje křemík, wolfram a mangan a žáruvzdorným prvkem je molybden a tantal, kobalt je v rozsahu okolo 15,0 % hmot,, chróm je v rozsahu okolo 24,7 % hmot., uhlík je v rozsahu okolo 0,27 % hmot., bór je v rozsahu okolo 0,03 % hmot., zirkon je v rozsahu okolo 0,02 % hmot., hliník je

-27• · · · ·· · · 9 · 9 · • 9 · 9 9 9 9 9 9 9 · • 9 ··· 9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 99 99 9 9 9 9 v rozsahu okolo 2,0 % hmot., molybden je v rozsahu okolo 5,0 % hmot., tantal je v rozsahu okolo 4,0 % hmot., manganu je 1,25 % hmot., wolframu je 3,0 % hmot, křemíku je 2,0 % hmot. a zbytek je nikl.
77. Způsob podle nároku 60, vyznačující se tím, že výrobek z vysoce legované slitiny je součástí turbíny.
78. Způsob podle nároku 60, vyznačující se tím, že součást turbíny je zhotovena z alespoň jedné z následujících slitin: vysoce legovaná slitina na bázi niklu, vysoce legovaná slitina na bázi železa a vysoce legovaná slitina na bázi kobaltu.