DE10348422B4

DE10348422B4 - Thermisch belastetes Bauteil, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils

Info

Publication number: DE10348422B4
Application number: DE2003148422
Authority: DE
Inventors: Brendon Scarlin
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: DE10348422A1; US20050106407A1; US7179342B2

Abstract

Thermisch belastetes Bauteil (10), insbesondere Rotor für eine Dampf- oder Gasturbine, welches Bauteil (10) mehrere Bauteilabschnitte umfasst, die während des Betriebes unterschiedlich hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wobei ein erster Bauteilabschnitt für Temperaturen > 750°C, ein zweiter Bauteilabschnitt für Temperaturen etwa zwischen 750°C und 600°C und ein dritter Bauteilabschnitt für Temperaturen < 600°C ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) in den thermisch unterschiedlich belasteten Bauteilabschnitten aus unterschiedlichen Werkstoffen besteht, wobei der erste Bauteilabschnitt aus einer ausscheidungsgehärteten Nickelbasislegierung, der zweite Bauteilabschnitt aus einer lösungsgeglühten Nickelbasislegierung und der dritte Bauteilabschnitt aus einem hochtemperaturfesten Stahl besteht, und dass das Bauteil (10) mit seinen unterschiedlichen Bauteilabschnitten durch miteinander verschweißte, jeweils einen Bauteilabschnitt bildende Einzelelemente (12, ..., 17) aufgebaut ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein thermisch belastetes Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils.
STAND DER TECHNIK
Kritische Komponenten wie z. B. geschmiedete Rotoren oder Rohre oder gegossene Gehäuse für Hochtemperatur-Dampfkraftwerke oder Komponenten von Gasturbinen oder anderen Turbomaschinen mit Betriebstemperaturen > 700°C müssen aus Nickelbasislegierungen mit der notwendigen mechanischen und Kriechfestigkeit bei diesen Temperaturen hergestellt werden.
Zuallererst werden bei Temperaturen unmittelbar oberhalb des Einsatzbereiches von Hochtemperaturstählen solche Nickelbasislegierungen ausgewählt, welche eine chemische Zusammensetzung aufweisen, die es ihnen erlaubt, die gewünschten Hochtemperatureigenschaften auf einfache Weise durch ein Lösungsglühen bei einer Temperatur von typischerweise nahe 1000°C und anschließendes Abkühlen zu erreichen.
Bei noch höheren Betriebstemperaturen werden noch komplexere Nickelbasislegierungen benötigt, welche bei noch höheren Temperaturen (typischerweise > 750°C) die notwendige mechanische und Kriechfestigkeit aufweisen. Diese Legierungen haben noch komplexere Zusammensetzungen, die es ihnen ermöglichen, die gewünschten Eigenschaften durch die Bildung von stabilen Ausscheidungen zu erreichen. Derartige Ausscheidungen werden durch eine mit einer Ausscheidungshärtung verbundene Wärmebehandlung erzeugt, die auf das vorgängige Lösungsglühen folgt und in der Regel in einem Temperaturbereich zwischen 700 und 900°C durchgeführt wird.
Derartige ausscheidungshärtbare Nickelbasislegierungen besitzen die gewünschten Eigenschaften für Anwendungen im Temperaturbereich >> 700°C, haben aber gleichwohl eine Reihe von Nachteilen:

• Sie können wegen fehlender Fabrikationseinrichtungen und wegen ihrer Neigung zur Rissbildung während der Herstellung nicht in den Größen hergestellt und bearbeitet werden, die für große Rotoren, Rohre oder Gehäuse notwendig sind.
• Wegen des breiten Erstarrungsbereichs der Legierungen sind sie ohne die Bildung von Erstarrungsrissen, die ihre Anwendung unmöglich machen würden, schwierig zu schweißen (siehe z. B.: High Temperature Materials for Power Engineering, Liege, 24–27 September 1990, p. 1309, p. 1461, p. 1471 and p. 1481) Insbesondere begünstigt das Schweißen des voll ausgehärteten Materials die Rissbildung wegen der geringen Fähigkeit des Materials, die während des Schweißens auftretenden differentiellen Dehnungen auszugleichen. Die Legierungen sind wegen der zugesetzten Elemente, welche durch Ausscheidungsreaktionen die Hochtemperaturfestigkeit erzeugen, teuer.

Häufig sind bei großen, im Betrieb mit hohen Temperaturen beaufschlagten Komponenten wie Rotoren, Gehäusen, Rohren oder dgl. Bereiche vorhanden, in denen die Betriebstemperatur am höchsten ist, sowie Bereiche, in denen die Betriebstemperatur deutlich unter der höchsten Betriebstemperatur liegt. Für derartige Fälle ist bereits seit längerem vorgeschlagen worden, die Komponenten in Einklang mit der Betriebstemperaturverteilung aus mehreren Teilabschnitten zusammenzusetzen (zusammenzuschweißen), die aus einem der Betriebstemperatur des jeweiligen Abschnitts angepassten Material bestehen.
Aus der DE 41 15 230 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Herstellung einer Flüssigphasen-Diffusionsbindung. Das Verfahren sieht die Verwendung eines Einbaumaterials mit hohem Diffusionsvermögen vor.
So ist es aus der DE 199 53 079 A1 bekannt, zur Bildung einer Komponente zwei Bauteile aus hochlegierten, warmfesten martensitisch/ferritischen Stählen, austenitischen Stählen oder Superlegierungen auf Nickel-, Nickel-Eisen- und Kobaltbasis miteinander zu verschweißen, wobei wenigstens eines der Bauteile im Verbindungsbereich zunächst mit einem Zusatzwerkstoff auf Nickelbasis plattiert wird, das plattierte Material dann qualitätswärmebehandelt wird, und schließlich die Bauteile unter Einsatz desselben Zusatzwerkstoffes miteinander verschweißt werden. In einem näher erläuterten Ausführungsbeispiel wird ein erstes Bauteil aus IN706 (Inconel 706), beispielsweise eine Scheibe eines (aus mehreren Scheiben zusammengesetzten) Rotors im lösungsgeglühten Zustand mit dem Zusatzwerkstoff SG-NiCr20Nb mittels UP(Unter Pulver)-Schweißung mit Draht plattiert. Anschließend wird die plattierte IN706-Scheibe einer Wärmebehandlung unterzogen, welche für die Qualität notwendig ist (Stabilisierungsglühung bei 820 +/– 15°C, Abkühlung auf RT, Ausscheidungshärtung bei 730 +/– 15°C, Abkühlung auf RT). Die plattierte IN706-Scheibe wird dann mit einer weiteren plattierten Scheibe aus dem hochlegierten martensitisch/ferritischen Stahl St13TNiEL verschweißt, wobei die Wurzellagen mittels WIG-Schweißung und die Verstärkungslagen mittels UP-Drahtschweißung aufgebracht werden. Anschließend wird das verschweißte Bauteil bei 610 +/– 15°C spannungsarm geglüht.
Aus der DE 197 41 637 A1 ist ein Verfahren zum Schweißen von aushärtbaren Nickel-Basis-Legierungen bekannt.
In der DE 101 12 062 A1 wird ein Verfahren zum Zusammenschweißen zweier thermisch unterschiedlich belasteter Teile, die insbesondere für eine Turbomaschine vorgesehen sind, vorgeschlagen. Das erste Teil besteht dabei aus Stahl, und das zweite Teil besteht aus einer Nickelbasislegierung. Bei dem Verfahren wird vor dem Verschweißen zunächst auf das zweite Teil aus der Nickelbasislegierung eine Zwischenschicht aufgebracht, in der von innen nach außen die in der Nickelbasislegierung vorhandenen und für die Rissbildung verantwortlichen zusätzlichen Elemente progressiv abnehmen. Das zweite Teil besteht vorzugsweise aus IN625 (Inconel 625). Die aus mehreren Einzelschichten aufgebaute Zwischenschicht besteht vorzugsweise aus IN617 (Inconel 617).
Aus der DE 30 09 476 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von Schweißverbindungen zwischen Werkstücken unterschiedlicher Legierungen bekannt, wobei die Schweißverbindung aus mehreren Zonen unterschiedlicher Legierung besteht. Beim Schweißen wird ein Legierungsübergang mit monoton stetigem oder feinstufigem Verlauf erzeugt.
Aus der DE 29 01 338 A1 ist ein Verfahren zum Schweißen von Gußeisen mittels Schweißzusätzen aus Nickel-Eisen-Legierungen bekannt.
Aus der US 6,152,697 A ist es weiterhin bekannt, einen geschweißten Rotor in den thermisch unterschiedlich belasteten Abschnitten aus mehr als zwei Einzelelementen zusammenzusetzen, die aus einem unterschiedlichen Werkstoff bestehen. Zur Anwendung kommt dabei ein 12Cr-Stahl für den Abschnitt mit der höchsten Temperatur, sowie ein 2.1/4CrMoV-Stahl und ein 3.1/2NiCrMoV-Stahl für thermisch weniger stark belastete Abschnitte.
Mit den bekannten Lösungen lassen sich wirtschaftliche Lösungen für Betriebstemperaturen, die über 750°C hinausreichen, nicht realisieren.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein im Betrieb thermisch belastetes und abschnittsweise unterschiedlichen Temperaturen ausgesetztes Bauteil zu schaffen, welches sich einfach und preisgünstig herstellen lässt, im Abschnitt mit der höchsten Temperatur mit Temperaturen oberhalb 750°C belastbar ist, und sich durch eine hohe mechanische Festigkeit auszeichnet, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, das Bauteil in den thermisch unterschiedlich belasteten Bauteilabschnitten mit unterschiedlichen Werkstoffen auszuführen, wobei ein erster Bauteilabschnitt für Temperaturen > 750°C aus einer ausscheidungsgehärteten Nickelbasislegierung, ein zweiter Bauteilabschnitt für Temperaturen zwischen 750°C und 600°C aus einer lösungsgeglühten Nickelbasislegierung und ein dritter Bauteilabschnitt für Temperaturen < 600°C aus einem hochtemperaturfesten Stahl besteht, und dass das Bauteil mit seinen unterschiedlichen Bauteilabschnitten durch miteinander verschweißte, jeweils einen Bauteilabschnitt bildende Einzelelemente aufgebaut ist.
Eine besonders gute Festigkeit wird dadurch erreicht, dass die Einzelelemente durch Schweißnähte untereinander verbunden sind, welche jeweils als Zusatzwerkstoff eine lösungsgeglühte Nickelbasislegierung enthalten, wenn zumindest eines der durch die Schweißnaht verbundenen Einzelelemente aus einer Nickelbasislegierung besteht.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das den ersten Bauteilabschnitt bildende Einzelelement vor dem Auftragen der Zwischenschicht lösungsgeglüht wird, und nach dem Auftragen der Zwischenschicht ausscheidungsgehärtet wird.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
1 in Teilfigur (a) im Längsschnitt die noch nicht verschweißten Teile eines Rotors gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die an den Verbindungsstellen zum Einsatz kommenden Zusatzwerkstoffe mit Großbuchstaben (B, C) gekennzeichnet sind; Teilfigur (b) zeigt eine Variante für den zentralen Teil des Rotors aus Teilfigur (a);
2 in mehreren Teilfiguren (a) bis (d) verschiedene Schritte bis zu einem Zwischenstadium bei der Herstellung des Rotors gemäß 1;
3 die röntgenographische Prüfung der Schweißnaht in dem Zwischenstadium gemäß 2(d);
4 die Ultraschallprüfung von außen in einem späteren Zwischenstadium; und
5 die Ultraschallprüfung von innen in einem späteren Zwischenstadium.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäße Lösung soll erreichen, dass
die Menge der eingesetzten ausscheidungshärtbaren Nickelbasislegierungen dadurch begrenzt wird, dass die Legierung nur in dem Abschnitt mit der höchsten Temperaturbelastung verwendet wird und mit preisgünstigeren Werkstoffen in weniger belasteten Abschnitten verschweißt wird,
die ausscheidungshärtbaren Nickelbasislegierungen im lösungsgeglühten Zustand (niedrige Festigkeit, hohe Duktilität) geschweißt werden und ihre volle Festigkeit erst durch spätere Wärmebehandlungen erhalten, wobei jedes beliebige Schmelzschweißverfahren wie WIG, MIG, MAG, Elektronenstrahlschweißen, Laserschweißen, etc. eingesetzt werden kann,
die Neigung zur Rissbildung in den ausscheidungsgehärteten Legierungen minimiert wird, indem Zwischenschichten (Aufbutterungsschichten) mit einer Nickelbasislegierung geringerer Festigkeit eingeführt werden; durch die Einführung der Zwischenschichten ist die mechanische Beschränkung gering und es werden nur geringe Spannungen erzeugt, so dass Rissbildung im ausscheidungsgehärteten Material vermieden wird; die Rissbildungstendenz wird auch dadurch reduziert, dass nur sehr wenig von der ausscheidungsgehärteten Nickelbasislegierung beim Auftragsschweißen der Zwischenschichten aufgeschmolzen wird, so dass nur eine geringer Anteil der Rissbildung beim Verfestigen verursachenden Elemente wie Ti und Al in der Schweißschmelze vorhanden sind; dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine Auftragsschweißtechnik mit niedrigem Wärmeeintrag verwendet wird lösungsgeglühte Nickelbasislegierungen mit geringerer Wärmefestigkeit bei Temperaturen von typischerweise < 750°C eingesetzt werden; und 9–12%Cr-Stähle bei Temperaturen von typischerweise < 600°C verwendet werden, um die Kosten zu minimieren und eine gute Schweißbarkeit zu erreichen.
Für Bauteile (Rotoren, Rohre, Gehäuse etc.) von Dampfkraftwerken, die bei Temperaturen bis zu 800°C arbeiten, können in den drei Bauteilabschnitten, die den drei unterschiedlichen Temperaturbereichen (T > 750°C, 750°C > T > 600°C; T < 600°C) zugeordnet sind, beispielsweise die folgenden Werkstoffe eingesetzt werden:

• (A) eine ausscheidungsgehärtete Nickelbasislegierung wie z. B. Waspalloy^TM, die üblicherweise in drei Schritten bei ca. 1050, 850 und 760°C wärmebehandelt wird;
• (B) eine lösungsgeglühte Nickelbasislegierung wie z. B. IN617 (Inconel^TM 617), welche üblicherweise in einem Schritt bei ca. 1050°C wärmebehandelt wird;
• (C) ein 10%Cr-Stahl, der idealerweise in zwei Schritten bei ca. 1050 und 700°C wärmebehandelt wird.

Das folgende Verfahren wird angewendet, um Verbindungen zwischen dem Werkstoff A und dem Werkstoff A, oder zwischen dem Werkstoff A und dem Werkstoff B oder zwischen dem Werkstoff A und dem Werkstoff C oder zwischen dem Werkstoff B und dem Werkstoff C herzustellen:
Der Werkstoff A wird im lösungsgeglühten Zustand (Lösungsglühen bei 1050°C) eingesetzt und an den Verbindungsflächen durch Auftragsschweißen mit einer Zwischenschicht aus dem Werkstoff B versehen (aufgebuttert). Das so vorbereitete Werkstück wird nach dem Auftragsschweißen bei typischerweise 850°C wärmebehandelt, um die beim Schweißen aufgetretenen Spannungen zu reduzieren und gleichzeitig die volle Festigkeit des ausscheidungsgehärteten Werkstoffs A zu erreichen. Das aufgebutterte Material A kann nun mit dem Material B oder C verschweißt werden. Typischerweise kann diese Schweißverbindung unter Einsatz einer Nickelbasislegierung als Schweißmetall bzw. Zusatzwerkstoff ausgeführt werden, wobei die Nickelbasislegierung bereits beim Abkühlen aus dem geschmolzenen Zustand während des Schweißens ihre volle Festigkeit erreicht. Als Nickelbasislegierung kommt ein Material wie Werkstoff B, also z. B. IN617, in Betracht.
Zwischen den Werkstoffen B und C können auf die gleiche Weise und mit demselben Zusatzwerkstoff Schweißverbindungen hergestellt werden.
Schweißverbindungen zwischen Werkstoff C und Werkstoff C können durch angepasste Elektroden (typischerweise 9–12%Cr-Zusammensetzung) hergestellt werden; danach wird eine für den Werkstoff C geeignete Wärmebehandlung z. B. bei 680°C durchgeführt, die gleichzeitig für bestimmte Werkstoffe A, z. B. Waspalloy^TM, die Eigenschaften noch einmal verbessert.
Auf diese Weise kann eine ideale Kombination von Werkstoffen erzielt werden, bei der unter Senkung der Kosten die für den jeweiligen Temperaturbereich und die mechanische Belastung optimalen Werkstoffe verwendet werden. Jeder Werkstoff wird vor dem Schweißen und nach dem Schweißen nahe am idealen Temperaturwert wärmebehandelt, wodurch eine hohe mechanische und Kriechfestigkeit erreicht und Restspannungen minimiert werden.
Am Beispiel eines Rotors soll die erfindungsgemäße Lösung nachfolgend erläutert werden:
In 1a) sind in einem Ausschnitt im Längsschnitt entlang einer Rotorachse 11 aufgereiht verschiedene einzelne Elemente 12, ..., 17 dargestellt, aus denen der Rotor 10 zusammengeschweißt wird. Die verschiedenen Einzelelemente umfassen drei (kreisförmige) Rotorscheiben 12, 13 und 14 sowie drei (kreisförmige) Rotorringe 15, 16 und 17, die zwischen den Rotorscheiben 12, 13, 14 angeordnet sind. Im dargestellten Beispiel ist die zentrale Rotorscheibe 13 aus dem Werkstoff A. Die beiden anderen Rotorscheiben 12 und 14 ebenso wie die Rotorringe 15 und 16 sind aus dem Werkstoff C. Der dritte Rotorring 17 ist aus dem Werkstoff B. Die Werkstoffe B und C oder Ähnliche werden auch – wie dies in 1 eingetragen ist – als Zusatzwerkstoffe bzw. Schweißmetalle bei den Schweißverbindungen zwischen den Rotorringen und -scheiben eingesetzt.
In den 2 bis 4 werden die Herstellungsschritte beim Zusammenbau des Rotors 10 gemäß 1a) dargestellt, bei dem nur die zentrale Rotorscheibe 13 aus dem Werkstoff A besteht. Es ist aber auch denkbar, gemäß 1b anstelle der zentralen Rotorscheibe 13 eine Kombination aus einer zentralen Rotorscheibe 13 und einem angrenzenden Rotorring 18 vorzusehen, die beide aus dem Werkstoff A bestehen und vor dem Verschweißen mit Zwischenschichten 19, 19' bzw. 20, 20' ausgestattet werden.
Bei der Herstellung des Rotors 10 wird gemäß 2a von der zentralen Rotorscheibe 13 aus dem Werkstoff A ausgegangen, die bei 1050°C lösungsgeglüht ist. An den späteren Verbindungsstellen werden dann durch Auftragsschweißen Zwischenschichten (Aufbutterungsschichten) 19, 19' aus dem Material B aufgebracht (2b). Nach dem Auftragsschweißen der Zwischenschichten 19, 19' wird die Rotorscheibe 13 bei typischerweise 850°C gehalten, um die beim Schweißen entstandenen Spannungen abzubauen und durch Ausscheidungshärtung annähernd die volle Festigkeit des Materials A zu erreichen. Danach wird die Rotorscheibe 13 gemäß 2c und 2d mit den benachbarten Rotorringen 15 und 17 verschweißt, die aus dem Werkstoff C bzw. B bestehen. Als Zusatzwerkstoff für den Schweißvorgang wird ein Werkstoff vom Typ B wie z. B. IN617 eingesetzt, der seine volle Festigkeit während der Abkühlung aus dem geschmolzenen Zustand beim Schweißen erreicht.
Die sich bildenden Schweißnähte 21, 21' (2d) sind nun, da die Rotorringe 15, 17 einen von außen noch zugänglichen Hohlraum 22 umschließen, sowohl von außen wie auch von innen zugänglich. Dies kann ausgenutzt werden, um die Schweißnähte einer genauen und sorgfältigen Qualitätsprüfung mittels eines zerstörungsfreien Prüfverfahrens zu unterziehen. In 3 ist dies für die Schweißnaht 21' am Beispiel einer Röntgenuntersuchung gezeigt: Eine Röntgenquelle (Röntgenröhre) 23 wird in den Hohlraum des Rotorrings 17 geschoben, so dass die abgegebene Röntgenstrahlung von innen nach außen die Schweißnaht 21' radial durchdringen kann. Das Abbild der Schweißnaht 21' wird mittels einer außen angeordneten Röntgenaufnahmevorrichtung 24, z. B. einem Röntgenfilm, aufgenommen und kann dann ausgewertet werden. Die Röntgenquelle 23 und die Röntgenaufnahmevorrichtung 24 können in der Anordnung nach 3 ohne weiteres auch ihre Plätze vertauschen. Denkbar ist selbstverständlich auch der Einsatz entsprechender elektronischer Aufnahme- und Auswertungsvorrichtungen.
Der ungehinderte Zugang zur Innenseite der Rotorringe bzw. Schweißnähte ist aber auch bei der Anwendung von Ultraschallprüfverfahren vorteilhaft: Wenn die Schweißnähte Zusatzwerkstoffe vom Werkstofftyp B (auf Nickelbasis) enthalten, ist bei den erforderlichen Wandstärken für den Rotor wegen der vergleichsweise hohen Schallabsorption in der Schweißnaht eine vollständige Prüfung nur möglich, wenn sie von der Innen- und Außenseite durchgeführt wird. In 4 und 5 ist die Ultraschallprüfung der Schweißnaht 21' von der Außen- und Innenseite mittels eines Ultraschallmesskopfes 25 dargestellt.
Auch die nächste Schweißnaht 26 zwischen den beiden Rotorringen 16 und 17, die ebenfalls Zusatzwerkstoff vom Typ B enthält, kann mittels Ultraschall von innen und außen geprüft werden (gestrichelt eingezeichneter Ultraschallmesskopf). Erst wenn diese Prüfungen erfolgreich abgeschlossen sind, können die von den Rotorringen 15, ..., 17 umschlossenen Hohlräume 22 durch Anschweißen der nächsten Rotorscheiben 12 und 14 aus dem Werkstoff C geschlossen werden. Die dabei entstehenden Schweißnähte enthalten nur Zusatzwerkstoff vom Typ C und können daher ohne Schwierigkeiten nur von außen mittels Ultraschall geprüft werden.
Bezugszeichenliste

10: Rotor
11: Rotorachse
12, 13, 14: Rotorscheibe
15, ..., 18: Rotorring
19, 19': Zwischenschicht (Aufbutterungsschicht)
20, 20': Zwischenschicht (Aufbutterungsschicht)
21, 21', 26: Schweißnaht
22: Hohlraum
23: Röntgenquelle
24: Röntgenaufnahmevorrichtung (z. B. Röntgenfilm)
25: Ultraschallmesskopf
B, C: Werkstoff

Claims

Thermisch belastetes Bauteil (10), insbesondere Rotor für eine Dampf- oder Gasturbine, welches Bauteil (10) mehrere Bauteilabschnitte umfasst, die während des Betriebes unterschiedlich hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wobei ein erster Bauteilabschnitt für Temperaturen > 750°C, ein zweiter Bauteilabschnitt für Temperaturen etwa zwischen 750°C und 600°C und ein dritter Bauteilabschnitt für Temperaturen < 600°C ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) in den thermisch unterschiedlich belasteten Bauteilabschnitten aus unterschiedlichen Werkstoffen besteht, wobei der erste Bauteilabschnitt aus einer ausscheidungsgehärteten Nickelbasislegierung, der zweite Bauteilabschnitt aus einer lösungsgeglühten Nickelbasislegierung und der dritte Bauteilabschnitt aus einem hochtemperaturfesten Stahl besteht, und dass das Bauteil (10) mit seinen unterschiedlichen Bauteilabschnitten durch miteinander verschweißte, jeweils einen Bauteilabschnitt bildende Einzelelemente (12, ..., 17) aufgebaut ist.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (12, ..., 17) durch Schweißnähte (21, 21'; 26) untereinander verbunden sind, welche jeweils als Zusatzwerkstoff eine lösungsgeglühte Nickelbasislegierung enthalten, wenn zumindest eines der durch die Schweißnaht verbundenen Einzelelemente aus einer Nickelbasislegierung besteht.
Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein als Einzelelemente eine Mehrzahl von in der Rotorachse (11) hintereinander angeordneten und miteinander verschweißten Rotorscheiben (12, 13, 14) und Rotorringen (15, 16, 17) umfassender Rotor (10) ist, wobei jeweils eines der durch eine Schweißnaht verbundenen Einzelelemente ein Rotorring (15, 16, 17) ist, wenn die Schweißnaht als Zusatzwerkstoff eine lösungsgeglühte Nickelbasislegierung enthält.
Verfahren zum Herstellen eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehende Einzelelemente (12, ..., 17), von denen zwei (13, 17) aus einer Nickelbasislegierung bestehen, miteinander verschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verschweißen des den ersten Bauteilabschnitt bildenden Einzelelements (13) mit einem einen anderen Bauteilabschnitt bildenden Einzelelement (15, 17) zunächst im Bereich der späteren Schweißnaht (21, 21') eine die Schweißbarkeit fördernde Zwischenschicht (19, 19'), insbesondere durch Auftragsschweißen, aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das den ersten Bauteilabschnitt bildende Einzelelement (13) vor dem Auftragen der Zwischenschicht (19, 19') lösungsgeglüht wird, und nach dem Auftragen der Zwischenschicht (19, 19') ausscheidungsgehärtet wird.