IT9021022A1 - Metodo per misurare le discontinuita' nei giunti e per ripararle - Google Patents

Description

"METODO PER MISURARE LE DISCONTINUITÀ’ NEI GIUNTI E PER RIPARARLE"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una misura delle discontinuità in un giunto ed un metodo di riparazione e, più particolarmente, un metodo per far combaciare le superfici di un giunto in modo da evitare perdite da un recipiente ad alta pressione, come quello di una turbina a vapore.

Durante il normale periodo di funzionamento di una turbina a vapore, fra gli arresti per manutenzione, che si verificano approssimativamente ogni cinque anni, possono verificarsi erosioni nelle superfici e intorno alle superfici del giunto fra il coperchio del cilindro ad alta pressione della turbina e la base del cilindro. Quando si verificano discontinuità fra le superfici del giunto viene perduto dalla turbina,vapore ad alta pressione, con riduzione del rendimento della turbina. La perdita di vapore crea anche un evitabile ma indesiderato problema di sicurezza per il personale operante intorno alla turbina. Il vapore è costituito da acqua ad alta purezza, costosa, il che provoca perdite economiche addizionali oltre, e in aggiunta, alle perdite di rendimento sopra citate. I tipici criteri di approccio per minimizzare la creazione di discontinuità nel giunto e per riparare le discontinuità comprendono l'applicazione di un sigillante sulle superfici del giunto prima dell.’accoppiamento, la riparazione delle superfici del giunto utilizzando un metodo di evidenziainento con blu di prussia. Nel metodo di evidenziamento con blu di prussia, la superficie della base e del coperchio vengono trattate separatamente per produrre indipendentemente superfici di riferimento piane. Durante questo processo un calibro a lame viene usato per rivelare le discontinuità nel giunto prima della rimozione del coperchio dalla base. Una volta che il coperchio sia stato rimosso, ciascuna delle superfici del giunto viene rivestita con un fluido di rivelazione dei contatti al blu di prussia. La superficie di una piastra relativamente pesante, di circa 1-1/2 piedi per 4 piedi (45 x 120 cm),viene collocata su una delle superfici del giunto. Quando la piastra viene invertita, la quantità di fluido al blu di prussia sulla piastra indica la posizione dei punti in rilievo e i relativi infossamenti della superficie del giunto coperta dalla piastra, rispetto alla piastra. La superficie del giunto viene poi riparata riempiendo i punti bassi con saldatura ed asportando i punti in rilievo. I punti in rilievo sono tradizionalmente rimossi mediante raschietti a motore, lime, smerigliatrici mole di finitura. Il processo consiste nell 'applicare la piastra nella stessa posizione, nell'esamm are l'area di contatto colorata in blu e nel riparare la superficie continua fino a che circa il 100% della piastra non sia blu. La piastra viene poi spostata in un'altra posizione e il processo di ottenimento di una superficie piana viene continuato. Una volta che una delle superfici del giunto sia piana rispetto alla piastra mobile, l’altra superficie del giunto viene esamm ata e riparata allo stesso modo. Questo processo della tecnica nota crea una superficie relativamente piana rispetto alla superficie della piastra metallica. Anche con una superficie di giunzione del coperchio relativamente piana e con una superficie di giunzione della base relativamente piana le superfici di giunzione del coperchio e della base non sono necessariamente combacienti e possono continuare ad esistere discontinuità. Poiché la discontinuità può non essere mm ima sulle superfici di tenuta del giunto, l'erosione può far si che si sviluppino più facilmente discontinuità dannose. Una turbina è tipicamente lunga 30 piedi (9 m) e larga 12 piedi (3,6 m), con una superficie del giunto misurata linearmente, di circa 84 piedi (25 m). Il processo alla piastra con colorante blu è quindi molto laborioso, perchè l'intera superficie sia della base che del coperchio della turbina deve essere esamm ata e riparata.

E' scopo della presente invenzione produrre un giunto che impedisca fughe da un'atmosfera ad alta pressione.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di creare superfici combaoianti di un giunto, per prevenire perdite.

E' pure uno scopo della presente invenzione quello di ridurre il tempo occorrente per la riparazione del giunto, elimm ando la necessità di riparare l'intera superficie.

Uno scopo addizionale della presente invenzione è quello di documentare in dettaglio la riparazione del giunto, consentendo di migliorare i futuri progetti di giunti in base ad una registrazione storica accurata delle riparazioni.

Ancora un altro scopo della presente invenzione è quello di documentare la topografia del giunto in dettaglio per migliorare il processo di riparazione durante future interruzioni del servizio.

E' pure uno scopo della presente invenzione quello di fornire un metodo che consenta di trattare l'ispezione e la riparazione di un giunto nel suo complesso, anziché come una serie di aree rettangolari.

Il metodo della presente invenzione usa una combinazione di metodi di misura delle discontinuità per rilevare una mappa delle discontinuità in un giunto di recipiente ad alta pressione. La mappa viene creata utilizzando misure delle superfici di contatto del giunto mediante colorante blu, misure con calibro a spessori, misure di discontinuità con un mezzo deformabile e profilometria laser, non soltanto per creare una mappa accurata ma anche per confermare le misure di discontinuità. In base alla mappa, viene prodotto e seguito un piano di riparazione che mm imizza il lavoro di riparazione e produce superfici del giunto combacianti. Le superfici del giunto combacianti consentono generalmente una tenuta ad alta pressione migliore che non superfici relativamente piane che non siano combacianti, e le superfici relativamente piane combacianti consentono una tenuta ancora migliore. Questi scopi, unitamente ad altri scopi e vantaggi che appariranno evidenti nel seguito, sono raggiunti, mediante i particolari costruttivi e operativi più dettagliatamente descritti e rivendicati nel seguito, con riferimento agli acclusi disegni che formano parte della presente invenzione, in cui i numeri di riferimento si riferiscono ovunque a parti uguali.

Le figure 1-6 illustrano la procedura per invertire un coperchio di turbina a vapore ad alta pressione;

la figura 7 è una vista in pianta di una parte di superficie di giunto;

la figura 8 illustra la coniigurazione reticolare utilizzata per eseguire letture della superficie e delle discontinuità;

la figura 9 è una configurazione alternativa per determm are discontinuità nel giunto;

la figura 10 illustra i componenti di un sistema profilometrico a laser;

la figura 11 illustra le letture profilometriche a laser; e la figura 12 illustra una mappa topografica di una superficie di giunto usata per produrre un piano di riparazione.

Verrà ora descritta la forma di realizzazione preferita della presente invenzione.

In generale, il metodo secondo la presente invenzione ha inizio separando il coperchio della turbina dalla base mediante sollevamento del coperchio, quanto basta perchè la superficie della base e del coperchio possano essere pulite ed ispezionate per il rilevamento di erosioni. Il coperchio viene poi ricollocato sulla base per eseguire una verifica delle discontinuità del giunto. Questa verifica delle discontinuità richiede l’esecuzione di una verifica del contatto con colorante blu, una verifica delle discontinuità con calibro a lame e una verifica con mezzo deformabile. Una volta che questa serie di verifiche sia stata completata, il coperchio viene rimosso dalla base e invertito, scoprendo la superficie di giunzione del coperchio. Il coperchio, dopo l’inversione, viene installato in un cavalletto che supporta il coperchio su martinetti idraulici in quattro punti, i martinetti avendo un condotto di alimentazione comune. Le superfici di giunzione della base e del coperchio vengono poi sottoposte a misura del profilo utilizzando una tecniche di profilometria a laser convenzionale. I dati prodotti dalle varie verifiche di discontinuità e profbiometrie vengono valutati e usati per preparare un programma o piano di riparazione che segue criteri di riparazione generali. Questo piano viene poi -seguito per eseguire la rifinitura della superficie nell'area limitata di entrambe le superfici di giunzione necessaria per riparare il giunto e far combaciare le superfici della base e del coperchio fra loro. Quando la finitura definitiva è completa, viene ottenuta una linea di riferimento, o profilometria laser, come riferimento durante le successive interruzioni del servizio per riparazione, e il coperchio viene rivoltato e accoppiato con la base per le prove finali di accettazione delle discontinuità. La sequenza di eventi qui descritta potrebbe essere eseguita in un altro ordine o in ordine diverso per diversi dispositivi, come ad esempio valvole ad alta pressione, a seconda delle caratteristiche del dispositivo.

Il metodo secondo la presente invenzione è previsto per far combaciare le superfici della base e del coperchio con una discontinuità nell'area di tenuta inferiore a circa 0,004 pollici (0,1 mm) in condizioni rilassate (non imbullonate). E' previsto che ciò dia luogo ad un gioco di 0,000 pollici (0,0 mm) dopo il montaggio. Questo metodo produce pure un tasso di variazione dell'altezza della superficie non superiore a circa 0,001 pollici (0,025 cm) ogni 4 pollici (100 mm). Un gioco fra le superfici del giunto di un recipiente ad alta pressione, come ad esempio d.i. una turbina a vapore, che soddisfi questi requisiti produce un giunto tra superfici affacciate metallo contro metallo sostanzialmente esente da fughe, che non richiede un sigillante fra le superfici metalliche .

Prima di descrivere il metodo secondo la presente invenzione in dettaglio, poiché un coperchio di turbina ha un peso che tipicamente si approssima a 60 tonnellate, e poiché il coperchio deve essere rivoltato più volte, verrà discussa in dettaglio la procedura per rivoltare con sicurezza un coperchio di turbina. Prima della rimozione del coperchio, occorre creare una superficie di supporto provvisoria per il coperchio. E' preferibile che vengano usate traversine ferroviarie per creare un telaio provvisorio per supportare il coperchio prima di rivoltare il coperchio, per impedire danni alla superficie di tenuta. Il coperchio 10 viene piazzato sul pavimento al centro delle traversine. Poi, due complessi ad anello per apparecchio di sollevamento di sicurezza da 75.000 libbre (34 tonnellate) 12 sono installati su uno dei lati del coperchio 10 del cilindro, come illustrato in figura 1. Due cavi 14 da 1,375 pollici (32,4 mm) per 20 piedi (6 m) sono fissati al grosso gancio 16 di una gru. Due cavi da 2 pollici (51 inni) per 26 piedi (7,93 m) sono fissati al gancio piccolo 20 della gru e ai golfari di sollevamento 22 del coperchio 10. L'allentamento nel gancio piccolo 20 viene ripreso sino a che i cavi 18 del gancio piccolo comm cino appena a toccare il tubo di equilibrio 24 del coperchio 10, come illustrato in figura 1. Il lato del coperchio 10 con il gancio grosso 16 comm cia a venire sollevato, la rotazione del coperchio 10 avvenendo sul lato del gancio piccolo. Allorché questo sollevamento avviene, l'allentamento del cavo 18 viene ripreso. Quando la superficie di giunzione raggiunge un angolo di 33-35°, come illustrato in figura 2, il coperchio 10 viene sollevato verticalmente fino ad un’altezza sufficiente affinchè i tubi 24 non vadano a contatto con il pavimento quando la superficie di giunzione 26 del coperchio è rivolta verso l'alto ed è orizzontale, ossia nella posizione di giunto in alto. Quando il coperchio 10 del cilindro è abbastanza alto perchè i tubi 24 non tocchino il pavimento, si comm cia a far ruotare il coperchio 10 inoliando cavo sul gancio piccolo 20 e tirandolo sul gancio grosso 16, fino a che non vi sia più peso sul gancio piccolo, come illustrato in figura 3. Quando il peso è stato completamente scaricato dal gancio piccolo 20, ossia il coperchio è liberamente sospeso al gancio grosso 16, la superficie del giunto orizzontale sarà a circa 7-9° dall'asse verticale, come illustrato in figura 4. Il gancio piccolo viene distaccato e il coperchio del cilindro viene fatto ruotare, o spostato angolarmente, di 180° intorno all'asse del gancio grosso, per cui il gancio piccolo può essere riattaccato agli stessi golfari 22 senza modificare le posizioni della gru, come illustrato in figura 5. Quindi, il gancio piccolo viene fissato agli stessi golfari 22, come è illustrato in figura 6 e il gancio piccolo è usato per sollevare il coperchio su quel lato fino a che la superficie di giunzione orizzontale 26 sia rivolta verso l'alto e sia orizzontale. Entrambi i ganci vengono poi manovrati in tandem per disporre il coperchio 10 del cilindro in una serie di martinetti idraulici con un tubo di alimentazione comune. Le superfici di supporto dei martinetti idraulici sono poste sotto i golfari. Uri telaio di supporto idraulico, come l'Enerpac, che è disponibile presso la Applied Power Corporation, equilibra automaticamente la pressione sul cilindro di sollevamento ai quattro angoli del coperchio associati ai golfari, livellando in tal modo automaticamente il coperchio rispetto al centro di gravità del coperchio. Ossia, il coperchio galleggia sui martinetti idraulici in una posizione equilibrata, similmente al modo in cui un natante galleggia nell'acqua in posizione equilibrata. Per rivoltare nuovamente il coperchio viene usata la procedura descritta, in senso inverso.

Prima di sbullonare e rimuovere il coperchio 10, il giunto dlel'unità va verificato per rilevare fughe di vapore, decolorazioni o concentrazioni di umidità mentre l'unità è in funzione e prima dell'interruzione per manutenzione. Dovrebbe pure essere eseguita un'ispezione visuale dell'area del giunto per individuare perdite evidenti. L'operatore di centrale deve pure essere consultato per determm are se vi siano stati indizi di perdite di un giuntò orizzontale a partire dall’ultima interruzione per manutenzione. Qualsiasi ovvia cricca o gravi difetti rivelati da un'ispezione visuale devono essere provati radiograficamente. A questo punto, quattro punti agli angoli del giunto vengono inarcati, le quote sulla superficie di giunzione in questi punti vengono determm ate usando un livello ottico convenzionale, dalle quote registrate viene creato un piano di riferimento del giunto sotto sollecitazione.

Una volta che il gruppo sia stato disattivato, il coperchio 10 viene rimosso e vengono tolti gli anelli delle palette della turbina. Se viene ispezionato e riparato qualcosa d’altro che non sia un cilindro di turbina, come ad esempio la superficie del giunto di una grossa valvola ad alta pressione, il meccanismo del movimento interno della valvola viene smontato.

Una volta che gli anelli delle palette siano stati tolti, il coperchio 10 viene riposizionato sulla base. L'esterno del cilindro su entrambi i lati della superficie di giunzione viene periodicamente tracciato con gesso o matite in modo da creare una configurazione reticolare sul piano di giunzione con linee immaginarie che collegano i punti di tracciamento. Un punto di incrocio del reticolo deve sempre bisecare il centro del blocco degli ugelli, perfer sì che il reticolo sia sempre coincidente con quelli tracciati durante l'interruzione dal servizio precedente, o se il reticolo deve essere riprodotto durante una riparazione. Le linee del reticolo devono essere distanti circa 4 pollici (20 cm). Una rappresentazione di ciascuna superficie di giunzione, con il reticolo sovrapposto, viene creata su carta o in una base dì dati di computer.

Con calibri a spessori lunghi il giunto viene verificato dall'interno dall'esterno per rilevare discontinuità orizzontali nel giunto, e i valori delle discontinuità vengono registrati sulla mappa del reticolo del giunto, sulla carta o nella base di dati del computer. A questo punto, i punti precedentemente marcati su ciascuno dei quattro angoli del giunto vengono usati per misurare otticamente la quota dei quattro punti. Questi quattro punti sono pure registrati sulla carta o nella base di dati e creano un piano di riferimento non sollecitato della superficie. Le misure registrate vengono esamm ate matematicamente per determm are se i quattro punti giacciono in un singolo piano orizzontale. E' anche possibile eseguire questa verifica del piano con due punti a metà campata in aggiunta ai punti agli angoli.

Il riferimento ottico planare per un giunto non sollecitato può essere confrontato con un giunto sollecitato, e ciò metterà in evidenza l'eventuale svergolamento del coperchio e della base.

Poi, le superfici di giunzione della base e del coperchio devono essere ripulite. Questa operazione non è intesa come processo di rimozione di metallo, e conseguentemente non devono essere usati alcuni tipi di pallinatura abrasiva e smerigliatura a nastro. Questa operazione richiede che il coperchio sia sollevato al di sopra della base quanto basta per poter lavorare sulle superfici. Un'alternativa che è più inefficiente in termm i di tempo è quella di invertire il coperchio in modo che le superfici di giunzione sia del coperchio che della base siano rivolte verso l'alto. Ciò rende più facile la pulitura ma richiede che il coperchio sia invertito due volte, operazione laboriosa. L'operazione di pulitura è destinata a rimuovere l'eventuale sigillante, scaglie superficiali o ruggine superficiale. Le superfici di giunzione e i fori per i bulloni sono preferibilmente puliti a mano usando alcol e tela a smeriglio fine. Una pallinatura abrasiva è consentita se la graniglia è costituita da palline di vetro con granulometria al vaglio U.S.A. da un massimo di 50 e Un mm imo di 80% di conteggio sferico. Possono pure essere usati i gusci di noce come abrasivo, usando le dimensioni granulometriche MSMH per gusci medi. Una volta che le superfici siano state pulite, le superfici di giunzione vengono strofinate con uno straccio e liberate dalla polvere, la configurazione reticolare marcata sull'esterno del coperchio e della base viene marcata sulla superficie di giunzione usando una riga e creando quadrati da 4 pollici (20 cnil, come illustrato in figura 8.

Quindi, viene eseguita una verifica al blu di prussia. Questa verifica richiede che la superficie di giunzione della base sia rivestita con un colorante rosso e la superficie di giunzione del coperchio con blu di prussia. E’ ammesso che questi rivestimenti vengano lasciati sulle superfici, per impedire un ulteriore arrugginimento durante l’ispezione e la riparazione. Il coperchio 10 viene abbassato sulla base, lasciando allentati gli anelli di trazione per circa 1 mm uto. Il coperchio 10 viene poi sollevato e le letture dei punti di contatto blu vengono registrate su tabelle, sulla carta o nella base dati del computer. Se viene usata la figura 8 come esempio di tabella sulla carta, la lettura di un punto di contatto blu viene registrata sulle tabelle del coperchio e della base coinè un punto 48 avente circa la stessa grandezza della macchia blu, ed indica un punto alto, o una piccola area di discontinuità. Nella base dati del computer, il punto blu è indicato dalla sua posizione sulla griglia di riferimento, dalla forma e dalla grandezza approssimativa. Qualsiasi taglio o infossamento visibile rivelato visualmente durante la pulitura va pure annotato su tabelle.

Con il coperchio a 18 pollici (45,7 cui) al di sopra della base, una configurazione di strisce di plastigage (calibro di materiale plastico) viene stesa sulla superficie di giunzione deila base usando un mezzo di misura delle discontinuità deformabile, come ad esempio strisce o stringhe di plastigage di dimensioni fra 0,002 e 0,006 pollici (tra 0,05 e 0,15 mm ). 11 plastigage è reperibile presso la Sealed Power Corporation. Questa configurazione di strisce può essere deposta sulle righe del reticolo delle superfici di giunzione della base come illustrato in figura 8, o in altra configurazione di superficie di giunzione, come ad esempio la configurazione di superficie di. giunzione radiale illustrata in figura 9. Il coperchio viene abbassato sulla base, e gli anelli di trazione vengono lasciati allentare per circa 1 mm uto. Poiché il plastigage è un mezzo comprimibile, le strisce verranno compresse in varia misura dal peso del coperchio, la larghezza della striscia compressa corrispondendo alla grandezza della discontinuità in quella posizione. Il coperchio viene poi sollevato, e le letture delle discontinuità vengono registrate sulle tabelle e sulla carta o nella base dati del computer per ogni punto di incrocio del reticolo. Le letture vengono eseguite usando una tabella fornita insieme al plastigage. Se una qualsiasi delle aree del giunto ha una discontinuità che supera 0,006 pollici (0,15 mm ), la striscia viene sostituita con una da 0,012 pollici (0,30 mm ) e la procedura sopra descrittaviene ripetuta. Se una striscia viene compressa tanto da uscire dal grafico, essa viene sostituita con una più piccola, e la procedura di abbassare il coperchio, rimuovere il coperchio e di eseguire letture, sopra descritta, viene ripetuta. La misura delle strisce consente anche di rivelare variazione anormali fra i punti del reticolo, e tali punti anormali possono pure essere inarcati sulla tabella e nella base dati. Il materiale deformabile viene rimosso dalla superficie di giunzione della base.

Il coperchio viene poi riabbassato sulla base, in modo che gli anelli di sollevamento siano laschi, e i calibri a spessori lunghi vengono ancora usati per ottenere misure di spessore sulle linee del reticolo all'interno e all’esterno della turbina. L'accesso all’interno avviene attraverso un passo d’uomo. Queste misure, che rilevano discontinuità visibili in stato non sollecitato, vengono registrate sulle tabelle e sulla carta o nella base dati del computer.

Il coperchio 10 viene poi rimosso e invertito per scoprire la superficie di giunzione del coperchio, una parte della quale è illustrata in figura 7. L'area 40 internamente alla linea tratteggiata che comprende i fori 42 per i bulloni, che hanno tipicamente un diametro di 21/2 - 41/2 pollici (63,5 - 114 mm ) e una lunghezza di 2 - 6 piedi (60 - 180 cm), è la superficie di tenuta del giunto da ispezionare, ed è tipicamente larga 6 - 12 pollici (152 - 305 mm). Una volta tolto il coperchio, vengono ancora eseguite le misure di livello ottiche della base e del coperchio che vengono registrate sulla tabella o nella base dati, Questi valori vengono confrontati con i valori precedentemente rilevati per un coperchio serrato. per determm are se si sia verificato uno svergolamento del coperchio rispetto ad una condizione di giunto a tenuta Se il giunto ispezionato e riparato è flessibile e il suo svergolamento può essere elimm ato, i supporti devono essere regolati, oppure vanno aggiunti supporti addizionali in modo da rimuovere qualsiasi Svergolamento nel coperchio rimosso.

Con il coperchio 10 invertito, e con la superficie di giunzione scoperta sia della base che del coperchio 10, viene eseguita una profilometria a laser di entrambe le superfici di giunzione. Un sistema di profilatura a laser convenzionale comprende un computer 60, ad esempio un PC IBM, con una interfaccia 62 che è collegata ad un bersaglio laser 64 che determm a l'altezza relativa della superficie 26 del giunto in base ad un fascio laser rotante 66 prodotto da una torretta a laser 68. Il sistema profilometrico a laser preferito è un sistema modello 711 reperibile presso la Hainar Laser Instruments.

Prima di piazzare il sistema profilometrico a 1aser , l'ambiente intorno al coperchio o alla base da misurare va chiuso per impedire correnti d'aria nell'area del percorso del raggio, che disturbano le misure con il grado di precisione della superficie finale. Questo controllo ambientale comprende il manteniniento di una temperatura relativamente uniforme e la copertura dei fori per bulloni e dei condotti di scarico che normalmente lascerebbero circolare aria dentro e fuori dalla superficie del coperchio o della base. Le misure a laser sono sufficientemente sensibili da rendere preferibile eseguire le misure di notte, quando la luce solare passante attraverso finestre e riflessa da superfici interne non può provocare riscaldamento localizzato e quindi correnti d'aria localizzate intorno alle superfici di giunzione. Ancor più importante è impedire che sorgenti di luce artificiale e la luce solare incidente direttamente o indirettamente sul bersaglio provochino letture imprecise. Come schermo può essere usata plastica di colore verde scuro.

La torretta a laser 68 va posizionata in un punto al di fuori della superficie di contatto 40, in modo che l'intera superficie di contatto 40 possa essere misurata senza richiedere lo spostamento della torretta a laser 68. Sulla maggior parte dei coperchi e delle basi di turbina questa posizione è in un angolo ad una estremità, preferibilmente l'estremità del regolatore di velocità, ed esternamente alla superficie di tenuta, se è possibile. La stessa posizione va scelta se possibile sia per il coperchio che per la base, però ciò non è necessario. La torretta 68 deve essere equilibrata e regolata in modo da produrre un piano di scansione accuratamente orizzontale, seguendo le istruzioni fornite con il sistema a laser. L'ubicazione della torretta 68 va inarcata sulla superficie e sulla tabella per consentire la riproducibilità di collocamento in un tempo successivo, per esempio durante un'ispezione finale.

L'altezza del fascio di scansione e l’altezza del sensore del bersaglio 64 devono essere regolate in modo che il fascio rimanga entro il sensore del bersaglio durante tutta una misura. Ciò si ottiene scegliendo almeno tre punti d:i riferimento sulla superficie di giunzione, che vengono usati per creare un altro piano, o piano di riferimento del profilo. I punti di riferimento sono generalmente scelti in punti di incrocio del reticolo agli angoli del coperchio o della base che sono più distanti dalla torretta a laser 68, e a qualche pollice di distanza dal bordo esterno della superficie di tenuta. Riesamm ando i dati di discontinuità ricavati dalle letture con plastigage, vanno scelti come punti di riferimento i punti con una discontinuità molto piccola o punti relativamente bassi. Scegliendo i punti di riferimento in aree in cui la discontinuità è molto piccola, o come punto basso, è probabile che la lavorazione non debba essere eseguita in tali aree, e non debba quindi modificare l'altezza dei punti di riferimento. Naturalmente, è ovvio che non devono essere scelti come punti di riferimento i canali o le scanalature in cui si infiltra il vapore, perchè vi è una probabilità molto elevata che questi punti debbano essere colmati mediante saldatura mediante la riparazione. I punti di riferimento sul coperchio e sulla base devono essere approssimativamente nella stessa posizione, se possibile; però non è necessario. Scegliendo i punti di riferimento appropriatamente, il fascio laser va mantenuto entro il campo lineare del bersaglio 64 per tutta la misura della superficie di giunzione. E' anche possibile determm are sistematicamente i punti di riferimento eseguendo una misura in ciascun punto di incrocio del reticolo e scegliendo come punti di riferimento punti del reticolo con piccoli valori di scostamento delle letture rispetto.al piano creato dal fascio laser esplorante. La posizione dei punti di riferimento è marcata sulla superficie ed è registrata sulla tabella o nella base dati. Dopo la taratura della torretta e del bersaglio, il sistema va lasciato stabilizzare per 45 - 60 mm uti. Una volta che il sistema tarato sia stato riverificato dopo il periodo di stabilizzazione, possono essere eseguite misure nella configurazione reticolare precedentemente stabilita, presso i punti del reticolo.

Durante le misure, il bersaglio laser 64 viene posizionato sul punto di reticolo selezionato e il punto di bersaglio viene fatto appoggiare su una superficie pulita asciutta. La testa del bersaglio deve essere ruotata in modo che il fascio laser incida sul centro della finestra del bersaglio. La finestra del bersaglio 68 provoca una riflessione all'indietro verso la torretta 68, e se un fondale viene disposto dietro la torretta a laser 68, la testa del bersaglio può essere ruotata fino a che la riflessione non colpisca la torretta 68. Il computer preleva un mm imo di 30 e preferibilmente 50 campioni per ciascun punto, ne fa la media, e memorizza il campione di altezza media in una base di dati correlata alla configurazione reticolare, per cui una rappreselifazione della superficie con le altezze relative, come è illustrato in figura 11, può essere prodotta sia per la superficie di base che per quella del coperchio. In questa figura, il punto di riferimento è in V55. I punti di riferimento vanno rimisurati periodicamente durante le misure del profilo per garantire che la torretta a laser 68 non si sia spostata. La configurazione di misura deve essere abbastanza stretta da mantenere mm ima la rotazione della torretta 68.

I dati possono quindi essere usati per creare una mappa topografica della superficie di giunzione, per esempio della superficie del coperchio, come è illustrato in figura 12. In questa mappa topografica, i cerchi indicano punti al di sotto del piano di riferimento creato dai punti di riferimento, e i punti al di sopra del piano di riferimento creato dai punti di riferimento sono indicati con macchie inarcate, mentre i punti sul piano sarebbero rappresentati da macchie circondate da cerchi . Nessun punto sul piano esiste in questa figura. Il punto di riferimento in questa immagine topografica è nella posizione X15. In questa figura, dove non esiste una macchia o un cerchio o una macchia racchiusa da un cerchio, non è stato rilevato alcun dato per quel punto.

I dati di profilo della superficie possono essere combinati con i dati plastigage, oppiire i dati di profilo per entrambe le superfici possono essere combinati disponendo i punti di contatto più alti come punti di discontinuità zero, e una mappa topografica dello spessore delle discontinuità può essere creata similmente alla mappa dei profili di figura 12. I punti di contatto blu sono generalmente i punti di contatto più alti, e vanno usati per stabilire il punto di discontinuità zero. Questa mappa può pure venire ruotata ecc., usando tecniche di rotazione tridimensionale convenzionali, e visualizzata su un tubo a raggi catodici o su carta, secondo un angolo qualsiasi.

Occasionalmente, si scopre che i punti di riferimento definiscono una superficie inclinata rispetto alla superficie effettiva del giunto, producendo in tal modo una rappresentazione che indica che molti punti sono a grande distanza dal piano di riferimento su un’estremità o in un angolo. Questa situazione si verifica perchè i punti di riferimento sono stati scelti in modo inappropriato. E’ possibile e desiderabile, se ciò avviene, al fine di poter produrre una rappresentazione visuale accurata della superficie a scopo di riparazione, che i dati siano regolati in modo da tenere conto dell'inclinazione del piano di riferimento. Ciò può essere realizzato scegliendo due punti del piano che possono essere usati per regolare i dati di altezza in modo da elimm are l'inclinazione. La differenza fra i due punti viene divisa per la distanza di riferimento sul reticolo fra i due punti, e produce un gradiente che è usato per tarare o regolare i dati in base al piano di riferimento di nuova definizione. E' pure possibile regolare il piano in modo che coincida con i piani di riferimento sotto sollecitazione o senza sollecitazione precedentemente determm ati.

Una volta che le letture profilometriche a laser siano state completate e siano stati prodotti i vari grafici associati ai metodi di misura di discontinuità, viene sviluppato un piano di riparazioni utilizzante questi grafici e mappe. In generale, viene usato il senso comune per sviluppare un piano che consenta di fare il mm or numero possibile di riparazioni. Perù, le seguenti direttive consentiranno in generale di realizzare un piano efficiente. La preferenza va data alle lavorazioni di asportazione anziché al riporto di materiale mediante saldatura, perchè esse. richiedono mm or tempo. Ciò vale in particolare per la decisione circa la superficie dalla quale iniziare la rilavorazione per ottenere una particolare discontinuità. La superficie cori il massimo scostamento dal piano di riferimento descritto viene generalmente scelta come la prima da rilavorare. Aree di tenuta critiche, come ad esempio le aree delle tenute e delle palette di una turbina devono essere planari il più possibile. I difetti o discontinuità più vicini all’interno, specialmente all'interno delle configurazione dei fori per i bulloni, hanno la priorità su difetti più esterni. Tutte le scanalature e i tagli che sono visualmente identificabili vanno riempiti . Tutti i punti in rilievo vanno abbassati e i punti bassi vengono riempiti e portati a livello con l'area adiacente, a meno che la discontinuità relativa a quel punto sia inferiore a 0,001 pollici (0,025 mm). Se un'area di una discontinuità è circondata dà un'area di buon combaciamento (discontinuità inferiore a 0,001 pollici), eseguire il riempimento e il combaciamento per tutta l'area. Se tale area è al di fuori della configurazione dei fori dei bulloni, va data ad essa la più bassa priorità, oppure non vi si fa nulla.Se l'area della discontinuità è grande e le aree adiacenti a buon combaciamento sono piccole e possono essere lavorate in modo da provocare un buon combaciamento per tutta l'area, lavorare l'area circostante a lato, con il massimo scostamento dal piano di riferimento. Se le aree adiacenti cambiano d'altezza rapidamente (almeno di 0,002 pollici per 4 pollici) (0,05 mm per 10 cm), il che produce un gradiente rapido, è preferibile un riporto mediante saldatura. Le aree con un gran numero di discontinuità che variano rapidamente possono richiedere una serie di misure laser ad incrementi più piccoli, per esempio a distanza di un pollice (25 mm ), e per quella area può essere creato un piano di riferimento locale e un sottoprogramma di riparazione, seguendo le direttive di cui sopra. Se si trovano grandi aree da lavorare, occorre scegliere innanzitutto aree di riferimento da 2 pollici di lato (50 mm) centrate su un punto del reticolo, che vanno lavorate per prime fino al piano desiderato. Le aree di riferimento consentono di creare gradienti bidimensionalmente, producendo rapidamente la superficie desiderata.

Una volta sviluppato il piano, viene scelta una delle aree delle superi :ici di giunzione da riparare. Durante la procedura di riparazione, i punti alti vengono rimossi mediante raschiettatura o tappatura, mentre i punti bassi vengono colmati mediante saldatura. Vengono usate tecniche di saldatura di riparazione convenzionali, in cui viene usata la molatura per ottenere metallo pulito, la periferia dell’area da colmare viene picchettata e le aree delle superflui adiacenti all'area colmata vengono sollevate di circa 0,01 pollice (0,25 mm) per evitare un sottosquadro. Vengono usate tecniche di saldatura convenzionali che possono comprendere il mantenimento di. temperature tra una passata e l'altra e l'ispezione mediante particelle magnetiche dopo la saldatura. Le aree più grandi di 12 per 19 pollici (305 per 457 mm) devono essere saldate in più fasi. Se necessario, devono essere usate tecniche di rimozione delle tensioni interne dovute alla saldatura, come ad esempio la pallinatura. Le aree saldate, in risalto, vengono poi raschiettate o lappate o lavorate meccanicamente fino alla superficie di riferimento desiderata. Alcune aree piuttosto grandi della superficie possono essere lavorata con una macchina utensile come la RTPM6 della Master Mill. Il mandrino deve essere perpendicolare alla superficie lavorata. L'operazione di lavorazione utilizza tecniche di lavorazione convenzionali, nelle quali la testa della macchina opera usando un piano di riferimento di lavorazione. Il piano di riferimento di lavorazione viene crealo e portato a coincidere cori il piano di riferimento del profilo scegliendo tre punti entro un'area di lavorazione prescelta di 12 per 12 pollici (305 per 305 mm). I tre punti sono punti di un reticolo sul quale sono state fatte le misure del profilo. E' anche possibile e preferibile usare tre punti di reticolo al di fuori dell’area di lavorazione prescelta, se i tre punti sono sul piano di riferimento desiderato e sono abbastanza vicini all'area da lavorare prescelta. I punti di reticolo prescelti possono essere rimisurati usando il sistema profilometrico a laser, se lo si desidera. L’indicatore di altezza della testa di lavorazione è portato a contatto con là superficie nei tre punti. Le misure fatte dall'indicatore di altezza sono regolate in modo da combaciare con le misure di profilo, in modo che le misure si adattino ad un piano di riferimento comune. La macchina utensile può quindi essere fatta funzionare, in base al piano di riferimento, per lavorare punti dell'area prescelta a circa l'altezza desiderata (in piano) per creare superfici combacianti. L’unità profilometrica a laser precedentemente descritta rispetto alla figura 10 può pure essere usata per guidare e/o regolare il movimento della testa della macchina per tagliare fino ad un piano desiderato rispetto al piano di riparazione. Ciò può essere effettuato montando il bersaglio sulla testa della macchina e regolando l'altezza della testa della macchina con l’impiego delle misure di altezza a laser. La testa della macchina può poi essere usata per lavorare punti all'altezza desiderata (planare) rispetto al piano.

Va notato che se si rende necessario riparare con saldatura un punto di riferimento, il punto di riferimento deve essere lasciato per ultimo. Durante il processo di lavorazione, è importante che per la lavorazione venga prescelta un'area non più grande di 12 per 18 pollici, e che la macchina venga fatta traslare nella direzione degli assi X ed Y in una sezione non saldata adiacente alla sezione da tagliare. Occorre fare riferimento alle letture con laser usate per posizionare i punti non saldati, in modo che la superficie di giunzione sia a meno di 0,001 pollici (0,025 mm) dal piano desiderato. Quando la macchina è stata piazzata e traslata, la macchina utensile viene usata per lavorare un'area in rilievo con tolleranza di 0,003 a 0,005 pollici (0,076 a 0,127 mm ) dal piano desiderato. Ciò significa che la macchina deve tagliare a meno di 0,003 pollici dal piano desiderato non entro questa tolleranza, della superficie adiacente .

Dopo la lavorazione di una serie di punti da 12 x 18 pollici, viene fatta una registrazione, usando il laser profilometrico, di quanto al di sopra dei punti adiacenti da 12 x 18 pollici sia situato il nuovo piano. I limiti accettabili dovrebbero essere di 0,003 a 0,005 pollici al di sopra del piano desiderato. Durante questo processo, può essere usata una piccola piastra blu per verificare la riparazione durante il suo progredire . Verifiche periodiche dell'altezza della superficie durante il processo di lavorazione vanno effettuare per garantire che venga stabilito il piano di giunzione desiderato rispetto al programma .

La finitura finale del giunto è effettuata rilavorando tutte le superfici appena lavorate, con lima a taglio bastardo e lima a taglio doppio, rettificatrici elettriche da 4 pollici, raschietti a motore , mole di finitura e tela a smeriglio per rimuovere qualsiasi traccia o punto in rilievo e riportare la superficie ad uria tolleranza di - 0,001 pollice {+- 0,025 mm) dalla superficie desiderata. Vanno usati raschietti con un tipo di dorso a "k" anziché lame per la rimozióne di guarnizioni. Una superficie che sia piana in vicinanza dell'area rilavorata può essere usata come riferimento nel generare il piano localizzato desiderato per la finitura finale. Questa superficie di riferimento deve essere pulita e verificata con una piastra blu da 3 per 4 piedi per 7/16 di pollice {91 per 122 crii per 11,1 unii). L'area di riferimento deve essere lavorata fino a mostrare almeno un'area di contatto blu del 90% e sino a che non esistano linee chiare die vanno dall’interno all'esterno. Quando il contatto del 90% è stato stabilito, la piastra viene spostata verso l'area rilavorata per un terzo della lunghezza della piastra, e viene contornata un'altra area di contatto del 90%. Consentendo un'area di contatto del 90%, l'altezza della superficie viene fatta variare gradualmente, consentendo con questa procedura di contribuire a stabilire la superficie finale entro il gradiente desiderato.

Completata la finitura finale, viene eseguita una verifica finale al laser utilizzando i punti di riferimento originali come riferimento del fascio laser. Questa verifica finale diviene un profilo di riferimento per esami e riparazioni del futuro. Le procedure di verifica con plastigage, calibro a spessori e al blu di prussia precedentemente descritte vanno pure usate per creare una base di dati di riferimento per riparazioni future. Questi dati diventano pure i dati di riferimento usati per qualificare il giunto per l'accettazione finale. I criteri di accettazione finale prevedono generalmente che non vi siano discontinuità più grandi di 0,004 pollici (0,1 mm) nell'area di tenuta in stato non imbullonato o rilassato, e un tasso di variazione inferiore o uguale a 0,001 pollici (0,025 mm ) per 4 pollici (100 mm ).

Le molte caratteristiche e vantaggi dell'invenzione sono evidenti dalla descrizione dettagliata, e si intende quindi con le accluse rivendicazioni coprire tutte quelle caratteristiche e vantaggi dell'invenzione che ricadono entro lo spirito e l'ambito della stessa. Inoltre, poiché numerose modifiche e varianti sono facilmente immaginabili dagli esperti del ramo, non si desidera limitare ] ’invenzione all'esatta costruzione e all'esatto funzionamento illustrati e descritti, e corrispondentemente si può ricorrere a tutte le opportune modifiche ed equivalenti che ricadano entro l'ambito dell'invenzione. Per esempio, il distanziamento delle righe del reticolo potrebbe essere ridotto, per esempio, ad 1 pollice (25 mm ) per fornire in tal modo una serie di superfici a combaciamento ancora più accurato.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per produrre un giunto, in cui una discontinuità fra due superfici adiacenti del giunto viene misurata; e la discontinuità viene ridotta facendo combaciare le superfici, caratterizzato dal fatto che la discontinuità viene misurata usando un mezzo di misura della discontinuità comprimibile, le superfici del giunto vengono profilate in base alla misura delle discontinuità? e i profili vengono combinati in modo da produrre un profilo superficiale dei giunto senza discontinuità.
2. 2. Metodo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che il tasso di variazione dell'altezza di ciascuna superficie del giunto è compreso entro un valore predetermm ato.
3. 3. Metodo secondo la riv. 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la circolazione dell'aria al di sopra delle superfici viene limitata, e viene eseguita una media di più misure per ciascun punto di misura.
4. 4. Metodo secondo la riv. 1, 2 o 3, caratterizzato dal fatto che per ciascun profilo viene designato un piano di riferimento.
5. 5. Metodo secondo una delle riv. da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che vengono create mappe delle superfici di giunzione e delle discontinuità, e viene prodotto un profilo di riferimento delle discontinuità dopo la riduzione delle discontinuità per combaciamento delle superfici.
6. 6. Metodo secondo una delle riv. da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che la discontinuità viene registrata su un reticolo di riferimento riproducibile.
7. 7. Metodo secondo una delle riv. da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che tali superfici sono rese combacianti mediante lavorazione a laser guidata.
8. 8. Metodo secondo una delle riv. da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che la prima e la seconda delle superfici del giunto vengono dapprima ispezionate per rilevare erosioni; un reticolo di riferimento riproducibile viene poi creato sulla prima e sulla seconda superficie; vengono eseguite una verifica delle discontinuità con evidenziamento dei punti di contatto mediante colorante blu, una verifica delle discontinuità con calibro a spessori, e una verifica delle discontinuità con un mezzo di misura delle discontinuità deformabile, confrontando fra loro la prima e la seconda superficie; viene poi generato un profilo della prima e della seconda superficie usando un sistema di misura a laser; viene sviluppato un piano (programma) per adattare la prima e la seconda superficie ai risultati di tutte le misure per produrre una discontinuità inferiore o uguale ad un valore predetermm ato e inferiore ad una variazione di altezza della superficie predetermm ata; e la prima e la seconda superficie sono fatte combaciare rifinendo la prima e la seconda superficie soltanto in aree nelle quali il valore e la variazione predeterminati vengono superati.