ES2869902T3 - Método para reparar un gancho de montaje para paletas guía - Google Patents
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Abstract
Método para reparar un gancho receptor (200) para paletas guía, en donde el gancho receptor (200) está dispuesto en una carcasa (100) de una turbomáquina, el método comprende las etapas de: - retirar el primer material en una región (17) del gancho receptor (200), en donde la región (17) se extiende por toda la circunferencia de la carcasa (100); y subsecuentemente - depositar el segundo material en o sobre la región (17), en donde la región (17) en o sobre la cual se deposita dicho material se extiende por toda la circunferencia de la carcasa (100), en donde la deposición se lleva a cabo al aplicar calor local por medio de un proceso de soldadura por deposición de polvo con láser y/o un proceso de soldadura por plasma, y en donde la deposición se lleva a cabo en una pluralidad de capas que se depositan en la dirección circunferencial.
Description
DESCRIPCIÓN
Método para reparar un gancho de montaje para paletas guía
La presente invención se refiere a un método para reparar un gancho receptor para paletas guía de acuerdo con la reivindicación 1.
En turbomáquinas, en particular en turbinas de gas, los componentes individuales, por ejemplo, las paletas guía, se montan o fijan regularmente en soportes en la carcasa. Estos soportes pueden desgastarse con el tiempo o superar las tolerancias predefinidas, por lo que deben repararse.
Un objeto de la presente invención es proponer un método para reparar ganchos receptores para paletas guía en turbomáquinas.
El objeto de acuerdo con la invención se logra mediante un método que tiene las características de la reivindicación 1 de la patente.
Por tanto, de acuerdo con la invención, se propone un método para reparar un gancho receptor, en donde el gancho receptor está dispuesto en una carcasa, en particular una carcasa del compresor, de una turbomáquina, en particular de una turbina de gas.
Una primera etapa del método de acuerdo con la invención comprende retirar el primer material en una región del gancho receptor. La región del gancho receptor en la que se retira el primer material se extiende por toda la circunferencia de la carcasa, es decir, más de 360 grados.
La segunda etapa del método de acuerdo con la invención, que en cualquier caso ocurre después de la primera etapa, comprende depositar el segundo material en la región del gancho receptor en el que se retiró previamente el primer material. La región en la que se deposita dicho material se extiende así también por toda la circunferencia de la carcasa. La deposición se lleva a cabo al aplicar calor local por medio de un proceso de soldadura por deposición de polvo con láser y/o un proceso de soldadura por plasma. La deposición se lleva a cabo en una pluralidad de capas que se depositan en la dirección circunferencial.
Los desarrollos ventajosos de la presente invención son en cada caso objeto de las reivindicaciones dependientes. En lo sucesivo, las turbinas de gas se describen en particular como turbomáquinas puramente a manera de ejemplo, sin desear, sin embargo, restringir las turbomáquinas a las turbinas de gas.
Preferentemente, el gancho receptor está dispuesto en una carcasa del compresor de una turbina de gas o se conecta de manera liberable a la misma para su uso.
Preferiblemente, el gancho receptor es un soporte.
La reparación del gancho receptor es necesaria en particular debido al desgaste. Por ejemplo, puede ser necesaria una reparación en las carcasas de compresores de turbinas de gas debido al desgaste en los receptáculos (o soportes) de los segmentos de paletas guía en la carcasa de la turbina de gas.
El desgaste puede significar exceder las tolerancias predefinidas.
El término “retirar” como se usa en la presente descripción denota una remoción, en particular una remoción por medio de un proceso de mecanizado mecánico, por ejemplo mediante torneado o fresado. Además, la remoción puede tener lugar por medio de la erosión, ablación con láser u otro proceso.
La remoción puede tener lugar en etapas, paso a paso, capas o regiones.
La región de la que se retira el primer material y que, de acuerdo con la invención, se extiende por toda la circunferencia, presenta indicios de desgaste o regiones desgastadas.
Se retira un primer material de la región del gancho receptor, en donde el primer material comprende en particular regiones desgastadas del gancho receptor.
La remoción del primer material comprende regiones del gancho receptor tanto gastadas como no gastadas. La remoción del primer material comprende bandas individuales, escalones, áreas completas o individuales de receptáculos de paletas guía en toda la circunferencia en la dirección de flujo del gancho receptor.
El término “calor local” como se usa en la presente descripción denota una entrada de calor que se limita a un área delineada localmente o una región delineada localmente y sus alrededores inmediatos. Por ejemplo, la mayoría de
los métodos de soldadura requieren una región extensa para la entrada de calor con el fin de poder llevar a cabo el proceso de soldadura en cuestión. Sólo en determinados métodos de soldadura, dos de los cuales se describen a continuación, es suficiente la aportación local de calor.
La deposición del segundo material mediante el uso de calor local se lleva a cabo de acuerdo con la invención por medio del proceso de soldadura por deposición de polvo con láser y/o el proceso de soldadura por plasma. En estos procesos de soldadura, se introduce menos calor en la región del componente a soldar, en este caso la región del gancho receptor, en comparación con otros procesos de soldadura. Esto significa que el aumento de temperatura en la región y, por lo tanto, también en todo el gancho receptor, puede ser limitado. Un aumento de temperatura pequeño o limitado puede minimizar ventajosamente una posible distorsión del componente y de toda la carcasa. De acuerdo con la invención, el depósito del segundo material en la región del gancho receptor se lleva a cabo en una pluralidad de capas en la dirección circunferencial. Las capas pueden depositarse una encima de la otra y una tras otra. La deposición de cada capa puede producirse con un retraso de tiempo, para, por ejemplo, poder cumplir con parámetros de operación específicos y predefinidos, por ejemplo, las velocidades de calentamiento y enfriamiento de cada capa individual.
Preferentemente, se depositan hasta 100 capas o más.
Preferentemente, una capa del segundo material que se deposita está entre 0,1 mm y 1 mm de altura en la dirección radial con base en el eje de rotación de la turbina de gas. Una capa tiene en particular una altura de 0,3 mm.
Preferentemente, una capa está entre 0,5 mm y 2 mm de ancho en la dirección axial (en la dirección de flujo de la turbina de gas), en particular 1 mm de ancho.
Preferentemente, se lleva a cabo un tratamiento térmico del gancho receptor como una etapa adicional del método después de la deposición del segundo material.
Preferentemente, la carcasa del compresor de la turbina de gas se trata térmicamente con el gancho receptor reparado en el estado instalado.
En algunas modalidades de la invención, un tratamiento térmico puede ser recocido o puede comprender recocido. En el recocido, el gancho receptor y/o la carcasa del compresor pueden calentarse durante un período de tiempo más largo, para contrarrestar, por ejemplo, los esfuerzos mecánicos en el gancho receptor y/o la carcasa del compresor, por ejemplo, para reducir la altura de picos de esfuerzos mecánicos.
Preferentemente, el gancho receptor se termina después de la deposición del segundo material por medio de procesos de remoción de material, por ejemplo para lograr o cumplir con geometrías o dimensiones especificadas por el diseño. Los procesos de extracción de material pueden ser, en particular, procesos de mecanizado o rectificado.
Preferentemente, el segundo material se deposita sobre el gancho receptor mediante el uso de un material de relleno. El material de relleno puede mejorar las propiedades de desgaste del componente reparado. Como resultado, el componente reparado puede, por ejemplo, tener un menor desgaste y, opcionalmente, puede permitir una vida útil o una duración de funcionamiento más largas.
Algunas o todas las modalidades de acuerdo con la invención pueden tener una, más o todas las ventajas mencionadas anteriormente y/o a continuación.
La reconstrucción o reparación del gancho receptor puede ser necesaria debido a una deformación u ovalización de la carcasa del compresor. La deformación u ovalización de la carcasa del compresor en funcionamiento puede tener como consecuencia lo que se denomina desgarro de los componentes giratorios de la turbina de gas, con la consiguiente pérdida de potencia y/o pérdida de estabilidad de la turbina de gas. Una aplicación del método de acuerdo con la invención para reparar el gancho receptor puede ser ventajosa en tales deformaciones.
En el método de la invención, solo se introduce una pequeña cantidad de calor como calor local (en comparación con otros métodos de unión, por ejemplo, soldadura con gas inerte de tungsteno o TIG para abreviar). Debido a esta pequeña cantidad de calor, la deformación del gancho receptor y las regiones adyacentes de la turbina de gas, en particular de la carcasa del compresor, puede minimizarse, limitarse o mantenerse baja ventajosamente.
De acuerdo con la invención, la deposición del segundo material se extiende por toda la circunferencia de la carcasa. Una introducción uniforme de calor en toda la circunferencia, por encima de 360 grados, consigue ventajosamente una menor deformación (en comparación con una introducción de calor que no se extiende por toda la circunferencia, es decir, por ejemplo, solo soldadura local) en el funcionamiento normal de la turbina de gas. En el gancho receptor y en las regiones adyacentes pueden producirse deformaciones por esfuerzos residuales locales, que en particular pueden provocarse por la soldadura.
El método de acuerdo con la invención permite ventajosamente fabricar el gancho receptor de forma análoga a la fabricación de una pieza nueva, es decir, en términos de precisión de fabricación y/o propiedades de resistencia, que pueden ser iguales o mejores que en una pieza nueva.
La deposición del segundo material de acuerdo con la invención permite ventajosamente reconstruir un gancho receptor que puede ser más resistente al desgaste que el material de base del gancho receptor sobre el que se depositó el segundo material. Esto puede conseguirse, por ejemplo, por medio de soldadura, en la que se deposita un material más resistente al desgaste que el material base. El material de base puede ser, puramente a manera de ejemplo, el material de fundición designado "IN718." El segundo material depositado por medio de soldadura puede optimizarse aún más con materiales de relleno adecuados y, como resultado, puede aumentarse la resistencia al desgaste.
Las capas del material depositado en la región del gancho receptor pueden tener una altura de entre 0,1 mm y 1 mm, en particular 0,3 mm. Debido a esta pequeña altura, la deformación de las capas puede mantenerse ventajosamente baja. Pueden lograrse tamaños de deformaciones de aproximadamente 0,1 mm o menos.
Al implementar el método de acuerdo con la invención, el proceso de soldadura por deposición de polvo con láser puede influir ventajosamente en la resistencia al desgaste o la soldabilidad del gancho receptor mediante el uso de polvos adecuados o al cambiar la potencia del láser.
El método de acuerdo con la invención permite ventajosamente cumplir con todos los tiempos predefinidos entre revisiones (TBO), es decir, pueden evitarse revisiones adicionales o no planificadas.
La presente invención se describe a continuación a manera de ejemplo mediante el uso de los dibujos adjuntos, en los que signos de referencia idénticos indican componentes idénticos o similares. Cada una de las figuras esquemáticamente simplificadas muestra:
Figura 1 una carcasa del compresor de una turbina de gas que tiene una pluralidad de ganchos receptores desgastados para paletas guía;
Figura 2 un detalle de un gancho receptor desgastado de la Figura 1; y
Figura 3a-d etapas del método de acuerdo con la invención para reparar un gancho receptor desgastado.
La Figura 1 muestra una carcasa del compresor 100 de una turbina de gas que tiene una pluralidad de ganchos receptores 200 desgastados para las paletas guía. Las paletas guía se insertan de forma anular en los ganchos receptores 200 y se conectan a los mismos.
La dirección principal del flujo 1 de la turbina de gas y de la carcasa del compresor transcurre en la dirección axial a, como se ilustra por medio de una flecha. La dirección radial r apunta radialmente hacia afuera desde el eje central 3 de la turbina de gas.
En la carcasa del compresor, puede distinguirse entre una parte frontal 5 y una parte trasera 7. En esta modalidad de ejemplo, en particular, los ganchos receptores 200 desgastados se muestran o se describen en la parte trasera 7 de la carcasa del compresor.
La Figura 2 muestra un detalle de un gancho receptor 200 desgastado de la Figura 1.
Las huellas de desgaste se muestran por medio de una región de abrasión 11 en un diámetro interior 9 (visto en la dirección radial r) de la región superior del gancho receptor 200.
Igualmente, las huellas de desgaste se muestran por medio de una región de abrasión 15 en un diámetro exterior 13 del gancho receptor 200.
La Figura 3a muestra otra vista detallada de una región inferior de un gancho receptor 200 desgastado con base en la vista de la Figura 2. La región de abrasión 11 se muestra en el diámetro interior 9 y la región de abrasión 15 se muestra en el diámetro exterior 13.
El estado del gancho receptor de la Figura 3a corresponde al estado inicial o al estado de comienzo del método de acuerdo con la invención.
La Figura 3b muestra la etapa del método de acuerdo con la invención para retirar el primer material de la región 17 del gancho receptor 200. La parte rayada en la región 17 muestra el primer material a retirar o que ya ha sido retirado. Las rayas indican una remoción en capas del primer material.
El primer material se retira tanto en el diámetro interior 9 como en el diámetro exterior 13. La remoción se realiza en toda la circunferencia del gancho receptor.
La Figura 3c muestra las etapas del método de acuerdo con la invención para depositar el segundo material en la región 17 del gancho receptor 200. La parte rayada en la región 17 muestra el segundo material a depositar o que ya ha sido depositado.
El segundo material se deposita por medio de un proceso de soldadura por deposición de polvo con láser. El polvo puede depositarse en capas, como lo indican las rayas.
La Figura 3d muestra el contorno 19 (línea gruesa) de la región terminada 17 del gancho receptor 200. La Figura 3d muestra la región 17 reconstruida después de realizar las etapas del método de acuerdo con la invención.
Lista de signos de referencia
Claims (7)
1. Método para reparar un gancho receptor (200) para paletas guía, en donde el gancho receptor (200) está dispuesto en una carcasa (100) de una turbomáquina, el método comprende las etapas de:
- retirar el primer material en una región (17) del gancho receptor (200), en donde la región (17) se extiende por toda la circunferencia de la carcasa (100); y subsecuentemente
- depositar el segundo material en o sobre la región (17), en donde la región (17) en o sobre la cual se deposita dicho material se extiende por toda la circunferencia de la carcasa (100), en donde la deposición se lleva a cabo al aplicar calor local por medio de un proceso de soldadura por deposición de polvo con láser y/o un proceso de soldadura por plasma, y en donde la deposición se lleva a cabo en una pluralidad de capas que se depositan en la dirección circunferencial.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una capa está entre 0,1 mm y 1 mm de altura, en particular 0,3 mm de altura.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde una capa tiene entre 0,5 mm y 2 mm de ancho, en particular 1 mm de ancho.
4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa adicional de:
- tratar térmicamente el gancho receptor (200) o porciones del mismo después de la etapa de depositar el segundo material.
5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el tratamiento térmico del gancho receptor (200) o porciones del mismo comprende recocido.
6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa adicional de:
- terminar el gancho receptor (200) por medio de procesos de eliminación de material, en particular para lograr geometrías especificadas por el diseño.
7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa adicional de:
- usar un material de relleno cuando se deposita el segundo material.
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