JP2005095905A - 肉盛拡散補修装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被補修材の補修面を垂直に立てても肉盛拡散補修材の溶け落ちを防止でき、多面同時補修施工が可能な肉盛拡散補修装置を提供することである。
【解決手段】 対向する二面を補修部とした被補修材１１は水平より所定角度に傾けた面に配置され、一対の押さえ板１５ａ、１５ｂは補修部１３ａ、１３ｂに配置された対向する肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂをそれぞれ押さえる。加圧機構部１８は肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂの拡散熱処理温度域での変形応力以下の加圧力で、一対の押さえ板１５ａ、１５ｂを介して対向する肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂを加圧保持する。これにより、補修工程中に補修部１３ａ、１３ｂに取り付けた肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂがダレ落ちることを防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タービンノズルやブレードの減耗部の肉盛拡散補修装置および方法に関するものである。

タービンノズルやブレードは高温高圧の燃焼ガス中で使用されるので、供用期間中に摩耗あるいは減肉する。そこで、定期点検時に不具合の発生が認められた場合には溶接等により補修が実施される。その補修施工の一つとして、肉盛拡散補修が行われる。

例えば、ガスタービン動翼の先端部を肉盛溶接によって補修する施工において、溶接施工の前に先端部を一定の形状に切断あるいは研削して表面仕上げした後に肉盛溶接を施すようにしものがある（例えば特許文献１参照）。また、ガスタービン動翼の先端部を肉盛溶接によって補修する施工において、施工時に動翼内部の通気孔にガスあるいは流体を流しながら溶接するようにしたものもある（特許文献２参照）。
特開平１０−８０７６７号公報 特開平１０−１８０４４２号公報

しかし、タービンノズルやブレードの肉盛拡散補修ではペースト状あるいはシート状の肉盛拡散補修材を被補修材の減耗部（補修部）に載せて真空炉内で熱処理を行なうので、補修施工時の補修面の角度はほぼ水平になるようにしなければならない。これは、熱処理中に肉盛拡散補修材が半溶融状態になってダレ落ちて、補修形状が崩れることを防ぐためである。

ここで、従来の肉盛拡散補修方法について説明する。図５は、タービンノズル５０の一部分を示したものであり、ダイアフラム外輪５１とダイアフラム内輪５２の間に複数のノズル翼５３が挟持され、ダイアフラム外輪５１とノズル翼の接合部およびダイアフラム内輪５２とノズル翼５３の接合部は主として溶接により互いに結合されている。そして、このような構造をしたタービンノズル５０は、全体としてドーナツ状の形状をしており、図示しないタービンロータに周方向の設置される。

図６は従来の肉盛拡散補修材の施工時の状態を概念的に示したものである。図に示したように、補修部分を水平以外の傾いた状態や垂直状態で補修材を補修部分に載置して熱処理を行うと、熱により融けた補修材は、被補修材上を流れる状態となり、補修部分に所定の補修材が残らずに所定の補修厚みが確保できない。

このような補修材を、ダイアフラム外輪５１のある部分（図５中Ａ部）とダイアフラム内輪５２のある部分（図５中Ｂ部）のそれぞれに磨耗等による補修部分に、図５に示す状態で適用したとする。ダイアフラム内輪部分Ｂについては、ほぼ水平が保たれているため問題なく補修が可能であるが、ダイアフラム外輪部分Ａについては、補修材がダイアフラム内輪側に流れ落ちてしまい補修はできない。そのため、このような場合、従来では一方の補修をした後に、天地を逆転させてもう一方の補修を行わなければならず、倍の時間と労力を必要とした。このように、通常のタービンノズルやブレードの肉盛拡散補修方法では、肉盛拡散補修材が半溶融状態になり、溶け落ちが発生するため補修面を水平状態から起こした状態で施工することができなかった。

本発明の目的は、被補修材の補修面を垂直に立てても肉盛拡散補修材の溶け落ちを防止でき、多面同時補修施工が可能な肉盛拡散補修装置および方法を提供することである。

本発明の肉盛拡散補修装置は、距離を有して互いに対向する面に補修部を有するとともに前記対向面がそれぞれ水平状態から所定の角度傾いた状態にある被補修部材であり、前記各補修部には肉盛拡散補修材が配置されるとともに、前記肉盛拡散補修材を押さえる押さえ手段と、前記押さえ手段を支持するとともに前記押さえ手段に加圧力を伝える保持手段と、前記肉盛拡散補修材の拡散熱処理温度域での前記被補修部材の変形応力以下の加圧力で前記押さえ手段を加圧する加圧手段とからなることを特徴とする
また、本発明の肉盛拡散補修方法は、距離を有して互いに対向する面に補修部を有する補修部材を水平状態から所定の角度傾いた状態に配置し、前記各補修部には肉盛拡散部材を配置し、押さえ手段で前記肉盛拡散補修材を押さえながら、保持手段により前記押さえ手段を支持するとともに、加圧手段により前記肉盛拡散補修材の拡散熱処理温度域での前記被補修部材の変形応力以下の加圧力を前記保持手段に伝えて前記肉盛拡散補修材を加圧保持し、熱処理を行うことを特徴とする。

本発明によれば、補修する面を垂直に立てたままの状態または水平より大きく起こした状態で肉盛拡散補修材のダレ落ちを抑止できるので、他面を同時に補修施工することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる肉盛拡散補修装置の構成図である。図１では、被補修材１１としてタービンノズルである場合を示しており、タービンノズルを構成するダイアフラム外輪１１ａ、ダイアフラム内輪１１ｂの対向する部分が減耗しており、その部分を補修部１３ａ、１３ｂとして補修する場合を示している。また、被補修材１１であるタービンノズルの対向するダイアフラム外輪１１ａ、ダイアフラム内輪１１ｂは、水平より１８０度傾けた面つまり垂直方向に配置されている。

補修部１３ａ、１３ｂの二面には、それぞれ肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂが補修部１３ａ、１３ｂに接触して配置され、それぞれ一対の押さえ板１５ａ、１５ｂにより押さえられている。この一対の押さえ板１５ａ、１５ｂは、保持手段である二枚の支え板１６ａ、１６ｂおよび加圧手段である錘１７により加圧保持されている。加圧手段１８は、肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂの拡散熱処理温度域での被補修部材１１、１１ａ、１１ｂの変形応力以下の加圧力で、前記一対の押さえ板を介して肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂを加圧保持する。これにより、補修部１３ａ、１３ｂに取り付けた肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂがダレ落ちしないように保持している。

すなわち、保持手段は、二枚の支え板１６ａ、１６ｂを一方端部で開閉自在に取り付け、他方端部に開口部を形成し、その開口部に加圧手段である錘１７を挿入して、錘１７の自重を押さえ手段である一対の押さえ板１５ａ、１５ｂに保持手段である支え板１６ａ、１６ｂを介して伝えて加圧保持している。錘１７の重さは、支え板１６ａ、１６ｂが押さえ板１５ａ、１５ｂに、肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂの拡散熱処理温度域での被補修部材１１、１１ａ、１１ｂの変形応力以下の加圧力を与えるように計算され、その重量のものが用いられる。

また、押さえ手段である押さえ板１５ａ、１５ｂと保持手段である支え板１６ａ、１６ｂとの接触部に自在継手を用い補修部１３ａ、１３ｂを任意の傾斜に対応できるようにしても良い。すなわち、以上の説明では、被補修材１１であるタービンノズルの対向するダイアフラム外輪１１ａ、ダイアフラム内輪１１ｂは、水平より１８０度傾けた面つまり垂直方向に配置されている場合について説明したが、実用的には３０度〜１８０度の傾きを持った場合に適用可能であるので、適宜、その範囲の角度の傾きを持たせても良い。

第１の実施の形態によれば、補修部１３ａ、１３ｂに取り付けた肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂがダレ落ちしないように、押さえ手段である押さえ板１５ａ、１５ｂを肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂに当て、保持手段である支え板１６ａ、１６ｂと加圧手段である錘１７とにより、押さえ板１５ａ、１５ｂを介して肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂを加圧保持するので、補修工程中に肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂの体積変化があっても位置変化に追従して適正に加圧できる。従って、補修部１３ａ、１３ｂに取り付けた肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂがダレ落ちることがない。

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図２は本発明の第２の実施の形態に係わる肉盛拡散補修装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、二枚の支え板１６ａ、１６ｂおよび錘１７からなる保持手段および加圧手段に代えて、一対の押さえ板１５ａ、１５ｂの間に設けられたばね部材１９で加圧手段１８を形成し、保持手段を兼ねて一対の押さえ板１５ａ、１５ｂを加圧するようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図２において、押さえ板１５ａ、１５ｂの移動に追従した加圧を行う別の加圧手段１８として、ばね部材１９が一対の押さえ板１５ａ、１５ｂの間に取り付けられている。補修工程中の高温に加熱された状態でばね性を保つように、ばね部材１９は耐熱合金製か耐熱セラミックス製が用いられている。

第２の実施の形態によれば、ばね部材１９で保持手段を兼ねた加圧手段１８を構成するので、第１の実施の形態と同様に、押さえ板１５ａ、１５ｂの移動に追従した加圧を行うことができる。

ここで、肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂからは処理工程中の高温状態で含まれる有機物の分解ガスが噴出する。そのため、補修品質を考慮するために分解ガスのガス抜きのルートを確保することが望ましい。そこで、第１の実施の形態および第２の実施の形態における押さえ板１５ａ、１５ｂには、図３に示すように、ガス抜き孔１２を開けたものを用いる。あるいは、図４に示すようにガス抜き孔１２の代りに縦横に彫ったガス抜き溝２０を有したものを用いる。これにより、肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂから発生する有機物の分解ガスを適正に排出でき、欠陥の少ない高品質な肉盛拡散補修部を得ることができる。

この場合、押さえ板１５ａ、１５ｂの材質としては、被補修材１１の金属と反応しないセラミックス板を用いるか、被補修材１１と同質の金属板を用いる。前者の場合、肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂとの濡れ性が低いセラミックス材料を接触面に配置し、溶け落ち防止のために接触面を一定の負荷で加圧し続けるので、肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂの溶け落ちを適正に防止できる。また、後者の被補修材１１と同質の金属板のものでは、被補修材１１と押さえ板１５ａ、１５ｂとが一体化してしまうことあるので、後工程で押さえ板１５ａ、１５ｂを削り取るなどの処置を行う。

このように、本発明ではタービンノズルやブレードの肉盛拡散補修において、補修のための熱処理中に肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂが半溶融状態になり、垂直もしくは水平より大きく起こした状態で重力方向に肉盛拡散補修材１４ａ、１４ｂが溶け落ちようとするのを防止するので、被補修材１１の補修面を垂直もしくは水平より大きく起こした状態であっても補修を行える。従って、補修面が
多面であっても同時に補修施工を行える。

なお、上記実施の形態においては、タービンノズルのダイアフラム外輪１１ａおよびダイアフラム内輪１１ｂに補修部分がある場合を例にして説明したが、タービンノズルの隣接するノズル翼の対向する面に補修部分がある場合についても、ダイアフラム外輪１１ａおよびダイアフラム内輪１１ｂを水平状態にすることによりほぼ同じ方法で適用が可能である。

本発明の第１の実施の形態に係わる肉盛拡散補修装置の構成図。 本発明の第２の実施の形態に係わる肉盛拡散補修装置の構成図。 本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態における押さえ板の一例を示す斜視図。 本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態における押さえ板の他の一例を示す斜視図。 タービンノズルの構造図。 従来の肉盛拡散補修方法の説明図。

符号の説明

１１…被補修材、１２…ガス抜き孔、１３…補修部、１４…肉盛拡散補修材、１５…押さえ板、１６…支え板、１７…錘、１８…加圧手段、１９…ばね部材、２０…ガス抜き溝

Claims (5)

1. 距離を有して互いに対向する面に補修部を有するとともに前記対向面がそれぞれ水平状態から所定の角度傾いた状態にある被補修部材であり、前記各補修部には肉盛拡散補修材が配置されるとともに、前記肉盛拡散補修材を押さえる押さえ手段と、前記押さえ手段を支持するとともに前記押さえ手段に加圧力を伝える保持手段と、前記肉盛拡散補修材の拡散熱処理温度域での前記被補修部材の変形応力以下の加圧力で前記押さえ手段を加圧する加圧手段とからなることを特徴とする肉盛拡散補修装置。
2. 前記押さえ手段は、１対の板状の押さえ板から構成されるとともに、前記保持手段は、２枚の支え板を一方端部で開閉自在に取り付け他方端部に開口部が形成され、前記加圧手段は、予め決められた重量の錘からなり、前記錘を前記保持手段の開口部に挿入するとともにその自重により前記保持手段を介して前記押さえ手段の加圧保持を行うことを特徴とする請求項１記載の肉盛拡散補修装置。
3. 前記加圧手段は、前記一対の押さえ板を前記一対の押さえ板の間に設けられたばね部材で加圧することを特徴とする請求項１記載の肉盛拡散補修装置。
4. 前記押さえ板は、前記肉盛拡散補修材からの分解ガスのガス抜孔またはガス抜き溝を有したセラミックス製または前記被補修材と同質の金属製の押さえ板であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の肉盛拡散補修装置。
5. 距離を有して互いに対向する面に補修部を有する補修部材を水平状態から所定の角度傾いた状態に配置し、前記各補修部には肉盛拡散部材を配置し、押さえ手段で前記肉盛拡散補修材を押さえながら、保持手段により前記押さえ手段を支持するとともに、加圧手段により前記肉盛拡散補修材の拡散熱処理温度域での前記被補修部材の変形応力以下の加圧力を前記保持手段に伝えて前記肉盛拡散補修材を加圧保持し、熱処理を行うことを特徴とする肉盛拡散補修方法。
   

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