JP2002523240A - タービンロータの改造及び補修方法 - Google Patents
タービンロータの改造及び補修方法Info
- Publication number
- JP2002523240A JP2002523240A JP2000566070A JP2000566070A JP2002523240A JP 2002523240 A JP2002523240 A JP 2002523240A JP 2000566070 A JP2000566070 A JP 2000566070A JP 2000566070 A JP2000566070 A JP 2000566070A JP 2002523240 A JP2002523240 A JP 2002523240A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- weld
- volumes
- spaced apart
- welded
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
- B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
- B23P6/007—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors using only additive methods, e.g. build-up welding
-
- 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
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
- B65B1/00—Packaging fluent solid material, e.g. powders, granular or loose fibrous material, loose masses of small articles, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
- B65B1/04—Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles
- B65B1/06—Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles by gravity flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/005—Repairing methods or devices
-
- 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
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/001—Turbines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
本発明は、タービン部品の損傷又は摩滅表面を補修するための若しくは旧設計を新しい改良型設計に更新するための改良方法に関する。この改良方法は、高圧及び低圧タービン部品に利用される。この方法は、複数の互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）をタービンロータ（５）の調製済み表面（３）上に溶着するステップを含む。個々のフィンガー部（１２、１４、１６、１８）は、単一の矩形溶接体積部からではなく、互いに離隔した溶接体積部から切削加工により形成する。多数の溶接体積部は、多数のトーチ（２１、２３）を使用し、溶接体積部間に空間（１９）を維持して、同時に形成するが、その際溶接アーク間の狭い間隔に通常起因する問題は存在しない。互いに離隔した溶接体積部はそれぞれ複数層（２９）の溶接金属（２７）より成るが、各層（２９）は所望の幅（Ｗ）を与えるためにただ１つの溶接ビード（２８）を振動させて形成する。ワイヤ状溶加金属（２７）を融液プールに供給する前に、電流（２５）を流して加熱する。溶接パラメータを、機械的溶接特性に悪影響を与えず溶着量を増加させるように変更する。本発明によると、複数のトーチ（２１、２３）をアークを不安定にすることなく同時に使用できるため、補修作業のサイクル時間が減少する。本発明はまた、制御段の個々のフィンガー部をただ１つの溶接体積部を切削加工して形成することなく、また突出する多数の溶接肉盛り部を動翼を保持するフィンガー部よりわずかに大きく形成することにより、サイクル時間を減少する。
Description
本発明は、寿命を延長させるための既存部品の改造法、及びタービン部品の摩
滅又は損傷表面の補修方法に関する。本発明は、さらに詳細には、既存部品を改
造したり摩滅又は損傷表面を健全な金属溶着物で肉盛りする溶接技術に関する。
滅又は損傷表面の補修方法に関する。本発明は、さらに詳細には、既存部品を改
造したり摩滅又は損傷表面を健全な金属溶着物で肉盛りする溶接技術に関する。
【０００１】
ロータ及びディスクのような、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ、Ｎｉ―Ｍｏ−Ｖ、Ｎｉ−Ｃ
ｒ−Ｍｏ−Ｖ及びＣｒ−Ｍｏ−Ｖ合金より成る蒸気タービン部品は、最適の高温
疲労及びクリープ特性と中位温度−高サイクル疲労特性を有するが、溶接が困難
であると考えられている。しかしながら、摩滅又は侵食した若しくは割れのある
これら既存部品の更新又は交換に要する運転停止時間は、電力会社に１日につき
数十万ドルの損失を与えることが多いため、これら部品の更新又は補修を行うた
めに多くの溶接方法が試行されている。
ｒ−Ｍｏ−Ｖ及びＣｒ−Ｍｏ−Ｖ合金より成る蒸気タービン部品は、最適の高温
疲労及びクリープ特性と中位温度−高サイクル疲労特性を有するが、溶接が困難
であると考えられている。しかしながら、摩滅又は侵食した若しくは割れのある
これら既存部品の更新又は交換に要する運転停止時間は、電力会社に１日につき
数十万ドルの損失を与えることが多いため、これら部品の更新又は補修を行うた
めに多くの溶接方法が試行されている。
【０００２】 その１つの補修方法は、鍛鋼片を既存の又は摩滅したロータ又はディスクに溶
接することより成る。しかしながら、本明細書で「スティープル(steeple)」と
呼ぶ単一のロータ動翼溝取付け部にこの種の補修法を施す際、溶接機のアクセス
に大きな制約がある。従って、このようにアクセスに大きな制約のある状況で溶
接による補修を行うと、ポロシティ、割れ、非融解部及びスラグ巻込みにより、
非破壊検査が不合格となる品質が生じることがある。
接することより成る。しかしながら、本明細書で「スティープル(steeple)」と
呼ぶ単一のロータ動翼溝取付け部にこの種の補修法を施す際、溶接機のアクセス
に大きな制約がある。従って、このようにアクセスに大きな制約のある状況で溶
接による補修を行うと、ポロシティ、割れ、非融解部及びスラグ巻込みにより、
非破壊検査が不合格となる品質が生じることがある。
【０００３】 サブマージアーク溶接によるロータの補修を、タービン部品と交換用鍛造部分
の間に低体積の溶接継目部分を形成した後行うことも知られている。このタイプ
の方法は、米国特許第4,213,025号(Kuhnen)及び4,219,717号(Kuhnen)に記載され
ている。かかる溶接法では、鍛造リングを摩滅ディスク又はロータに溶接するか
、又は全く新しいロータ鍛造品をロータ端部全体の交換用として溶接する。例え
ば、米国特許第4,633,554号(Clark et al.)は、この目的のため狭開先溶接によ
り根元部を形成した後ガス金属アークにより肉盛りを行う方法を開示している。
しかしながら、この方法により得られる低い張力及び疲労特性は、高応力のロー
タスティープル領域への使用には不充分である。
の間に低体積の溶接継目部分を形成した後行うことも知られている。このタイプ
の方法は、米国特許第4,213,025号(Kuhnen)及び4,219,717号(Kuhnen)に記載され
ている。かかる溶接法では、鍛造リングを摩滅ディスク又はロータに溶接するか
、又は全く新しいロータ鍛造品をロータ端部全体の交換用として溶接する。例え
ば、米国特許第4,633,554号(Clark et al.)は、この目的のため狭開先溶接によ
り根元部を形成した後ガス金属アークにより肉盛りを行う方法を開示している。
しかしながら、この方法により得られる低い張力及び疲労特性は、高応力のロー
タスティープル領域への使用には不充分である。
【０００４】 割れ又は欠陥がロータ半径に沿って縦方向に得られない場合、広い又は深い溝
のあるロータ領域の肉盛り補修に、サブマージアーク溶接法を単独で用いること
がある。サブマージアーク溶接による肉盛り補修法の主要な利点は、溶着速度が
、溶接金属で通常毎時約１５ポンドと非常に高いことである。溶着速度が大きい
ことは、稼働ロータの溶接による補修の多くがタービンの運転停止期間中に行わ
れるため、重要である。従って、時間が非常に重要である。しかしながら、この
方法では予熱することが必要であり、冶金的性質が劣る比較的大きい粒径が生じ
る。典型的には、低圧ロータ上のこれらサブマージアーク溶接による溶接部は、
降伏強度が約85乃至100 Ksi（586乃至689 MPa）及び室温シャルピー靭性が約100
乃至120フィート−ポンド（136乃至163 J）である。また、サブマージアーク溶
接物は、超音波検査により品質が劣っているとしてリジェクトされることが多く
、しばしば溶接金属中にスラグ巻込みやポロシティが存在することがわかってい
る。さらに、サブマージアーク溶接物から製造されるＣｒ−Ｍｏ−Ｖの高圧ロー
タ補修溶接部には、クリープ破断及び切欠き感度の点で重大な問題がある。従っ
て、高応力集中半径が小さいＣｒ−Ｍｏ−Ｖのロータスティープルの溶接による
補修にとって、サブマージアーク法は一般的に受け入れられない。
のあるロータ領域の肉盛り補修に、サブマージアーク溶接法を単独で用いること
がある。サブマージアーク溶接による肉盛り補修法の主要な利点は、溶着速度が
、溶接金属で通常毎時約１５ポンドと非常に高いことである。溶着速度が大きい
ことは、稼働ロータの溶接による補修の多くがタービンの運転停止期間中に行わ
れるため、重要である。従って、時間が非常に重要である。しかしながら、この
方法では予熱することが必要であり、冶金的性質が劣る比較的大きい粒径が生じ
る。典型的には、低圧ロータ上のこれらサブマージアーク溶接による溶接部は、
降伏強度が約85乃至100 Ksi（586乃至689 MPa）及び室温シャルピー靭性が約100
乃至120フィート−ポンド（136乃至163 J）である。また、サブマージアーク溶
接物は、超音波検査により品質が劣っているとしてリジェクトされることが多く
、しばしば溶接金属中にスラグ巻込みやポロシティが存在することがわかってい
る。さらに、サブマージアーク溶接物から製造されるＣｒ−Ｍｏ−Ｖの高圧ロー
タ補修溶接部には、クリープ破断及び切欠き感度の点で重大な問題がある。従っ
て、高応力集中半径が小さいＣｒ−Ｍｏ−Ｖのロータスティープルの溶接による
補修にとって、サブマージアーク法は一般的に受け入れられない。
【０００５】 ガス金属アーク法はまた、ロータ及びディスクの補修に使用されている。この
溶接法では通常、サブマージアーク法により得られる溶接物よりもわずかに良好
な特性の溶接金属が毎時８ポンドの速度で溶着される。Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖのロータ
補修溶接では、蒸気タービン部品のガス金属アーク溶接物は一般的に、降伏強度
が約85乃至100 Ksi（586乃至689 MPa）及び室温シャルピー靭性が約110乃至130
フィート−ポンド（150乃至177 J）である。しかしながら、これら合金の溶接に
用いるガス金属アーク溶接法には、アークブロー（磁気）による方法の制約があ
ることが多く、これがこの方法の使用を制限する。
溶接法では通常、サブマージアーク法により得られる溶接物よりもわずかに良好
な特性の溶接金属が毎時８ポンドの速度で溶着される。Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖのロータ
補修溶接では、蒸気タービン部品のガス金属アーク溶接物は一般的に、降伏強度
が約85乃至100 Ksi（586乃至689 MPa）及び室温シャルピー靭性が約110乃至130
フィート−ポンド（150乃至177 J）である。しかしながら、これら合金の溶接に
用いるガス金属アーク溶接法には、アークブロー（磁気）による方法の制約があ
ることが多く、これがこの方法の使用を制限する。
【０００６】 最近、Ｎｉ―Ｍｏ−Ｖ及びＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖの低圧ロータ部品の補修を行
うためにガスタングステンアーク溶接法（ＧＴＡＷ）を使用することに注目が集
まっている。この点については、次の論文、R. E. Clark, et al. "Experiences
with Weld Repair of Low Pressure Steam Turbine Rotors", 47th American P
ower Conference, April 22-24, 1985, Chicago, Ill., printed by Westinghou
se Electric Corporation, Power Generation, Orlando, Floridaを参照された
い。ガスタングステンアーク溶接法は、個々のロータ取付け部の溝、表面的な、
又は浅い溝の補修をして小さな欠陥を除去するために使用されている。この方法
はまた、動翼又は部品取付け部若しくは溝のところで、すなわち３６０°に亘た
って、多数の肉盛り及び被覆を行って摩滅した材料を復元するために使用されて
いる。ガスタングステンアーク溶接法は、比較的高い超音波品質を与え、必要と
される予熱は少なくて済み、ロータ材料の仕様条件を越える張力及び衝撃特性を
有する溶接物を生成する。この方法により得られる低合金鋼溶接物は、一般的に
、降伏強度が約90乃至115 Ksi（621乃至793 MPa）及び室温シャルピー靭性が約1
60乃至210フィート−ポンド（218乃至286 J）である。さらに、この溶接法によ
ると、上述した方法のうちで最小粒径の微細組織が得られる。
うためにガスタングステンアーク溶接法（ＧＴＡＷ）を使用することに注目が集
まっている。この点については、次の論文、R. E. Clark, et al. "Experiences
with Weld Repair of Low Pressure Steam Turbine Rotors", 47th American P
ower Conference, April 22-24, 1985, Chicago, Ill., printed by Westinghou
se Electric Corporation, Power Generation, Orlando, Floridaを参照された
い。ガスタングステンアーク溶接法は、個々のロータ取付け部の溝、表面的な、
又は浅い溝の補修をして小さな欠陥を除去するために使用されている。この方法
はまた、動翼又は部品取付け部若しくは溝のところで、すなわち３６０°に亘た
って、多数の肉盛り及び被覆を行って摩滅した材料を復元するために使用されて
いる。ガスタングステンアーク溶接法は、比較的高い超音波品質を与え、必要と
される予熱は少なくて済み、ロータ材料の仕様条件を越える張力及び衝撃特性を
有する溶接物を生成する。この方法により得られる低合金鋼溶接物は、一般的に
、降伏強度が約90乃至115 Ksi（621乃至793 MPa）及び室温シャルピー靭性が約1
60乃至210フィート−ポンド（218乃至286 J）である。さらに、この溶接法によ
ると、上述した方法のうちで最小粒径の微細組織が得られる。
【０００７】 溶接法の選択は、ひずみ、非破壊検査受入れ限度及び溶接後の熱処理に対する
機械的特性の応答のようなファクターに左右されることも知られている。タービ
ンロータの各領域はそれぞれ特異であり、異なる稼働任務を有する。溶接部及び
熱影響部に割れが存在せず欠陥を最小限に抑えることは、多数の溶接変数を注意
深く制御することにより達成可能である。ガスタングステンアーク溶接法におい
て、これらの変数にはアンペア数、合金の選択、接合部の幾何学的形状及び溶接
速度が含まれる。選択するパラメータは、再現性の高い均一な品質を得るために
自動溶接になじむものである必要がある。これらのパラメータは、ロータ及びデ
ィスクに考えられる全ての補修になじむだけでなく、ポロシティ、割れ及びスラ
グ同伴のないような優れた溶接特性を与えるものでなければならない。最後に、
選択する合金及び溶接パラメータは、母材金属の特性に良く似た溶接部を与える
ものでなければならない。
機械的特性の応答のようなファクターに左右されることも知られている。タービ
ンロータの各領域はそれぞれ特異であり、異なる稼働任務を有する。溶接部及び
熱影響部に割れが存在せず欠陥を最小限に抑えることは、多数の溶接変数を注意
深く制御することにより達成可能である。ガスタングステンアーク溶接法におい
て、これらの変数にはアンペア数、合金の選択、接合部の幾何学的形状及び溶接
速度が含まれる。選択するパラメータは、再現性の高い均一な品質を得るために
自動溶接になじむものである必要がある。これらのパラメータは、ロータ及びデ
ィスクに考えられる全ての補修になじむだけでなく、ポロシティ、割れ及びスラ
グ同伴のないような優れた溶接特性を与えるものでなければならない。最後に、
選択する合金及び溶接パラメータは、母材金属の特性に良く似た溶接部を与える
ものでなければならない。
【０００８】 制御した態様での溶接肉盛り及びタービン部品の切削加工による溶接部の補修
は、故障しにくいタービンロータ及び蒸気タービンの摩滅表面の補修方法を含め
て、当該技術分野において知られている。このタイプの方法は、米国特許第4,94
0,390号(Clark et al.)及び4,903、833号(Clark et al.)に記載されている。か
かる方法では、矩形の溶接体積部を形成した後、この体積部から複数のフィンガ
ー部が切削加工される。これらの方法には、溶接応力及び割れを最小限に抑える
溶接法及び熱処理が含まれる。制御された態様での溶接肉盛りは、蒸気タービン
に常用される高圧高温のロータ及びディスクの第一鉄Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ母材金属に
欠陥が発生する危険性を実質的に減少させる。この方法は、溶接機のアクセスを
改善し、溶接部の健全性を向上させるため、ロータへ鍛造取付け部を溶接する技
術の改良である。これらの特徴は、2400 psiを越える圧力と１０００°Ｆを越え
る温度で運転されることが知られているロータのような高圧タービン部品にとっ
て特に重要である。
は、故障しにくいタービンロータ及び蒸気タービンの摩滅表面の補修方法を含め
て、当該技術分野において知られている。このタイプの方法は、米国特許第4,94
0,390号(Clark et al.)及び4,903、833号(Clark et al.)に記載されている。か
かる方法では、矩形の溶接体積部を形成した後、この体積部から複数のフィンガ
ー部が切削加工される。これらの方法には、溶接応力及び割れを最小限に抑える
溶接法及び熱処理が含まれる。制御された態様での溶接肉盛りは、蒸気タービン
に常用される高圧高温のロータ及びディスクの第一鉄Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ母材金属に
欠陥が発生する危険性を実質的に減少させる。この方法は、溶接機のアクセスを
改善し、溶接部の健全性を向上させるため、ロータへ鍛造取付け部を溶接する技
術の改良である。これらの特徴は、2400 psiを越える圧力と１０００°Ｆを越え
る温度で運転されることが知られているロータのような高圧タービン部品にとっ
て特に重要である。
【０００９】 制御された態様での溶接肉盛りは、タービン部品の調製表面上に第１の溶接金
属層を溶着した後、高い適用温度で第１の層上に第２の溶接金属層を溶着して、
第１の層の溶着により母材金属に生じた熱影響部（ＨＡＺ）の少なくとも一部を
焼戻しすることより成る。本明細書中用語「熱影響部」は、溶接部の溶融領域の
すぐ近くの母材金属領域を意味する。このプロセス設は、熱影響部内における金
属組織上の問題の発生を克服する改良溶接法を用いる。溶接金属の第２の層の溶
着によりさらに熱が生じるが、この熱は熱影響部を直ちに熱処理して、母材金属
中の粗い粒子を再結晶させ焼戻しする。粗い粒子がより細かな粒子の組織に変化
すると、溶接補修部の近傍における応力除去割れを最小限に抑えることができる
ことがわかる。この制御された態様での溶接肉盛りは、溶接金属の第１の層を溶
接する熱により生じる母材金属の過剰な焼戻し又は軟化を回避させる。この強度
低下の大きい部分は、溶接部を横断する方向に応力が加わると生じるが、これは
、例えば高及び低疲労、張力又はクリープ破断である。溶接物の最初の層を適切
に制御すると、熱影響部の欠陥を著しく減少させ、熱に影響されない母材金属の
レベルより下の領域の強度低下を防ぐことができる。また、ビードシーケンシン
グを用いて母材金属への熱入力を最小限に抑えることも知られている。さらに、
溶接痕シールドを用いて、張力特性を低下させる可能性のある溶接金属中の炭素
の喪失を最小限に抑える。また、予熱−パス間温度、シールドガスの種類及び流
量、電流、電圧、タングステンのサイズ及び溶接速度のようなパラメータも、高
品質の溶接を行うためのパラメータとして知られている。単一「スティープル(s
teeple)」の補修及びロータの３６０°にわたる補修の方法も知られている。し
かしながら、このプロセスは、１つの溶接トーチにより１つの大きな溶接体積部
を一度に１つの溶接リードを用いて肉盛りした後、この１つの溶接体積部を切削
加工して個々のフィンガー部を形成しなければならない点で、非常に時間がかか
る。タービンロータ及び部品の補修又は交換に付随する運転停止時間又はサイク
ル時間は、コスト的に見て比較的高くつく。この方法はまた、補修すべき表面上
に溶接金属を最初に溶着させた後,１つの溶接体積部の一部を切削加工により除
去して個々のフィンガー部を形成するため、材料が無駄になる。
属層を溶着した後、高い適用温度で第１の層上に第２の溶接金属層を溶着して、
第１の層の溶着により母材金属に生じた熱影響部（ＨＡＺ）の少なくとも一部を
焼戻しすることより成る。本明細書中用語「熱影響部」は、溶接部の溶融領域の
すぐ近くの母材金属領域を意味する。このプロセス設は、熱影響部内における金
属組織上の問題の発生を克服する改良溶接法を用いる。溶接金属の第２の層の溶
着によりさらに熱が生じるが、この熱は熱影響部を直ちに熱処理して、母材金属
中の粗い粒子を再結晶させ焼戻しする。粗い粒子がより細かな粒子の組織に変化
すると、溶接補修部の近傍における応力除去割れを最小限に抑えることができる
ことがわかる。この制御された態様での溶接肉盛りは、溶接金属の第１の層を溶
接する熱により生じる母材金属の過剰な焼戻し又は軟化を回避させる。この強度
低下の大きい部分は、溶接部を横断する方向に応力が加わると生じるが、これは
、例えば高及び低疲労、張力又はクリープ破断である。溶接物の最初の層を適切
に制御すると、熱影響部の欠陥を著しく減少させ、熱に影響されない母材金属の
レベルより下の領域の強度低下を防ぐことができる。また、ビードシーケンシン
グを用いて母材金属への熱入力を最小限に抑えることも知られている。さらに、
溶接痕シールドを用いて、張力特性を低下させる可能性のある溶接金属中の炭素
の喪失を最小限に抑える。また、予熱−パス間温度、シールドガスの種類及び流
量、電流、電圧、タングステンのサイズ及び溶接速度のようなパラメータも、高
品質の溶接を行うためのパラメータとして知られている。単一「スティープル(s
teeple)」の補修及びロータの３６０°にわたる補修の方法も知られている。し
かしながら、このプロセスは、１つの溶接トーチにより１つの大きな溶接体積部
を一度に１つの溶接リードを用いて肉盛りした後、この１つの溶接体積部を切削
加工して個々のフィンガー部を形成しなければならない点で、非常に時間がかか
る。タービンロータ及び部品の補修又は交換に付随する運転停止時間又はサイク
ル時間は、コスト的に見て比較的高くつく。この方法はまた、補修すべき表面上
に溶接金属を最初に溶着させた後,１つの溶接体積部の一部を切削加工により除
去して個々のフィンガー部を形成するため、材料が無駄になる。
【００１０】 本発明は、タービン部品の更新又は補修領域の金属的性質を改善すると同時に
これら更新又は補修のためのサイクル時間を減少させる改良式溶接法に関する。
この改良式溶接法では、多数の溶接トーチにより多数の溶接体積部又はフィンガ
ー部を同時に形成するため、補修又はサイクル時間が節減される。溶接体積部を
それぞれ独立に溶接するため、補修に要する溶接金属の量及び溶接後に必要な切
削加工の作業量が減少するという利点が得られる。従って、本発明は、補修又は
サイクル時間の合計量を減少させると同時に溶接部の金属的性質を改善する。
これら更新又は補修のためのサイクル時間を減少させる改良式溶接法に関する。
この改良式溶接法では、多数の溶接トーチにより多数の溶接体積部又はフィンガ
ー部を同時に形成するため、補修又はサイクル時間が節減される。溶接体積部を
それぞれ独立に溶接するため、補修に要する溶接金属の量及び溶接後に必要な切
削加工の作業量が減少するという利点が得られる。従って、本発明は、補修又は
サイクル時間の合計量を減少させると同時に溶接部の金属的性質を改善する。
【００１１】
開示される改良式改造及び補修方法は、補修済み最終製品において所望される
複数のフィンガー部に対応する複数の溶接体積部を同時に溶着する。２又はそれ
以上の溶接トーチを同時に使用して多数の溶接ビードを同時に溶着する新しい方
法により、補修に要する時間又はサイクル時間が顕著に減少する。多数の溶接ト
ーチを互いにすぐ近傍で使用する場合、アークが不安定になるのが普通であるが
、本発明では、互いに離隔した溶接体積部の物理的及び磁気的距離により、アー
クの不安定性が減少する。この方法では、溶接金属を溶着して複数の溶接体積部
又は「フィンガー部」を形成するが、いくつかの利点が得られる。最も顕著な利
点は、従来技術のように溶着後切削除去しなければならない溶接金属の量が減少
することである。また、溶接体積部又は「フィンガー部」をそれぞれ別個に溶接
するため、母材金属上に１つの大きな溶接体積部を溶接する方法と比較すると、
母材金属中の残留応力が減少する。多数のフィンガー部があるため、磁界も減少
する。従って、溶接体積部又はフィンガー部の数が多ければ多いほど、磁界の磁
束密度が小さい。溶着中の溶接金属を、溶接ワイヤに電流を通して予熱すると、
融液プールの流動性が増加する。これにより、振動する１つの溶接ビードにより
互いに離隔した各溶接体積部の各層を形成するのが容易になる。この方法による
と良好な溶接特性も得られるが、その理由はワイヤ状溶接金属の予熱により各溶
接ビードの溶接高さが薄くなり、冷却速度が増加するからである。ワイヤ状溶接
金属の予熱により溶接金属の溶着速度も増加する。
複数のフィンガー部に対応する複数の溶接体積部を同時に溶着する。２又はそれ
以上の溶接トーチを同時に使用して多数の溶接ビードを同時に溶着する新しい方
法により、補修に要する時間又はサイクル時間が顕著に減少する。多数の溶接ト
ーチを互いにすぐ近傍で使用する場合、アークが不安定になるのが普通であるが
、本発明では、互いに離隔した溶接体積部の物理的及び磁気的距離により、アー
クの不安定性が減少する。この方法では、溶接金属を溶着して複数の溶接体積部
又は「フィンガー部」を形成するが、いくつかの利点が得られる。最も顕著な利
点は、従来技術のように溶着後切削除去しなければならない溶接金属の量が減少
することである。また、溶接体積部又は「フィンガー部」をそれぞれ別個に溶接
するため、母材金属上に１つの大きな溶接体積部を溶接する方法と比較すると、
母材金属中の残留応力が減少する。多数のフィンガー部があるため、磁界も減少
する。従って、溶接体積部又はフィンガー部の数が多ければ多いほど、磁界の磁
束密度が小さい。溶着中の溶接金属を、溶接ワイヤに電流を通して予熱すると、
融液プールの流動性が増加する。これにより、振動する１つの溶接ビードにより
互いに離隔した各溶接体積部の各層を形成するのが容易になる。この方法による
と良好な溶接特性も得られるが、その理由はワイヤ状溶接金属の予熱により各溶
接ビードの溶接高さが薄くなり、冷却速度が増加するからである。ワイヤ状溶接
金属の予熱により溶接金属の溶着速度も増加する。
【００１２】 多数の溶接トーチを同時に使用するため、補修又はサイクル時間が減少する。
溶接トーチの数を２倍にすると溶接時間が半分に短縮されるが、溶接トーチの数
をさらに増やすと、溶接時間がさらに短くなる。これは重要なことであるが、さ
らに別の改良が加えられている。この新しいプロセスは各層につき１つのビード
を使用するが、このビードはワイヤ状溶加材及び溶接トーチを振動させ、比較的
高いパルス電流を用いて溶着される。振動によりビードの形状が薄くなるが、こ
れは後の溶接パスでの細粒化により溶接特性を実際に改善する。溶接特性を犠牲
にせずにワイヤ状溶加金属の供給を増加できる。
溶接トーチの数を２倍にすると溶接時間が半分に短縮されるが、溶接トーチの数
をさらに増やすと、溶接時間がさらに短くなる。これは重要なことであるが、さ
らに別の改良が加えられている。この新しいプロセスは各層につき１つのビード
を使用するが、このビードはワイヤ状溶加材及び溶接トーチを振動させ、比較的
高いパルス電流を用いて溶着される。振動によりビードの形状が薄くなるが、こ
れは後の溶接パスでの細粒化により溶接特性を実際に改善する。溶接特性を犠牲
にせずにワイヤ状溶加金属の供給を増加できる。
【００１３】 溶加材へ電流を流してワイヤを予熱し、それにより融液プールが低温のワイヤ
により冷却されないようにすると、溶着がさらに改善される。かかる方法は「ホ
ットワイヤ」として知られている。溶接ビードが大きく冷却速度が非常に遅いと
大きな粒子が成長してシャルピー衝撃値が低くなるため、通常は「ホットワイヤ
」は切欠き靭性を非常に劣化させる。しかしながら、ビードを大量に又は大きく
振動させると（各溶接体積部又はフィンガー部を所要の幅にするため必要）、ホ
ットワイヤは実際、融液プールの流動性と溶接特性を改善する。これらのビード
は、直線状に溶接（ストリンガービードとして知られる）した場合、同様なホッ
トワイヤビードと比べると、依然として薄く、速く冷却する。ガスタングステン
アークとホットワイヤを用いる方式はこの方法に役立たないが、ワイヤの量を増
加させ、これは溶着量の増加と同じことである。
により冷却されないようにすると、溶着がさらに改善される。かかる方法は「ホ
ットワイヤ」として知られている。溶接ビードが大きく冷却速度が非常に遅いと
大きな粒子が成長してシャルピー衝撃値が低くなるため、通常は「ホットワイヤ
」は切欠き靭性を非常に劣化させる。しかしながら、ビードを大量に又は大きく
振動させると（各溶接体積部又はフィンガー部を所要の幅にするため必要）、ホ
ットワイヤは実際、融液プールの流動性と溶接特性を改善する。これらのビード
は、直線状に溶接（ストリンガービードとして知られる）した場合、同様なホッ
トワイヤビードと比べると、依然として薄く、速く冷却する。ガスタングステン
アークとホットワイヤを用いる方式はこの方法に役立たないが、ワイヤの量を増
加させ、これは溶着量の増加と同じことである。
【００１４】 この方法を実証するために、実尺のプロトタイプ部品を溶接した。利用可能な
装置の機能的制約により、一度に２本のフィンガー部を形成する実験を行った。
理想的には、適切に設計した装置を用いて、４つの溶接体積部又はフィンガー部
を全て、もしくは任意所望の数の溶接体積部又はフィンガー部を同時に溶接する
ことが可能であった。本発明のその他の特徴は以下において説明する。
装置の機能的制約により、一度に２本のフィンガー部を形成する実験を行った。
理想的には、適切に設計した装置を用いて、４つの溶接体積部又はフィンガー部
を全て、もしくは任意所望の数の溶接体積部又はフィンガー部を同時に溶接する
ことが可能であった。本発明のその他の特徴は以下において説明する。
【００１５】 さらに、スティープルを改造及び補修するためにストリップを用いる方法を開
示する。タービンロータの改造又は補修にストリップを使用すると、作業を早い
速度で完了できるためコスト及びサイクル時間が減少し、作業スケジュールが圧
縮されるため、さらに余分のコストを払わずに部品を短時間で稼働状態に復帰さ
せることが可能になる。動翼には種々の設計のものがあるため、これらは溶着さ
せる溶接金属量がそれぞれ異なる。ストリップを用いると、溶着速度を増加でき
る。高純度のストリップ材を用いると、高品質の溶接部が得られる。
示する。タービンロータの改造又は補修にストリップを使用すると、作業を早い
速度で完了できるためコスト及びサイクル時間が減少し、作業スケジュールが圧
縮されるため、さらに余分のコストを払わずに部品を短時間で稼働状態に復帰さ
せることが可能になる。動翼には種々の設計のものがあるため、これらは溶着さ
せる溶接金属量がそれぞれ異なる。ストリップを用いると、溶着速度を増加でき
る。高純度のストリップ材を用いると、高品質の溶接部が得られる。
【００１６】
図１Ａ及び１Ｂは、タービンロータの修理又は改造を行うための従来法を示す
。図１Ａは、元の動翼根元部が切削除去され、切削加工表面３が調製されている
タービンロータ５を示す。図１Ａはまた、１つの溶接体積部１が調製済み表面３
上に形成された同じタービンロータ５を示す。溶接体積部１は、図１Ａに示すよ
うに、複数の溶接ビード９より成る。図１Ｂに示すように、溶着により形成した
溶接体積部１の大きな部分を後で切削除去することにより、複数のフィンガー部
７を形成するが、これらのフィンガー部は交換用タービン動翼（図示せず）とイ
ンターフェイスするように形成されている。
。図１Ａは、元の動翼根元部が切削除去され、切削加工表面３が調製されている
タービンロータ５を示す。図１Ａはまた、１つの溶接体積部１が調製済み表面３
上に形成された同じタービンロータ５を示す。溶接体積部１は、図１Ａに示すよ
うに、複数の溶接ビード９より成る。図１Ｂに示すように、溶着により形成した
溶接体積部１の大きな部分を後で切削除去することにより、複数のフィンガー部
７を形成するが、これらのフィンガー部は交換用タービン動翼（図示せず）とイ
ンターフェイスするように形成されている。
【００１７】 本発明の好ましい実施例におけるタービン部品の改造又は補修方法は、タービ
ンロータ５を用意し、タービンロータ５上に溶接表面３を調製し、ワイヤ状溶接
金属２７を溶着させて調製済み溶接表面３又は１つの溶接体積部若しくはバッフ
ァ２の上に複数の互いに離隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７を形成する
ステップより成る。この１つの溶接体積部又はバッファ２は、従来法により個々
の突出部が延伸を開始する点まで肉盛りされている。この改造又は補修方法はさ
らに、複数の互いに離隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７を加工して複数
のフィンガー部１２、１４、１６、１８を形成するステップより成る。本発明の
１つの好ましい実施例では、これらフィンガー部１２、１４、１６、１８は互い
に離隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７を切削加工して形成される。ワイ
ヤ状溶接金属２７を溶着するステップはさらに、少なくとも２つの互いに離隔し
た溶接体積部１１、１３、１５、１７を同時に、またそれら体積部間に空間１９
を維持するように形成するステップを含む。ワイヤ状の溶接金属はまた、溶着時
に、このワイヤ状溶接金属２７に電流２６を通すかあるいは他の適当な手段によ
り予熱又は加熱してもよい。複数の互いに離隔した溶接体積部溶接金属はそれぞ
れ、複数層２９のワイヤ状溶接金属２７により形成される。各層２９は、１つの
溶接ビード２８から又はストリップタイプの溶接材を一回パスさせて形成される
。各溶接体積部１１、１３、１５、１７を、１つの層２９づつ形成するこの溶着
ステップの間、溶接トーチ２１、２３を、溶接体積部に所定の幅Ｗを持たせるに
十分な振幅で振動させてもよい。また、溶接トーチは溶接体積部に所望の高さＨ
を与えるために補修表面に関して所定の速度で移動する。
ンロータ５を用意し、タービンロータ５上に溶接表面３を調製し、ワイヤ状溶接
金属２７を溶着させて調製済み溶接表面３又は１つの溶接体積部若しくはバッフ
ァ２の上に複数の互いに離隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７を形成する
ステップより成る。この１つの溶接体積部又はバッファ２は、従来法により個々
の突出部が延伸を開始する点まで肉盛りされている。この改造又は補修方法はさ
らに、複数の互いに離隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７を加工して複数
のフィンガー部１２、１４、１６、１８を形成するステップより成る。本発明の
１つの好ましい実施例では、これらフィンガー部１２、１４、１６、１８は互い
に離隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７を切削加工して形成される。ワイ
ヤ状溶接金属２７を溶着するステップはさらに、少なくとも２つの互いに離隔し
た溶接体積部１１、１３、１５、１７を同時に、またそれら体積部間に空間１９
を維持するように形成するステップを含む。ワイヤ状の溶接金属はまた、溶着時
に、このワイヤ状溶接金属２７に電流２６を通すかあるいは他の適当な手段によ
り予熱又は加熱してもよい。複数の互いに離隔した溶接体積部溶接金属はそれぞ
れ、複数層２９のワイヤ状溶接金属２７により形成される。各層２９は、１つの
溶接ビード２８から又はストリップタイプの溶接材を一回パスさせて形成される
。各溶接体積部１１、１３、１５、１７を、１つの層２９づつ形成するこの溶着
ステップの間、溶接トーチ２１、２３を、溶接体積部に所定の幅Ｗを持たせるに
十分な振幅で振動させてもよい。また、溶接トーチは溶接体積部に所望の高さＨ
を与えるために補修表面に関して所定の速度で移動する。
【００１８】 図２Ａ及び２Ｂは、本発明による改造又は補修方法を示す。図２Ａは、元の動
翼根元部が切削除去され、切削済み表面３が調製されているタービンロータ５を
示す。溶接表面３の調製にあたり、ロータ５を旋盤にセットし、ロータ５の重要
な寸法を旋盤の基準点に関してチェックして記録し、古い動翼（未だ切断されて
いない場合）を除去し、スティープル又は動翼取付け部を除去し、熱影響部がど
こに位置するかに応じて動翼取付け部下方の別の材料を除去する。その後、溶接
表面３を溶媒及びリントなしのクロスで浄化して油、シェービング、埃などを取
り除く。その後、磁気粒子テスト（ＭＴ）を行って、表面又は表面近くの傷の存
否をチェックすることにより、溶接により傷に割れが生じないようにする。超音
波テスト（ＵＴ）を実施して、圧延機による表面の傷がないこと、又は稼働状態
による傷がないことを検証する。その後、溶接表面を再び浄化する。さらに、補
修中の部品の溶接領域及び隣接領域を溶接前に予熱するのが普通である。
翼根元部が切削除去され、切削済み表面３が調製されているタービンロータ５を
示す。溶接表面３の調製にあたり、ロータ５を旋盤にセットし、ロータ５の重要
な寸法を旋盤の基準点に関してチェックして記録し、古い動翼（未だ切断されて
いない場合）を除去し、スティープル又は動翼取付け部を除去し、熱影響部がど
こに位置するかに応じて動翼取付け部下方の別の材料を除去する。その後、溶接
表面３を溶媒及びリントなしのクロスで浄化して油、シェービング、埃などを取
り除く。その後、磁気粒子テスト（ＭＴ）を行って、表面又は表面近くの傷の存
否をチェックすることにより、溶接により傷に割れが生じないようにする。超音
波テスト（ＵＴ）を実施して、圧延機による表面の傷がないこと、又は稼働状態
による傷がないことを検証する。その後、溶接表面を再び浄化する。さらに、補
修中の部品の溶接領域及び隣接領域を溶接前に予熱するのが普通である。
【００１９】 図２Ａはまた、調製済み溶接表面３又は従来法により個々の突出部が延伸を開
始する点まで肉盛りされている１つの溶接体積部の上に複数の互いに離隔した溶
接体積部１１、１３、１５、１７が形成されているロータの調製済み溶接表面３
を示す。これら複数の互いに離隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７は、溶
接体積部間の空間１９により生じる溶接アーク間の物理的及び磁気的距離のため
、アークブロー及び近接溶接アークの相互作用の問題に妨げられることなく、同
時に形成できる。本発明の好ましい実施例によると、工場で「アークブロー」と
して知られるアークの不安定性が大きく減少するか、検知できないほどわずかな
ものになる。これは、アークをパルス状にすることにより達成される。アークの
このパルス化は、パルス化されないものと比べて激しいアークを発生させるパル
ス電流を流すことにより得られる。その結果、磁気的不安定性にそれほど感応し
ないアークが得られる。従って、アークの柱が激しくなればなるほど、アークの
不安定性に対する抵抗が大きくなる。しかしながら、最良の方策は溶接体積部１
１、１３、１５、１７を別々に形成することであり、その理由は種々の突出部を
形成することにより電束界(electrical flux field)が破壊されるためである。
１つの大きなブロックが形成される旧い溶接補修方法によると、２又はそれ以上
のトーチの用いる場合、特にアークが互いに近接すると、アークブローが非常に
顕著である。この旧い方法では、唯一の解決法はトーチを或る距離分離すること
であった。本発明のこの新規な方法では、肉盛りを一旦開始すると電束界が破壊
されるためこの問題が解決される。突出部が高ければ高いほど、電束界が小さく
なる。アークの不安定性はまた、トーチ２１、２３が同一方向に移動し振動して
、それらの間の最大距離（Ｄ）が維持されるようにトーチの運動を協調させると
減少する。空間１９により互いに離隔した複数の溶接体積部１１、１３、１５、
１７はまた、図１Ａに示す従来法の１つの大きな溶接体積部１と比較すると、複
数の溶接体積部の溶接部に小さな残留応力を与える。これは、空間１９が互いに
離隔した溶接体積部の間の逃げ場として働くからである。さらに、溶接ビードの
数が少ないと、溶接部への熱入力の合計量が少なくなる。
始する点まで肉盛りされている１つの溶接体積部の上に複数の互いに離隔した溶
接体積部１１、１３、１５、１７が形成されているロータの調製済み溶接表面３
を示す。これら複数の互いに離隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７は、溶
接体積部間の空間１９により生じる溶接アーク間の物理的及び磁気的距離のため
、アークブロー及び近接溶接アークの相互作用の問題に妨げられることなく、同
時に形成できる。本発明の好ましい実施例によると、工場で「アークブロー」と
して知られるアークの不安定性が大きく減少するか、検知できないほどわずかな
ものになる。これは、アークをパルス状にすることにより達成される。アークの
このパルス化は、パルス化されないものと比べて激しいアークを発生させるパル
ス電流を流すことにより得られる。その結果、磁気的不安定性にそれほど感応し
ないアークが得られる。従って、アークの柱が激しくなればなるほど、アークの
不安定性に対する抵抗が大きくなる。しかしながら、最良の方策は溶接体積部１
１、１３、１５、１７を別々に形成することであり、その理由は種々の突出部を
形成することにより電束界(electrical flux field)が破壊されるためである。
１つの大きなブロックが形成される旧い溶接補修方法によると、２又はそれ以上
のトーチの用いる場合、特にアークが互いに近接すると、アークブローが非常に
顕著である。この旧い方法では、唯一の解決法はトーチを或る距離分離すること
であった。本発明のこの新規な方法では、肉盛りを一旦開始すると電束界が破壊
されるためこの問題が解決される。突出部が高ければ高いほど、電束界が小さく
なる。アークの不安定性はまた、トーチ２１、２３が同一方向に移動し振動して
、それらの間の最大距離（Ｄ）が維持されるようにトーチの運動を協調させると
減少する。空間１９により互いに離隔した複数の溶接体積部１１、１３、１５、
１７はまた、図１Ａに示す従来法の１つの大きな溶接体積部１と比較すると、複
数の溶接体積部の溶接部に小さな残留応力を与える。これは、空間１９が互いに
離隔した溶接体積部の間の逃げ場として働くからである。さらに、溶接ビードの
数が少ないと、溶接部への熱入力の合計量が少なくなる。
【００２０】 図２Ａは、単独であるいは同時に使用中の２つの溶接トーチ２１、２３を示す
。しかしながら、特定の溶接補修条件に応じて任意の数のトーチを同時に使用す
ることができる。本発明の好ましい実施例では、４本のトーチを同時に使用する
。理想としては、使用するトーチの本数は補修済みの最終製品に必要な溶接体積
部の数に合致するであろう。２本のトーチを用いると、任意所与の溶接作業につ
き溶接時間を半分に短縮できる。また、図２Ａに示すように空間１９により分離
された個々の溶接体積部１１、１３、１５、１７を肉盛りにより形成すると、図
１Ａに示す従来法の矩形溶接体積部１と比較して、溶着させる溶接金属の全体量
が減少する。複数本の溶接トーチ２１、２３により互いに離隔した溶接体積部１
１、１３、１５、１７の溶着を行うと、溶接時間及びその後の切削加工時間が従
来法と比較して短縮される。
。しかしながら、特定の溶接補修条件に応じて任意の数のトーチを同時に使用す
ることができる。本発明の好ましい実施例では、４本のトーチを同時に使用する
。理想としては、使用するトーチの本数は補修済みの最終製品に必要な溶接体積
部の数に合致するであろう。２本のトーチを用いると、任意所与の溶接作業につ
き溶接時間を半分に短縮できる。また、図２Ａに示すように空間１９により分離
された個々の溶接体積部１１、１３、１５、１７を肉盛りにより形成すると、図
１Ａに示す従来法の矩形溶接体積部１と比較して、溶着させる溶接金属の全体量
が減少する。複数本の溶接トーチ２１、２３により互いに離隔した溶接体積部１
１、１３、１５、１７の溶着を行うと、溶接時間及びその後の切削加工時間が従
来法と比較して短縮される。
【００２１】 各溶接体積部１１、１３、１５、１７は、図２Ａ及び２Ｂに示すように、複数
層２９より成る溶着した溶接金属により形成される。第１の好ましい実施例では
、中実な母材となる溶接金属を所望の高さに溶着した後、全体の層２９を形成す
るために単一パスで溶着される１つの溶接ビード２８から、溶接トーチ２１、２
３を溶接ビードを所望の幅Ｗにするに十分な所定の振幅で溶接方向に垂直な方向
に振動させることにより、互いに離隔した溶接体積部を形成する。溶接トーチ２
１、２３は溶接トーチ間の最大距離Ｄを維持するために同一方向に振動させるの
が望ましく、これがアークの不安定性をさらに減少させるのに役立つ。大きなパ
ルス電流を流しながら溶接トーチを振動させると、大きな速度で溶接金属を溶着
させ、しかも溶接ビードの高さ（Ｈ）を薄くすることができる。この方法は、冷
却速度が速い、薄い溶接ビードを溶着するため優れた溶接特性を与え、溶接層を
後でパスさせるため細粒化を促進する。従って、溶接特性を犠牲にすることなく
、溶接金属供給速度を増加できる。第２の好ましい実施例では、「ストリンガー
」として知られる１つの大きなビードを溶着して１つの溶接ビード２８を形成す
る。この方法の別の実施例では、ワイヤの代わりにストリップを用いるが、これ
によりビードの形状が変化し、異なる熱入力を使用する。新しいタイプのストリ
ップを用いて粒径又は層厚をさらに小さくできるが、これにより細粒化及び溶接
特性が改善される。また、ストリップを機械的に成形してその剛性を増加させる
新規な設計を用いることにより、特別長いスティックアウトが可能である。スト
リップ材料の使用及び特別長いスティックアウトの利用により、溶接金属の溶着
速度だけでなく溶接特性が改善される。
層２９より成る溶着した溶接金属により形成される。第１の好ましい実施例では
、中実な母材となる溶接金属を所望の高さに溶着した後、全体の層２９を形成す
るために単一パスで溶着される１つの溶接ビード２８から、溶接トーチ２１、２
３を溶接ビードを所望の幅Ｗにするに十分な所定の振幅で溶接方向に垂直な方向
に振動させることにより、互いに離隔した溶接体積部を形成する。溶接トーチ２
１、２３は溶接トーチ間の最大距離Ｄを維持するために同一方向に振動させるの
が望ましく、これがアークの不安定性をさらに減少させるのに役立つ。大きなパ
ルス電流を流しながら溶接トーチを振動させると、大きな速度で溶接金属を溶着
させ、しかも溶接ビードの高さ（Ｈ）を薄くすることができる。この方法は、冷
却速度が速い、薄い溶接ビードを溶着するため優れた溶接特性を与え、溶接層を
後でパスさせるため細粒化を促進する。従って、溶接特性を犠牲にすることなく
、溶接金属供給速度を増加できる。第２の好ましい実施例では、「ストリンガー
」として知られる１つの大きなビードを溶着して１つの溶接ビード２８を形成す
る。この方法の別の実施例では、ワイヤの代わりにストリップを用いるが、これ
によりビードの形状が変化し、異なる熱入力を使用する。新しいタイプのストリ
ップを用いて粒径又は層厚をさらに小さくできるが、これにより細粒化及び溶接
特性が改善される。また、ストリップを機械的に成形してその剛性を増加させる
新規な設計を用いることにより、特別長いスティックアウトが可能である。スト
リップ材料の使用及び特別長いスティックアウトの利用により、溶接金属の溶着
速度だけでなく溶接特性が改善される。
【００２２】 図２Ａに示すように、ワイヤ状溶加材２７を溶接トーチ２１、２３へ供給しな
がら電源（図示せず）から電流２５を流すことにより、このワイヤ状溶加材２７
を加熱する。ワイヤを予熱するため溶加材に電流を流すこの方法は、融液プール
が低温のワイヤにより冷却されないように溶着プロセスをさらに改良したもので
ある。本発明の好ましい実施例において、このワイヤは一定電圧の電源からの交
流電流により、融液プールと接触する直前でその融点に近い温度まで抵抗加熱さ
れる。通常、このタイプの方法は、冷却が非常に遅い大きな溶接ビードを形成す
るためシャルピーＶ切欠き靭性を非常に劣化させる。このため、大きな粒子が成
長し、その後低いシャルピー衝撃値が得られる。また、これらの大きなビードは
その後の焼戻しを阻止する。しかしながら、上述したように、ビードを溶着しな
がら振動させると、ビードの高さ（Ｈ）は、図２Ｂに示すように、依然として比
較的薄く、この問題を回避するに十分な速さで冷却する。ワイヤ状溶加材２７の
この予熱または加熱は融液プールの流動性を改善し、上述したように、所望のビ
ード幅（Ｈ）を有する溶接ビードの形成を容易にする。溶着時ワイヤ状溶加材に
電流を流すと、溶接金属供給速度が増加し、溶着速度の増加が可能になる。
がら電源（図示せず）から電流２５を流すことにより、このワイヤ状溶加材２７
を加熱する。ワイヤを予熱するため溶加材に電流を流すこの方法は、融液プール
が低温のワイヤにより冷却されないように溶着プロセスをさらに改良したもので
ある。本発明の好ましい実施例において、このワイヤは一定電圧の電源からの交
流電流により、融液プールと接触する直前でその融点に近い温度まで抵抗加熱さ
れる。通常、このタイプの方法は、冷却が非常に遅い大きな溶接ビードを形成す
るためシャルピーＶ切欠き靭性を非常に劣化させる。このため、大きな粒子が成
長し、その後低いシャルピー衝撃値が得られる。また、これらの大きなビードは
その後の焼戻しを阻止する。しかしながら、上述したように、ビードを溶着しな
がら振動させると、ビードの高さ（Ｈ）は、図２Ｂに示すように、依然として比
較的薄く、この問題を回避するに十分な速さで冷却する。ワイヤ状溶加材２７の
この予熱または加熱は融液プールの流動性を改善し、上述したように、所望のビ
ード幅（Ｈ）を有する溶接ビードの形成を容易にする。溶着時ワイヤ状溶加材に
電流を流すと、溶接金属供給速度が増加し、溶着速度の増加が可能になる。
【００２３】 好ましい実施例において、複数のフィンガー部１２、１４、１６、１８は、複
数の互いに離隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７を切削加工して形成する
。複数の互いに離隔した溶接体積部を切削加工して複数のフィンガー部を形成す
るこのステップは、補修を行うロータを旋盤にセットするステップと、その後の
３つの基本的切断ステップとより成る。工具で３つのパスを実行するが、これら
は粗切断、半仕上げ切断及び仕上げ切断として知られる。これら３つのケースで
は、最初の切断は外側直径部、その後の切断は内側及び外側表面（または左また
は右の外側表面）である。次に、フィンガー部の内側を、切削加工のセットアッ
プに応じて左から右へまたは右から左へ切削加工する。内側フィンガーの作業は
プランジカットとして知られる。その後、半径方向の切断、すなわち、各フィン
ガー部につき頂部及び底部半径の切断を行う。
数の互いに離隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７を切削加工して形成する
。複数の互いに離隔した溶接体積部を切削加工して複数のフィンガー部を形成す
るこのステップは、補修を行うロータを旋盤にセットするステップと、その後の
３つの基本的切断ステップとより成る。工具で３つのパスを実行するが、これら
は粗切断、半仕上げ切断及び仕上げ切断として知られる。これら３つのケースで
は、最初の切断は外側直径部、その後の切断は内側及び外側表面（または左また
は右の外側表面）である。次に、フィンガー部の内側を、切削加工のセットアッ
プに応じて左から右へまたは右から左へ切削加工する。内側フィンガーの作業は
プランジカットとして知られる。その後、半径方向の切断、すなわち、各フィン
ガー部につき頂部及び底部半径の切断を行う。
【００２４】 プロトタイプの溶接補修により実証された本発明の実施例では、２つの溶接部
が２つのトーチにより同時に形成されるが、各溶接部に約３０乃至７０アンペア
の予熱電流を流し、直径０．０４５乃至０．０６２インチの溶接ワイヤ２７を毎
秒約０．４乃至０．８サイクルの振動速度で約０．４乃至１．２インチ振動させ
、毎分２．５乃至３．６インチの溶接速度、約６５乃至２５０ｉｐｍのワイヤ供
給速度で、ほぼ約０．５乃至１．５インチ幅（Ｗ）の溶接ビードが形成される。
互いに離隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７の間にほぼ０．１インチの間
隔１９を維持すると、同時発生の溶接アーク間には認識可能な相互作用は認めら
れない。毎分約２．５乃至３．６インチの溶接速度を得るため溶接部の下方でロ
ータ表面３を回転することにより、溶接ビードの高さ（Ｈ）が約０．０６５乃至
０．０８０インチになる。別の実施例におけるワイヤ状溶接金属２７は、米国特
許第４，８９７，５１９号に開示されるように９Ｃｒが変性されたものである。
が２つのトーチにより同時に形成されるが、各溶接部に約３０乃至７０アンペア
の予熱電流を流し、直径０．０４５乃至０．０６２インチの溶接ワイヤ２７を毎
秒約０．４乃至０．８サイクルの振動速度で約０．４乃至１．２インチ振動させ
、毎分２．５乃至３．６インチの溶接速度、約６５乃至２５０ｉｐｍのワイヤ供
給速度で、ほぼ約０．５乃至１．５インチ幅（Ｗ）の溶接ビードが形成される。
互いに離隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７の間にほぼ０．１インチの間
隔１９を維持すると、同時発生の溶接アーク間には認識可能な相互作用は認めら
れない。毎分約２．５乃至３．６インチの溶接速度を得るため溶接部の下方でロ
ータ表面３を回転することにより、溶接ビードの高さ（Ｈ）が約０．０６５乃至
０．０８０インチになる。別の実施例におけるワイヤ状溶接金属２７は、米国特
許第４，８９７，５１９号に開示されるように９Ｃｒが変性されたものである。
【００２５】 さらに、ステープルの改造及び補修のためにストリップを用いる方法について
説明する。タービンロータの改造または補修にストリップを使用すると、作業を
迅速に完了させ、部品を短時間で稼働状態に復帰させることができるため、コス
トとサイクル時間が減少する。動翼の設計にはそれぞれ相違点があるため、これ
ら種々の動翼に必要な溶着すべき溶接金属の量は異なる。ストリップを用いると
、溶着速度を増加させることができる。高純度のストリップ材料を用いると、高
品質の溶接が可能となる。
説明する。タービンロータの改造または補修にストリップを使用すると、作業を
迅速に完了させ、部品を短時間で稼働状態に復帰させることができるため、コス
トとサイクル時間が減少する。動翼の設計にはそれぞれ相違点があるため、これ
ら種々の動翼に必要な溶着すべき溶接金属の量は異なる。ストリップを用いると
、溶着速度を増加させることができる。高純度のストリップ材料を用いると、高
品質の溶接が可能となる。
【００２６】 必要とされる溶接補修部の幅または形状に対応する特定幅のストリップを用い
て、補修が行われる。広幅のストリップを必要とする形状のような特殊な用途で
は、必要な溶接幅を得るために多数のストリップを横に並べて用いる。多数のス
トリップを横に並べて用いるこの方法は、広幅のストリップの製造またはその入
手に制約があるためである。この改造または補修方法は、高圧または低圧ロータ
及びタービン部品の何れにも利用可能である。好ましくは、調製済み表面の上に
３６０°にわたり溶接部を肉盛りする。ロータの周りのパス回数は、実施する補
修及び動翼取付け部の所望の高さにより決まる。好ましい実施例では、ストリッ
プの１つのパスが１つの層に等しく、ストリップは、その幅が最終溶接部に所望
される幅を与えるように選択されるであろう。その後のパスはそれぞれ、前のパ
スを熱処理し焼き戻すように作用し、それにより溶接部の特性が改善される。
て、補修が行われる。広幅のストリップを必要とする形状のような特殊な用途で
は、必要な溶接幅を得るために多数のストリップを横に並べて用いる。多数のス
トリップを横に並べて用いるこの方法は、広幅のストリップの製造またはその入
手に制約があるためである。この改造または補修方法は、高圧または低圧ロータ
及びタービン部品の何れにも利用可能である。好ましくは、調製済み表面の上に
３６０°にわたり溶接部を肉盛りする。ロータの周りのパス回数は、実施する補
修及び動翼取付け部の所望の高さにより決まる。好ましい実施例では、ストリッ
プの１つのパスが１つの層に等しく、ストリップは、その幅が最終溶接部に所望
される幅を与えるように選択されるであろう。その後のパスはそれぞれ、前のパ
スを熱処理し焼き戻すように作用し、それにより溶接部の特性が改善される。
【００２７】 低圧ロータの溶接は、ロータ鍛造部の全ての部分及びディスクの種々の鍛造部
上で行われる。使用するストリップ材料及び溶接方法は、その結果得られる溶接
部の種々の特性を決定する要因である。関心のある溶接特性の一部には、高サイ
クル疲労、応力腐蝕割れ、靭性、破壊力学、溶接物の幾何学的形状がある。高圧
タービン用合金に対して行ったの補修の大部分は制御段の領域内であった。これ
らの改造または補修は通常、サイドエントリーまたはトリプルピン型への設計変
更を行うために行われた。ロータのこの領域は、高圧蒸気が通過するため高温及
び大きな応力に曝される。ストリップを使用し高圧ロータに対してこれらの補修
を行う際、動翼取付け領域のクリープを適正に補償するために熱影響部の応力及
び運転温度を考慮することが重要である。
上で行われる。使用するストリップ材料及び溶接方法は、その結果得られる溶接
部の種々の特性を決定する要因である。関心のある溶接特性の一部には、高サイ
クル疲労、応力腐蝕割れ、靭性、破壊力学、溶接物の幾何学的形状がある。高圧
タービン用合金に対して行ったの補修の大部分は制御段の領域内であった。これ
らの改造または補修は通常、サイドエントリーまたはトリプルピン型への設計変
更を行うために行われた。ロータのこの領域は、高圧蒸気が通過するため高温及
び大きな応力に曝される。ストリップを使用し高圧ロータに対してこれらの補修
を行う際、動翼取付け領域のクリープを適正に補償するために熱影響部の応力及
び運転温度を考慮することが重要である。
【００２８】 ストリップを所望の高さ及び幅に溶着した後、溶接体積部を従来法により切削
加工して、所望の動翼取付け部を形成する。直線型または曲線型サイドエントリ
ーまたは反転Ｔスロットもしくは種々のピン構造を、この溶接体積部に切削加工
して、動翼取付け用の所望の手段を形成することが好ましい。
加工して、所望の動翼取付け部を形成する。直線型または曲線型サイドエントリ
ーまたは反転Ｔスロットもしくは種々のピン構造を、この溶接体積部に切削加工
して、動翼取付け用の所望の手段を形成することが好ましい。
【００２９】 以上において本発明の多数の特徴及び利点を、本発明の詳細な構造及び機能と
共に明らかにしたが、それらの説明は例示の目的を持つにすぎず、本発明の原理
の範囲内で、頭書の特許請求の範囲の用語の一般的な意味により決まる最大幅内
で、部品の形状、サイズ及び配置構成の変更が可能であることを理解されたい。
共に明らかにしたが、それらの説明は例示の目的を持つにすぎず、本発明の原理
の範囲内で、頭書の特許請求の範囲の用語の一般的な意味により決まる最大幅内
で、部品の形状、サイズ及び配置構成の変更が可能であることを理解されたい。
【図１Ａ】 図１Ａは、元の動翼根元部が切削加工により除去され、切削加工済み表面上に
従来法の溶接肉盛りが行われた制御段のロータを示す横断面図である。
従来法の溶接肉盛りが行われた制御段のロータを示す横断面図である。
【図１Ｂ】 図１Ｂは、図１Ａの制御段のロータの横断面図であり、従来法により溶接部に
切削加工により形成されたフィンガー部を示す。
切削加工により形成されたフィンガー部を示す。
【図２Ａ】 図２Ａは、制御段のロータの横断面図であり、本発明の実施例に従って、元の
動翼根元部が切削加工により除去され、切削加工済み表面上の従来法による肉盛
り部上に複数の溶接トーチにより複数の互いに離隔した溶接体積部が溶着され、
また溶接金属の溶着時にワイヤ状溶加材を加熱するために電流を流す例を示す。
動翼根元部が切削加工により除去され、切削加工済み表面上の従来法による肉盛
り部上に複数の溶接トーチにより複数の互いに離隔した溶接体積部が溶着され、
また溶接金属の溶着時にワイヤ状溶加材を加熱するために電流を流す例を示す。
【図２Ｂ】 図２Ｂは、図２Ａの制御段のロータの横断面図であり、本発明の好ましい実施
例に従って、互いに離隔した溶接体積部がそれぞれ溶接金属の複数層により形成
され、各層が単一の溶接ビードから形成される例を示す。
例に従って、互いに離隔した溶接体積部がそれぞれ溶接金属の複数層により形成
され、各層が単一の溶接ビードから形成される例を示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年９月２５日（２０００．９．２５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】 割れ又は欠陥がロータ半径に沿って縦方向に得られない場合、広い又は深い溝
のあるロータ領域の肉盛り補修に、サブマージアーク溶接法を単独で用いること
がある。サブマージアーク溶接による肉盛り補修法の主要な利点は、溶着速度が
、溶接金属で通常毎時約15ポンド（6.75 Kg）と非常に高いことである。溶着速
度が大きいことは、稼働ロータの溶接による補修の多くがタービンの運転停止期
間中に行われるため、重要である。従って、時間が非常に重要である。しかしな
がら、この方法では予熱することが必要であり、冶金的性質が劣る比較的大きい
粒径が生じる。典型的には、低圧ロータ上のこれらサブマージアーク溶接による
溶接部は、降伏強度が約85乃至100 Ksi（586乃至689 MPa）及び室温シャルピー
靭性が約100乃至120フィート−ポンド（136乃至163 J）である。また、サブマー
ジアーク溶接物は、超音波検査により品質が劣っているとしてリジェクトされる
ことが多く、しばしば溶接金属中にスラグ巻込みやポロシティが存在することが
わかっている。さらに、サブマージアーク溶接物から製造されるＣｒ−Ｍｏ−Ｖ
の高圧ロータ補修溶接部には、クリープ破断及び切欠き感度の点で重大な問題が
ある。従って、高応力集中半径が小さいＣｒ−Ｍｏ−Ｖのロータスティープルの
溶接による補修にとって、サブマージアーク法は一般的に受け入れられない。
のあるロータ領域の肉盛り補修に、サブマージアーク溶接法を単独で用いること
がある。サブマージアーク溶接による肉盛り補修法の主要な利点は、溶着速度が
、溶接金属で通常毎時約15ポンド（6.75 Kg）と非常に高いことである。溶着速
度が大きいことは、稼働ロータの溶接による補修の多くがタービンの運転停止期
間中に行われるため、重要である。従って、時間が非常に重要である。しかしな
がら、この方法では予熱することが必要であり、冶金的性質が劣る比較的大きい
粒径が生じる。典型的には、低圧ロータ上のこれらサブマージアーク溶接による
溶接部は、降伏強度が約85乃至100 Ksi（586乃至689 MPa）及び室温シャルピー
靭性が約100乃至120フィート−ポンド（136乃至163 J）である。また、サブマー
ジアーク溶接物は、超音波検査により品質が劣っているとしてリジェクトされる
ことが多く、しばしば溶接金属中にスラグ巻込みやポロシティが存在することが
わかっている。さらに、サブマージアーク溶接物から製造されるＣｒ−Ｍｏ−Ｖ
の高圧ロータ補修溶接部には、クリープ破断及び切欠き感度の点で重大な問題が
ある。従って、高応力集中半径が小さいＣｒ−Ｍｏ−Ｖのロータスティープルの
溶接による補修にとって、サブマージアーク法は一般的に受け入れられない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】 最近、Ｎｉ―Ｍｏ−Ｖ及びＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖの低圧ロータ部品の補修を行
うためにガスタングステンアーク溶接法（ＧＴＡＷ）を使用することに注目が集
まっている。この点については、次の論文、R. E. Clark, et al. "Experiences
with Weld Repair of Low Pressure Steam Turbine Rotors", 47th American P
ower Conference, April 22-24, 1985, Chicago, Ill., printed by Westinghou
se Electric Corporation, Power Generation, Orlando, Floridaを参照された
い。ガスタングステンアーク溶接法は、個々のロータ取付け部の溝、表面的な、
又は浅い溝の補修をして小さな欠陥を除去するために使用されている。この方法
はまた、動翼又は部品取付け部若しくは溝のところで、すなわち３６０°（６．
３ラジアン）に亘たって、多数の肉盛り及び被覆を行って摩滅した材料を復元す
るために使用されている。ガスタングステンアーク溶接法は、比較的高い超音波
品質を与え、必要とされる予熱は少なくて済み、ロータ材料の仕様条件を越える
張力及び衝撃特性を有する溶接物を生成する。この方法により得られる低合金鋼
溶接物は、一般的に、降伏強度が約90乃至115 Ksi（621乃至793 MPa）及び室温
シャルピー靭性が約160乃至210フィート−ポンド（218乃至286 J）である。さら
に、この溶接法によると、上述した方法のうちで最小粒径の微細組織が得られる
。
うためにガスタングステンアーク溶接法（ＧＴＡＷ）を使用することに注目が集
まっている。この点については、次の論文、R. E. Clark, et al. "Experiences
with Weld Repair of Low Pressure Steam Turbine Rotors", 47th American P
ower Conference, April 22-24, 1985, Chicago, Ill., printed by Westinghou
se Electric Corporation, Power Generation, Orlando, Floridaを参照された
い。ガスタングステンアーク溶接法は、個々のロータ取付け部の溝、表面的な、
又は浅い溝の補修をして小さな欠陥を除去するために使用されている。この方法
はまた、動翼又は部品取付け部若しくは溝のところで、すなわち３６０°（６．
３ラジアン）に亘たって、多数の肉盛り及び被覆を行って摩滅した材料を復元す
るために使用されている。ガスタングステンアーク溶接法は、比較的高い超音波
品質を与え、必要とされる予熱は少なくて済み、ロータ材料の仕様条件を越える
張力及び衝撃特性を有する溶接物を生成する。この方法により得られる低合金鋼
溶接物は、一般的に、降伏強度が約90乃至115 Ksi（621乃至793 MPa）及び室温
シャルピー靭性が約160乃至210フィート−ポンド（218乃至286 J）である。さら
に、この溶接法によると、上述した方法のうちで最小粒径の微細組織が得られる
。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】 制御した態様での溶接肉盛り及びタービン部品の切削加工による溶接部の補修
は、故障しにくいタービンロータ及び蒸気タービンの摩滅表面の補修方法を含め
て、当該技術分野において知られている。このタイプの方法は、米国特許第4,94
0,390号(Clark et al.)及び4,903、833号(Clark et al.)に記載されている。か
かる方法では、矩形の溶接体積部を形成した後、この体積部から複数のフィンガ
ー部が切削加工される。これらの方法には、溶接応力及び割れを最小限に抑える
溶接法及び熱処理が含まれる。制御された態様での溶接肉盛りは、蒸気タービン
に常用される高圧高温のロータ及びディスクの第一鉄Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ母材金属に
欠陥が発生する危険性を実質的に減少させる。この方法は、溶接機のアクセスを
改善し、溶接部の健全性を向上させるため、ロータへ鍛造取付け部を溶接する技
術の改良である。これらの特徴は、2400 psi(168.8 Kg/cm2)を越える圧力と１０
００°Ｆ(537.8℃)を越える温度で運転されることが知られているロータのよう
な高圧タービン部品にとって特に重要である。
は、故障しにくいタービンロータ及び蒸気タービンの摩滅表面の補修方法を含め
て、当該技術分野において知られている。このタイプの方法は、米国特許第4,94
0,390号(Clark et al.)及び4,903、833号(Clark et al.)に記載されている。か
かる方法では、矩形の溶接体積部を形成した後、この体積部から複数のフィンガ
ー部が切削加工される。これらの方法には、溶接応力及び割れを最小限に抑える
溶接法及び熱処理が含まれる。制御された態様での溶接肉盛りは、蒸気タービン
に常用される高圧高温のロータ及びディスクの第一鉄Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ母材金属に
欠陥が発生する危険性を実質的に減少させる。この方法は、溶接機のアクセスを
改善し、溶接部の健全性を向上させるため、ロータへ鍛造取付け部を溶接する技
術の改良である。これらの特徴は、2400 psi(168.8 Kg/cm2)を越える圧力と１０
００°Ｆ(537.8℃)を越える温度で運転されることが知られているロータのよう
な高圧タービン部品にとって特に重要である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】 制御された態様での溶接肉盛りは、タービン部品の調製表面上に第１の溶接金
属層を溶着した後、高い適用温度で第１の層上に第２の溶接金属層を溶着して、
第１の層の溶着により母材金属に生じた熱影響部（ＨＡＺ）の少なくとも一部を
焼戻しすることより成る。本明細書中用語「熱影響部」は、溶接部の溶融領域の
すぐ近くの母材金属領域を意味する。このプロセス設は、熱影響部内における金
属組織上の問題の発生を克服する改良溶接法を用いる。溶接金属の第２の層の溶
着によりさらに熱が生じるが、この熱は熱影響部を直ちに熱処理して、母材金属
中の粗い粒子を再結晶させ焼戻しする。粗い粒子がより細かな粒子の組織に変化
すると、溶接補修部の近傍における応力除去割れを最小限に抑えることができる
ことがわかる。この制御された態様での溶接肉盛りは、溶接金属の第１の層を溶
接する熱により生じる母材金属の過剰な焼戻し又は軟化を回避させる。この強度
低下の大きい部分は、溶接部を横断する方向に応力が加わると生じるが、これは
、例えば高及び低疲労、張力又はクリープ破断である。溶接物の最初の層を適切
に制御すると、熱影響部の欠陥を著しく減少させ、熱に影響されない母材金属の
レベルより下の領域の強度低下を防ぐことができる。また、ビードシーケンシン
グを用いて母材金属への熱入力を最小限に抑えることも知られている。さらに、
溶接痕シールドを用いて、張力特性を低下させる可能性のある溶接金属中の炭素
の喪失を最小限に抑える。また、予熱−パス間温度、シールドガスの種類及び流
量、電流、電圧、タングステンのサイズ及び溶接速度のようなパラメータも、高
品質の溶接を行うためのパラメータとして知られている。単一「スティープル(s
teeple)」の補修及びロータの３６０°（３６０ラジアン）にわたる補修の方法
も知られている。しかしながら、このプロセスは、１つの溶接トーチにより１つ
の大きな溶接体積部を一度に１つの溶接リードを用いて肉盛りした後、この１つ
の溶接体積部を切削加工して個々のフィンガー部を形成しなければならない点で
、非常に時間がかかる。タービンロータ及び部品の補修又は交換に付随する運転
停止時間又はサイクル時間は、コスト的に見て比較的高くつく。この方法はまた
、補修すべき表面上に溶接金属を最初に溶着させた後,１つの溶接体積部の一部
を切削加工により除去して個々のフィンガー部を形成するため、材料が無駄にな
る。
属層を溶着した後、高い適用温度で第１の層上に第２の溶接金属層を溶着して、
第１の層の溶着により母材金属に生じた熱影響部（ＨＡＺ）の少なくとも一部を
焼戻しすることより成る。本明細書中用語「熱影響部」は、溶接部の溶融領域の
すぐ近くの母材金属領域を意味する。このプロセス設は、熱影響部内における金
属組織上の問題の発生を克服する改良溶接法を用いる。溶接金属の第２の層の溶
着によりさらに熱が生じるが、この熱は熱影響部を直ちに熱処理して、母材金属
中の粗い粒子を再結晶させ焼戻しする。粗い粒子がより細かな粒子の組織に変化
すると、溶接補修部の近傍における応力除去割れを最小限に抑えることができる
ことがわかる。この制御された態様での溶接肉盛りは、溶接金属の第１の層を溶
接する熱により生じる母材金属の過剰な焼戻し又は軟化を回避させる。この強度
低下の大きい部分は、溶接部を横断する方向に応力が加わると生じるが、これは
、例えば高及び低疲労、張力又はクリープ破断である。溶接物の最初の層を適切
に制御すると、熱影響部の欠陥を著しく減少させ、熱に影響されない母材金属の
レベルより下の領域の強度低下を防ぐことができる。また、ビードシーケンシン
グを用いて母材金属への熱入力を最小限に抑えることも知られている。さらに、
溶接痕シールドを用いて、張力特性を低下させる可能性のある溶接金属中の炭素
の喪失を最小限に抑える。また、予熱−パス間温度、シールドガスの種類及び流
量、電流、電圧、タングステンのサイズ及び溶接速度のようなパラメータも、高
品質の溶接を行うためのパラメータとして知られている。単一「スティープル(s
teeple)」の補修及びロータの３６０°（３６０ラジアン）にわたる補修の方法
も知られている。しかしながら、このプロセスは、１つの溶接トーチにより１つ
の大きな溶接体積部を一度に１つの溶接リードを用いて肉盛りした後、この１つ
の溶接体積部を切削加工して個々のフィンガー部を形成しなければならない点で
、非常に時間がかかる。タービンロータ及び部品の補修又は交換に付随する運転
停止時間又はサイクル時間は、コスト的に見て比較的高くつく。この方法はまた
、補修すべき表面上に溶接金属を最初に溶着させた後,１つの溶接体積部の一部
を切削加工により除去して個々のフィンガー部を形成するため、材料が無駄にな
る。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】 図２Ａはまた、調製済み溶接表面３又は従来法により個々の突出部が延伸を開
始する点まで肉盛りされている１つの溶接体積部の上に複数の互いに離隔した溶
接体積部１１、１３、１５、１７が形成されているロータの調製済み溶接表面３
を示す。当該技術分野で理解されるように、本発明の目的のためには、この１つ
の溶接体積部２は、ロータ表面の延長部であって、ステープルが延伸を開始する
点へロータ表面から半径方向に延伸させるためにのみ使用されるため、ロータの
調製済み溶接表面３と等価であると考えることができる。これら複数の互いに離
隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７は、溶接体積部間の空間１９により生
じる溶接アーク間の物理的及び磁気的距離のため、アークブロー及び近接溶接ア
ークの相互作用の問題に妨げられることなく、同時に形成できる。本発明の好ま
しい実施例によると、工場で「アークブロー」として知られるアークの不安定性
が大きく減少するか、検知できないほどわずかなものになる。これは、アークを
パルス状にすることにより達成される。アークのこのパルス化は、パルス化され
ないものと比べて激しいアークを発生させるパルス電流を流すことにより得られ
る。その結果、磁気的不安定性にそれほど感応しないアークが得られる。従って
、アークの柱が激しくなればなるほど、アークの不安定性に対する抵抗が大きく
なる。しかしながら、最良の方策は溶接体積部１１、１３、１５、１７を別々に
形成することであり、その理由は種々の突出部を形成することにより電束界(ele
ctrical flux field)が破壊されるためである。１つの大きなブロックが形成さ
れる旧い溶接補修方法によると、２又はそれ以上のトーチの用いる場合、特にア
ークが互いに近接すると、アークブローが非常に顕著である。この旧い方法では
、唯一の解決法はトーチを或る距離分離することであった。本発明のこの新規な
方法では、肉盛りを一旦開始すると電束界が破壊されるためこの問題が解決され
る。突出部が高ければ高いほど、電束界が小さくなる。アークの不安定性はまた
、トーチ２１、２３が同一方向に移動し振動して、それらの間の最大距離（Ｄ）
が維持されるようにトーチの運動を協調させると減少する。空間１９により互い
に離隔した複数の溶接体積部１１、１３、１５、１７はまた、図１Ａに示す従来
法の１つの大きな溶接体積部１と比較すると、複数の溶接体積部の溶接部に小さ
な残留応力を与える。これは、空間１９が互いに離隔した溶接体積部の間の逃げ
場として働くからである。さらに、溶接ビードの数が少ないと、溶接部への熱入
力の合計量が少なくなる。
始する点まで肉盛りされている１つの溶接体積部の上に複数の互いに離隔した溶
接体積部１１、１３、１５、１７が形成されているロータの調製済み溶接表面３
を示す。当該技術分野で理解されるように、本発明の目的のためには、この１つ
の溶接体積部２は、ロータ表面の延長部であって、ステープルが延伸を開始する
点へロータ表面から半径方向に延伸させるためにのみ使用されるため、ロータの
調製済み溶接表面３と等価であると考えることができる。これら複数の互いに離
隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７は、溶接体積部間の空間１９により生
じる溶接アーク間の物理的及び磁気的距離のため、アークブロー及び近接溶接ア
ークの相互作用の問題に妨げられることなく、同時に形成できる。本発明の好ま
しい実施例によると、工場で「アークブロー」として知られるアークの不安定性
が大きく減少するか、検知できないほどわずかなものになる。これは、アークを
パルス状にすることにより達成される。アークのこのパルス化は、パルス化され
ないものと比べて激しいアークを発生させるパルス電流を流すことにより得られ
る。その結果、磁気的不安定性にそれほど感応しないアークが得られる。従って
、アークの柱が激しくなればなるほど、アークの不安定性に対する抵抗が大きく
なる。しかしながら、最良の方策は溶接体積部１１、１３、１５、１７を別々に
形成することであり、その理由は種々の突出部を形成することにより電束界(ele
ctrical flux field)が破壊されるためである。１つの大きなブロックが形成さ
れる旧い溶接補修方法によると、２又はそれ以上のトーチの用いる場合、特にア
ークが互いに近接すると、アークブローが非常に顕著である。この旧い方法では
、唯一の解決法はトーチを或る距離分離することであった。本発明のこの新規な
方法では、肉盛りを一旦開始すると電束界が破壊されるためこの問題が解決され
る。突出部が高ければ高いほど、電束界が小さくなる。アークの不安定性はまた
、トーチ２１、２３が同一方向に移動し振動して、それらの間の最大距離（Ｄ）
が維持されるようにトーチの運動を協調させると減少する。空間１９により互い
に離隔した複数の溶接体積部１１、１３、１５、１７はまた、図１Ａに示す従来
法の１つの大きな溶接体積部１と比較すると、複数の溶接体積部の溶接部に小さ
な残留応力を与える。これは、空間１９が互いに離隔した溶接体積部の間の逃げ
場として働くからである。さらに、溶接ビードの数が少ないと、溶接部への熱入
力の合計量が少なくなる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】 プロトタイプの溶接補修により実証された本発明の実施例では、２つの溶接部
が２つのトーチにより同時に形成されるが、各溶接部に約３０乃至７０アンペア
の予熱電流を流し、直径０．０４５乃至０．０６２インチ（１．１４３乃至１．
５７５ｍｍ）の溶接ワイヤ２７を毎秒約０．４乃至０．８サイクル（ヘルツ）の
振動速度で約０．４乃至１．２インチ（１０．２乃至３０．５ｍｍ）振動させ、
毎分２．５乃至３．６インチ（１．０６乃至１．５２ｍｍ／秒）の溶接速度、約
６５乃至２５０ｉｐｍ（２．７５乃至１０．６ｃｍ／秒）のワイヤ供給速度で、
ほぼ約０．５乃至１．５インチ（１．２７乃至３．８１ｃｍ）幅（Ｗ）の溶接ビ
ードが形成される。互いに離隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７の間にほ
ぼ０．１インチ（２．５４ｍｍ）の間隔１９を維持すると、同時発生の溶接アー
ク間には認識可能な相互作用は認められない。毎分約２．５乃至３．６インチ（
１．０６乃至１．５２ｍｍ／秒）の溶接速度を得るため溶接部の下方でロータ表
面３を回転することにより、溶接ビードの高さ（Ｈ）が約０．０６５乃至０．０
８０インチ（１．６５乃至２．０３ｍｍ）になる。別の実施例におけるワイヤ状
溶接金属２７は、米国特許第４，８９７，５１９号に開示されるように９Ｃｒが
変性されたものである。
が２つのトーチにより同時に形成されるが、各溶接部に約３０乃至７０アンペア
の予熱電流を流し、直径０．０４５乃至０．０６２インチ（１．１４３乃至１．
５７５ｍｍ）の溶接ワイヤ２７を毎秒約０．４乃至０．８サイクル（ヘルツ）の
振動速度で約０．４乃至１．２インチ（１０．２乃至３０．５ｍｍ）振動させ、
毎分２．５乃至３．６インチ（１．０６乃至１．５２ｍｍ／秒）の溶接速度、約
６５乃至２５０ｉｐｍ（２．７５乃至１０．６ｃｍ／秒）のワイヤ供給速度で、
ほぼ約０．５乃至１．５インチ（１．２７乃至３．８１ｃｍ）幅（Ｗ）の溶接ビ
ードが形成される。互いに離隔した溶接体積部１１、１３、１５、１７の間にほ
ぼ０．１インチ（２．５４ｍｍ）の間隔１９を維持すると、同時発生の溶接アー
ク間には認識可能な相互作用は認められない。毎分約２．５乃至３．６インチ（
１．０６乃至１．５２ｍｍ／秒）の溶接速度を得るため溶接部の下方でロータ表
面３を回転することにより、溶接ビードの高さ（Ｈ）が約０．０６５乃至０．０
８０インチ（１．６５乃至２．０３ｍｍ）になる。別の実施例におけるワイヤ状
溶接金属２７は、米国特許第４，８９７，５１９号に開示されるように９Ｃｒが
変性されたものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】 必要とされる溶接補修部の幅または形状に対応する特定幅のストリップを用い
て、補修が行われる。広幅のストリップを必要とする形状のような特殊な用途で
は、必要な溶接幅を得るために多数のストリップを横に並べて用いる。多数のス
トリップを横に並べて用いるこの方法は、広幅のストリップの製造またはその入
手に制約があるためである。この改造または補修方法は、高圧または低圧ロータ
及びタービン部品の何れにも利用可能である。好ましくは、調製済み表面の上に
３６０°（６．３ラジアン）にわたり溶接部を肉盛りする。ロータの周りのパス
回数は、実施する補修及び動翼取付け部の所望の高さにより決まる。好ましい実
施例では、ストリップの１つのパスが１つの層に等しく、ストリップは、その幅
が最終溶接部に所望される幅を与えるように選択されるであろう。その後のパス
はそれぞれ、前のパスを熱処理し焼き戻すように作用し、それにより溶接部の特
性が改善される。
て、補修が行われる。広幅のストリップを必要とする形状のような特殊な用途で
は、必要な溶接幅を得るために多数のストリップを横に並べて用いる。多数のス
トリップを横に並べて用いるこの方法は、広幅のストリップの製造またはその入
手に制約があるためである。この改造または補修方法は、高圧または低圧ロータ
及びタービン部品の何れにも利用可能である。好ましくは、調製済み表面の上に
３６０°（６．３ラジアン）にわたり溶接部を肉盛りする。ロータの周りのパス
回数は、実施する補修及び動翼取付け部の所望の高さにより決まる。好ましい実
施例では、ストリップの１つのパスが１つの層に等しく、ストリップは、その幅
が最終溶接部に所望される幅を与えるように選択されるであろう。その後のパス
はそれぞれ、前のパスを熱処理し焼き戻すように作用し、それにより溶接部の特
性が改善される。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年２月２６日（２００１．２．２６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 9/18 Ｂ２３Ｋ 9/18 Ｆ 10/02 ５０１ 10/02 ５０１Ｚ (72)発明者 ビードン，ケント，ウィクソン アメリカ合衆国 ノースカロライナ州 28226 シャーロッテ カップルウッド・ コート 8116 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB05 BB07 BB08 BB10 4E081 YE10 YX05 YX07 【要約の続き】 更する。本発明によると、複数のトーチ（２１、２３） をアークを不安定にすることなく同時に使用できるた め、補修作業のサイクル時間が減少する。本発明はま た、制御段の個々のフィンガー部をただ１つの溶接体積 部を切削加工して形成することなく、また突出する多数 の溶接肉盛り部を動翼を保持するフィンガー部よりわず かに大きく形成することにより、サイクル時間を減少す る。
Claims (40)
- 【請求項１】 タービンロータの補修又は改造方法であって、 タービンロータ（５）を用意し、 タービンロータ（５）の上に溶接表面（３）を調製し、 溶接表面（３）の上にワイヤ状溶加材（２７）を溶着させて複数の互いに離隔
した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を形成するステップより成り、 複数の互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）は複数のフィン
ガー部（１２、１４、１６、１８）を形成する、タービンロータの補修又は改造
方法。 - 【請求項２】 溶着ステップはさらに、少なくとも２つの互いに離隔した溶
接体積部を同時に形成するステップを含む請求項１の方法。 - 【請求項３】 溶着ステップの間に、電流（２５）をワイヤ状溶加材（２７
）に流すことにより該ワイヤ状溶加材（２７）を加熱するステップをさらに含む
請求項１の方法。 - 【請求項４】 溶着ステップはさらに、 複数層（２９）の溶加材（２７）を有する複数の互いに離隔した溶接体積部（
１１、１３、１５、１７）をそれぞれ形成し、 各層（２９）を単一の溶接ビード（２８）で形成するステップを含む請求項１
の方法。 - 【請求項５】 溶着ステップはさらに、溶接体積部に所定の幅Ｗを、また溶
接ビードに所定の高さＨを与えるに十分な振幅で溶接トーチ（２１、２３）を振
動させることにより単一の溶接ビード（２８）をそれぞれ形成するステップを含
む請求項４の方法。 - 【請求項６】 互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を形
成するように溶着中のワイヤ状溶加材（２７）は、従来の鍛錬加工型である請求
項１の方法。 - 【請求項７】 互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を形
成するように溶着中のワイヤ状溶加材（２７）は、合金ストリップである請求項
１の方法。 - 【請求項８】 合金ストリップ（２７）は、延長突出モードにより複数の互
いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を形成するように溶着され
る請求項７の方法。 - 【請求項９】 溶接金属（２７）はサブマージアーク溶接により溶着される
請求項１の方法。 - 【請求項１０】 溶接金属（２７）はガス金属アーク溶接により溶着される
請求項１の方法。 - 【請求項１１】 溶接金属（２７）はガスタングステンアーク溶接又はプラ
ズマアーク溶接により溶着される請求項１の方法。 - 【請求項１２】 溶接金属（２７）はエレクトロスラグ溶接により溶着され
る請求項１の方法。 - 【請求項１３】 互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を
切削加工して複数のフィンガー部（１２、１４、１６、１８）を形成するステッ
プをさらに含む請求項１の方法。 - 【請求項１４】 タービンロータ（５）を用意し、 タービンロータ（５）の上に溶接表面（３）を調製し、 溶接表面（３）の上にワイヤ状溶加材（２７）を溶着させて複数の互いに離隔
した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を形成するするステップより成り、 複数の互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）は複数のフィン
ガー部（１２、１４、１６、１８）を形成し、 溶着ステップは、少なくとも２つの互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、
１５、１７）を同時に形成するステップを含む、タービンロータの補修又は改造
方法。 - 【請求項１５】 溶着ステップの間に、電流（２５）をワイヤ状溶加材（２
７）に流すことにより該ワイヤ状溶加材（２７）を加熱するステップをさらに含
む請求項１４の方法。 - 【請求項１６】 溶着ステップはさらに、 複数層（２９）の溶加材（２７）を有する複数の互いに離隔した溶接体積部（
１１、１３、１５、１７）をそれぞれ形成し、 各層（２９）を単一の溶接ビード（２８）で形成するステップを含む請求項１
４の方法。 - 【請求項１７】 溶着ステップはさらに、溶接体積部に所定の幅Ｗを、また
溶接ビードに所定の高さＨを与えるに十分な振幅で溶接トーチ（２１、２３）を
振動させることにより単一の溶接ビード（２８）をそれぞれ形成するステップを
含む請求項１６の方法。 - 【請求項１８】 互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を
形成するように溶着中のワイヤ状溶加材（２７）は、従来の鍛錬加工型である請
求項１４の方法。 - 【請求項１９】 互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を
形成するように溶着中のワイヤ状溶加材（２７）は、合金ストリップである請求
項１４の方法。 - 【請求項２０】 合金ストリップ（２７）は、延長突出モードにより複数の
互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を形成するように溶着さ
れる請求項１９の方法。 - 【請求項２１】 溶接金属（２７）はサブマージアーク溶接により溶着され
る請求項１４の方法。 - 【請求項２２】 溶接金属（２７）はガス金属アーク溶接により溶着される
請求項１４の方法。 - 【請求項２３】 溶接金属（２７）はガスタングステンアーク溶接又はプラ
ズマアーク溶接により溶着される請求項１４の方法。 - 【請求項２４】 溶接金属（２７）はエレクトロスラグ溶接により溶着され
る請求項１４の方法。 - 【請求項２５】 互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を
切削加工して複数のフィンガー部（１２、１４、１６、１８）を形成するステッ
プをさらに含む請求項１４の方法。 - 【請求項２６】 タービンロータ（５）を用意し、 タービンロータ（５）の上に溶接表面（３）を調製し、 溶接表面（３）の上にワイヤ状溶加材（２７）を溶着させて複数の互いに離隔
した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を形成するするステップより成り、 複数の互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）は複数のフィン
ガー部（１２、１４、１６、１８）を形成し、 溶着ステップは、少なくとも２つの互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、
１５、１７）を同時に形成するステップを含み、 さらに、溶着ステップの間に、電流（２５）をワイヤ状溶加材（２７）に流す
ことにより該ワイヤ状溶加材（２７）を加熱するステップを含む、タービンロー
タの補修又は改造方法。 - 【請求項２７】 溶着ステップはさらに、 複数層（２９）の溶加材（２７）を有する複数の互いに離隔した溶接体積部（
１１、１３、１５、１７）をそれぞれ形成し、 各層（２９）を単一の溶接ビード（２８）で形成するステップを含む請求項２
６の方法。 - 【請求項２８】 溶着ステップはさらに、溶接体積部に所定の幅Ｗを、また
溶接ビードに所定の高さＨを与えるに十分な振幅で溶接トーチ（２１、２３）を
振動させることにより単一の溶接ビード（２８）をそれぞれ形成するステップを
含む請求項２７の方法。 - 【請求項２９】 互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を
形成するように溶着中のワイヤ状溶加材（２７）は、従来の鍛錬加工型である請
求項２６の方法。 - 【請求項３０】 互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を
形成するように溶着中のワイヤ状溶加材（２７）は、合金ストリップである請求
項２６の方法。 - 【請求項３１】 合金ストリップ（２７）は、延長突出モードにより複数の
互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を形成するように溶着さ
れる請求項３０の方法。 - 【請求項３２】 溶接金属（２７）はサブマージアーク溶接により溶着され
る請求項２６の方法。 - 【請求項３３】 溶接金属（２７）はガス金属アーク溶接により溶着される
請求項２６の方法。 - 【請求項３４】 溶接金属（２７）はガスタングステンアーク溶接又はプラ
ズマアーク溶接により溶着される請求項２６の方法。 - 【請求項３５】 溶接金属（２７）はエレクトロスラグ溶接により溶着され
る請求項２６の方法。 - 【請求項３６】 互いに離隔した溶接体積部（１１、１３、１５、１７）を
切削加工して複数のフィンガー部（１２、１４、１６、１８）を形成するステッ
プをさらに含む請求項２６の方法。 - 【請求項３７】 溶着ステップはさらに、ワイヤ状溶加材（２７）と溶接ト
ーチ（２１，２３）を約０．４乃至１．２インチで毎秒０．４乃至０．８サイク
ルの振動速度で振動させるステップを含む請求項１の方法。 - 【請求項３８】 溶着ステップはさらに、溶接ビードに所定の高さＨを与え
るに十分な溶接速度とワイヤ状溶加材（２７）供給速度を用いる請求項１の方法
。 - 【請求項３９】 溶着ステップはさらに、約６５乃至２５０ｉｐｍのワイヤ
状溶加材（２７）供給速度と、毎分約２．５乃至３．６インチの溶接速度を用い
る請求項２８の方法。 - 【請求項４０】 溶着ステップはさらに、互いに離隔した溶接体積部（１１
、１３、１５、１７）の間に約０．１インチの空間（１９）を維持するステップ
より成る請求項１の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/136,848 | 1998-08-19 | ||
| US09/136,848 US6118098A (en) | 1997-10-10 | 1998-08-19 | Turbine rotor modernization and repair method |
| PCT/US1999/018916 WO2000010765A1 (en) | 1998-08-19 | 1999-08-18 | Turbine rotor modernization and repair method |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002523240A true JP2002523240A (ja) | 2002-07-30 |
| JP2002523240A5 JP2002523240A5 (ja) | 2010-07-08 |
| JP4675482B2 JP4675482B2 (ja) | 2011-04-20 |
Family
ID=22474648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000566070A Expired - Fee Related JP4675482B2 (ja) | 1998-08-19 | 1999-08-18 | タービンロータの改造及び補修方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6118098A (ja) |
| EP (1) | EP1105243B1 (ja) |
| JP (1) | JP4675482B2 (ja) |
| KR (1) | KR100624996B1 (ja) |
| CN (1) | CN1313800A (ja) |
| CA (1) | CA2340932C (ja) |
| DE (1) | DE69907215T2 (ja) |
| WO (1) | WO2000010765A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014177938A (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | General Electric Co <Ge> | マイクロ冷却レーザ堆積材料層を備えた構成要素並びにその製造方法 |
| JP2018187679A (ja) * | 2017-05-05 | 2018-11-29 | リンカーン グローバル，インコーポレイテッド | ハイブリッド溶着速度のニアネットシェイプ積層造形のための方法及びシステム |
| JP2019076916A (ja) * | 2017-10-23 | 2019-05-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 積層造形物の製造方法及び積層造形物 |
Families Citing this family (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6536110B2 (en) * | 2001-04-17 | 2003-03-25 | United Technologies Corporation | Integrally bladed rotor airfoil fabrication and repair techniques |
| JP2004181480A (ja) * | 2002-12-02 | 2004-07-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービン用ロータの補修方法 |
| GB0302399D0 (en) * | 2003-02-03 | 2003-03-05 | Rolls Royce Plc | Laser deposition |
| US8266800B2 (en) | 2003-09-10 | 2012-09-18 | Siemens Energy, Inc. | Repair of nickel-based alloy turbine disk |
| DE102004036066A1 (de) * | 2004-07-24 | 2006-02-16 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zum Reparieren bzw. Fertigen eines Bauteils |
| US7316057B2 (en) * | 2004-10-08 | 2008-01-08 | Siemens Power Generation, Inc. | Method of manufacturing a rotating apparatus disk |
| FR2882533B1 (fr) * | 2005-02-25 | 2007-07-06 | Snecma Moteurs Sa | Procede de reparation de disque aubage monobloc, eprouvette de debut et de fin campagne |
| US20060231535A1 (en) * | 2005-04-19 | 2006-10-19 | Fuesting Timothy P | Method of welding a gamma-prime precipitate strengthened material |
| US20070267109A1 (en) * | 2006-05-17 | 2007-11-22 | General Electric Company | High pressure turbine airfoil recovery device and method of heat treatment |
| US20080263863A1 (en) * | 2007-04-27 | 2008-10-30 | United Technologies Corporation | Dimensional restoration of turbine blade knife edge seals |
| US20090014421A1 (en) * | 2007-07-10 | 2009-01-15 | Sujith Sathian | Weld Repair Method for a Turbine Bucket Tip |
| GB2452274A (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-04 | Welding Alloys Ltd | Manufacture of welded components |
| EP2100687A1 (de) * | 2008-02-29 | 2009-09-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Potentialfreie Drahterwärmung beim Schweissen und Vorrichtung dafür |
| FR2931714B1 (fr) * | 2008-05-30 | 2010-06-25 | Snecma | Construction d'une partie d'une piece metallique par le procede mig avec courant et fil pulses |
| US8678267B2 (en) * | 2008-10-10 | 2014-03-25 | The Boeing Company | System and method for integrally forming a stiffener with a fiber metal laminate |
| DE102011002532A1 (de) * | 2011-01-11 | 2012-07-12 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Verfahren zur Reparatur von Verdichter- oder Turbinentrommeln |
| CN104040083B (zh) * | 2011-11-16 | 2017-08-25 | 利斯特股份公司 | 用于将功能元件连接至轴的方法 |
| US9126287B2 (en) | 2012-03-12 | 2015-09-08 | Siemens Energy, Inc. | Advanced pass progression for build-up welding |
| US20140053403A1 (en) * | 2012-08-22 | 2014-02-27 | General Electric Company | Method for extending an original service life of gas turbine components |
| US8726610B2 (en) * | 2012-08-29 | 2014-05-20 | General Electric Company | Crack-resistant member, a method of preventing crack propagation, and a method of assembling a tower |
| US9676051B2 (en) * | 2012-10-18 | 2017-06-13 | Lincoln Global, Inc. | System and methods providing modulation schemes for achieving a weld bead appearance |
| US20140151481A1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-05 | Basf Se | Process for Connecting Functional Elements to a Shelf |
| EP2756907A1 (de) * | 2013-01-21 | 2014-07-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Auftragsschweißen mit äußerer dickerer Rahmenkontur |
| CN104002016A (zh) * | 2013-12-15 | 2014-08-27 | 柳州市柳南区旭升机械厂 | 装载机铲斗主刀板的表面硬化处理方法 |
| WO2016079811A1 (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-26 | 株式会社小松製作所 | 耐摩耗部品およびその製造方法 |
| US9938834B2 (en) | 2015-04-30 | 2018-04-10 | Honeywell International Inc. | Bladed gas turbine engine rotors having deposited transition rings and methods for the manufacture thereof |
| US10294804B2 (en) * | 2015-08-11 | 2019-05-21 | Honeywell International Inc. | Dual alloy gas turbine engine rotors and methods for the manufacture thereof |
| CN106563929B (zh) * | 2015-10-08 | 2019-09-17 | 利宝地工程有限公司 | 修复和制造涡轮发动机部件的方法及涡轮发动机部件 |
| US10036254B2 (en) | 2015-11-12 | 2018-07-31 | Honeywell International Inc. | Dual alloy bladed rotors suitable for usage in gas turbine engines and methods for the manufacture thereof |
| DE102017103066A1 (de) | 2017-02-15 | 2018-08-16 | Flottweg Se | Verfahren zum Herstellen eines metallischen Werkstücks |
| EP3517237A1 (en) | 2018-01-30 | 2019-07-31 | General Electric Company | Repair of gas turbine diaphragm |
| CN108941858B (zh) * | 2018-09-04 | 2020-08-07 | 中国人民解放军陆军装甲兵学院 | 一种断裂板件mig弧焊增材再制造方法 |
| GB202208609D0 (en) * | 2022-06-13 | 2022-07-27 | Rolls Royce Plc | Repair system and method for in-situ repair of machine |
| KR102458041B1 (ko) | 2022-08-05 | 2022-10-24 | 터보파워텍(주) | 초음파 진동과 레이저 클래딩을 이용한 터빈로터 수리방법 |
| KR102515276B1 (ko) | 2022-08-05 | 2023-03-29 | 터보파워텍(주) | 지그장치를 이용한 터빈로터 레이저 클래딩 수리방법 |
| KR102480317B1 (ko) | 2022-09-02 | 2022-12-23 | 터보파워텍(주) | 터빈로터 수리용 레이저 클래딩 자동화장치 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5017349A (ja) * | 1973-06-19 | 1975-02-24 | ||
| DE2542081A1 (de) * | 1975-09-20 | 1977-03-24 | Krupp Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur herstellung dickwandiger werkstuecke aus stahl |
| CH594471A5 (ja) * | 1976-07-02 | 1978-01-13 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| DE3430114C2 (de) * | 1984-08-16 | 1986-12-18 | J.M. Voith Gmbh, 7920 Heidenheim | Vorrichtung zum Aufbauen eines Werkstücks durch Auftragschweißen |
| US4590358A (en) * | 1984-10-04 | 1986-05-20 | Unimation, Inc. | Apparatus for electrically isolated hot wire surfacing processes |
| US4657171A (en) * | 1985-06-13 | 1987-04-14 | General Electric Company | Repair of a member having a projection |
| US4633554A (en) * | 1985-08-08 | 1987-01-06 | Westinghouse Electric Corp. | Method for repairing a steam turbine or generator rotor |
| JPS62282796A (ja) * | 1986-05-29 | 1987-12-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 翼根部溶接補修法 |
| US4958431A (en) * | 1988-03-14 | 1990-09-25 | Westinghouse Electric Corp. | More creep resistant turbine rotor, and procedures for repair welding of low alloy ferrous turbine components |
| US4897519A (en) * | 1988-03-14 | 1990-01-30 | Westinghouse Electric Co. | More creep resistant turbine rotor, and procedures for repear welding of low alloy ferrous turbine components |
| US4940390A (en) * | 1988-05-05 | 1990-07-10 | Westinghouse Electric Corp. | Turbine system having more failure resistant rotors and repair welding of low alloy ferrous turbine components by controlled weld build-up |
| US4903888A (en) * | 1988-05-05 | 1990-02-27 | Westinghouse Electric Corp. | Turbine system having more failure resistant rotors and repair welding of low alloy ferrous turbine components by controlled weld build-up |
| US5024582A (en) * | 1990-08-14 | 1991-06-18 | Westinghouse Electric Corp. | Steam turbine rotor having graded weldments |
| US5735044A (en) * | 1995-12-12 | 1998-04-07 | General Electric Company | Laser shock peening for gas turbine engine weld repair |
| US5914055A (en) * | 1996-11-18 | 1999-06-22 | Tennessee Valley Authority | Rotor repair system and technique |
-
1998
- 1998-08-19 US US09/136,848 patent/US6118098A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-08-18 EP EP99942328A patent/EP1105243B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-18 CA CA002340932A patent/CA2340932C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-08-18 WO PCT/US1999/018916 patent/WO2000010765A1/en active IP Right Grant
- 1999-08-18 JP JP2000566070A patent/JP4675482B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-08-18 KR KR1020017002105A patent/KR100624996B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-08-18 DE DE69907215T patent/DE69907215T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-18 CN CN99809843A patent/CN1313800A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014177938A (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | General Electric Co <Ge> | マイクロ冷却レーザ堆積材料層を備えた構成要素並びにその製造方法 |
| JP2018187679A (ja) * | 2017-05-05 | 2018-11-29 | リンカーン グローバル，インコーポレイテッド | ハイブリッド溶着速度のニアネットシェイプ積層造形のための方法及びシステム |
| JP7186512B2 (ja) | 2017-05-05 | 2022-12-09 | リンカーン グローバル，インコーポレイテッド | ハイブリッド溶着速度のニアネットシェイプ積層造形のための方法及びシステム |
| JP2019076916A (ja) * | 2017-10-23 | 2019-05-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 積層造形物の製造方法及び積層造形物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1313800A (zh) | 2001-09-19 |
| DE69907215T2 (de) | 2003-10-30 |
| CA2340932C (en) | 2009-03-31 |
| KR100624996B1 (ko) | 2006-09-20 |
| KR20010085411A (ko) | 2001-09-07 |
| EP1105243A1 (en) | 2001-06-13 |
| DE69907215D1 (de) | 2003-05-28 |
| WO2000010765B1 (en) | 2000-05-04 |
| US6118098A (en) | 2000-09-12 |
| JP4675482B2 (ja) | 2011-04-20 |
| CA2340932A1 (en) | 2000-03-02 |
| WO2000010765A1 (en) | 2000-03-02 |
| EP1105243B1 (en) | 2003-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4675482B2 (ja) | タービンロータの改造及び補修方法 | |
| USRE37562E1 (en) | Turbine system having more failure resistant rotors and repair welding of low alloy ferrous turbine components by controlled weld build-up | |
| US4940390A (en) | Turbine system having more failure resistant rotors and repair welding of low alloy ferrous turbine components by controlled weld build-up | |
| US6673169B1 (en) | Method and apparatus for repairing superalloy components | |
| KR970010894B1 (ko) | 저합금 철제 증기 터어빈 부품의 마모 표면 수리 방법 | |
| US4958431A (en) | More creep resistant turbine rotor, and procedures for repair welding of low alloy ferrous turbine components | |
| EP1148967B1 (en) | Laser welding superalloy articles | |
| US4657171A (en) | Repair of a member having a projection | |
| EP1296796B1 (en) | Welding superalloy articles | |
| EP1249300A1 (en) | Laser repair method for nickel base superalloys with high gamma prime content | |
| US20070084906A1 (en) | Hole repair technique and apparatus | |
| CN1517171A (zh) | 焊接修复部件的方法及其所修复的部件 | |
| US20090014421A1 (en) | Weld Repair Method for a Turbine Bucket Tip | |
| EP0550205B1 (en) | Steam turbine rotor welding | |
| US5831241A (en) | Optimized welding technique for NiMoV rotors for high temperature applications | |
| US20140044984A1 (en) | Stud welding repair of superalloy components | |
| CN1036617A (zh) | 高抗蠕变汽轮机转子及低合金铁基汽轮机部件焊接修复的方法 | |
| Steckowicz et al. | Development and implementation of robotized wire arc additive repair of a gas turbine diaphragm | |
| Hauer et al. | Cladding of submerged propeller shafts: a comparison between conventional and high end techniques and materials | |
| CN115365618A (zh) | 一种火焰筒尾部堆焊Co60Cr30W5合金的手工氩弧焊接方法 | |
| Frederick et al. | Laser Weld Repair of Service Exposed IN738 and GTD111 Buckets | |
| Mali et al. | Capability of Inconel 718 Cladding on H-13 Tool Steel by Cold Metal Transfer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060726 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090313 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20090615 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20090622 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20090713 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20090721 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20090812 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20090819 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090909 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100310 |
|
| A524 | Written submission of copy of amendment under section 19 (pct) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524 Effective date: 20100524 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101227 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110126 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140204 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |