DE69007253T2

DE69007253T2 - Wiederherstellung einer Schaufel.

Info

Publication number: DE69007253T2
Application number: DE69007253T
Authority: DE
Inventors: Michael James Fraser
Original assignee: Refurbished Turbine Components Ltd
Current assignee: Refurbished Turbine Components Ltd
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1990-12-18
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2010-12-19
Also published as: AU634842B2; US5067234A; DE69007253D1; EP0433972A1; ZA9010347B; GB9027407D0; GB2240734B; CA2033052A1; GB8929005D0; JP2896713B2; IN179426B; ATE102521T1; JPH04223822A; EP0433972B1; AU6838090A; GB2240734A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reparieren von Turbinenschaufeln.
Das Reparaturverfahren ist in erster Linie, aber nicht ausschließlich auf die Art von Turbinenschaufeln gerichtet, bei der benachbarte Schaufeln durch Bindedrähte, Spanndrähte, Deckbänder oder andere Teile miteinander verbunden sind, welche die Ausbildung eines Lochs oder einer anderen Ungleichmäßigkeit in wenigstens einigen Turbinenschaufeln erfordern, wobei ein solches Loch oder eine Ungleichmäßigkeit nachfolgend zweckmäßigerweise als Ungleichmäßigkeit bezeichnet wird.
Der Zweck von Bindedrähten, Deckbändern etc. ist es, eine übermäßige Relativbewegung zwischen Schaufeln zu vermeiden und Schwingungen beim Betrieb der Turbine zu dämpfen.
Beim Einsatz der Turbine sind die Schaufeln unvermeidbar Verschleiß und Beschädigung ausgesetzt und sind, insbesondere im Fall von Dampfturbinen, einem als Spannungsrißkorrosion bekannten Effekt ausgesetzt, der besonders auf der Niederdruckseite der Turbine auftritt, wo üblicherweise Spanndrähte auf Turbinenschaufelreihen vorhanden sind.
Während es viele Jahre lang üblich war, beschädigte Turbinenschaufeln zu ersetzen, gestatten nun neue Reparaturverfahren die Ausführung zufriedenstellender Reparaturen an beschädigten Schaufeln, wobei manche Reparaturverfahren ausgeführt werden können, während sich die Schaufeln noch an Ort und Stelle auf dem Rotor befinden, wobei die Zeit erheblich vermindert wird, die normalerweise zur Ausführung solcher Reparaturen benötigt wird, und die Möglichkeit einer Beschädigung der Schaufeln, die leicht auftreten kann, wenn sie von der Rotoranordnung getrennt werden müssen, minimiert wird.
Es wurde von den Anmeldern herausgefunden, daß Ungleichmäßigkeiten ein beträchtliches Problem darstellen, unabhängig davon, ob die Schaufel repariert wird, während sie sich auf dem Rotor befindet oder nicht. Während es scheinen könnte, daß eine zufriedenstellende Reparatur durchgeführt werden kann, um eine Beschädigung einer Schaufel zu beheben, ist es hingegen so, daß die erforderliche, intensive Wärme während eines Schweißvorgangs zu einer Spannungskonzentration um eine Ungleichmäßigkeit wie etwa ein Bindedrahtloch herum führt, die sich später in Form von Rissen um das Bindedrahtloch herum zeigt, nachdem sich die Schaufel wieder im Einsatz befindet.
Es ist in manchen Fällen auch erforderlich, eine Turbinenschaufel vor der Reparatur einer physikalischen Kraft zu unterwerfen, um die Schaufel zu biegen oder vorzuverformen oder anderweitig zu verformen, um sie in ihre richtige Stellung zurückzubringen oder sie leicht aus ihrer richtigen Stellung zu entfernen, wobei man weiß, daß der auszuführende Reparaturschritt wahrscheinlich dazu führt, daß sich die Schaufel am Ende der Reparatur in ihrer richtigen Stellung oder so nahe daran wie möglich befindet.
Es ist manchmal notwendig, Wärme auf die Schaufel einwirken zu lassen, um eine solche Vorverformung zu ermöglichen, wobei dies wesentlich ist, wenn die Schaufel relativ dick ist.
Es ist möglich, daß in manchen Fällen die auszuführende Reparatur nur an der vorderen, äußeren Kante der Turbinenschaufel stattfindet und es daher genügt, das Bindedrahtloch in der Nähe der Schweißzone durch Einschweißen eines Stopfens oder Ausfüllen mit Schweißmaterial auszufüllen.
Wenn allerdings, wie oben erwähnt, eine physikalische Kraft auf die Schaufel aufgebracht werden muß, kann die gesamte Schaufel durch die physikalische Kraft beeinflußt werden, und das Vorhandensein weiterer Bindedrahtlöcher, selbst wenn sich diese nicht in der Nähe der Schweißzone befinden, kann eine Spannungskonzentration um die Bindedrahtlöcher herum verursachen, und die Anwendung einer physikalischen Kraft kann im Extremfall eine Verformung eines Bindedrahtlochs verursachen, die es schwierig macht, die Bindedrähte wieder einzusetzen.
Jede Zufuhr von Spannungen in die Schaufel würde eine Wärmebehandlung notwendig machen, die ihrerseits zur Spannungskonzentration um Ungleichmäßigkeiten herum führen kann.
Um dieses Problem zu überwinden, haben die Anmelder in der EP- A-0056328 vorgeschlagen, Ungleichmäßigkeiten wie Bindedrahtlöcher mit Schweißgut auszufüllen, bevor mit einem Schweißvorgang begonnen wird.
Die EP-A-0087279 als nächstkommender Stand der Technik schlägt vor, einen Metallstopfen in ein Bindedrahtloch einzuschweißen, wobei der Stopfen mit einer zentralen Einkerbung versehen ist oder so lang ist, daß er von einer Bohrmaschine geortet werden kann, um nachfolgend das Bindedrahtloch neu zu bohren.
Der anscheinend unnötige Schritt des Einschweißens eines Stopfens oder des Ausfüllens des Bindedrahtlochs mit Schweißmaterial führte zu einer großen Verbesserung der Zuverlässigkeit reparierter Schaufeln.
Mit der zunehmenden Kompliziertheit von Reparaturverfahren und der Entwicklung von Vorrichtungen zur Reparatur von Turbinenschaufeln im eingebauten Zustand auf dem Rotor wurde herausgefunden, daß Beschädigungen an vor- und nachlaufenden Kanten repariert werden können, während sich die Schaufeln im eingebauten Zustand auf dem Rotor befinden, daß hingegen die Ausfüllung von Ungleichmäßigkeiten mit Schweißgut nicht in allen Fällen möglich ist, da entweder der Zugang zur Schaufel für eine Schweißvorrichtung zu der Stelle, an der sich die Ungleichmäßigkeit befindet, unmöglich ist, oder weil, selbst wenn ein Ausfüllen der Ungleichmäßigkeit möglich wäre, das nachfolgende neue Bohren des Lochs nach Ausführung der Reparatur nicht möglich ist.
Da den Anmeldern bewußt ist, daß es nicht zufriedenstellend ist, die Ungleichmäßigkeit nicht auszufüllen, schien es daher bislang nicht möglich zu sein, solche Schaufeln zu reparieren, während sie sich auf dem Rotor befinden, wenn eine zufriedenstellende Betriebslebensdauer nach der Reparatur verlangt wird.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren zum Reparieren von Turbinenschaufeln zu schaffen, das die obenerwähnten Probleme überwindet oder minimiert.
Erfindungsgemäß stellen wir ein Verfahren zum Reparieren einer Turbinenschaufel mit einer Ungleichmäßigkeit bereit, wobei:
(a) ein Stopfen von etwa dem gleichen Querschnitt wie die besagte Ungleichmäßigkeit bereitgestellt wird;
(b) der besagte Stopfen in die besagte Ungleichmäßigkeit hineingetrieben wird, so daß der Stopfen, ohne schweißen zu müssen, fest in der Ungleichmäßigkeit sitzt;
(c) ein Reparaturschritt an der Turbinenschaufel ausgeführt wird, wobei auf die Schaufel eine Beanspruchung ausgeübt wird;
(d) die Schaufel wärmebehandelt wird, um wenigstens in einem Gebiet, in dem der Schaufel beträchtliche thermische Energie zugeführt wurde, Spannungen abzubauen;
(e) der besagte Stopfen aus der besagten Ungleichmäßigkeit entfernt wird.
Der Reparaturschritt, der eine Beanspruchung der Schaufel mit sich bringt, kann die Anwendung einer physikalischen Kraft und/oder die Anwendung einer beträchtlichen Wärmeenergie umfassen.
In manchen Fällen kann es unnötig sein, eine Schweißreparatur an einer Schaufel auszuführen, und der allein notwendige Reparaturschritt kann darin bestehen, eine verformte oder verbogene Turbinenschaufel neu auszurichten, wobei die Beanspruchung der Schaufel hauptsächlich auf der physikalischen Kraft beruht, die aufzubringen ist.
Wenn eine solche physikalische Kraft aufgebracht werden muß, gewährleistet das Anbringen eines Stopfens in der Ungleichmäßigkeit der Schaufeln, etwa in Bindedrahtlöchern, daß weitere Spannungskonzentrationen um solche Ungleichmäßigkeiten herum vermieden werden.
Selbst nach der Anwendung einer physikalischen Kraft kann es erforderlich sein, Wärmebehandlungsvorgänge vorzunehmen, wobei in diesem Fall der Stopfen während des Wärmebehandlungsvorgangs an Ort und Stelle in der Unregelmäßigkeit verbleibt, da die Temperatur, auf die die Schaufel gebracht werden muß, um einen zufriedenstellenden Spannungsabbau zu bewirken, ihrerseits in einer Unregelmäßigkeit, die ohne Stopfen verbleibt, Spannungen hervorrufen kann.
Es wurde unerwarteterweise gefunden, daß das Vorhandensein eines Stopfens in der Ungleichmäßigkeit, etwa einem Bindedrahtloch, sofern sich das Gebiet mit der Ungleichmäßigkeit nicht unmittelbar benachbart zu dem Gebiet befindet, in das eine beträchtliche thermische Energie eingeleitet wird, äußerst wirksam beim Vermeiden von Verformungen des Bindedrahtlochs zu sein scheint und darüber hinaus das Auftreten eines Spannungsaufbaus minimiert, wenn die Schaufel einer beträchtlichen physikalischen Kraft unterworfen werden sollte, oder während einer nachfolgenden Wärmebehandlung.
In manchen Fällen kann es sein, daß sich die Ungleichmäßigkeit in einem Gebiet befindet, welches, obwohl es nicht unmittelbar benachbart zu dem Gebiet liegt, in welches eine beträchtliche thermische Energie eingeleitet wird, ausreichend nahe an dem Gebiet um die Ungleichmäßigkeit herum liegt, um einer Spannungskonzentration aufgrund Wärmeleitung aus der Reparaturzone unterworfen zu sein.
Die Stopfen zum Verschließen der Ungleichmäßigkeiten können geringfügig länger als die Dicke der auszufüllenden Ungleichmäßigkeit sein, und es ist beabsichtigt, daß die Endabschnitte mit einer leichten Anschrägung versehen sind, um das Einsetzen der Stopfen in die Ungleichmäßigkeit zu erleichtern.
Der Reparaturschritt, der eine Beanspruchung der Schaufel mit sich bringt, kann die Anwendung einer physikalischen Kraft und/oder die Anwendung einer beträchtlichen thermischen Energie einschließen.
Es wurde herausgefunden, daß, sofern das Gebiet der Ungleichmäßigkeit mit einer Wärmesenke versehen wird, der Stopfen ein zufriedenstellendes Mittel darstellt, um eine Spannungskonzentration aufgrund einer physikalischen Kraft zu vermeiden, und eine Wärmesenke gewährleistet, daß das Gebiet der Ungleichmäßigkeit vor dem Erreichen von Temperaturen bewahrt wird, die zu hohen Spannungskonzentrationen aufgrund der Anwendung beträchtlicher thermischer Energie führen würden.
Vorzugsweise ist die Wärmesenke mit dem besagten Stopfen verbunden, und es wird erwogen, den Stopfen in manchen Fällen mit einer Durchgangsbohrung zu versehen, durch die Kühlfluid gehen kann.
Vorzugsweise verläuft die Wärmesenke wenigstens teilweise in der Ungleichmäßigkeit durch das Loch und weist zweckmäßigerweise eine Strömung von Kühlflüssigkeit auf, um die Wahrscheinlichkeit eines Temperaturanstiegs in der Nähe der Ungleichmäßigkeit weiter zu verringern.
Wenn genügend Platz vorhanden ist, kann die Länge des Stopfens größer sein als die Dicke der Ungleichmäßigkeit, die auszufüllen ist, so daß die Endabschnitte nach außen an der Turbinenschaufel vorstehen, was die Wirkung hat, daß Wärme von dem betreffenden Gebiet durch Konvektion, oder wenn weitere Wärmesenken in Berührung damit oder eine Zufuhr von Kühlfluid vorhanden sind, durch Wärmeleitung weggeleitet wird.
In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, die Wärmesenke während eines spannungsabbauenden Wärmebehandlungsvorgangs an Ort und Stelle zu lassen, und in anderen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Wärmesenke zu entfernen und den Wärmebehandlungsvorgang ohne Wärmesenke auszuführen.
Die Ungleichmäßigkeit kann einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wobei der Stopfen entsprechend dimensioniert wird.
Falls die Ungleichmäßigkeit aus einem Bindedrahtloch besteht, kann es in manchen Fällen unnötig oder schwierig sein, den Bindedraht zu entfernen. In einem solchen Fall wird die Wärmesenke in dem Gebiet um das Bindedrahtloch herum angeordnet und kann in thermischer Verbindung mit dem Bindedraht selbst befestigt werden. In einem solchen Fall kann der Bindedraht als Wärmeleiter verwendet werden, um Wärme vom Gebiet des Bindedrahtlochs wegzuleiten.
Es wird auch erwogen, eine Wärmesenke zu verwenden, wenn die Ungleichmäßigkeit aus einem Einsatz aus einem anderen Metall als das Hauptmaterial der Schaufel besteht, z.B. aus einem Erosionsschutz, der auf die Schaufel aufgelötet sein kann, und in einem solchen Fall würden Wärmesenken dazu verwendet, eine übermäßige Wärmeleitung zu der Zone dieses Schutzes zu vermeiden, und solche Wärmesenken würden während eines jeden Wärmebehandlungsvorgangs im Betrieb bleiben, um zu gewährleisten, daß die Temperaturen, denen die Schaufel ausgesetzt ist, das Gebiet des Erosionsschutzes nicht negativ beeinflussen. In Abwesenheit der Wärmesenke könnte die bei der Wärmebehandlung eingebrachte Wärme in manchen Fällen eine so hohe Temperatur hervorrufen, daß die Lötstelle schmilzt oder wenigstens in einen Zustand gebracht wird, in dem der Erosionsschutz nicht mehr dauerhaft an der Schaufel hält.
Die Erfindung wird nachfolgend im einzelnen beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht mit Blickrichtung radial einwärts auf Turbinenschaufeln ist, die untereinander durch Bindedrähte verbunden sind;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines vollständigen Turbinenrotors ist;
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Turbinenschaufel mit einem Paar Bindedrahtlöchern ist, die auch Erosion und Beschädigung an der vorderen, äußeren Kante zeigt;
Fig. 4 eine Ansicht der in Fig. 3 dargestellten Turbinenschaufel ist, wobei ein Bindedrahtloch mit einem Stopfen verschlossen und das andere ausgefüllt ist;-
Fig. 5 eine Ansicht eines Endabschnitts der Turbinenschaufel ist und eine Zone zeigt, in der gewöhnlich Erosion auftritt;
Fig. 6 ein Querschnitt der Turbinenschaufel entlang der Linie A-A in Fig. 5 ist;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht durch eine Ausführungsform einer Wärmesenke ist;
Fig. 8 und 9 die in Fig. 7 gezeigte Wärmesenke bei einer Stufe eines Reparaturvorgangs zeigen;
Fig. 10 und 11 eine weitere Stufe der Reparatur zeigen; und
Fig. 12 und 13 die Schaufel nach der Reparatur zeigen.
Zunächst bezugnehmend auf Fig. 1 und 2 sind drei Turbinenschaufeln 10, 11 und 12 dargestellt, wobei jede Turbinenschaufel Ungleichmäßigkeiten in Form von Durchgangsbohrungen 13 und 14 aufweist, durch die jeweils Bindedrähte 15 und 16 hindurchgehen.
Die Bindedrähte 15 und 16 können entweder mit einem Zwischenraum durch die jeweiligen Durchgangsbohrungen 13 und 14 in den Turbinenschaufeln hindurchgehen, oder sie können mit jeder Turbinenschaufel z.B. durch Löten verbunden sein.
Wenn die Drähte frei durch die Durchgangsbohrungen 13 und 14 hindurchgehen, bewirkt die im Betrieb radial auswärts gerichtete Zentrifugalkraft auf diesen Drähten (normalerweise als Spanndrähte bezeichnet) zwischen benachbarten Turbinenschaufeln einen Druckkontakt zwischen den Drähten und den Turbinenschaufeln, welcher ausreicht, um die erforderliche Einschränkung der Relativbewegung zwischen benachbarten TurbinenschaufeIn hervorzurufen.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Rotors einer Turbine, wobei die Turbinenschaufeln 10, 11 und 12 drei Schaufeln einer beträchtlichen Anzahl sind, die eine vollständige Schaufelreihe im Rotor bilden.
Turbinenschaufeln wie die mit 10, 11 und 12 bezeichneten können in Abhängigkeit von Funktion und Betriebszustand der Turbine aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt sein. Ein typisches Material, aus dem eine Schaufel in einer Dampfturbine hergestellt wird, ist Chromstahl mit einem Chromgehalt von etwa 12 %.
Fig. 3 und 4 zeigen eine Turbinenschaufel 1 mit einem Paar Bindedrahtlöchern 2 und 3. Eine Beschädigung, die Erosion, Risse und ähnliches beinhalten kann, ist in der Zone 4 dargestellt, und die Art der Reparatur erfordert normalerweise, daß ein Gebiet an der äußeren, vorderen Kante, wie es mit dem Pfeil 4 bezeichnet ist, von der Schaufel entfernt wird und ein neues Stück Material daran angeschweißt wird.
Das Bindedrahtloch 2, welches sehr nah an der Reparaturzone liegt, wird gemäß früher von den Anmeldern vorgeschlagenen Reparaturverfahren mit Schweißgut ausgefüllt. Allerdings ist der Zugang zum Bindedrahtloch 3 extrem schwierig, wenn nicht unmöglich, wenn die Reparatur ausgeführt werden soll, ohne die Schaufel vom Rotor abzubauen, und es kann unmöglich sein, das Loch mit Schweißgut auszufüllen und anschließend erneut zu durchbohren. Darüber hinaus würde man aufgrund der Tatsache, daß es sich nicht unmittelbar benachbart zur Reparaturzone 4 befindet, nicht erwarten, daß es einem wesentlichen Temperaturanstieg ausgesetzt sein könnte. Dieses Gebiet kann allerdings Spannungen ausgesetzt sein, wenn die Schaufel einer physikalischen Kraft zum Zwecke des Wiederausrichtens oder einer definierten Verformung unterworfen werden muß. Weiterhin kann eine spannungsabbauende Wärmebehandlung zu einer unerwünschten Spannungskonzentration um das Loch 3 herumführen.
Wie Fig. 4 zeigt, ist bei der Turbinenschaufel 1 das Bindedrahtloch 2 mit Schweißgut ausgefüllt. Als Alternative kann ein Stopfen in das Bindedrahtloch eingeschweißt werden, wodurch die Ungleichmäßigkeit entfernt wird.
Ein Stopfen 5 ist in das Bindedrahtloch 3 hineingetrieben worden, wobei der Stopfen 5 aus dem gleichen Metall wie die Turbinenschaufel oder aus einem anderen geeigneten Material bestehen kann und das wesentliche Erfordernis darin besteht, daß der Stopfen relativ fest im Bindedrahtloch 3 sitzt und bewirkt, daß die Schaufel sich als fester Körper verhält, so daß eine physikalische Verformung der Schaufel aufgrund des Einwirkens einer Kraft darauf nicht zu einer Spannungskonzentration und einer möglichen Verformung des Bindedrahtlochs 3 führt.
Es ist wichtig, daß das Einbringen des Stopfens 5 die Ungleichmäßigkeit nicht in gleicher Weise wie das Ausfüllen des Bindedrahtlochs mit Schweißgut, wie mit 2 bezeichnet, behebt, aber daß durch Schaffen eines eng sitzenden Stopfens im Bindedrahtloch 3 die Wahrscheinlichkeit von Spannungskonzentrationen in diesem Gebiet aufgrund des Einwirkens einer physikalischen Kraft wesentlich verringert wird.
Es wird weiter erwogen, daß es in dem Fall, wenn z.B. das Bindedrahtloch 3 einer beträchtlichen Wärme ausgesetzt ist, was nicht nur als Ergebnis der Ausführung der Reparatur, sondern auch während des Spannungsabbaus der Schaufel nach der Reparatur auftreten kann, wünschenswert sein kann, eine Wärmesenke in der Nähe des Bindedrahtlochs anzuordnen, um zu gewährleisten, daß die Schaufelzone um das Bindedrahtloch herum nicht auf eine Temperatur kommt, die zu einer Spannungskonzentration führen kann.
Die Schaffung einer Kombination aus Wärmesenke und Stopfen wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 5 bis 13 beschrieben.
In Fig. 5 ist die am meisten der Erosion ausgesetzte Zone der Turbinenschaufel dargestellt, welches die vorlaufende Kante 17 am äußeren Ende der Turbinenschaufel ist, da dies der Teil der Schaufel ist, der mit Dampf oder von diesem mitgetragenen Partikeln im Einsatz der Turbine zusammentrifft, und der Teil der Turbinenschaufel ist, der die größte Lineargeschwindigkeit aufweist, da er sich radial am entferntesten Punkt von der Drehachse befindet.
Fig. 6 ist ein Querschnitt durch die Turbinenschaufel 10, und obwohl die Erosion im Gebiet 17 ziemlich gravierend sein kann, ist sie normalerweise nicht so ausgedehnt, daß sie bis zum nächsten Bindedrahtloch 13 in der Schaufel zurückreicht.
Zwei Stopfen 18 und 19 werden in die Bindedrahtlöcher 13 und 14 hineingetrieben oder darin befestigt.
Die Länge der Stopfen 18 und 19 ist größer als die Dicke der Turbinenschaufel, durch die sie sich erstrecken, und sie sind so bemessen, daß sie eng in die Bindedrahtlöcher 13 und 14 passen. Der Grund für die größere Länge der Stopfen 18 und 19 ist der, daß sie mit einer Wärmesenke oder Kühlform zusammenwirken können, die aus einem Paar kastenähnlicher Teile besteht, die von Kühlfluid durchströmt werden können, wie dies im einzelnen in Fig. 7 dargestellt ist.
Die Stopfen 18 und 19 sind jeweils mit einer Durchgangsbohrung oder einem Durchlaß 20 und 21 versehen, der durch deren Zentrum verläuft.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform der Wärmesenke oder Kühlform, die aus einem Paar kastenähnlicher Teile 22 und 23 besteht. Der Kasten 22 hat einen Fluideinlaß 24 und ein Paar Öffnungen 25 und 26, die jeweils mit Dichtungen 27 und 28 versehen sind.
Der Kasten 23 hat einen Auslaß 29 und ein Paar Öffnungen 30 und 31, die jeweils mit Dichtungen versehen sind, wobei die Wärmesenke als Kasten auf jeder Seite der Schaufel angeordnet ist und die Schaufel gestrichelt mit 10 bezeichnet ist, so daß jeder Kasten abdichtend mit den Stopfen 18 und 19 in Berührung steht und ein Fluid in den Einlaß 24 hinein-, durch den Kasten 22 und die Durchgangsbohrungen 20 und 21 in den Stopfen 18 und 19 hindurch- und durch den Auslaß 29 ausströmen kann.
Die Stopfen 18 und 19 wirken somit nicht nur dahingehend, daß sie eine Verformung der Bindedrahtlöcher und eine Spannungskonzentration in dieser Zone aufgrund der Anwendung einer physikalischen Kraft auf die Schaufel verhindern, sondern schaffen auch einen Durchlaß und ein Verbindungsmittel, um zu gewährleisten, daß beim Schweißen des Gebiets 17 die Zonen unmittelbar um die Bindedrahtlöcher 13 und 14 herum nicht auf eine Temperatur kommen, die eine bleibende Beschädigung der Schaufel hervorrufen könnte.
Auf diese Weise kann die die Bindedrahtlöcher 20 und 21 umgebende Zone der Turbinenschaufel 10 trotz eines Schweißvorgangs an der Schaufel im Gebiet ihrer Vorderkante kühl gehalten werden, wobei z.B. ein neues Stück Material 18 eingesetzt wird, was nun kurz unter Bezugnahme auf Fig. 8 bis 13 beschrieben wird.
Ein Stück Material wird aus dem Randabschnitt neben der Vorderkante 17 der Schaufel 10 herausgeschnitten, und ein neues Stück 17a aus hartem Material wird an die Turbinenschaufel 10 geschweißt, wobei dieses Stück ein gehärteter Werkzeugstahl oder Stellit sein kann oder aus einem Material bestehen kann, das im wesentlichen das gleiche ist wie das, aus dem die übrige Schaufel 10 besteht und nach dem Befestigen an der Schaufel gehärtet werden kann.
Das zum Schweißen verwendete Material ist ein Schweißmaterial, das eine ausreichende Verbindung mit dem Grundmaterial der Schaufel gewährleistet und so gewählt werden kann, daß es ein Dämpfungselement zwischen dem neuen Stück l7a und der übrigen Schaufel 10 bildet.
Eine alternative Reparatur ist in Fig. 10 und 11 gezeigt, wobei die dort dargestellte Turbinenschaufel 50 mit einer Wärmesenke 22 und 23 versehen ist, die in gleicher Weise wie in Fig. 8 und 9 daran befestigt ist. In diesem Fall wird die Reparatur allerdings durch Zugabe von geschmolzenem Metall in einem Schweißvorgang ausgeführt, und es kann ein Bearbeitungsvorgang ausgeführt werden, nachdem das Schweißmaterial 51 auf die Schaufel aufgebracht worden ist, um der Schaufel ihre ursprüngliche Form wiederzugeben.
Fig. 12 und 13 zeigen die Schaufel 10, nachdem die Reparatur unter Anwendung einer beträchtlichen Wärmeenergie, d.h. Schweißen, ausgeführt worden ist, wobei die Wärmesenke vor der Wärmebehandlung der Schaufel entfernt wird.
Wenn die Wärmesenke 22 und 23 vor der Wärmebehandlung entfernt wird, ist es wichtig, daß keine scharfe Wärmebehandlung in der Nähe der Bindedrahtlöcher 13 und 14 durchgeführt wird, da sonst die Wärmebehandlung selbst zum Einbau von Spannungen aufgrund der Ungleichmäßigkeit durch die Bindedrahtlöcher führen kann.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Bindedrahtlöcher beschrieben wurde, ist es wichtig, daß eine Wärmesenke in der erläuterten Form oder in einer anderen Form in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach der Erfindung in Abhängigkeit von dem Bereich der Schaufel, an dem sie eingesetzt werden soll, verwendet werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Reparieren einer Turbinenschaufel (1, 10), welche eine Ungleichmäßigkeit (3, 13, 14) aufweist, wobei zunächst

(a) ein Stopfen (5, 18, 19) von etwa dem gleichen Querschnitt wie die besagte Ungleichmäßigkeit (3, 13, 14) bereitgestellt wird;

dadurch gekennzeichnet, daß:

(b) der besagte Stopfen (5, 18, 19) in die besagte Ungleichmäßigkeit hineingetrieben wird, so daß der Stopfen, ohne schweißen zu müssen, fest in der Ungleichmäßigkeit sitzt,

(c) ein Reparaturschritt der Turbinenschaufel (1, 10) ausgeführt wird, wobei auf die Schaufel (1, 10) eine Beanspruchung ausgeübt wird;

(d) die Schaufel (1, 10) wärmebehandelt wird, um wenigstens in den Gebieten, in denen der Schaufel beträchtliche thermische Energie zugeführt wurde, Spannungen abzubauen;

(e) der besagte Stopfen (5, 18, 19) aus der besagten Ungleichmäßigkeit (3, 13, 14) entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reparaturschritt, der eine Beanspruchung der Schaufel mit sich bringt, die Anwendung einer physikalischen Kraft auf die Schaufel (1, 10) umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reparaturschritt, der eine Beanspruchung der Schaufel mit sich bringt, die Anwendung einer beträchtlichen thermischen Energie auf die Schaufel (1, 10) umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen einer beträchtlichen thermischen Energie auf die Schaufel die Folge einer Schweißbearbeitung der Schaufel ist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Stopfen (5, 18, 19) eine Länge hat, die größer als die Tiefe der besagten Ungleichmäßigkeit (3, 13, 14) ist, so daß er von der Oberfläche der Schaufel vorsteht, wenn er sich in der besagten Ungleichmäßigkeit (3, 13, 14) befindet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Wärmesenke im Gebiet der besagten Ungleichmäßigkeit (13, 14).

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Wärmesenke mit dem besagten Stopfen (18, 19) verbunden ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Stopfen (18, 19) eine Durchgangsbohrung (20, 21) aufweist, und daß Verbindungsmittel (22, 23) vorhanden sind, die die Strömung eines Kühlfluids durch den besagten Stopfen (18, 19) ermöglichen.