JP2012229639A - Method for repairing turbine high-temperature component, gas turbine moving blade and gas turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タービン高温部品の補修方法、ガスタービン動翼、およびガスタービンに関する。 The present invention relates to a method for repairing a turbine high-temperature component, a gas turbine blade, and a gas turbine.
ガスタービンにおいて、燃焼温度の高温化により、その燃焼効率向上を図ることができる。そのため、1990年代は静翼入口ガス温度が1100℃のものが主流であったが、2000年代に入り1300℃、1500℃の機種が開発され、運用されるようになってきている。ガスタービン動翼の先端にチップスキーラが配置される。チップスキーラは、高温の燃焼ガスにさらされるほか、反対側の面にあるシュラウドセグメントと摺れることによって、高温酸化やエロージョンなどによって損耗を受けやすい。チップスキーラに損耗が生じると、チップスキーラは補修され、再使用される(例えば、特許文献1参照)。例えば、TIG(Tungusten Inert Gas)溶接、レーザ溶接等による肉盛溶接によって、チップスキーラを補修できる。 In a gas turbine, the combustion efficiency can be improved by increasing the combustion temperature. Therefore, in the 1990s, the mainstream of the stationary blade inlet gas temperature was 1100 ° C, but since the 2000s, models of 1300 ° C and 1500 ° C have been developed and put into operation. A tip squealer is disposed at the tip of the gas turbine blade. The tip squealer is subject to wear due to high temperature oxidation and erosion by being exposed to high temperature combustion gas and sliding with the shroud segment on the opposite surface. When wear occurs in the chip squealer, the chip squealer is repaired and reused (for example, see Patent Document 1). For example, the tip squealer can be repaired by overlay welding such as TIG (Tungusten Inert Gas) welding or laser welding.
補修後のチップスキーラの形状は、使用前のチップスキーラの形状と略同一とする必要がある。このため、チップスキーラの補修において、チップスキーラの幅以上に肉盛し、その後に、余肉部を研削することによって、補修後のチップスキーラの幅を使用前のチップスキーラの幅と同一としている。
航空機用ガスタービン動翼のチップスキーラでは、その幅が比較的狭いため、1回の肉盛でチップスキーラ幅以上の肉盛が可能である。しかしながら、産業用ガスタービンではチップスキーラの幅が広く、1回の肉盛でチップスキーラ幅以上に肉盛することが困難である。また、金属のぬれ性の関係で、チップスキーラのエッジを狙って肉盛しても、チップスキーラの幅を超える肉盛は困難である。
上記に鑑み、本発明は、比較的幅広な部品への対応を図った、タービン高温部品の補修方法を提供することを目的とする。
The shape of the chip squealer after repair needs to be substantially the same as the shape of the chip squealer before use. For this reason, in the repair of the chip squealer, the width of the chip squealer after repair is made equal to the width of the chip squealer before use by grinding the surplus portion after the build-up more than the width of the chip squealer. .
The tip squealer of an aircraft gas turbine blade has a relatively narrow width, and therefore can be built up more than the tip squealer width in one build-up. However, in industrial gas turbines, the width of the chip squealer is wide, and it is difficult to build up more than the width of the chip squealer in one build-up. In addition, because of the wettability of the metal, it is difficult to build up the chip squealer beyond the width of the chip squealer, even if it is built up aiming at the edge of the chip squealer.
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a method for repairing a turbine high-temperature component that is compatible with relatively wide components.
本発明の一態様に係るタービン高温部品の補修方法は、金属からなり、上面、第1、第2の側面を有する板状部材を含むタービン高温部品の補修方法であって、前記板状部材の上面と第1の側面の間を面取りして、前記第1の側面、前記上面それぞれに対して第1、第2の境界線を有する面取り面を形成する工程と、前記第1、第2の境界線の中間より、前記第1の側面側を、第1の狙い位置として、前記面取り面上に、肉盛り溶接して、第1の肉盛り部を形成する工程と、前記第2の境界線と、前記上面と前記第2の側面の第3の境界線と、の間を第2の狙い位置として、前記上面上に、肉盛り溶接して、第2の肉盛り部を形成する工程と、前記第1の境界線と、前記第1の狙い位置と、の間を第3の狙い位置として、前記第1の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第3の肉盛り部を形成する工程と、前記第2、第3の境界線の間を第4の狙い位置として、前記第2の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第4の肉盛り部を形成する工程と、を具備することを特徴とする。 A method for repairing a high-temperature turbine component according to one aspect of the present invention is a method for repairing a high-temperature turbine component including a plate-like member made of metal and having an upper surface, first and second side surfaces, Chamfering between an upper surface and a first side surface to form a chamfered surface having first and second boundary lines for the first side surface and the upper surface, and the first and second surfaces. Forming the first build-up portion by overlay welding on the chamfered surface with the first side face as the first target position from the middle of the boundary line; and the second boundary Forming a second built-up portion by overlay welding on the top surface, with a line between the upper surface and the third boundary line of the second side surface as a second target position And a first aiming position between the first boundary line and the first aiming position as a third aiming position. Next, a process of forming a third build-up portion by build-up welding, and a portion between the second and third boundary lines as a fourth target position, the meat is formed on the second build-up portion. And a step of forming and forming a fourth built-up portion.
本発明によれば、比較的幅広な部品への対応を図った、タービン高温部品の補修方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the repair method of the turbine high temperature components which aimed at the comparatively wide components can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、産業用ガスタービン用のガスタービン翼(動翼)10を表す斜視図である。図2は、図1の線A−Aに沿う、チップスキーラ12の断面形状を表す断面図である。ガスタービン翼10は、ガスタービン翼本体11、チップスキーラ12を有する。チップスキーラ12は、ガスタービン翼本体11の先端に配置され、上面13、外周面14、内周面15を有する。
なお、見易さのために、断面図(図2,および以降の図5A〜5F,図6,図8)において、ハッチングを省略している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a gas turbine blade (robot) 10 for an industrial gas turbine. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross-sectional shape of the
In addition, hatching is abbreviate | omitted in sectional drawing (FIG. 2, and subsequent FIG. 5A-5F, FIG. 6, FIG. 8) for legibility.
ガスタービン翼10(チップスキーラ12)の構成材料として、Ni基超合金が用いられる。Ni基超合金は、γ’相(Ni3Al相)を析出し強化した合金であり、高温時の耐久性を有する。図3に示すように、ガスタービン翼10(チップスキーラ12)の構成材料(Ni基超合金)として、GTD−111、IN738LC等を用いることができる。 A Ni-base superalloy is used as a constituent material of the gas turbine blade 10 (chip squealer 12). The Ni-base superalloy is an alloy in which a γ ′ phase (Ni 3 Al phase) is precipitated and strengthened, and has durability at high temperatures. As shown in FIG. 3, GTD-111, IN738LC, or the like can be used as a constituent material (Ni-base superalloy) of the gas turbine blade 10 (chip squealer 12).
既述のように、産業用ガスタービンを使用することで、チップスキーラ12が損耗し、補修の必要性が生じる。
As described above, by using an industrial gas turbine, the
以下、チップスキーラ12の補修方法を説明する。図4は、第1の実施形態に係るチップスキーラ12の補修手順の一例を表すフロー図である。図5A〜図5Fは、図4に示す手順で補修されるチップスキーラ12の断面状態を表す断面図である。この補修方法は、産業用ガスタービンのような比較的幅広のチップスキーラ12の補修に適する。
Hereinafter, a repair method of the
(1)面取り(ステップS11、図5A)
チップスキーラ12の上面13と外周面14の間を面取りする。この結果、外周面14と上面13それぞれに対して第1、第2の境界線L1、L2を有する面取り面16が形成される。
(1) Chamfer (Step S11, FIG. 5A)
A chamfer is formed between the
その後、次のステップS12以降に示すように、1層2パスで肉盛り溶接が行われる。溶接の熱源としてレーザ、溶接の溶加材として金属粉末を用いる、レーザ溶接を用いることができる。なお、レーザ溶接では、レーザの照射方向が上面13の垂直方向であるのが通例である(チップスキーラ12を垂直に立てる)。
After that, as shown in the next step S12 and after, build-up welding is performed in one layer and two passes. Laser welding using a laser as a heat source for welding and metal powder as a filler metal for welding can be used. In laser welding, the laser irradiation direction is usually the vertical direction of the upper surface 13 (the
ここで、面取り面16と外周面14のなす角度θが45°以上(90°未満)とするのが好ましい。レーザ溶接時において、金属粉末の効率的な使用が可能となる。角度θが45°より小さいと、金属粉末が面取り面16からこぼれ落ち易くなり、溶接に用いられない金属粉末の量が増加する。
Here, the angle θ formed by the
また、面取り面16の上面13に沿った幅W1が、チップスキーラ12の幅Wの1/4以上1/2以下であることが好ましい。このようにすることで、チップスキーラ12本来の幅Wよりも幅広の肉盛りが容易となる。
The width W1 along the
(2)面取り面16への肉盛り溶接(ステップS12、図5B)
面取り面16上に、肉盛り溶接する。即ち、外周面14に沿って一周するように、面取り面16上への溶接がなされ(1パス目の溶接)、第1の肉盛り部N1が形成される。このとき、第1、第2の境界線L1、L2の中間より、外周面14側を、第1の狙い位置T1として、溶接がなされる。第1の肉盛り部N1の外周面14側の外形がチップスキーラ12本来の幅Wより内側とならないようにするためである。
(2) Overlay welding to the chamfered surface 16 (step S12, FIG. 5B)
Overlay welding is performed on the chamfered
(3)上面13への肉盛り溶接(ステップS13、図5C)
上面13上に、肉盛り溶接する。即ち、内周面15に沿って一周するように、上面13上への溶接がなされ(2パス目の溶接)、第2の肉盛り部N2が形成される。このとき、第2の境界線L2と、上面13と内周面15間の第3の境界線L3と、の間を第2の狙い位置T2として、溶接がなされる。
(3) Overlay welding to the upper surface 13 (step S13, FIG. 5C)
Overlay welding is performed on the
ここで、第2の肉盛り部N2を形成するときの、単位長さ当たりでの溶加材の供給量が、第1の肉盛り部N1を形成するとき(ステップS12)の単位長さ当たりでの溶加材の供給量より、多いことが好ましい。面取り面16の上面13に沿った幅W1が、チップスキーラ12の幅Wの1/4以上1/2以下であることと対応させて、溶加材の供給量が調整される。即ち、本実施形態では、偶数番目の肉盛り部を形成するときの、単位長さ当たりでの溶加材の供給量が、奇数番目の肉盛り部を形成するときの単位長さ当たりでの溶加材の供給量より、多いことが好ましい。
Here, the supply amount of the filler material per unit length when forming the second build-up portion N2 is per unit length when forming the first build-up portion N1 (step S12). It is preferable that the amount is larger than the amount of the filler material supplied at. The supply amount of the filler material is adjusted in correspondence with the width W1 along the
(4)第1の肉盛り部N1への肉盛り溶接(ステップS14、図5D)
第1の肉盛り部N1上に、肉盛り溶接する。即ち、外周面14に沿って一周するように、第1の肉盛り部N1上への溶接がなされ(3パス目の溶接)、第3の肉盛り部N3が形成される。このとき、第1の境界線L1と、第1の狙い位置T1と、の間を第3の狙い位置T3として、溶接がなされる。これは、第3の狙い位置T3が第1の狙い位置T1より外周面14側であることを意味する。第3の肉盛り部N3の外周面14側の外形がチップスキーラ12本来の幅Wより内側とならないようにするためである。
(4) Build-up welding to the first build-up portion N1 (step S14, FIG. 5D)
Overlay welding is performed on the first overlaid portion N1. That is, welding is performed on the first build-up portion N1 so as to make a round along the outer peripheral surface 14 (third pass welding), and the third build-up portion N3 is formed. At this time, welding is performed by setting the space between the first boundary line L1 and the first target position T1 as the third target position T3. This means that the third aiming position T3 is closer to the outer
(5)第2の肉盛り部N2への肉盛り溶接(ステップS15、図5E)
第2の肉盛り部N2上に、肉盛り溶接する。即ち、内周面15に沿って一周するように、第2の肉盛り部N2上への溶接がなされ(4パス目の溶接)、第4の肉盛り部N4が形成される。このとき、第2、第3の境界線L2、L3の間を第4の狙い位置T4として、溶接がなされる。
(5) Overlay welding to the second overlaid portion N2 (step S15, FIG. 5E)
Overlay welding is performed on the second overlaid portion N2. That is, welding is performed on the second build-up portion N2 so as to make a round along the inner peripheral surface 15 (welding in the fourth pass), and the fourth build-up portion N4 is formed. At this time, welding is performed with the fourth target position T4 between the second and third boundary lines L2 and L3.
ここで、第4の狙い位置T4が第2の狙い位置T2より内周面15側であることが好ましい。第4の肉盛り部N3の内周面15側の外形がチップスキーラ12本来の幅Wより内側とならないようにするためである。
Here, it is preferable that the fourth aiming position T4 is closer to the inner
また、第4の肉盛り部N4を形成するときの、単位長さ当たりでの溶加材の供給量が、第1、第3の肉盛り部N1、N3を形成するとき(ステップS12、S14))の単位長さ当たりでの溶加材の供給量より、多いことが好ましい。面取り面16の上面13に沿った幅W1が、チップスキーラ12の幅Wの1/4以上1/2以下であることと対応させて、溶加材の供給量が調整される。
Further, when the fourth build-up portion N4 is formed, the supply amount of the filler material per unit length forms the first and third build-up portions N1 and N3 (steps S12 and S14). It is preferable that it is larger than the supply amount of the filler material per unit length of)). The supply amount of the filler material is adjusted in correspondence with the width W1 along the
その後、ステップS14、S15が適宜に繰り返され、1層2パスの肉盛り溶接が行われる(図5F)。
即ち、第3の肉盛り部N3上に、肉盛り溶接して、第5の肉盛り部N5が形成される。同様に、第4の肉盛り部N4上、第5の肉盛り部N5上、第6の肉盛り部N6上にそれぞれに肉盛り溶接して、第6の肉盛り部N6、第7の肉盛り部N7、第8の肉盛り部N8が形成される。
Thereafter, steps S14 and S15 are repeated as appropriate, and one-layer two-pass build-up welding is performed (FIG. 5F).
That is, build-up welding is performed on the third build-up portion N3 to form the fifth build-up portion N5. Similarly, on the fourth build-up portion N4, on the fifth build-up portion N5, and on the sixth build-up portion N6, the build-up welds N6 and the seventh meat are respectively welded. A raised portion N7 and an eighth raised portion N8 are formed.
このとき、第5、第7の肉盛り部N5、N7形成時の第5、第7の狙い位置T5、T7は、第3の狙い位置T3と同様に、第1の境界線L1と、第1の狙い位置T1と、の間である。即ち、3番目以降の奇数番のパスでの狙い位置(第3、第5、第7の狙い位置T3、T5、T7)が、第1の狙い位置T1よりも、外周面14側とする。第3、第5、第7の肉盛り部N3、N5、N7の外周面14側の外形がチップスキーラ12本来の幅Wより内側とならないようにするためである。
なお、3番目以降の奇数番のパスでの狙い位置(第3、第5、第7の狙い位置T3、T5、T7)を同一としても差し支えない。
At this time, the fifth and seventh aiming positions T5 and T7 at the time of forming the fifth and seventh built-up portions N5 and N7 are the same as the third aiming position T3 and the first boundary line L1. 1 and the target position T1. That is, the target positions (third, fifth, and seventh target positions T3, T5, and T7) in the third and subsequent odd-numbered passes are closer to the outer
The target positions (third, fifth, and seventh target positions T3, T5, and T7) in the third and subsequent odd-numbered passes may be the same.
また、第6、第8の肉盛り部N6、N8形成時の第6、第8の狙い位置T6、T8は、第4の狙い位置T4と同様に、第2の狙い位置T2より内周面15側である。即ち、4番目以降の偶数番のパスでの狙い位置(第4、第6、第8の狙い位置T4、T6、T8)が、第2の狙い位置T2より内周面15側とする。第4、第6、第8の肉盛り部N4、N6、N8の内周面15側の外形がチップスキーラ12本来の幅Wより内側とならないようにするためである。
なお、4番目以降の偶数番のパスでの狙い位置(第4、第6、第8の狙い位置T4、T6、T8)を同一としても差し支えない。
In addition, the sixth and eighth aiming positions T6 and T8 when the sixth and eighth overlaid portions N6 and N8 are formed are inner peripheral surfaces from the second aiming position T2 in the same manner as the fourth aiming position T4. 15 side. That is, the target positions (fourth, sixth, and eighth target positions T4, T6, and T8) in the fourth and subsequent even-numbered passes are on the inner
Note that the target positions (fourth, sixth, and eighth target positions T4, T6, and T8) in the fourth and subsequent even-numbered passes may be the same.
以上のように、チップスキーラ12に肉盛り溶接した後、チップスキーラ12本来の幅Wからはみ出た部分(余肉部)を研削することで、チップスキーラ12が補修される。
As described above, the
このように、チップスキーラ12の面取り後に溶接することで、航空機用ガスタービンに対して幅広な産業用ガスタービンのタービン翼のチップスキーラをその本来の幅(チップスキーラ幅)以上に肉盛、補修できる。
Thus, by welding after chamfering the
以上では、チップスキーラ12の外周面14を面取りしているが、チップスキーラ12の内周面15を面取りしても、同様の効果を得ることができる。
In the above description, the outer
(比較例)
図6は、本発明の比較例に係る補修手順で肉盛り溶接されたチップスキーラ12の断面状態を表す断面図である。
この比較例では、チップスキーラ12を面取りせず、1層2パスで肉盛り溶接して、チップスキーラ12の上面13上に第1〜第8の肉盛り部N1〜N8を形成している。
(Comparative example)
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional state of the
In this comparative example, the
図6に示すように、第1〜第8の肉盛り部N1〜N8は先細りの傾向となり、第1〜第8の肉盛り部N1〜N8の外形の幅は、チップスキーラ12の本来の幅Wよりも狭くなっている。このため、この補修方法では、チップスキーラ12の使用前の形状を再現することは困難である。
As shown in FIG. 6, the first to eighth build-up portions N1 to N8 tend to taper, and the outer width of the first to eighth build-up portions N1 to N8 is the original width of the
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施形態を説明する。
図7は、第2の実施形態に係るチップスキーラ12の補修手順の一例を表すフロー図である。図8は、図7に示す手順で補修されるチップスキーラ12の断面状態を表す断面図である。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a repair procedure of the
(1)面取り(ステップS21)
チップスキーラ12の上面13と外周面14および内周面15の間を面取りする。この結果、外周面14と上面13それぞれに対して第1、第2の境界線L1、L2を有する面取り面16aが形成される。また、内周面15と上面13それぞれに対して第3、第4の境界線L3、L4を有する面取り面16bが形成される。その後、次のステップS22以降に示すように、1層3パスで肉盛り溶接が行われる。
(1) Chamfer (step S21)
A chamfer is formed between the
(2)面取り面16a、16bへの肉盛り溶接(ステップS22)
面取り面16a、16b上に、肉盛り溶接する。即ち、外周面14に沿って一周するように、面取り面16a上への溶接がなされ(1パス目の溶接)、第1の肉盛り部N1が形成される。また、内周面15に沿って一周するように、面取り面16b上への溶接がなされ(2パス目の溶接)、第2の肉盛り部N2が形成される。
(2) Overlay welding to the chamfered surfaces 16a and 16b (step S22)
Overlay welding is performed on the
このとき、第1、第2の境界線L1、L2の中間より、外周面14側を、第1の狙い位置T1として、1パス目の溶接がなされる。また、第3、第4の境界線L3、L4の中間より、内周面15側を、第2の狙い位置T2として、2パス目の溶接がなされる。第1の肉盛り部N1の外周面14側の外形および第2の肉盛り部N2の内周面15側の外形がチップスキーラ12本来の幅Wより内側とならないようにするためである。
At this time, the first pass welding is performed with the outer
(3)上面13および第1、第2の肉盛り部N1、N2への肉盛り溶接(ステップS23)
上面13上および第1、第2の肉盛り部N1、N2上に、肉盛り溶接し(3パス目の溶接)、第3の肉盛り部N3が形成される。このとき、第2、第4の境界線L2、L4の中間を第3の狙い位置T3として、溶接がなされる。
(3) Build-up welding to the
Overlay welding is performed on the
(4)第1、第2の肉盛り部N1、N2への肉盛り溶接(ステップS24)
第1、第2の肉盛り部N1、N2上に、肉盛り溶接し(4、5パス目の溶接)、第4、第5の肉盛り部N4、N5が形成される。このとき、第1の境界線L1と、第1の狙い位置T1と、の間を第4の狙い位置T4として、4パス目の溶接がなされる。また、第3の境界線L3と、第2の狙い位置T2と、の間を第5の狙い位置T5として、5パス目の溶接がなされる。これは、第4の狙い位置T4が第1の狙い位置T1より外周面14側であること、および第5の狙い位置T5が第2の狙い位置T2より内周面15側であることを意味する。第4、第5の肉盛り部N4、N5それぞれの外周面14側および内周面15側の外形がチップスキーラ12本来の幅Wより内側とならないようにするためである。
(4) Build-up welding to the first and second build-up portions N1, N2 (step S24)
On the first and second build-up portions N1 and N2, build-up welding is performed (welding in the fourth and fifth passes) to form fourth and fifth build-up portions N4 and N5. At this time, welding between the first boundary line L1 and the first target position T1 is performed with the fourth target position T4 as the fourth target position T4. Further, the fifth pass welding is performed with the fifth target position T5 between the third boundary line L3 and the second target position T2. This means that the fourth aiming position T4 is closer to the outer
(5)第3の肉盛り部N3への肉盛り溶接(ステップS25)
第3の肉盛り部N3上に、肉盛り溶接し(6パス目の溶接)、第6の肉盛り部N6が形成される。このとき、第2、第4の境界線L2、L4の中間を第6の狙い位置T6として、溶接がなされる。第6の狙い位置T6を第3の狙い位置T3と同一としても差し支えない。
(5) Build-up welding to third build-up part N3 (step S25)
Overlay welding is performed on the third overlaid portion N3 (sixth pass welding) to form a sixth overlaid portion N6. At this time, welding is performed with the middle of the second and fourth boundary lines L2 and L4 as the sixth target position T6. The sixth target position T6 may be the same as the third target position T3.
その後、ステップS24、S25が適宜に繰り返され、1層3パスの肉盛り溶接が行われる(図8)。
即ち、第4、第5の肉盛り部N4、N5それぞれの上に、肉盛り溶接して、第7、第8の肉盛り部N7、N8が形成される。第6の肉盛り部N6上に、肉盛り溶接して、第9の肉盛り部N9が形成される。同様に、第7、第8、第9の肉盛り部N7、N8、N9それぞれの上に、肉盛り溶接して、第10、第11、第12の肉盛り部N10、N11、N12が形成される。
Thereafter, steps S24 and S25 are repeated as appropriate, and one-layer three-pass build-up welding is performed (FIG. 8).
That is, build-up welding is performed on each of the fourth and fifth build-up portions N4 and N5 to form seventh and eighth build-up portions N7 and N8. On the sixth build-up portion N6, the ninth build-up portion N9 is formed by build-up welding. Similarly, the tenth, eleventh, and twelfth build-up portions N10, N11, and N12 are formed on the seventh, eighth, and ninth build-up portions N7, N8, and N9 by welding. Is done.
このとき、第7、第10の肉盛り部N7、N10形成時の第7、第10の狙い位置T7、T10は、第4の狙い位置T4と同様に、第1の境界線L1と、第1の狙い位置T1と、の間である。第4、第7、第10の肉盛り部N4、N7、N10の外周面14側の外形がチップスキーラ12本来の幅Wより内側とならないようにするためである。
但し、第7、第10の狙い位置T7、T10を第4の狙い位置T4と同一としても差し支えない。
At this time, the seventh and tenth target positions T7 and T10 when the seventh and tenth overlaid portions N7 and N10 are formed are the same as the fourth target position T4 and the first boundary line L1. 1 and the target position T1. This is to prevent the outer shape on the outer
However, the seventh and tenth target positions T7 and T10 may be the same as the fourth target position T4.
また、第8、第11の肉盛り部N8、N11形成時の第8、第11の狙い位置T8、T11は、第5の狙い位置T5と同様に、第2の狙い位置T2より内周面15側である。第5、第8、第11の肉盛り部N5、N8、N10の内周面15側の外形がチップスキーラ12本来の幅Wより内側とならないようにするためである。
但し、第8、第11の狙い位置T8、T11を第5の狙い位置T5と同一としても差し支えない。
Further, the eighth and eleventh aim positions T8 and T11 when the eighth and eleventh overlaid portions N8 and N11 are formed are the inner peripheral surfaces from the second aim position T2 in the same manner as the fifth aim position T5. 15 side. This is to prevent the outer shape of the fifth, eighth, and eleventh built-up portions N5, N8, and N10 on the inner
However, the eighth and eleventh aim positions T8 and T11 may be the same as the fifth aim position T5.
以上のように、チップスキーラ12に肉盛り溶接した後、チップスキーラ12本来の幅Wからはみ出た部分(余肉部)を研削することで、チップスキーラ12が補修される。
As described above, the
このように、チップスキーラ12の面取り後に溶接することで、航空機用ガスタービンに対して幅広な産業用ガスタービンのタービン翼のチップスキーラをその本来の幅(チップスキーラ幅)以上に肉盛、補修できる。
Thus, by welding after chamfering the
(実施例1)
被溶接材には、実使用翼材、溶加材にはGTD−111相当粉末を用い、最大肉盛厚さ4mmとしてYAGレーザを用いて、第1実施形態の図5Fに示すように、1層2パスで4層の肉盛溶接を行った。溶接条件としてレーザ出力を400W、溶接速度を150mm/minとし、溶接雰囲気はアルゴン雰囲気、スポット径はφ4mmとした。
Example 1
As shown in FIG. 5F of the first embodiment, an actual use blade material is used as the material to be welded, a powder equivalent to GTD-111 is used as the filler material, and a YAG laser is used with a maximum build-up thickness of 4 mm. Four layers of overlay welding were performed in two layers. As welding conditions, the laser output was 400 W, the welding speed was 150 mm / min, the welding atmosphere was an argon atmosphere, and the spot diameter was 4 mm.
図9に肉盛り溶接後(仕上げ前)の溶接部断面組織の写真を示す。チップスキーラ12上に、肉盛り部N1〜N8が形成されている。肉盛り部N1〜N8の幅がチップスキーラ幅W以上であることが判る。
FIG. 9 shows a photograph of the cross-sectional structure of the weld after overlay welding (before finishing). On the
なお、上面13を示す破線は、溶接前の状態を表す。肉盛り部N1、N2の形成時(第1、第2パス)において、チップスキーラ12の上面13の一部が熔解し、上面13の境界が溶接の前後で異なっている。この事情は、次の比較例1での図10でも同様である。
In addition, the broken line which shows the
(比較例1)
被溶接材には、実使用翼材、溶加材にはGTD−111相当粉末を用い、最大肉盛厚さ4mmとしてYAGレーザを用いて、比較例の図6に示すように、肉盛溶接を行った。溶接条件としてレーザ出力を400W、溶接速度を150mm/minとし、溶接雰囲気はアルゴン雰囲気、スポット径はφ4mmとした。
(Comparative Example 1)
The welded material is the actual blade material, the filler material is GTD-111 equivalent powder, the maximum overlay thickness is 4 mm, and a YAG laser is used, as shown in FIG. Went. As welding conditions, the laser output was 400 W, the welding speed was 150 mm / min, the welding atmosphere was an argon atmosphere, and the spot diameter was 4 mm.
図10に肉盛後、仕上げ前の溶接部断面組織を示す。チップスキーラ12上に、肉盛り部N1〜N8が形成されている。肉盛り部N1〜N8の幅がチップスキーラ幅Wより狭いことが判る。即ち、肉盛を行うたびに肉盛幅は狭くなり、所定のチップスキーラ幅Wを得ることができていない。
FIG. 10 shows a cross-sectional structure of the welded portion after the overlaying and before finishing. On the
(その他の実施形態)
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張、変更可能であり、拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)チップスキーラ12の外周面14側,内周面15側のいずれか一方、および双方の面取りをした場合に適用できる。
(Other embodiments)
Embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be expanded and modified. The expanded and modified embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1) Applicable when chamfering either the outer
(2)上記実施形態では、補修対象をチップスキーラ12としている。これに対して、補修対象を金属からなり、上面、第1、第2の側面を有する板状部材とすることもできる。この板状部材を基準とすると、チップスキーラ12は第1、第2の側面の一方を内周面、他方を外周面とする筒形状を有することになる。
(2) In the above embodiment, the repair target is the
(3)上記実施形態では、面取り面16、上面13への一層2パスの肉盛り溶接、面取り面16a、16b、上面13への一層3パスの肉盛り溶接が行われている。これに対して、面取り面16、上面13への一層3パス以上の肉盛り溶接、面取り面16a、16b、上面13への一層4パス以上の肉盛り溶接も可能である。例えば、面取り面16で1パス、上面13で2パスの一層3パスの肉盛り溶接、面取り面16a、16bそれぞれで1パス、上面13で2パスの一層4パスの肉盛り溶接が可能である。
(3) In the above-described embodiment, one-pass overlay welding to the chamfered
L1-L3 境界線
N1-N8 肉盛り部
10 ガスタービン翼
11 ガスタービン翼本体
12 チップスキーラ
13 上面
14 外周面
15 内周面
16 面取り面
L1-L3 boundary line N1-
Claims (13)
前記板状部材の上面と第1の側面の間を面取りして、前記第1の側面、前記上面それぞれに対して第1、第2の境界線を有する面取り面を形成する工程と、
前記第1、第2の境界線の中間より、前記第1の側面側を、第1の狙い位置として、前記面取り面上に、肉盛り溶接して、第1の肉盛り部を形成する工程と、
前記第2の境界線と、前記上面と前記第2の側面の第3の境界線と、の間を第2の狙い位置として、前記上面上に、肉盛り溶接して、第2の肉盛り部を形成する工程と、
前記第1の境界線と、前記第1の狙い位置と、の間を第3の狙い位置として、前記第1の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第3の肉盛り部を形成する工程と、
前記第2、第3の境界線の間を第4の狙い位置として、前記第2の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第4の肉盛り部を形成する工程と、
を具備することを特徴とするタービン高温部品の補修方法。 A method for repairing a turbine high-temperature component made of metal and including a plate-like member having an upper surface and first and second side surfaces,
Chamfering between the upper surface and the first side surface of the plate-like member to form a chamfered surface having first and second boundary lines with respect to the first side surface and the upper surface, respectively;
A step of forming a first build-up part by performing build-up welding on the chamfered surface with the first side face side as a first target position from the middle of the first and second boundary lines. When,
A second build-up is carried out on the upper surface by setting the second boundary line, and between the upper surface and the third boundary line of the second side surface as a second target position. Forming a part;
A third build-up part is formed by welding on the first build-up part, with the first aim line between the first boundary line and the first aim position as a third aim position. And a process of
A step of forming a fourth built-up portion by performing build-up welding on the second built-up portion with the second and third boundary lines as a fourth target position;
A method for repairing a high-temperature turbine component comprising:
ことを特徴とする請求項1記載のタービン高温部品の補修方法。 The method for repairing a high-temperature turbine component according to claim 1, wherein the fourth aiming position is arranged closer to the second side surface than the second aiming position.
前記第2、第3の境界線の間を第6の狙い位置として、前記第4の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第6の肉盛り部を形成する工程と、
をさらに具備することを特徴とする請求項1または2に記載のタービン高温部品の補修方法。 A fifth build-up part is formed by overlay welding on the third build-up part, with the first boundary line and the first aim position as a fifth aim position. And a process of
Forming a sixth built-up portion by performing build-up welding on the fourth built-up portion as a sixth target position between the second and third boundary lines;
The turbine high-temperature component repair method according to claim 1, further comprising:
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のタービン高温部品の補修方法。 The turbine high-temperature component repair method according to claim 1, wherein an angle formed between the chamfered surface and the first side surface is 45 ° or more and less than 90 °.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のタービン高温部品の補修方法。 The turbine high-temperature component according to any one of claims 1 to 4, wherein a width of the chamfered surface along the upper surface is ¼ or more and ½ or less of a width of the plate-like member. Repair method.
ことを特徴とする請求項5記載のタービン高温部品の補修方法。 The supply amount of the filler material per unit length in the step of forming the second and fourth build-up portions is per unit length in the step of forming the first and third build-up portions. 6. The method of repairing a high-temperature turbine component according to claim 5, wherein the amount of the filler material is larger than the amount of the filler material supplied at the turbine.
前記板状部材の上面と第1の側面の間を面取りして、前記第1の側面、前記上面それぞれに対して第1、第2の境界線を有する第1の面取り面を形成する工程と、
前記板状部材の上面と第2の側面の間を面取りして、前記第2の側面、前記上面それぞれに対して第3、第4の境界線を有する第2の面取り面を形成する工程と、
前記第1、第2の境界線の中間より、前記第1の側面側を、第1の狙い位置として、前記第1の面取り面上に、肉盛り溶接して、第1の肉盛り部を形成する工程と、
前記第3、第4の境界線の中間より、前記第2の側面側を、第2の狙い位置として、前記第2の面取り面上に、肉盛り溶接して、第2の肉盛り部を形成する工程と、
前記第2、第4の境界線の間を第3の狙い位置として、前記上面上に、肉盛り溶接して、第3の肉盛り部を形成する工程と、
前記第1の境界線と、前記第1の狙い位置と、の間を第4の狙い位置として、前記第1の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第4の肉盛り部を形成する工程と、
前記第3の境界線と、前記第2の狙い位置と、の間を第5の狙い位置として、前記第2の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第5の肉盛り部を形成する工程と、
前記第2、第3の境界線の間を第6の狙い位置として、前記第3の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第6の肉盛り部を形成する工程と、
を具備することを特徴とするタービン高温部品の補修方法。 A method for repairing a turbine high-temperature component made of metal and including a plate-like member having an upper surface and first and second side surfaces,
Chamfering between the upper surface and the first side surface of the plate-shaped member to form a first chamfered surface having first and second boundary lines with respect to the first side surface and the upper surface, respectively. ,
Chamfering between the upper surface and the second side surface of the plate-like member to form a second chamfered surface having third and fourth boundary lines with respect to the second side surface and the upper surface, respectively. ,
From the middle of the first and second boundary lines, the first side face side is set as the first aiming position, and the first chamfered surface is welded on the first chamfered surface to Forming, and
From the middle of the third and fourth boundary lines, the second side surface side is set as the second aiming position, and the second chamfered surface is welded on the second chamfered surface to Forming, and
A step of forming a third build-up part by performing build-up welding on the upper surface with the second and fourth boundary lines as a third target position;
A fourth build-up part is formed on the first build-up part by welding between the first boundary line and the first aim position as a fourth aim position. And a process of
A fifth build-up portion is formed by welding on the second build-up portion, with the fifth target position between the third boundary line and the second aim position. And a process of
A step of forming a sixth built-up portion by performing build-up welding on the third built-up portion with a sixth target position between the second and third boundary lines;
A method for repairing a high-temperature turbine component comprising:
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のタービン高温部品の補修方法。 The method for repairing a high-temperature turbine component according to claim 1, wherein a laser is used as a heat source for the welding.
ことを特徴とする請求項8記載のタービン高温部品の補修方法。 The turbine high-temperature component repairing method according to claim 8, wherein the laser irradiation direction is a direction perpendicular to the upper surface.
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のタービン高温部品の補修方法。 The method for repairing a high-temperature turbine component according to claim 1, wherein a powder is used as a filler material for the welding.
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のタービン高温部品の補修方法。 11. The turbine according to claim 1, wherein the plate-shaped member has a cylindrical shape in which one of the first and second side surfaces is an inner peripheral surface and the other is an outer peripheral surface. How to repair hot parts.
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US11098729B2 (en) | 2016-08-04 | 2021-08-24 | General Electric Company | Gas turbine wheel assembly, method of modifying a compressor wheel, and method of mounting a blade to a gas turbine wheel |
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