EP1996740A1 - Welding additive material, use of the welding additive material, welding methods and component - Google Patents

Welding additive material, use of the welding additive material, welding methods and component

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EP1996740A1
EP1996740A1 EP07712229A EP07712229A EP1996740A1 EP 1996740 A1 EP1996740 A1 EP 1996740A1 EP 07712229 A EP07712229 A EP 07712229A EP 07712229 A EP07712229 A EP 07712229A EP 1996740 A1 EP1996740 A1 EP 1996740A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nickel
welding
based material
maximum
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07712229A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe Paul
Nikolai Arjakine
Rolf WILKENHÖNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP07712229A priority Critical patent/EP1996740A1/en
Publication of EP1996740A1 publication Critical patent/EP1996740A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/056—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K35/38—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area
    • B23K35/383—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area mainly containing noble gases or nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05B2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F05B2230/232—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding

Definitions

  • the invention relates to a filler metal according to claim 1, a use thereof according to claim 7, a method of welding according to claim 15 and a component according to claim 17.
  • Nickel-based superalloys have the most favorable combination of mechanical properties, corrosion resistance, and processability for gas turbine construction for aircraft and power plants, of all high temperature materials.
  • the high increase in strength is made possible in particular by the particle hardening with very high volume fractions of the coherent ⁇ 'phase Ni 3 (Al-Ti, Ta, Nb).
  • alloys with a higher ⁇ 'content are generally considered to be only partially weldable. This low weldability is due to:
  • Nickel alloys generally have a relatively low thermal conductivity and a relatively high thermal expansion coefficient, similar to the values of austenitic steels and Co alloys. The introduced welding heat is therefore removed relatively slowly, and the inhomogeneous heating leads to high thermal stresses, which leads to thermal fatigue, which can be controlled only with great effort.
  • Nickel alloys are very sensitive to hot cracks with rapid change of temperature cycles in the higher temperature range.
  • Cause are Kornskyschmelzonne due to variations in the chemical composition (segregations) or formation of low-melting phases such as sulfides or borides.
  • Nickel alloys generally have a high proportion of the ⁇ 'phase in a ⁇ matrix.
  • the proportion of the ⁇ 'phase is for nickel-based superalloys for turbine components to greater than 40vol%. This requires high strength, but also low ductility of the material, in particular at low temperatures and in the region of the temperature field in which the ⁇ / ⁇ 'precipitation processes can take place ("Ductility-Dip Temperature Range” or "Subsolidus Ductility Dip”). , depending on the alloy about 700 0 C to 1100 0 C). Occurring stresses can therefore be less degraded by plastic flow, which generally increases the risk of cracking.
  • Nickel alloys show the phenomenon of Post-Weld Heat Treatment Cracks, also called Strain-Age Cracking.
  • cracks are characteristically generated in the first heat treatment after welding by ⁇ / ⁇ 'precipitation processes in the heat affected zone or - if the welding additive can form the ⁇ ' phase - in the weld metal as well.
  • the cause is local stresses that arise during the departure of the ⁇ 'phase due to the contraction of the surrounding matrix.
  • the sensitivity for strain-age cracking increases with increasing proportion of ⁇ '-forming alloying constituents such as Al and Ti, since this also increases the proportion of ⁇ ' phase in the microstructure.
  • One way to avoid cracks when welding nickel-base superalloys with high-strength filler metals (also nickel-based superalloys) is to reduce the temperature difference and thus the stress gradient between the weld and the rest of the component. This is achieved by preheating the component during welding.
  • An example is the manual TIG welding in a protective gas, wherein the weld is inductively preheated (by means of induction coils) to temperatures greater than 900 0 C.
  • this complicates and increases the cost of the welding process significantly.
  • due to lack of accessibility this can not be done for all areas to be welded.
  • welding methods are used, which ensure a very low heat input into the base material. These methods include laser welding and electron beam welding. Both methods are very expensive. In addition, they require programming and automation effort, which can be uneconomical in repair welding with frequently changing damage patterns and damage sites.
  • B 0.001% - 0.007% boron
  • B 0.005% B
  • maximum 1.5% iron (Fe) in particular maximum 0.5% Fe
  • Mn manganese
  • Si maximum 0.15% silicon
  • Si in particular not more than 0.1% Si, balance nickel.
  • the proposal is for a filler metal filler and a use thereof which enables repair welding of gas turbine blades and other nickel base superalloy hot gas components by manual or automated room temperature welding.
  • the filler metal is also a gamma-hardened nickel base superalloy, but differs in particular from the material of a substrate of a component to be repaired.
  • the weld repair provides low cycle fatigue (LCF) that is approximately 50% and more of the properties of the base material (the weld holds 50% of the LCF cycles of the base material).
  • FIG. 1 shows a list of the composition of materials that can be welded with the filler according to the invention
  • FIG. 2 shows a gas turbine
  • FIG. 3 is a perspective view of a turbine blade
  • FIG. 4 is a perspective view of a combustion chamber element.
  • a welding process is proposed for the welding of components such as hot gas components 138, 155 (FIGS. 3, 4) and turbine blades 120, 130 (FIG. 2) of nickel-base superalloys, which preferably has the following characteristics:
  • shielding gas containing nitrogen to suppress hot cracking and / or hydrogen to reduce oxidation
  • the shielding gas is disclosed in EP 04011321.9 and US Pat the composition of the protective gas is part of this disclosure.
  • Solution annealing • Heat treatment after welding to homogenize Basic and welding filler material: Solution annealing.
  • the solution annealing temperature should be matched to the base material.
  • the solution annealing temperature must be above the solution annealing temperature, but below the solidus temperature of the filler metal.
  • the one- or multi-stage aging for setting the desired ⁇ 'morphology can take place directly after or later during the processing of the hot gas components.
  • the welding consumable material is differentiated into a base alloy alloy SC 60 and these variants alloy SC 60+.
  • This filler has relatively good welding properties at room temperature.
  • the proportions of Al and Ti in the alloy were chosen so that a very low
  • the Al content was chosen to be less than 1.7% and the Cr content to 18-20%, so that the alloy forms a corrosion-resistant Cr 2 C> 3 cover layer and contains a sufficient reservoir for regeneration of this layer under operating conditions.
  • Silicon is preferably limited to 0.1wt% maximum to minimize hot cracking.
  • oxides and in particular sulfides can form at the grain boundaries.
  • sulfur-containing and oxygen-containing, thin, intergranular eutectics embrittle the grain boundaries.
  • they have a low melting temperature, resulting in a large grain boundary crack susceptibility due to local melting of the grain boundaries.
  • Application example is the welding of the alloy Rene 80, especially when it is operational, by means of manual TIG welding and plasma powder plating. Other welding processes and repair applications are not excluded.
  • the weld repair sites have properties that allow "structural" repairs in the transition radius airfoil platform or in the airfoil of a turbine blade.
  • nickel-based additives can be selected according to how large the proportion of the ⁇ 'phase is, namely preferably greater than or equal to 35 vol% with a preferably given maximum upper limit of 75 vol%.
  • FIG. 2 shows by way of example a gas turbine 100 in a partial longitudinal section.
  • the gas turbine 100 has inside a rotatably mounted about a rotation axis 102 rotor 103 with a shaft 101, which is also referred to as a turbine runner.
  • an intake housing 104 a compressor 105, for example, a toroidal combustion chamber 110, in particular annular combustion chamber, with a plurality of coaxially arranged burners 107, a turbine 108 and the exhaust housing 109th
  • a compressor 105 for example, a toroidal combustion chamber 110, in particular annular combustion chamber, with a plurality of coaxially arranged burners 107, a turbine 108 and the exhaust housing 109th
  • the annular combustion chamber 110 communicates with an annular annular hot gas channel 111, for example.
  • annular annular hot gas channel 111 for example.
  • turbine stages 112 connected in series form the turbine 108.
  • Each turbine stage 112 is formed, for example, from two blade rings. As seen in the direction of flow of a working medium 113, in the hot gas channel 111 of a row of guide vanes 115, a series 125 formed of rotor blades 120 follows.
  • the guide vanes 130 are fastened to an inner housing 138 of a stator 143, whereas the moving blades 120 of a row 125 are attached to the rotor 103 by means of a turbine disk 133, for example. Coupled to the rotor 103 is a generator or work machine (not shown).
  • air 105 is sucked in by the compressor 105 through the intake housing 104 and compressed.
  • the compressed air provided at the turbine-side end of the compressor 105 is supplied to the burners 107 where it is mixed with a fuel.
  • the mixture is then burned to form the working fluid 113 in the combustion chamber 110.
  • the working medium 113 flows along the hot gas channel 111 past the guide vanes 130 and the rotor blades 120.
  • the working medium 113 relaxes on the rotor blades 120 in a pulse-transmitting manner, so that the blades 120 drive the rotor 103 and drive the machine coupled to it.
  • the components exposed to the hot working medium 113 are subject to thermal loads during operation of the gas turbine 100.
  • the guide vanes 130 and rotor blades 120 of the first turbine stage 112, viewed in the flow direction of the working medium 113, are subjected to the highest thermal stress in addition to the heat shield elements lining the annular combustion chamber 110.
  • substrates of the components may have a directional structure, i. they are monocrystalline (SX structure) or have only longitudinal grains (DS structure).
  • iron-, nickel- or cobalt-based superalloys are used as the material for the components, in particular for the turbine blade 120, 130 and components of the combustion chamber 110.
  • Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949; These documents are part of the disclosure regarding the chemical composition of the alloys.
  • the vane 130 has a guide vane foot (not shown here) facing the inner housing 138 of the turbine 108 and a vane head opposite the vane foot.
  • the vane head faces the rotor 103 and fixed to a mounting ring 140 of the stator 143.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a moving blade 120 or guide blade 130 of a turbomachine that extends along a longitudinal axis 121.
  • the turbomachine may be a gas turbine of an aircraft or a power plant for power generation, a steam turbine or a compressor.
  • the blade 120, 130 has along the longitudinal axis 121 consecutively a fastening region 400, a blade platform 403 adjacent thereto and an airfoil 406 and a blade tip 415.
  • the blade 130 may have at its blade tip 415 another platform (not shown).
  • a blade root 183 is formed, which serves for attachment of the blades 120, 130 to a shaft or a disc (not shown).
  • the blade root 183 is designed, for example, as a hammer head. Other designs as Christmas tree or Schwalbenschwanzfuß are possible.
  • the blade 120, 130 has a leading edge 409 and a trailing edge 412 for a medium flowing past the blade 406.
  • Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949; These documents are part of the disclosure regarding the chemical composition of the alloy.
  • the blade 120, 130 can be made by a casting process, also by directional solidification, by a forging process, by a milling process or combinations thereof.
  • Workpieces with a single-crystal structure or structures are used as components for machines that are in operation high mechanical, thermal and / or chemical stresses are exposed.
  • Such monocrystalline workpieces takes place e.g. by directed solidification from the melt.
  • These are casting processes in which the liquid metallic alloy is transformed into a monocrystalline structure, i. to the single-crystal workpiece, or directionally solidified.
  • dendritic crystals are aligned along the warm flow and form either a prismatic crystalline grain structure (columnar, i.e. grains extending throughout the length of the work piece and here, in common parlance, referred to as directionally solidified) or a monocrystalline structure, i. the whole work consists of a single crystal.
  • the blades 120, 130 may have coatings against corrosion or oxidation, e.g. M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare ones Earth, or hafnium (Hf)).
  • M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni)
  • X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare ones Earth, or hafnium (Hf)).
  • Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1, which should be part of this disclosure with regard to the chemical composition of the alloy.
  • the density is preferably 95% of the theoretical density.
  • thermal barrier coating which is preferably the outermost layer, and consists for example of ZrÜ2, Y2Ü3 Zr ⁇ 2, ie it is not, partially ⁇ or fully stabilized by yttria and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
  • the thermal barrier coating covers the entire MCrAlX layer. Suitable coating processes, such as electron beam evaporation (EB-PVD), produce stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • EB-PVD electron beam evaporation
  • the heat-insulating layer may have porous, micro- or macro-cracked grains for better thermal shock resistance.
  • the thermal barrier coating is therefore preferably more porous than the MCrAlX layer.
  • the blade 120, 130 may be hollow or solid. If the blade 120, 130 is to be cooled, it is hollow and may still film cooling holes 418 (indicated by dashed lines) on.
  • FIG. 4 shows a combustion chamber 110 of the gas turbine 100.
  • the combustion chamber 110 is designed, for example, as a so-called annular combustion chamber, in which a multiplicity of burners 107 arranged in the circumferential direction around a rotation axis 102 open into a common combustion chamber space 154, which produce flames 156 ,
  • the combustion chamber 110 is configured in its entirety as an annular structure, which is positioned around the axis of rotation 102 around.
  • the combustion chamber 110 is designed for a comparatively high temperature of the working medium M of about 1000 ° C. to 1600 ° C.
  • the combustion chamber wall 153 is provided on its side facing the working medium M side with an inner lining formed from heat shield elements 155.
  • the heat shield elements 155 are then, for example, hollow and possibly still have cooling holes (not shown) which open into the combustion chamber space 154.
  • Each heat shield element 155 made of an alloy is equipped on the working medium side with a particularly heat-resistant protective layer (MCrAlX layer and / or ceramic coating) or is made of high-temperature-resistant material (solid ceramic blocks).
  • M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf).
  • MCrAlX means: M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf).
  • Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1, which should be part of this disclosure with regard to the chemical composition of the alloy.
  • a ceramic thermal barrier coating consists for example of ZrC> 2, Y2 ⁇ 3-ZrC> 2, ie it is not, partially or fully ⁇ dig stabilized by yttrium and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
  • Suitable coating processes such as electron beam evaporation (EB-PVD), produce stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • EB-PVD electron beam evaporation
  • thermal barrier coating may have porous, micro- or macro-cracked grains for better thermal shock resistance.
  • Refurbishment means that turbine blades 120, 130, heat shield elements 155 may need to be deprotected (e.g., by sandblasting) after use. This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. Optionally, cracks in the turbine blade 120, 130 or the heat shield element 155 are also repaired. This is followed by a re-coating of the turbine blades 120, 130, heat shield elements 155 and a renewed use of the turbine blades 120, 130 or the heat shield elements 155.

Abstract

The invention relates to a welding additive material, a use of a welding additive material, welding methods and a component which significantly improves the weldability of some nickel-based superalloys by means of a welding additive material and comprises the following constituents (in wt%): 18.0%-20.0% of chromium (Cr), 9.0%-11.0% of cobalt (Co), 7.0%-10.0% of molybdenum (Mo), 2.0%-2.5% of titanium, 1.0%-1.7% of aluminium (Al), 0.04%-0.08% of carbon (C), balance nickel (Ni).

Description

Schweißzusatzwerkstoff, Verwendung des Schweißzusatzwerkstoffes, Verfahren zum Schweißen und Bauteil Weld filler metal, use of filler metal, welding process and component
Die Erfindung betrifft einen Schweißzusatzwerkstoff gemäß Anspruch 1, eine Verwendung desselben gemäß Anspruch 7, ein Verfahren zum Schweißen nach Anspruch 15 und ein Bauteil nach Anspruch 17.The invention relates to a filler metal according to claim 1, a use thereof according to claim 7, a method of welding according to claim 15 and a component according to claim 17.
Superlegierungen auf Nickel-Basis haben von allen Hochtemperaturmaterialien die günstigste Kombination aus mechanischen Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit für den Gasturbinenbau für Flugzeuge und Kraftwerke. Die hohe Festigkeitssteigerung wird besonders durch die Teilchenhär- tung mit sehr hohen Volumenanteilen der kohärenten γ' -Phase Ni3 (Al-Ti, Ta, Nb) ermöglicht. Legierungen mit höherem γ' -Anteil gelten aber allgemein als nur bedingt schweißbar. Diese geringe Schweißbarkeit ist bedingt durch:Nickel-based superalloys have the most favorable combination of mechanical properties, corrosion resistance, and processability for gas turbine construction for aircraft and power plants, of all high temperature materials. The high increase in strength is made possible in particular by the particle hardening with very high volume fractions of the coherent γ 'phase Ni 3 (Al-Ti, Ta, Nb). However, alloys with a higher γ 'content are generally considered to be only partially weldable. This low weldability is due to:
a) Nickel-Legierungen weisen allgemein eine relativ geringe Temperaturleitfähigkeit und einen relativ hohen thermischen Ausdehnungskoeffizient auf, ähnlich den Werten der austeniti- schen Stähle und der Co-Legierungen . Die eingebrachte Schweißwärme wird deshalb vergleichsweise langsam abgeführt, und die inhomogene Erwärmung führt zu hohen thermischen Spannungen, die zur thermischen Ermüdung führt, die nur mit großem Aufwand beherrscht werden kann.a) Nickel alloys generally have a relatively low thermal conductivity and a relatively high thermal expansion coefficient, similar to the values of austenitic steels and Co alloys. The introduced welding heat is therefore removed relatively slowly, and the inhomogeneous heating leads to high thermal stresses, which leads to thermal fatigue, which can be controlled only with great effort.
b) Nickel-Legierungen sind sehr empfindlich gegen Heißrisse bei schnellem Wechsel der Temperaturzyklen im höheren Temperaturbereich. Ursache sind Korngrenzenanschmelzungen aufgrund von Schwankungen der chemischen Zusammensetzung (Seigerungen) oder Bildung von niedrigschmelzenden Phasen wie Sulfiden oder Boriden .b) Nickel alloys are very sensitive to hot cracks with rapid change of temperature cycles in the higher temperature range. Cause are Korngrenzenanschmelzungen due to variations in the chemical composition (segregations) or formation of low-melting phases such as sulfides or borides.
c) Nickel-Legierungen weisen allgemein einen hohen Anteil an der γ' -Phase in einer γ-Matrix auf. Der Anteil der γ' -Phase liegt bei Nickel-Basis-Superlegierungen für Turbinenbauteile bis größer 40vol%. Dies bedingt eine hohe Festigkeit, aber auch geringe Duktilität des Werkstoffes insbesondere bei tiefen Temperaturen und im Bereich des Temperaturfeldes, in dem die γ/γ' -Ausscheidungsvorgänge stattfinden können ( „Ducti- lity-Dip Temperature Range" oder auch „Subsolidus Ductility Dip", je nach Legierung etwa 7000C bis 11000C) . Auftretende Spannungen können deshalb weniger durch plastisches Fließen abgebaut werden, was allgemein die Gefahr der Rissbildung erhöht.c) Nickel alloys generally have a high proportion of the γ 'phase in a γ matrix. The proportion of the γ 'phase is for nickel-based superalloys for turbine components to greater than 40vol%. This requires high strength, but also low ductility of the material, in particular at low temperatures and in the region of the temperature field in which the γ / γ 'precipitation processes can take place ("Ductility-Dip Temperature Range" or "Subsolidus Ductility Dip"). , depending on the alloy about 700 0 C to 1100 0 C). Occurring stresses can therefore be less degraded by plastic flow, which generally increases the risk of cracking.
d) Nickel-Legierungen zeigen das Phänomen der Post-Weld Heat Treatment Cracks, auch Strain-Age Cracking genannt. Dabei werden Risse charakteristischerweise in der ersten Wärmebehandlung nach dem Schweißen durch γ/γ' -Ausscheidungsvorgänge in der Wärmeeinflusszone oder - wenn der Schweißzusatz die γ' -Phase bilden kann - auch im Schweißgut erzeugt. Ursache sind lokale Spannungen, die während des Ausscheidens der γ' - Phase infolge der Kontraktion der umliegenden Matrix entstehen. Die Empfindlichkeit für Strain-Age Cracking nimmt mit zunehmenden Anteil an γ' -bildenden Legierungsbestandteilen wie Al und Ti zu, da dadurch auch der Anteil an γ' -Phase im Gefüge zunimmt.d) Nickel alloys show the phenomenon of Post-Weld Heat Treatment Cracks, also called Strain-Age Cracking. In this case, cracks are characteristically generated in the first heat treatment after welding by γ / γ 'precipitation processes in the heat affected zone or - if the welding additive can form the γ' phase - in the weld metal as well. The cause is local stresses that arise during the departure of the γ 'phase due to the contraction of the surrounding matrix. The sensitivity for strain-age cracking increases with increasing proportion of γ '-forming alloying constituents such as Al and Ti, since this also increases the proportion of γ' phase in the microstructure.
Werden artgleiche Schweißungen (Grund- und Zusatzwerkstoff sind identisch) bei Raumtemperatur mit konventionellenIf the same type of welds (base and filler material are identical) at room temperature with conventional
Schweißverfahren versucht, so kann derzeit für viele technische Ni-Basis-Superlegierungen für Turbinenschaufeln (z.B. IN 738 LC, Rene 80, IN 939) Rissbildung in Wärmeeinflusszone und im Schweißgut nicht vermieden werden.Welding process attempts, for many technical Ni-base superalloys for turbine blades (e.g., IN 738 LC, Rene 80, IN 939), cracking in the heat affected zone and weld deposit can not be avoided at present.
Derzeit sind mehrere Verfahren und Verfahrensschritte bekannt, welche die Schweißbarkeit von Nickel-Basis-Superlegie- rungen verbessern:At present, several processes and process steps are known which improve the weldability of nickel-based superalloys:
a) Schweißen mit Vorwärmung:a) Welding with preheating:
Eine Möglichkeit zur Vermeidung von Rissen beim Schweißen von Nickel-Basis-Superlegierungen mit hochfesten Zusatzwerkstoffen (ebenfalls Nickel-Basis-Superlegierungen) ist die Verrin- gerung des Temperaturunterschiedes und damit des Spannungs- gradientens zwischen Schweißstelle und dem Rest des Bauteils. Dies wird durch eine Vorwärmung des Bauteils während des Schweißens erreicht. Ein Beispiel ist das manuelle WIG- Schweißen in einer Schutzgasbox, wobei die Schweißstelle induktiv (mittels Induktionsspulen) auf Temperaturen größer 9000C vorgewärmt wird. Dies verkompliziert und verteuert aber den Schweißprozess wesentlich. Zudem kann dies aufgrund mangelnder Zugänglichkeit nicht für alle zu schweißende Bereiche durchgeführt werden.One way to avoid cracks when welding nickel-base superalloys with high-strength filler metals (also nickel-based superalloys) is to reduce the temperature difference and thus the stress gradient between the weld and the rest of the component. This is achieved by preheating the component during welding. An example is the manual TIG welding in a protective gas, wherein the weld is inductively preheated (by means of induction coils) to temperatures greater than 900 0 C. However, this complicates and increases the cost of the welding process significantly. In addition, due to lack of accessibility, this can not be done for all areas to be welded.
b) Schweißen mit extrem geringer Wärmeeinbringung:b) Welding with extremely low heat input:
Hierzu werden Schweißverfahren eingesetzt, welche eine sehr geringe Wärmeeinbringung in den Grundwerkstoff gewährleisten. Zu diesen Verfahren zählen Laserschweißen und Elektronstrahlschweißen. Beide Verfahren sind sehr kostspielig. Zudem erfordern sie Programmier- und Automatisierungsaufwand, der bei Reparaturschweißungen mit häufig wechselnden Schadensbildern und Schadenstellen unwirtschaftlich sein kann.For this purpose, welding methods are used, which ensure a very low heat input into the base material. These methods include laser welding and electron beam welding. Both methods are very expensive. In addition, they require programming and automation effort, which can be uneconomical in repair welding with frequently changing damage patterns and damage sites.
Aus der US 2004/0115086 Al ist eine Nickel-Legierung mit verschiedenen Zusätzen bekannt.From US 2004/0115086 Al a nickel alloy with various additives is known.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung einen Schweißzusatzwerk- Stoff, eine Verwendung des Schweißzusatzwerkstoffs, ein Verfahren zum Schweißen und ein Bauteil aufzuzeigen, wodurch die Probleme aus dem Stand der Technik überwunden werden.It is therefore an object of the invention to provide a Schweißzusatzwerk- fabric, a use of the welding filler material, a method of welding and a component, whereby the problems of the prior art are overcome.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Schweißzusatzwerkstoff gemäß Anspruch 1,The object is achieved by a filler metal according to claim 1,
Schweißzusatzwerkstoff enthaltend (in wt%)Welding filler containing (in wt%)
18.0% - 20.0% Chrom (Cr), insbesondere 19% Cr,18.0% - 20.0% chromium (Cr), in particular 19% Cr,
9.0% - 11.0% Kobalt (Co), insbesondere 10% Co, 7.0% - 10.0% Molybdän (Mo), insbesondere 8.5% Mo, 2.0% - 2.5% Titan (Ti), insbesondere 2.3% Ti, 1.0% - 1.7% Aluminium (Al), insbesondere 1.4% Al, 0.04% - 0.08% Kohlenstoff, insbesondere 0.06% C optional9.0% - 11.0% cobalt (Co), in particular 10% Co, 7.0% - 10.0% molybdenum (Mo), in particular 8.5% Mo, 2.0% - 2.5% titanium (Ti), in particular 2.3% Ti, 1.0% - 1.7% Aluminum (Al), in particular 1.4% Al, 0.04% - 0.08% carbon, in particular 0.06% C optional
0.001% - 0.007% Bor (B), insbesondere 0.005% B, maximal 1.5% Eisen (Fe), insbesondere maximal 0.5% Fe, maximal 0.3% Mangan (Mn), insbesondere maximal 0.15% Mn, maximal 0.15% Silizium (Si), insbesondere maximal 0.1% Si, Rest Nickel. durch eine Verwendung des Schweißzusatzwerkstoffs gemäß Anspruch 6, durch ein Verfahren zum Schweißen gemäß Anspruch 19 und ein Bauteil gemäß Anspruch 21.0.001% - 0.007% boron (B), especially 0.005% B, maximum 1.5% iron (Fe), in particular maximum 0.5% Fe, maximum 0.3% manganese (Mn), in particular maximum 0.15% Mn, maximum 0.15% silicon (Si) , in particular not more than 0.1% Si, balance nickel. by use of the filler metal according to claim 6, by a method of welding according to claim 19 and a component according to claim 21.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen ausgebildet, die in vorteilhafter Art und Weise beliebig miteinander kombiniert werden können.In the dependent claims advantageous embodiments are formed, which can be combined with each other in an advantageous manner.
Vorgeschlagen werden ein Schweißzusatzwerkstoff und eine Verwendung desselben, der die Reparaturschweißung von Gasturbinenschaufeln und anderen Heißgaskomponenten aus Nickel-Basis- Superlegierungen durch manuelles oder automatisiertes Schweißen bei Raumtemperatur ermöglicht. Der Schweißzusatzwerkstoff ist ebenfalls eine γ' -gehärtete Nickel-Basis-Superlegierung, unterscheidet sich aber insbesondere von dem Material eines Substrats eines zu reparierenden Bauteils. Die Schweißrepara- tur ermöglicht eine niederzyklische Festigkeit (LCF, low cycle fatigue) , die in etwa 50% und mehr der Eigenschaften des Grundwerkstoffs entspricht (die Schweißung hält 50% der LCF Zyklen des Grundwerkstoffs) .The proposal is for a filler metal filler and a use thereof which enables repair welding of gas turbine blades and other nickel base superalloy hot gas components by manual or automated room temperature welding. The filler metal is also a gamma-hardened nickel base superalloy, but differs in particular from the material of a substrate of a component to be repaired. The weld repair provides low cycle fatigue (LCF) that is approximately 50% and more of the properties of the base material (the weld holds 50% of the LCF cycles of the base material).
Die Erfindung wird im Folgenden näher erläutert.The invention will be explained in more detail below.
Es zeigenShow it
Figur 1 eine Auflistung der Zusammensetzung von Werkstoffen, die mit dem erfindungsgemäßen Zusatzwerkstoff geschweißt werden können, Figur 2 eine Gasturbine, Figur 3 perspektivisch eine Turbinenschaufel und Figur 4 perspektivisch ein Brennkammerelement.1 shows a list of the composition of materials that can be welded with the filler according to the invention, FIG. 2 shows a gas turbine, FIG. 3 is a perspective view of a turbine blade and FIG. 4 is a perspective view of a combustion chamber element.
Vorgeschlagen wird ein Schweißprozess für das Schweißen von Bauteilen wie Heißgaskomponenten 138, 155 (Fig. 3, 4) und Turbinenschaufeln 120, 130 (Fig. 2) aus Nickel-Basis-Superle- gierungen, der vorzugsweise folgende Charakteristika auf- weist:A welding process is proposed for the welding of components such as hot gas components 138, 155 (FIGS. 3, 4) and turbine blades 120, 130 (FIG. 2) of nickel-base superalloys, which preferably has the following characteristics:
• Wärmebehandlung vor dem Schweißen mit dem Ziel der Vergro- berung der γ' -Phase im Grundwerkstoff aus Nickel-Basis-Super- legierung (siehe EP 1 428 897 Al) . Diese auch als Überalterung oder Overaging bezeichnete Wärmebehandlung erhöht die Duktilitat und damit die Schweißbarkeit des Grundwerkstoffs.• Heat treatment before welding with the aim of enlarging the γ 'phase in the base material of nickel-base superalloy (see EP 1 428 897 A1). This heat treatment, also referred to as overaging or overaging, increases the ductility and thus the weldability of the base material.
• Schweißen ohne Vorwarmung (bei Raumtemperatur) mit konventionellen manuellen Schweißverfahren wie WIG- oder Plasmapulverschweißen oder alternativ Schweißen mit automatisierten Verfahren, wie Laserpulverschweißen oder automatisiertem Plasmapulverschweißen, ebenfalls bei Raumtemperatur.• Welding without preheating (at room temperature) using conventional manual welding methods such as TIG or plasma powder welding or alternatively welding with automated methods such as laser powder welding or automated plasma powder welding, also at room temperature.
• Verwendung von geschlossenen Schutzgas- oder Vakuumboxen, in die das gesamte Bauteil wahrend des Schweißens zum Schutz vor Oxidation eingebracht wird, sind nicht erforderlich.• It is not necessary to use enclosed inert gas or vacuum boxes in which the entire component is inserted during welding for protection against oxidation.
Ebenso werden keine Durchflussboxen benotigt, in denen durch einen entsprechend großen Durchfluss von Schutzgas das Bauteil wahrend des Schweißens geschützt wird.Likewise, no flow boxes are needed in which by a correspondingly large flow of inert gas, the component is protected during welding.
• Für Grundwerkstoffe, die extrem zur Heißrissbildung und/oder Oxidation wahrend des Schweißens neigen, wird die Verwendung von Schutzgas empfohlen, das Stickstoff zur Unter- druckung der Heißrissigkeit und/oder Wasserstoff zur Verringerung der Oxidation enthalt (Das Schutzgas ist offenbart in EP 04011321.9 und die Zusammensetzung des Schutzgases ist Teil dieser Offenbarung) .For base materials that are prone to hot cracking and / or oxidation during welding, it is recommended to use shielding gas containing nitrogen to suppress hot cracking and / or hydrogen to reduce oxidation (The shielding gas is disclosed in EP 04011321.9 and US Pat the composition of the protective gas is part of this disclosure).
• Wärmebehandlung nach dem Schweißen zur Homogenisierung von Grund- und Schweißzusatzwerkstoff: Lösungsglühung. Die Lösungsglühtemperatur sollte auf den Grundwerkstoff abgestimmt sein. Die Lösungsglühtemperatur muss oberhalb der Lösungsglühtemperatur, aber unterhalb der Solidustemperatur des Schweißzusatzwerkstoffes liegen. Das ein- oder mehrstufige Auslagern zur Einstellung der gewünschten γ' -Morphologie (Größe, Form, Verteilung) kann direkt im Anschluss oder später während der Prozessierung der Heißgaskomponenten erfolgen .• Heat treatment after welding to homogenize Basic and welding filler material: Solution annealing. The solution annealing temperature should be matched to the base material. The solution annealing temperature must be above the solution annealing temperature, but below the solidus temperature of the filler metal. The one- or multi-stage aging for setting the desired γ 'morphology (size, shape, distribution) can take place directly after or later during the processing of the hot gas components.
Der Schweißzusatzwerkstoff wird unterschieden in eine Basislegierung Legierung SC 60 und dieser Varianten Legierung SC 60+.The welding consumable material is differentiated into a base alloy alloy SC 60 and these variants alloy SC 60+.
SC 60SC 60
Dieser Schweißzusatzwerkstoff hat relativ gute Schweißeigenschaften bei Raumtemperatur. Dazu wurden die Anteile an Al und Ti in der Legierung so gewählt, dass eine sehr geringeThis filler has relatively good welding properties at room temperature. For this purpose, the proportions of Al and Ti in the alloy were chosen so that a very low
Empfindlichkeit gegen Strain-Age Cracking resultiert. Der Al- Gehalt wurde kleiner 1,7% gewählt und der Cr-Gehalt auf 18- 20%, so dass die Legierung eine korrosionsbeständige Cr2C>3- Deckschicht bildet und ein ausreichendes Reservoir zur Rege- neration dieser Schicht unter Betriebsbedingungen enthält.Sensitivity to Strain-Age Cracking results. The Al content was chosen to be less than 1.7% and the Cr content to 18-20%, so that the alloy forms a corrosion-resistant Cr 2 C> 3 cover layer and contains a sufficient reservoir for regeneration of this layer under operating conditions.
SC 60+SC 60+
Im Vergleich zu SC60 können vorzugsweise die nachfolgend ge- nannten Veränderungen vorgenommen werden.Compared to SC60, the following changes can preferably be made.
Eisen: Eisen ist vorzugsweise auf maximal 0.5wt% limitiert, um die Oxidationsbeständigkeit der Legierung zu verbessern, und die Gefahr der Bildung von versprödenden TCP-Phasen zu verringern (TCP = topologigally closed packed) .Iron: Iron is preferably limited to a maximum of 0.5wt% to improve the oxidation resistance of the alloy and to reduce the risk of the formation of embrittling TCP phases (TCP = topologigally closed packed).
Silizium: Silizium ist vorzugsweise limitiert auf maximal 0.1wt%, um die Heißrissigkeit zu minimieren. Beim Erstellen des Bauteils und beim Schweißen können sich Oxide und insbesondere Sulfide an den Korngrenzen bilden. Diese schwefel- und sauerstoffhaltigen, dünnen, zwischenkristallinen Eutektika verspröden einerseits die Korngrenzen. Andererseits haben sie eine niedrige Schmelztemperatur, was zu einer großen Korngrenzenrissanfälligkeit durch lokales Aufschmelzen der Korngrenzen führt.Silicon: Silicon is preferably limited to 0.1wt% maximum to minimize hot cracking. When constructing the component and during welding, oxides and in particular sulfides can form at the grain boundaries. On the one hand, these sulfur-containing and oxygen-containing, thin, intergranular eutectics embrittle the grain boundaries. On the other hand, they have a low melting temperature, resulting in a large grain boundary crack susceptibility due to local melting of the grain boundaries.
Gegen die Sauerstoffversprödung hilft insbesondere eine lokale Veränderung der chemischen Zusammensetzung der Korngrenzen durch Zugabe von Hf, welches an der Korngrenze segregiert und dadurch die Korngrenzendiffusion des Sauerstoffs erschwert, und somit die Korngrenzenversprödung, die durch den Sauerstoff verursacht wird, behindert. Außerdem wird Hafnium in die γ' -Phase eingebaut und erhöht dessen Festigkeit.In particular, a local change in the chemical composition of the grain boundaries by the addition of Hf, which segregates at the grain boundary and thereby makes the grain boundary diffusion of oxygen difficult, and thus hinders the grain boundary embrittlement caused by the oxygen, helps against the oxygen embrittlement. In addition, hafnium is incorporated into the γ 'phase and increases its strength.
Die folgende Tabelle fasst zwei Ausführungsbeispiele zusammen (Angaben in wt%) .The following table summarizes two embodiments (data in wt%).
Anwendungsbeispiel ist das Schweißen der Legierung Rene 80, insbesondere wenn es betriebsbeansprucht ist, mittels manuellem WIG-Schweißen und Plasmapulverauftragsschweißen . Weitere Schweißverfahren und Reparaturanwendungen sind nicht ausgeschlossen. Die Schweißreparaturstellen besitzen Eigenschaften, die „strukturelle" Reparaturen im Ubergangsradius Schaufelblatt-Plattform oder im Schaufelblatt einer Turbinenschaufel erlauben.Application example is the welding of the alloy Rene 80, especially when it is operational, by means of manual TIG welding and plasma powder plating. Other welding processes and repair applications are not excluded. The weld repair sites have properties that allow "structural" repairs in the transition radius airfoil platform or in the airfoil of a turbine blade.
Weitere nickelbasierte Zusatzstoffe können danach ausgewählt werden, wie groß der Anteil der γ' -Phase ist, nämlich vorzugsweise großergleich 35 vol% bei einer vorzugsweise gegebenen maximalen Obergrenze von 75 vol%.Further nickel-based additives can be selected according to how large the proportion of the γ 'phase is, namely preferably greater than or equal to 35 vol% with a preferably given maximum upper limit of 75 vol%.
Vorzugsweise lassen sich Werkstoffe IN 738, IN 738 LC, IN 939, PWA 1483 SX oder IN 6203 DS mit dem erfindungsgemaßen Schweißzusatzwerkstoff schweißen . Die Figur 2 zeigt beispielhaft eine Gasturbine 100 in einem Längsteilschnitt .Preferably, materials IN 738, IN 738 LC, IN 939, PWA 1483 SX or IN 6203 DS can be welded with the welding filler according to the invention. FIG. 2 shows by way of example a gas turbine 100 in a partial longitudinal section.
Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotations- achse 102 drehgelagerten Rotor 103 mit einer Welle 101 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird.The gas turbine 100 has inside a rotatably mounted about a rotation axis 102 rotor 103 with a shaft 101, which is also referred to as a turbine runner.
Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Verdichter 105, eine beispielsweise torusartige Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgasgehäuse 109.Along the rotor 103 follow one another an intake housing 104, a compressor 105, for example, a toroidal combustion chamber 110, in particular annular combustion chamber, with a plurality of coaxially arranged burners 107, a turbine 108 and the exhaust housing 109th
Die Ringbrennkammer 110 kommuniziert mit einem beispielsweise ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 112 die Tur- bine 108.The annular combustion chamber 110 communicates with an annular annular hot gas channel 111, for example. There, for example, four turbine stages 112 connected in series form the turbine 108.
Jede Turbinenstufe 112 ist beispielsweise aus zwei Schaufelringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125.Each turbine stage 112 is formed, for example, from two blade rings. As seen in the direction of flow of a working medium 113, in the hot gas channel 111 of a row of guide vanes 115, a series 125 formed of rotor blades 120 follows.
Die Leitschaufeln 130 sind dabei an einem Innengehäuse 138 eines Stators 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Reihe 125 beispielsweise mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind. An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) .The guide vanes 130 are fastened to an inner housing 138 of a stator 143, whereas the moving blades 120 of a row 125 are attached to the rotor 103 by means of a turbine disk 133, for example. Coupled to the rotor 103 is a generator or work machine (not shown).
Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und ver- dichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105 bereitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 geführt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brennkammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium 113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120 entspannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine.During operation of the gas turbine 100, air 105 is sucked in by the compressor 105 through the intake housing 104 and compressed. The compressed air provided at the turbine-side end of the compressor 105 is supplied to the burners 107 where it is mixed with a fuel. The mixture is then burned to form the working fluid 113 in the combustion chamber 110. From there, the working medium 113 flows along the hot gas channel 111 past the guide vanes 130 and the rotor blades 120. The working medium 113 relaxes on the rotor blades 120 in a pulse-transmitting manner, so that the blades 120 drive the rotor 103 and drive the machine coupled to it.
Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile unter- liegen während des Betriebes der Gasturbine 100 thermischen Belastungen. Die Leitschaufeln 130 und Laufschaufeln 120 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 113 gesehen ersten Turbinenstufe 112 werden neben den die Ringbrennkammer 110 auskleidenden Hitzeschildelementen am meisten thermisch be- lastet.The components exposed to the hot working medium 113 are subject to thermal loads during operation of the gas turbine 100. The guide vanes 130 and rotor blades 120 of the first turbine stage 112, viewed in the flow direction of the working medium 113, are subjected to the highest thermal stress in addition to the heat shield elements lining the annular combustion chamber 110.
Um den dort herrschenden Temperaturen standzuhalten, können diese mittels eines Kühlmittels gekühlt werden. Ebenso können Substrate der Bauteile eine gerichtete Struktur aufweisen, d.h. sie sind einkristallin (SX-Struktur) oder weisen nur längsgerichtete Körner auf (DS-Struktur) .To withstand the prevailing temperatures, they can be cooled by means of a coolant. Likewise, substrates of the components may have a directional structure, i. they are monocrystalline (SX structure) or have only longitudinal grains (DS structure).
Als Material für die Bauteile, insbesondere für die Turbinenschaufel 120, 130 und Bauteile der Brennkammer 110 werden beispielsweise eisen-, nickel- oder kobaltbasierte Super- legierungen verwendet. Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 Al, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt; diese Schriften sind bzgl. der chemischen Zusammensetzung der Legierungen Teil der Offenbarung.As the material for the components, in particular for the turbine blade 120, 130 and components of the combustion chamber 110, for example, iron-, nickel- or cobalt-based superalloys are used. Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949; These documents are part of the disclosure regarding the chemical composition of the alloys.
Die Leitschaufel 130 weist einen dem Innengehäuse 138 der Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß (hier nicht dargestellt) und einen dem Leitschaufelfuß gegenüberliegenden Leitschaufelkopf auf. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103 zugewandt und an einem Befestigungsring 140 des Stators 143 festgelegt.The vane 130 has a guide vane foot (not shown here) facing the inner housing 138 of the turbine 108 and a vane head opposite the vane foot. The vane head faces the rotor 103 and fixed to a mounting ring 140 of the stator 143.
Die Figur 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschaufel 120 oder Leitschaufel 130 einer Strömungsmaschine, die sich entlang einer Längsachse 121 erstreckt. Die Strömungsmaschine kann eine Gasturbine eines Flugzeugs oder eines Kraftwerks zur Elektrizitätserzeugung, eine Dampfturbine oder ein Kompressor sein.FIG. 3 shows a perspective view of a moving blade 120 or guide blade 130 of a turbomachine that extends along a longitudinal axis 121. The turbomachine may be a gas turbine of an aircraft or a power plant for power generation, a steam turbine or a compressor.
Die Schaufel 120, 130 weist entlang der Längsachse 121 aufeinander folgend einen Befestigungsbereich 400, eine daran angrenzende Schaufelplattform 403 sowie ein Schaufelblatt 406 und eine Schaufelspitze 415 auf.The blade 120, 130 has along the longitudinal axis 121 consecutively a fastening region 400, a blade platform 403 adjacent thereto and an airfoil 406 and a blade tip 415.
Als Leitschaufel 130 kann die Schaufel 130 an ihrer Schaufel- spitze 415 eine weitere Plattform aufweisen (nicht dargestellt) .As a guide blade 130, the blade 130 may have at its blade tip 415 another platform (not shown).
Im Befestigungsbereich 400 ist ein Schaufelfuß 183 gebildet, der zur Befestigung der Laufschaufeln 120, 130 an einer Welle oder einer Scheibe dient (nicht dargestellt) .In the mounting region 400, a blade root 183 is formed, which serves for attachment of the blades 120, 130 to a shaft or a disc (not shown).
Der Schaufelfuß 183 ist beispielsweise als Hammerkopf ausgestaltet. Andere Ausgestaltungen als Tannenbaum- oder Schwalbenschwanzfuß sind möglich. Die Schaufel 120, 130 weist für ein Medium, das an dem Schau- felblatt 406 vorbeiströmt, eine Anströmkante 409 und eine Abströmkante 412 auf.The blade root 183 is designed, for example, as a hammer head. Other designs as Christmas tree or Schwalbenschwanzfuß are possible. The blade 120, 130 has a leading edge 409 and a trailing edge 412 for a medium flowing past the blade 406.
Bei herkömmlichen Schaufeln 120, 130 werden in allen Bereichen 400, 403, 406 der Schaufel 120, 130 beispielsweise mas- sive metallische Werkstoffe, insbesondere Superlegierungen verwendet .In conventional blades 120, 130, in all regions 400, 403, 406 of the blade 120, 130, for example, massive metallic materials, in particular superalloys, are used.
Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 Al, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt; diese Schriften sind bzgl. der chemischen Zusammensetzung der Legierung Teil der Offenbarung.Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949; These documents are part of the disclosure regarding the chemical composition of the alloy.
Die Schaufel 120, 130 kann hierbei durch ein Gussverfahren, auch mittels gerichteter Erstarrung, durch ein Schmiedeverfahren, durch ein Fräsverfahren oder Kombinationen daraus gefertigt sein.The blade 120, 130 can be made by a casting process, also by directional solidification, by a forging process, by a milling process or combinations thereof.
Werkstücke mit einkristalliner Struktur oder Strukturen werden als Bauteile für Maschinen eingesetzt, die im Betrieb hohen mechanischen, thermischen und/oder chemischen Belastungen ausgesetzt sind.Workpieces with a single-crystal structure or structures are used as components for machines that are in operation high mechanical, thermal and / or chemical stresses are exposed.
Die Fertigung von derartigen einkristallinen Werkstucken erfolgt z.B. durch gerichtetes Erstarren aus der Schmelze. Es handelt sich dabei um Gießverfahren, bei denen die flussige metallische Legierung zur einkristallinen Struktur, d.h. zum einkristallinen Werkstuck, oder gerichtet erstarrt. Dabei werden dendritische Kristalle entlang dem Warmefluss ausgerichtet und bilden entweder eine stangelkristalline Kornstruktur (kolumnar, d.h. Korner, die über die ganze Lange des Werkstuckes verlaufen und hier, dem allgemeinen Sprachgebrauch nach, als gerichtet erstarrt bezeichnet werden) oder eine einkristalline Struktur, d.h. das ganze Werkstuck besteht aus einem einzigen Kristall. In diesen Verfahren muss man den Übergang zur globulitischen (polykristallinen) Erstarrung meiden, da sich durch ungerichtetes Wachstum notwendigerweise transversale und longitudinale Korngrenzen ausbilden, welche die guten Eigenschaften des gerichtet erstarrten oder einkristallinen Bauteiles zunichte machen. Ist allgemein von gerichtet erstarrten Gefugen die Rede, so sind damit sowohl Einkristalle gemeint, die keine Korngrenzen oder höchstens Kleinwinkelkorngrenzen aufweisen, als auch Stangelkristallstrukturen, die wohl in longitudinaler Richtung verlaufende Korngrenzen, aber keine transversalen Korn- grenzen aufweisen. Bei diesen zweitgenannten kristallinenThe production of such monocrystalline workpieces takes place e.g. by directed solidification from the melt. These are casting processes in which the liquid metallic alloy is transformed into a monocrystalline structure, i. to the single-crystal workpiece, or directionally solidified. Here, dendritic crystals are aligned along the warm flow and form either a prismatic crystalline grain structure (columnar, i.e. grains extending throughout the length of the work piece and here, in common parlance, referred to as directionally solidified) or a monocrystalline structure, i. the whole work consists of a single crystal. In these processes, it is necessary to avoid the transition to globulitic (polycrystalline) solidification, since non-directional growth necessarily forms transverse and longitudinal grain boundaries which negate the good properties of the directionally solidified or monocrystalline component. If the term "directionally solidified" is generally used, it means both single crystals which have no grain boundaries or at most small-angle grain boundaries, and also stem crystal structures which have grain boundaries that are probably in the longitudinal direction but no transverse grain boundaries. In these second-mentioned crystalline
Strukturen spricht man auch von gerichtet erstarrten GefugenStructures are also known as directionally rigidified joints
(directionally solidified structures) .(directionally solidified structures).
Solche Verfahren sind aus der US-PS 6,024,792 und der EPSuch methods are known from US Pat. No. 6,024,792 and EP
0 892 090 Al bekannt; diese Schriften sind bzgl. des Erstar- rungsverfahrens Teil der Offenbarung.0 892 090 Al known; these writings are part of the disclosure with regard to the solidification process.
Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion oder Oxidation aufweisen, z. B. (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) , Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf) ) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 Al, die bzgl. der chemischen Zusammensetzung der Legierung Teil dieser Offenbarung sein sollen. Die Dichte liegt vorzugsweise bei 95% der theoretischen Dichte. Auf der MCrAlX-Schicht (als Zwischenschicht oder als äußerste Schicht) bildet sich eine schützende Aluminiumoxidschicht (TGO = thermal grown oxide layer) .Likewise, the blades 120, 130 may have coatings against corrosion or oxidation, e.g. M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare ones Earth, or hafnium (Hf)). Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1, which should be part of this disclosure with regard to the chemical composition of the alloy. The density is preferably 95% of the theoretical density. A protective aluminum oxide layer (TGO = thermal grown oxide layer) is formed on the MCrAlX layer (as an intermediate layer or as the outermost layer).
Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, die vorzugsweise die äußerste Schicht ist, und besteht beispielsweise aus ZrÜ2, Y2Ü3-Zrθ2, d.h. sie ist nicht, teil¬ weise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid. Die Wärmedämmschicht bedeckt die gesamte MCrAlX-Schicht . Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.On the MCrAlX may still be present a thermal barrier coating, which is preferably the outermost layer, and consists for example of ZrÜ2, Y2Ü3 ZrÖ2, ie it is not, partially ¬ or fully stabilized by yttria and / or calcium oxide and / or magnesium oxide. The thermal barrier coating covers the entire MCrAlX layer. Suitable coating processes, such as electron beam evaporation (EB-PVD), produce stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärme- dämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Körner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Die Wärmedämmschicht ist also vorzugsweise poröser als die MCrAlX-Schicht.Other coating methods are conceivable, e.g. atmospheric plasma spraying (APS), LPPS, VPS or CVD. The heat-insulating layer may have porous, micro- or macro-cracked grains for better thermal shock resistance. The thermal barrier coating is therefore preferably more porous than the MCrAlX layer.
Die Schaufel 120, 130 kann hohl oder massiv ausgeführt sein. Wenn die Schaufel 120, 130 gekühlt werden soll, ist sie hohl und weist ggf. noch Filmkühllöcher 418 (gestrichelt angedeutet) auf.The blade 120, 130 may be hollow or solid. If the blade 120, 130 is to be cooled, it is hollow and may still film cooling holes 418 (indicated by dashed lines) on.
Die Figur 4 zeigt eine Brennkammer 110 der Gasturbine 100. Die Brennkammer 110 ist beispielsweise als so genannte Ringbrennkammer ausgestaltet, bei der eine Vielzahl von in Um- fangsrichtung um eine Rotationsachse 102 herum angeordneten Brennern 107 in einen gemeinsamen Brennkammerraum 154 münden, die Flammen 156 erzeugen. Dazu ist die Brennkammer 110 in ihrer Gesamtheit als ringförmige Struktur ausgestaltet, die um die Rotationsachse 102 herum positioniert ist. Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Brennkammer 110 für eine vergleichsweise hohe Temperatur des Arbeitsmediums M von etwa 10000C bis 16000C ausgelegt. Um auch bei diesen, für die Materialien ungünstigen Betriebsparametern eine vergleichsweise lange Betriebsdauer zu ermöglichen, ist die Brennkammerwand 153 auf ihrer dem Arbeitsmedium M zugewandten Seite mit einer aus Hitzeschildelementen 155 gebildeten Innenauskleidung versehen.FIG. 4 shows a combustion chamber 110 of the gas turbine 100. The combustion chamber 110 is designed, for example, as a so-called annular combustion chamber, in which a multiplicity of burners 107 arranged in the circumferential direction around a rotation axis 102 open into a common combustion chamber space 154, which produce flames 156 , For this purpose, the combustion chamber 110 is configured in its entirety as an annular structure, which is positioned around the axis of rotation 102 around. To achieve a comparatively high efficiency, the combustion chamber 110 is designed for a comparatively high temperature of the working medium M of about 1000 ° C. to 1600 ° C. In order to enable a comparatively long service life even with these, for the materials unfavorable operating parameters, the combustion chamber wall 153 is provided on its side facing the working medium M side with an inner lining formed from heat shield elements 155.
Aufgrund der hohen Temperaturen im Inneren der Brennkammer 110 kann zudem für die Hitzeschildelemente 155 bzw. für deren Halteelemente ein Kühlsystem vorgesehen sein. Die Hitzeschildelemente 155 sind dann beispielsweise hohl und weisen ggf. noch in den Brennkammerraum 154 mündende Kühllöcher (nicht dargestellt) auf.Due to the high temperatures inside the combustion chamber 110 may also be provided for the heat shield elements 155 and for their holding elements, a cooling system. The heat shield elements 155 are then, for example, hollow and possibly still have cooling holes (not shown) which open into the combustion chamber space 154.
Jedes Hitzeschildelement 155 aus einer Legierung ist arbeits- mediumsseitig mit einer besonders hitzebeständigen Schutz- schicht (MCrAlX-Schicht und/oder keramische Beschichtung) ausgestattet oder ist aus hochtemperaturbeständigem Material (massive keramische Steine) gefertigt.Each heat shield element 155 made of an alloy is equipped on the working medium side with a particularly heat-resistant protective layer (MCrAlX layer and / or ceramic coating) or is made of high-temperature-resistant material (solid ceramic blocks).
Diese Schutzschichten können ähnlich der Turbinenschaufeln sein, also bedeutet beispielsweise MCrAlX: M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) , Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 Al, die bzgl. der chemischen Zusammensetzung der Legierung Teil dieser Offenbarung sein sollen.These protective layers may be similar to the turbine blades, so for example MCrAlX means: M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf). Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1, which should be part of this disclosure with regard to the chemical composition of the alloy.
Auf der MCrAlX kann noch eine beispielsweise keramische Wärmedämmschicht vorhanden sein und besteht beispielsweise aus ZrC>2, Y2θ3-ZrC>2, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollstän¬ dig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid. Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.On the MCrAlX may still be present, for example, a ceramic thermal barrier coating and consists for example of ZrC> 2, Y2θ3-ZrC> 2, ie it is not, partially or fully ¬ dig stabilized by yttrium and / or calcium oxide and / or magnesium oxide. Suitable coating processes, such as electron beam evaporation (EB-PVD), produce stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphäri- sches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärmedämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Körner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen.Other coating methods are conceivable, e.g. Atmospheric plasma spraying (APS), LPPS, VPS or CVD. The thermal barrier coating may have porous, micro- or macro-cracked grains for better thermal shock resistance.
Wiederaufarbeitung (Refurbishment) bedeutet, dass Turbinen- schaufeln 120, 130, Hitzeschildelemente 155 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen) . Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidationsschichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse in der Turbinenschaufel 120, 130 oder dem Hitzeschildelement 155 repariert. Danach erfolgt eine Wiederbeschichtung der Turbinenschaufeln 120, 130, Hitzeschildelemente 155 und ein erneuter Einsatz der Turbinenschaufeln 120, 130 oder der Hitzeschildelemente 155. Refurbishment means that turbine blades 120, 130, heat shield elements 155 may need to be deprotected (e.g., by sandblasting) after use. This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. Optionally, cracks in the turbine blade 120, 130 or the heat shield element 155 are also repaired. This is followed by a re-coating of the turbine blades 120, 130, heat shield elements 155 and a renewed use of the turbine blades 120, 130 or the heat shield elements 155.

Claims

Patentansprücheclaims
1. Schweißzusatzwerkstoff enthaltend (in wt%) 18.0% - 20.0% Chrom (Cr), insbesondere 19% Cr,1. welding filler containing (in wt%) 18.0% - 20.0% chromium (Cr), in particular 19% Cr,
9.0% - 11.0% Kobalt (Co), insbesondere 10% Co,9.0% - 11.0% cobalt (Co), especially 10% Co,
7.0% - 10.0% Molybdän (Mo), insbesondere 8.5% Mo,7.0% - 10.0% molybdenum (Mo), especially 8.5% Mo,
2.0% - 2.5% Titan (Ti), insbesondere 2.3% Ti,2.0% - 2.5% titanium (Ti), in particular 2.3% Ti,
1.0% - 1.7% Aluminium (Al), insbesondere 1.4% Al, 0.04% - 0.08% Kohlenstoff, insbesondere 0.06% C1.0% - 1.7% aluminum (Al), in particular 1.4% Al, 0.04% - 0.08% carbon, in particular 0.06% C
Fe, mit maximal 0,5wt% Fe optionalFe, with a maximum of 0.5wt% Fe optional
0.001% - 0.007% Bor (B) , insbesondere 0.005% B, maximal 0.3% Mangan (Mn), insbesondere maximal 0.15% Mn, maximal 0.15% Silizium (Si), insbesondere maximal 0.1% Si,0.001% - 0.007% boron (B), in particular 0.005% B, at most 0.3% manganese (Mn), in particular not more than 0.15% Mn, not more than 0.15% silicon (Si), in particular not more than 0.1% Si,
Rest Nickel.Rest of nickel.
2. Schweißzusatzwerkstoff nach Anspruch 1, der maximal 0.15wt% Mangan (Mn) enthält.2. filler metal according to claim 1, which contains at most 0.15wt% manganese (Mn).
3. Schweißzusatzwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, der maximal 0. lwt% Silizium (Si) enthält.3. filler metal according to claim 1 or 2, which contains at most 0. lwt% silicon (Si).
4. Schweißzusatzwerkstoff nach Anspruch 1, 2 oder 3, der maximal 0.001wt% Bor (B) enthält.4. filler metal according to claim 1, 2 or 3, which contains at most 0.001wt% boron (B).
5. Schweißzusatzwerkstoff nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, der aus5. welding filler material according to claim 1, 2, 3 or 4, of
Nickel, Chrom, Kobalt, Molybdän, Titan, Aluminium, Kohlenstoff, und optionalen BestandteilenNickel, chromium, cobalt, molybdenum, titanium, aluminum, carbon, and optional ingredients
Eisen, Mangan, Silizium, Bor besteht. Verwendung eines Schweißzusatzwerkstoffes zum Schweißen eines nickelbasierten Werkstoffes, bei dem ein Schweißzusatzwerkstoff verwendet wird, der folgende Bestandteile (in wt%) enthältIron, manganese, silicon, boron. Use of a filler metal for welding a nickel-based material using a welding filler containing the following components (in wt%)
18.0% - 20.0% Chrom (Cr), insbesondere 19% Cr,18.0% - 20.0% chromium (Cr), in particular 19% Cr,
9 . 0 - 11 • 0 % Kobalt (Co) , insbesondere 10% Co,9. 0 - 11 • 0% cobalt (Co), especially 10% Co,
7 . 0 - 10 . 0 % Molybdän (Mo), insbesondere 8.5% Mo,7. 0-10. 0% molybdenum (Mo), especially 8.5% Mo,
2 . 0 - 2 . 5 Titan (Ti), insbesondere 2.3% Ti,2. 0 - 2. 5 titanium (Ti), in particular 2.3% Ti,
1 . 0 - 1 . 7 Aluminium (Al), insbesondere 1.4% Al, 0.04% - 0.08% Kohlenstoff, insbesondere 0.06% C optional1 . 0 - 1. 7 aluminum (Al), in particular 1.4% Al, 0.04% - 0.08% carbon, especially 0.06% C optional
0.001% - 0.007% Bor (B) , insbesondere 0.005% B, maximal 1.5% Eisen (Fe), insbesondere maximal 0.5% Fe, maximal 0.3% Mangan (Mn), insbesondere maximal 0.15% Mn, maximal 0.15% Silizium (Si), insbesondere maximal 0.1% Si, Rest Nickel.0.001% - 0.007% boron (B), especially 0.005% B, maximum 1.5% iron (Fe), in particular maximum 0.5% Fe, maximum 0.3% manganese (Mn), in particular maximum 0.15% Mn, maximum 0.15% silicon (Si) , in particular not more than 0.1% Si, balance nickel.
7. Verwendung nach Anspruch 6, der maximal 0.5wt% Eisen (Fe) enthält.7. Use according to claim 6, which contains at most 0.5wt% iron (Fe).
8. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, der maximal 0.15wt% Mangan (Mn) enthält.8. Use according to claim 6 or 7, which contains at most 0.15wt% manganese (Mn).
9. Verwendung nach Anspruch 6, 7 oder 8, der maximal 0. lwt% Silizium (Si) enthält9. Use according to claim 6, 7 or 8, which contains at most 0. lwt% silicon (Si)
10. Verwendung nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, der maximal 0.001wt% Bor (B) enthält. 10. Use according to claim 6, 7, 8 or 9, which contains at most 0.001wt% of boron (B).
11. Verwendung nach Anspruch 6, 7, 8, 9 oder 10, der aus11. Use according to claim 6, 7, 8, 9 or 10, of
Nickel, Chrom, Kobalt, Molybdän, Titan, Aluminium, Kohlenstoff, und optionalen BestandteilenNickel, chromium, cobalt, molybdenum, titanium, aluminum, carbon, and optional ingredients
Eisen, Mangan, Silizium, Bor besteht.Iron, manganese, silicon, boron.
12. Verwendung nach Anspruch 6 oder 11, bei der der nickelbasierte Werkstoff eine γ' -Phase mit einem Anteil von ≥ 35vol% aufweist.12. Use according to claim 6 or 11, wherein the nickel-based material has a γ 'phase with a proportion of ≥ 35vol%.
13. Verwendung nach Anspruch 12, bei der der Anteil der γ' -Phase bei maximal 75vol% liegt .13. Use according to claim 12, wherein the proportion of the γ 'phase is at most 75vol%.
14. Verwendung nach Anspruch 6 oder 13, bei der der nickelbasierte Werkstoff IN 738 oder IN 73! LC aufweist.14. Use according to claim 6 or 13, wherein the nickel-based material IN 738 or IN 73! LC has.
15. Verwendung nach Anspruch 6 oder 13, bei der der nickelbasierte Werkstoff Rene 80 aufweist15. Use according to claim 6 or 13, wherein the nickel-based material Rene 80 comprises
16. Verwendung nach Anspruch 6 oder 13, bei der der nickelbasierte Werkstoff IN 939 aufweist.16. Use according to claim 6 or 13, wherein the nickel-based material IN 939 has.
17. Verwendung nach Anspruch 6 oder 13, bei der der nickelbasierte Werkstoff PWA 14835 X oder IN 6203 DS aufweist. 17. Use according to claim 6 or 13, wherein the nickel-based material PWA 14835 X or IN 6203 DS has.
18. Verwendung nach Anspruch 6, bei dem der nickelbasierte Werkstoff von dem Schweißzusatzwerkstoff verschieden ist.18. Use according to claim 6, wherein the nickel-based material is different from the welding filler material.
19. Verfahren zum Schweißen eines Bauteils (1, 120, 130,19. Method for welding a component (1, 120, 130,
138, 155) bei dem ein Schweißzusatzwerkstoff gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 verwendet wird.138, 155) in which a filler metal according to one or more of claims 1 to 5 is used.
20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Bauteil (1, 120, 130, 138, 155) vor dem Schweißen einer Uberalterungswarmebehandlung unterzogen wird.A method according to claim 19, wherein the component (1, 120, 130, 138, 155) is subjected to overheating heat treatment prior to welding.
21. Nickelbasiertes Bauteil (1, 120, 130, 138, 155) mit einem Schweißzusatzwerkstoff enthaltend Schweißzusatzwerkstoff enthaltend (in wt%)21. Nickel-based component (1, 120, 130, 138, 155) with a filler metal containing welding filler containing (in wt%)
18 . 0 % - 2 0 • 0 % Chrom (Cr), insbesondere 19% Cr,18. 0% - 2 0 • 0% chromium (Cr), in particular 19% Cr,
9 . 0 11 0 Kobalt (Co) , insbesondere 10% Co,9. 0 11 0 cobalt (Co), in particular 10% Co,
7 . 0 10 • 0 Molybdän (Mo), insbesondere 8.5% Mo, 2 2..00% - 2 2..5 5% Titan (Ti), insbesondere 2.3% Ti,7. 0 10 • 0 molybdenum (Mo), especially 8.5% Mo, 2 2..00% - 2 2..5 5% titanium (Ti), in particular 2.3% Ti,
1 . 0 1 . 7 Aluminium (Al), insbesondere 1.4% Al,1 . 0 1. 7 aluminum (Al), in particular 1.4% Al,
0 . 04 % - 0 0 Q α O -6 Kohlenstoff, insbesondere 0.06% C optional0. 04% - 0 0 Q α O -6 carbon, especially 0.06% C optional
0.001% - 0.007%Bor (B) , insbesondere 0.005% B, maximal 1.5% Eisen (Fe), insbesondere maximal 0.5% Fe, maximal 0.3% Mangan (Mn), insbesondere maximal 0.15% Mn, maximal 0.15% Silizium (Si), insbesondere maximal 0.1% Si, Rest Nickel. 0.001% - 0.007% boron (B), especially 0.005% B, maximum 1.5% iron (Fe), in particular maximum 0.5% Fe, maximum 0.3% manganese (Mn), in particular maximum 0.15% Mn, maximum 0.15% silicon (Si) , in particular not more than 0.1% Si, balance nickel.
22. Bauteil nach Anspruch 21, bei der der nickelbasierte Werkstoff eine γ' -Phase mit einem Anteil von ≥ 35vol% aufweist.22. Component according to claim 21, wherein the nickel-based material has a γ 'phase with a proportion of ≥ 35vol%.
23. Bauteil nach Anspruch 21 oder 22, bei der der Anteil der γ' -Phase bei maximal 75vol% liegt.23. Component according to claim 21 or 22, wherein the proportion of the γ 'phase is at most 75vol%.
24. Bauteil nach Anspruch 21 oder 23, bei der der nickelbasierte Werkstoff IN 738 oder IN 73! LC aufweist.24. Component according to claim 21 or 23, wherein the nickel-based material IN 738 or IN 73! LC has.
25. Bauteil nach Anspruch 21 oder 23, bei der der nickelbasierte Werkstoff Rene 80 aufweist.25. Component according to claim 21 or 23, wherein the nickel-based material Rene 80 has.
26. Bauteil nach Anspruch 21 oder 23, bei der der nickelbasierte Werkstoff IN 939 aufweist.26. Component according to claim 21 or 23, wherein the nickel-based material IN 939 has.
27. Bauteil nach Anspruch 21 oder 23, bei der der nickelbasierte Werkstoff PWA 1483 SX oder IN 6203 DS aufweist.27. Component according to claim 21 or 23, wherein the nickel-based material PWA 1483 SX or IN 6203 DS has.
28. Bauteil nach Anspruch 21, bei dem der nickelbasierte Werkstoff von dem Schweißzusatzwerkstoff verschieden ist. 28. The component of claim 21, wherein the nickel-based material is different from the filler metal.
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