JP2016180323A - タービン高温部品の補修方法およびタービン高温部品 - Google Patents

Abstract

【課題】タービン翼の内部に作用する熱応力に対して熱疲労特性を向上させることができる。【解決手段】実施形態のタービン高温部品の補修方法は、損傷部１２を含むタービン高温部品９の母材１３の一部を除去して、除去領域１４を形成する工程と、補修材料を用いて、除去領域１４の形状に対応する形状を有する補修部材２０を作製する工程と、作製された補修部材２０を除去領域１４に配置して母材１３に接合する工程と、を備えている。補修材料のヤング率は、タービン高温部品９の母材１３を形成する材料のヤング率より小さくなっている。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、タービン高温部品の補修方法およびタービン高温部品に関する。

ガスタービンは、燃焼温度の高温化により燃焼効率の向上を図ることができる。このため、１９９０年代では静翼入口のガス温度が１１００℃程度であることが主流であったが、２０００年代に入り、１３００℃、１５００℃の機種が開発されている。燃焼器や静翼などのタービン高温部品は、燃焼ガスに近い側の部分と、当該部品の内部を流通する冷却ガスに近い側の部分との間に温度差が生じるが、上述したような燃焼温度の上昇に伴い、この温度差は増大する傾向にある。このため、タービン高温部品に生じる熱応力が増大し、亀裂が発生しやすくなっている。また、タービン高温部品には、高温の燃焼ガスによる酸化反応によって酸化減肉部が形成されることがある。

このような亀裂や酸化減肉部等の損傷部には、肉盛溶接などによって補修を行うことが可能な場合もあるが、肉盛溶接が困難な場合もある。後者の場合には、クーポンと呼ばれる補修部材を作製して損傷部を補修することが一般に知られている。より具体的には、まず、クーポンが作製され、損傷部を含むように高温部品の母材の一部が、クーポンと同じ形状となるように切削されて除去される。その後、クーポンが被切削部に突き合わせられ、溶接やろう付けなどによって母材に接合される。

比較的損傷を受けやすい部位では、クーポンは、設計図面に基づいて作製された型を用いて鋳造や鍛造により作製されていた。しかしながら、燃焼器等では、燃焼条件を若干変更するだけで損傷を受ける部位が変わり、型を用いたクーポンの作製が困難になっていた。また、形状が複雑な部位でもクーポンの作製が困難になっていた。

ところで、近年、薄く積層させた金属粉末上にレーザビームを走査して金属粉末を部分的に溶融させ、その上に更に金属粉末を積層させてレーザビームを走査させて金属粉末を部分的に溶融させるという手順を繰り返し、複雑な形状の製品を作り出す３次元積層造形という技術が急速な発展を遂げてきている。この３次元積層造形技術を用いてクーポンを作製し、タービン高温部品を補修する手法も知られている。このような技術の進展に伴い、形状が複雑な部位でもクーポンを作製して補修することが可能になっている。

酒井義明、外２名、「ガスタービン高温部品の寿命延伸技術」、東芝レビュー、Vol.63 No.9 (2008)、p.23-26

特開２００３−３４３２８０号公報 米国特許第４８６３５３８号明細書 特開２０１３−９６０１３号公報

しかしながら、クーポンは、タービン高温部品の母材と同一の材料によって作製されている。このことにより、損傷部を補修した後であっても、ほぼ同一箇所に亀裂が形成されることが予想され、損傷が繰り返される可能性がある。

本発明が解決しようとする課題は、損傷部が形成されたタービン高温部品を、損傷の再発を抑制できるように補修することができるタービン高温部品の補修方法、およびその方法により補修されたタービン高温部品を提供することである。

実施形態によるタービン高温部品の補修方法は、タービン高温部品に形成された損傷部を補修するタービン高温部品の補修方法である。このタービン高温部品の補修方法は、損傷部を含むタービン高温部品の母材の一部を除去して、除去領域を形成する工程と、補修材料を用いて、除去領域の形状に対応する形状を有する補修部材を作製する工程と、作製された補修部材を除去領域に配置して母材に接合する工程と、を備えている。補修材料のヤング率は、タービン高温部品の母材を形成する材料のヤング率より小さくなっている。

また、実施の形態によるタービン高温部品は、上述したタービン高温部品の補修方法により損傷部が補修されたタービン高温部品である。

本発明によれば、損傷部が形成されたタービン高温部品を、損傷の再発を抑制できるように補修することができる。

実施の形態におけるガスタービンの構成を概略的に示す断面図。 第１の実施の形態において、亀裂が形成された図１のガスタービンの静翼の一例を示す部分斜視図。 図３の静翼の補修方法を説明するための図。 図３のタービン静翼の母材材料とクーポンの補修材料に発生する応力および引張強度の特性を示す図。 図３のタービン静翼の母材材料とクーポンの補修材料のクリープ特性を示す図。 第２の実施の形態において、亀裂が形成された図１のガスタービンの燃焼器の一例を示す斜視図。 図６の燃焼器の補修方法を説明するための図。 実施例における亀裂進展試験方法を説明するための図。 実施例における亀裂進展結果を示すグラフ。

以下に、本発明の実施形態におけるタービン高温部品の補修方法およびタービン高温部品について図面を参照して説明する。タービン高温部品の補修方法は、タービン高温部品に形成された損傷部を補修するための方法である。ここではまず、図１を用いて、本実施の形態におけるタービン高温部品の補修方法が適用されるガスタービンについて説明する。

図１に示すように、ガスタービン１は、外部から導入される空気を圧縮する圧縮機２と、圧縮機２により圧縮されて加圧された空気と燃料とを混合して燃焼させる燃焼器３と、燃焼器３で生成された燃焼ガスが導入されて回転駆動するタービン部４と、を備えている。燃焼器３からタービン部４には、トラジションピース５によって燃焼ガスが導入されるようになっている。

タービン部４は、タービンケーシング６と、タービンケーシング６内に回転可能に設けられたタービンロータ７と、タービンロータ７に植設された複数のタービン動翼８と、タービンケーシング６に設けられた複数のタービン静翼９と、を有している。タービン動翼８とタービン静翼９とは交互に配列されており、タービン部４に導入された燃焼ガスは、タービン静翼９によって流れ方向を制御されてタービン動翼８に流入し、タービン動翼８に対して仕事を行う。このようにして、タービンロータ７が回転するようになっている。

ガスタービン１を構成するタービン高温部品としては、例えば、燃焼器３、トラジションピース５、タービン動翼８、タービン静翼９などが挙げられる。

（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態におけるタービン高温部品の補修方法およびタービン高温部品について説明する。本実施の形態においては、上述したタービン高温部品のうち、タービン静翼９を例にとって説明する。ここでは、図２乃至図５を用いて、タービン静翼９に亀裂１２が形成されて補修する場合について説明する。

図２に示すように、タービン静翼９は、一対のサイドウォール１０と、これらのサイドウォール１０の間に設けられた複数の翼本体１１と、を有している。複数の翼本体１１は、周方向に離間して配列されており、翼本体１１の間に燃焼ガスが流れるようになっている。各翼本体１１は、サイドウォール１０と一体的に形成されている。

タービン静翼９には、高温の燃焼ガスが流れるため、ガスタービン１の運転を継続していくと、発生する熱応力や酸化反応等を原因として、翼本体１１の翼面やサイドウォール１０には図２に示すような亀裂１２（損傷部）が形成され得る。このうち、翼本体１１の翼面に形成される亀裂１２は微細になる傾向にあるが、サイドウォール１０に形成される亀裂１２は、サイドウォール１０を貫通する場合がある。

そこで、タービン静翼９に形成された亀裂１２を補修する方法、すなわち、本実施の形態によるタービン静翼９（タービン高温部品）の補修方法について、図３を用いて、以下に説明する。

図３（ａ）には、タービン静翼９のサイドウォール１０の母材１３に貫通して形成された亀裂１２が断面図として示されている。

このような亀裂１２を補修する場合、まず、図３（ｂ）に示すように、亀裂１２を含むタービン静翼９の母材１３の一部を除去する除去領域１４が設定される（ステップＳ１１）。ここでは、母材１３に貫通孔が形成されるように母材１３を除去する除去領域１４が設定される。

続いて、図３（ｃ）に示すように、設定された領域の母材１３が、ディスクグラインダーなどの切削装置により切削されて除去される（ステップＳ１２）。このことにより、ステップＳ１１において設定された除去領域１４が形成される。

次に、クーポン２０（補修部材）が作製される。

本実施の形態においては、まず、ステップＳ１２において形成された除去領域１４の形状が測定される（ステップＳ１３）。この場合、例えば、図示しない３次元読取装置（３次元スキャナ）を使用して、除去領域１４の形状を容易に測定することができる。

続いて、図３（ｄ）に示すように、測定された除去領域１４の形状情報は、３次元造形鋳型製造機３０（積層造形装置）に入力され、３次元造形鋳型製造機３０は、入力された除去領域１４の形状情報に基づいて、鋳型２１を作製する（ステップＳ１４）。作製された鋳型２１は、除去領域１４の形状に対応する形状を有している。

次に、図３（ｅ）、（ｆ）に示すように、作製された鋳型２１に補修材料を鋳込んでクーポン２０が作製される。すなわち、補修材料を溶融して得られた溶湯２２が鋳型２１に流し込まれ（ステップＳ１５、図３（ｅ）参照）、冷却して固化させ、鋳型２１から取り出す（または鋳型２１を除去する）ことにより、クーポン２０が作製される（ステップＳ１６、図３（ｆ）参照）。このようにして作製されたクーポン２０は、除去領域１４に対応する形状を有することができる。なお、鋳型２１から取り出されたクーポン２０を、仕上げ加工して、除去領域１４に対応する形状を有するようにしてもよい。

ここで補修材料のヤング率は、タービン静翼９の母材１３を形成する材料のヤング率より小さく（言い換えると、延性が高く）なっている。ここで、図４の左側に、このようなタービン静翼９の母材１３を形成する材料（母材材料）とクーポン２０を形成する補修材料の応力の特性を示し、図４の右側に、母材材料と補修材料の引張強度の特性を示す。図４に示されているように、同じ歪みにおいて、母材材料に発生する応力よりも補修材料に発生する応力を低減することができる。このような応力が母材材料および補修材料にそれぞれ発生した状態で、同じ運転温度における母材材料および補修材料の引張強度を見ると、母材材料に発生している応力は母材材料の引張強度を超えているが、補修材料に発生している応力は補修材料の引張強度を超えてはいない。このため、クーポン２０に母材１３と同じ大きさの歪みが発生した場合であっても、クーポン２０に発生する応力を、補修材料の引張強度よりも小さくすることができ、クーポン２０に亀裂が形成されることを抑制できる。

このようにして、クーポン２０における亀裂１２の形成を抑制できる。しかしながら、クーポン２０は、タービン静翼９の一部をなす構造部材としての特性をも満足させることが要求される。

そこで、補修材料は、定期点検間隔にて、２次クリープ域を越えない材料特性を有していることが好適である。このことにより、次の定期点検が行われるまでに、クーポン２０に発生する歪みが加速的に増加する３次クリープ域に達することを防止できる。ここで、図５に、母材材料と補修材料のクリープ特性を示す。図５に示されているように、補修材料のヤング率が小さくなっているため、同じ運転時間において、補修材料の歪み量が母材材料の歪み量よりも大きくなっていることがわかる。また、補修材料の方が、３次クリープ域に達するまでの時間が短いことがわかる。このため、定期点検間隔を、クーポン２０が２次クリープ域を越えて３次クリープ域に達するまでの時間に設定し、次の定期点検が行われるまでに、３次クリープが開始することを回避させることが好適である。このことにより、補修後のタービン静翼９の強度を確保することができる。

例えば、母材材料がコバルト基合金であるＦＳＸ−４１４（ゼネラル・エレクトリック社製）により形成されている場合には、補修材料にコバルト基合金であるＸ−４０（登録商標）、Ｘ−４５（登録商標）等を用いることが、基材を合わせることができて好適である。一方、母材材料がニッケル基合金であるＧＴＤ−１１１（登録商標）により形成されている場合には、補修材料に、それぞれニッケル基合金であるＩＮ７１８（登録商標）、ＨＡ２３０（登録商標）、ＨＡ２８２（登録商標）等を用いることが、基材を合わせることができて好適である。なお、母材材料と補修材料とは、接合性を確保できれば基材を合わせなくてもよい。

クーポン２０が作製された後、クーポン２０が、図３（ｇ）に示すように除去領域１４に配置される（ステップＳ１７）。ここでは、貫通孔状に形成された除去領域１４にクーポン２０がはめ込まれる。

その後、図３（ｈ）に示すように、クーポン２０がタービン静翼９の母材１３に接合される（ステップＳ１８）。ここでは、クーポン２０は、溶接により母材１３に接合されて、クーポン２０と母材１３との間に接合部２３が形成される。例えば、ＧＴＡＷ溶接法（ＴＩＧ溶接法）により、クーポン２０の周囲を母材１３に接合することができ、この場合には、入熱量を抑制してクーポン２０や母材１３の溶融量を抑えることができるため、好適である。なお、ＧＴＷＡ溶接法に限られることはなく、例えば、マイクロＧＴＡＷ溶接法、ＭＩＧ溶接法、レーザ溶接法、またはプラズマ溶接法、アーク溶接法など、任意の溶接法を適用することができるが、入熱量を抑制可能な溶接法が好適である。また、エネルギービーム（レーザビーム等）を照射して、クーポン２０を母材１３に接合させるようにしてもよい。この場合においても、入熱量を抑制することができる。

このようにして、タービン静翼９に形成された亀裂１２を補修することができ、このような亀裂１２が補修されたタービン静翼９を得ることができる。なお、クーポン２０を母材１３に接合した後、母材１３の表面とクーポン２０の表面とを滑らかに仕上げるための仕上げ作業が、グラインダ等を用いて行われてもよい。

このように本実施の形態によれば、亀裂１２が形成されたタービン静翼９の母材１３の一部が除去された除去領域１４に、母材１３の材料のヤング率より小さいヤング率を有する補修材料から作製されたクーポン２０が除去領域１４に配置されて母材１３に接合される。このことにより、亀裂１２が形成された母材１３の一部を、ヤング率の小さいクーポン２０に置き換えることができ、クーポン２０に発生する応力を低減することができる。このため、クーポン２０、すなわち補修後のタービン静翼９に亀裂１２が形成されることを抑制できる。この結果、亀裂１２等の損傷部が形成されたタービン静翼９を、損傷の再発を抑制できるように補修することができる。

また、本実施の形態によれば、除去領域１４の形状に対応する形状を有する鋳型２１を作製して、この鋳型２１を用いて鋳造によりクーポン２０を作製することができる。このことにより、タービン静翼９において比較的損傷を受けやすい部位に損傷部が形成される場合には、同じ鋳型２１を用いてクーポン２０を作製することができ、タービン静翼９の補修を効率良く行うことができる。とりわけ、本実施の形態のように、３次元造形鋳型製造機３０などの積層造形装置により鋳型２１を作製する場合には、複雑な形状のクーポン２０を容易に作製することができる。

また、本実施の形態によれば、３次元造形鋳型製造機３０は、除去領域１４の形状情報が入力されて、入力された形状情報に基づいて鋳型２１を作製する。このことにより、除去領域１４の形状に対応する形状を有する鋳型２１を作製することができ、この鋳型２１により鋳造されたクーポン２０も、除去領域１４の形状に対応する形状を有することができる。このため、作製されたクーポン２０を除去領域１４に合わせることができる。

さらに、本実施の形態によれば、クーポン２０は溶接により母材１３に接合される。このことにより、補修時に母材１３およびクーポン２０への入熱量を抑制することができ、接合後の母材１３およびクーポン２０の歪みを低減することができる。このため、接合後に、母材１３の表面とクーポン２０の表面とを滑らかに仕上げるための作業を簡略化または削減することができる。

なお、上述した本実施の形態においては、除去領域１４の形状に対応する形状を有する鋳型２１が作製されて、この鋳型２１を用いた鋳造によりクーポン２０が作製される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、鋳型２１の形状に対応するように除去領域１４を形成してもよい。この場合においても、この鋳型２１を用いた鋳造により作製されるクーポン２０は、除去領域１４の形状に対応する形状を有することができる。

また、上述した本実施の形態においては、鋳型２１が３次元造形鋳型製造機３０により作製される例について説明した。しかしながら、鋳型２１は３次元造形鋳型製造機３０以外にも任意の装置を用いて作製することができ、例えば後述するＮＣ加工機６０により作製されてもよい。

さらに、上述した本実施の形態においては、除去領域１４が貫通孔状に形成される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、除去領域１４は、例えば切欠状に形成してもよく、任意の形状とすることができる。

（第２の実施の形態）
次に、図６および図７を用いて、第２の実施の形態におけるタービン高温部品の補修方法およびタービン高温部品について説明する。

図６および図７に示す第２の実施の形態においては、補修部材が、切削加工により作製される点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図６および図７において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態においては、上述したタービン高温部品のうち、燃焼器３を例にとって説明する。ここでは、図６に示すような亀裂４０が燃焼器３に形成された場合に、燃焼器３を補修する場合について図７を用いて説明する。

図７（ａ）には、燃焼器３に貫通して形成された亀裂４０が断面図として示されている。

このような亀裂４０を補修する場合、まず、図７（ｂ）に示すように、亀裂４０を含む燃焼器３の母材４１の一部を除去する除去領域４２が設定される（ステップＳ２１）。ここでは、母材４１に貫通孔が形成されるように母材４１を除去する除去領域４２が設定される。

続いて、図７（ｃ）に示すように、設定された領域の母材４１が、ディスクグラインダーなどにより切削されて除去される（ステップＳ２２）。このことによりステップＳ２１において設定された除去領域４２が形成される。

次に、クーポン５０が作製される。

本実施の形態においては、まず、ステップＳ２２において形成された除去領域４２の形状が測定される（ステップＳ２３）。この場合、例えば、３次元読取装置３０（３次元スキャナ）を使用して、除去領域４２の形状を容易に測定することができる。

続いて、図７（ｄ）に示すように、測定された除去領域４２の形状情報は、ＮＣ加工機６０に入力され、ＮＣ加工機６０は、入力された除去領域４２の形状情報に基づいて、クーポン５０を作製する（ステップＳ２４）。ＮＣ加工機６０は、補修材料からなる塊状または無垢状の補修材料体から切削加工によりクーポン５０を作製する。作製されたクーポン５０は、除去領域４２の形状に対応する形状を有している。

ここで、補修材料としては、第１の実施の形態と同様に、燃焼器３の母材４１を形成する母材材料に応じて、母材材料との接合性が確保できれば任意の材料を使用することが可能である。例えば、母材材料がニッケル基合金であるＨａｓｅｔｅｌｌｏｙＸ（登録商標）により形成されている場合には、補修材料にはニッケル基合金であるＩＮ７１８、ＨＡ２３０等を用いることが、基材を合わせることができて好適である。

クーポン５０が作製された後、クーポン５０が、図７（ｅ）に示すように除去領域４２に配置される（ステップＳ２５）。ここでは、貫通孔状に形成された除去領域４２にクーポン５０がはめ込まれる。

その後、図７（ｆ）に示すように、クーポン５０が燃焼器３の母材４１に接合される（ステップＳ２６）。ここでは、クーポン５０は、ろう付けにより母材４１に接合されて、クーポン５０と母材４１との間に接合部５１が形成される。より具体的には、クーポン５０と母材４１との間の隙間に、ろう材５２が注入され、注入されたろう材５２を、例えば高周波コイル６１により加熱溶融させることによりクーポン５０を母材４１に接合することができる。ろう材５２は、クーポン５０と母材４１とを好適に接合することが可能であれば、任意の材料を用いることができる。例えば、母材材料および補修材料が上述したようなニッケル基合金で形成されている場合には、ろう材５２には、Ｎｉろうを使用することが好適である。このことにより、ろう材５２の基材を、母材材料の基材および補修材料の基材と同種の金属とすることができ、接合強度を確保することができる。

このようにして、燃焼器３に形成された亀裂４０を補修することができ、このような亀裂４０が補修された燃焼器３を得ることができる。なお、ろう材５２の量によっては、クーポン２０を母材４１に接合した後、母材４１の表面とクーポン２０の表面とを滑らかに仕上げるための仕上げ作業が、グラインダ等を用いて行われてもよい。

このように本実施の形態によれば、亀裂４０が形成された燃焼器３の母材４１の一部が除去された除去領域４２に、母材４１の材料のヤング率より小さいヤング率を有する補修材料から作製されたクーポン５０が除去領域４２に配置されて母材４１に接合される。このことにより、亀裂４０が形成された母材４１の一部を、ヤング率の小さいクーポン５０に置き換えることができ、クーポン５０に発生する応力を低減することができる。このため、クーポン５０、すなわち補修後の燃焼器３に亀裂４０が形成されることを抑制できる。この結果、亀裂４０等の損傷部が形成された燃焼器３を、損傷の再発を抑制できるように補修することができる。

また、本実施の形態によれば、切削加工によりクーポン５０を作製することができる。このことにより、クーポン５０を安価に作製することができるとともに、除去領域４２の種々の形状に柔軟に対応させてクーポン５０を作製することができ、汎用性を向上させることができる。とりわけ、本実施の形態のように、ＮＣ加工機６０によりクーポン５０を作製する場合には、複雑な形状のクーポン５０を容易に作製することができると共に、切削加工を効率良く行うことができる。

また、本実施の形態によれば、ＮＣ加工機６０は、除去領域４２の形状情報が入力されて、入力された形状情報に基づいてクーポン５０を作製する。このことにより、除去領域４２の形状に対応する形状を有するクーポン５０を作製することができる。このため、作製されたクーポン５０を除去領域４２に合わせることができる。

さらに、本実施の形態によれば、クーポン５０はろう付けにより母材４１に接合される。このことにより、クーポン５０や母材４１が溶融されることを抑制して、溶融したろう材５２によってクーポン５０と母材４１とを接合することができ、接合後の母材４１およびクーポン５０に歪みが生じることを抑制できる。

なお、上述した本実施の形態においては、除去領域４２の形状に対応する形状を有するクーポン５０が切削加工により作製される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、作製されたクーポン５０の形状に対応するように除去領域４２を形成してもよい。この場合においても、クーポン５０は、除去領域４２の形状に対応する形状を有することができる。

また、上述した本実施の形態においては、切削加工されたクーポン５０がろう付けにより母材４１に接合される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、切削加工されたクーポン５０であっても、第１の実施の形態と同様にして、溶接により母材４１に接合されてもよく、あるいはエネルギービームを用いて母材４１に接合されるようにしてもよい。

また、上述した本実施の形態においては、クーポン５０がＮＣ加工機６０により切削加工されて得られる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、積層造形装置によりクーポン５０を作製するようにしてもよい。

さらに、上述した本実施の形態においては、除去領域４２が貫通孔状に形成される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、除去領域４２は、例えば切欠状に形成してもよく、任意の形状とすることができる。

以上述べた実施形態によれば、損傷部が形成されたタービン高温部品を、損傷の再発を抑制できるように補修することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。

また、上述した第１の実施形態では、タービン静翼９に形成された亀裂４０を、鋳型２１を用いて作製されたクーポン２０を使用して補修する例について説明し、第２の実施の形態では、燃焼器３に形成された亀裂４０を、切削加工されたクーポン５０を使用して補修する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、タービン静翼９に形成された亀裂４０を、切削加工されたクーポン５０を使用して補修してもよい。また、燃焼器３に形成された亀裂４０を、鋳型２１を用いて作製されたクーポン２０を使用して補修してもよい。ガスタービン１の他のタービン高温部品についても同様である。

上述した第１の実施の形態によるクーポン２０を母材１３に接合した試験片の亀裂進展試験と、第２の実施の形態によるクーポン５０を母材４１に接合した試験片の亀裂進展試験とを行った。

より具体的には、図８に示すように、矩形状のクーポン２０、５０の両側に母材１３、４１を接合し、クーポン２０、５０に貫通した細長状の切欠のような亀裂７０を形成し、両側の母材１３、４１から、亀裂７０の横方向（図８の左右方向）に引張荷重を付加して、亀裂７０の長さＬの進展を調べた。引張荷重は断続的に付加して、所定の回数の引張回数を繰り返し付加した。その結果が図９に示されている。

図９に示す実施例１は、タービン高温部品の母材材料としてＦＳＸ−４１４を使用し、クーポン２０の補修材料としてＸ−４０を使用している。実施例２は、母材材料としてＨａｓｔｅｌｌｏｙＸを使用し、クーポン５０の補修材料としてＨＡ２３０を使用している。比較例は、母材材料および補修材料がいずれも同じ材料（ＦＳＸ−４１４）を使用している例である。

図９に示されているように、実施例１および実施例２における亀裂７０の長さＬは、比較例による亀裂７０の長さＬよりも短くなっている。このことにより、クーポン２０、５０に発生する応力が効果的に低減されていることが確認できた。

３ 燃焼器
８ タービン動翼
１２ 亀裂
１３ 母材
１４ 除去領域
２０ クーポン
２１ 鋳型
３０ ３次元造形鋳型製造機
４０ 亀裂
４１ 母材
４２ 除去領域
５０ クーポン
６０ ＮＣ加工機

Claims (10)

1. タービン高温部品に形成された損傷部を補修するタービン高温部品の補修方法であって、
   前記損傷部を含む前記タービン高温部品の母材の一部を除去して、除去領域を形成する工程と、
   補修材料を用いて、前記除去領域の形状に対応する形状を有する補修部材を作製する工程と、
   作製された前記補修部材を前記除去領域に配置して前記母材に接合する工程と、を備え、
   前記補修材料のヤング率は、前記タービン高温部品の前記母材を形成する材料のヤング率より小さいことを特徴とするタービン高温部品の補修方法。
2. 前記補修部材を作製する工程は、前記除去領域の形状に対応する形状を有する鋳型を作製する工程と、作製された前記鋳型に前記補修材料を鋳込んで前記補修部材を作製する工程と、を有していることを特徴とする請求項１に記載のタービン高温部品の補修方法。
3. 前記鋳型は、積層造形装置により作製されることを特徴とする請求項２に記載のタービン高温部品の補修方法。
4. 前記除去領域を形成する工程の後、前記除去領域の形状が測定され、測定された前記除去領域の形状情報が、前記積層造形装置に入力され、前記積層造形装置は、入力された前記除去領域の形状情報に基づいて前記鋳型を作製することを特徴とする請求項３に記載のタービン高温部品の補修方法。
5. 前記補修部材を作製する工程において、前記補修部材は、切削加工により作製されることを特徴とする請求項１に記載のタービン高温部品の補修方法。
6. 前記補修部材は、ＮＣ加工機により作製され、
   前記除去領域を形成する工程の後、前記除去領域の形状が測定され、測定された前記除去領域の形状情報が、前記ＮＣ加工機に入力され、前記ＮＣ加工機は、入力された前記除去領域の形状情報に基づいて前記補修部材を作製することを特徴とする請求項５に記載のタービン高温部品の補修方法。
7. 前記補修部材を前記母材に接合する工程において、前記補修部材は、溶接により前記母材に接合されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のタービン高温部品の補修方法。
8. 前記補修部材を前記母材に接合する工程において、前記補修部材は、エネルギービームを用いて前記母材に接合されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のタービン高温部品の補修方法。
9. 前記補修部材を前記母材に接合する工程において、前記補修部材は、ろう付けにより前記母材に接合されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のタービン高温部品の補修方法。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載のタービン高温部品の補修方法により前記損傷部が補修されたタービン高温部品。

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