JP3175109B2 - タービン構成要素摩耗表面の補修法 - Google Patents

タービン構成要素摩耗表面の補修法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タービン構成要素の摩耗したり損傷した表
面の補修法に関し、特に、摩耗表面を健全な溶着金属で
肉盛りする溶接法に関する。
ロータやディスク（円板）のようなCrMoV合金製蒸気
タービン構成要素は、最適な高温疲労特性及び高温クリ
ープ特性を備えているが、溶接が困難であると考えられ
ている。しかしながら、しばしば摩耗したり、浸蝕した
り或いは割れたりするこれら構成要素の交換に関連して
運転停止時間が生じると、電力会社は一日当たり数十万
ドルの損害を被る場合があるので、多くのタービン構成
要素補修法が実施されている。
かかる補修法の一例では、個々の鍛鋼片を摩耗ロータ
又はディスクに溶接する。しかしながら、この種の補修
法を単一のロータブレード溝の固定部（本明細書では、
かかる固定部を「尖塔部」と称する）に対して実施する
場合、溶接機の接近性が非常に制限される。このように
接近性が非常に制限された状態で溶接する補修を行うこ
と、気孔割れの発生やスラグ巻込みに起因して溶接品質
が許容限度を下回ることがある。
また、少量の溶接シームをタービン構成要素と交換用
鍛造品との間に形成した後、サブマージアーク溶接法に
よりロータの補修を実施する方法も公知である。かかる
補修法については米国特許第4,213,025号及び第4,219,7
17号を参照されたい。かかる補修法では、リング状鍛造
品を摩耗したディスク又はロータに溶接するか、或いは
全く新しいロータ鍛造品を溶接してロータの端部全体を
交換する。米国特許第4,633,554号は、この目的のた
め、狭開先溶接法によるルート部のパスを行い、次いで
ガス・メタル・アーク溶接（ミグ溶接ともいう）法によ
り肉盛りする技術を開示している。しかしながら、一般
的には、この方法を用いて得られる引張特性及び疲労特
性は低く、応力の高いロータ尖塔部に用いるには不十分
である。
また、溶接欠陥としての割れがロータの半径方向に沿
って長さ方向に配向しないような広幅の又は深い溝を有
するロータ部分の肉盛り補修のためサブマージアーク溶
接法だけを利用することもある。サブマージアーク溶接
法による肉盛り補修の大きな利点は、溶着速度が非常に
高く、典型的には溶接金属が毎時約7kgの速度で溶着さ
れることにある。溶着速度を増加させることが重要であ
るが、その理由は、使用中のロータの溶接補修法の多く
はタービンの運転停止中に実施されるためであり、かく
して補修に要する時間の長短は重要な問題である。しか
しながら、この方法では予熱処理を施さなければならな
いので、粒度が比較的大きくなり冶金的性質が劣化す
る。また、サブマージアーク溶接法による溶接物で形成
されるCrMoV製高圧タービン用ロータの溶接部では、ク
リープ破断及び切欠き感受性につき重大な問題が生じて
いる。かくして、応力集中度が高い小さなアール（丸
み）を有するCr−Mo−Ｖ製ロータ尖塔部の溶接補修に用
いる方法としては、一般にサブマージアーク溶接法は不
適格である。
また、ロータ及びディスクの補修にガス・メタル・ア
ーク溶接法が用いられている。この溶接法では、溶接金
属が毎時約4kgの速度で溶着され、サブマージアーク溶
接法で得られる溶接物よりも僅かに特性の優れた溶接物
が得られる。CrMoV製ロータの補修溶接法に関しては、
一般に、ガス・メタル・アーク溶接法によるタービン構
成要素溶接物の降伏強さは約85〜100ksi（586〜689MP
a）、室温シャルピー靱性指数又は衝撃値は約110〜130f
t−lbs（150〜177J）である。しかしながら、これら合
金の溶接に利用されるガス・メタル・アーク溶接法は多
くの場合、アークブロー（磁器吹き）という加工工程上
の欠点と関連があり、かかる欠点によりガス・メタル・
アーム溶接法の使用が制限される場合がある。
最近では、Ni−Mo−Ｖ及びNi−Cr−MoV製の低圧用ロ
ータ構成要素の補修に用いる方法として、ガス・タング
ステン・アーク溶接法（GTAW）が注目されている。かか
る溶接法については、フロリダ州オークランド所在のウ
エスチングハウス・エレクトリック・コーポレーション
発電部門により出版された、第47回アメリカ電力会議
（1985年４月22〜24日の３日間にわたりイリノイ州シカ
ゴで開催）におけるアール・イー・クラーク（R.E.Clar
k）氏等の発表文である「低圧蒸タービン用ロータの溶
接補修に関する経験（Experiences with Weld Repair o
f Low Pressure Steam Turbine Rotors）」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
ータ取付け用溝の補修や、小規模な表面欠陥を修復する
ような外観上の、即ち浅い溝の補修に利用されている。
また、ガス・タングステン・アーク溶接法を利用する
と、プレート取付け溝の種々の位置、即ち360゜に亙り
多数の肉盛り部を形成被覆して摩耗材料の修復が可能に
なる。かかるガス・タングステン・アーク溶接法によれ
ば、超音波探傷試験により得られる溶接品質結果が比較
的優れ、予熱の必要がなく、ロータ材料の仕様要件を凌
ぐ引張特性及び衝撃特性を有する溶接物が得られる。こ
の溶接法により得られる低合金鋼溶接物の降伏強さは約
90〜115ksi（621〜793MPa）、室温シャルピー靱性指数
又は衝撃値は約160〜210ft−lbs（218〜286J）である。
加えて、この溶接法を利用すると、上記の溶接法のうち
では最も微細な顕微鏡組織の粒度が得られる。
溶接法の選定は、歪み、非破壊試験の合格限界及び溶
接後熱処理に応答する機械的性質等の種々の要因に基づ
く。タービンロータの各部分は独特な形状をしているの
で異なる仕様条件下に置かれる。欠陥を最少限に抑える
だけでなく、溶接部及び熱影響部に割れがないようにす
るには、多数の溶接変数又はパラメータを注意深く制御
するしかない。これらの変数のうち、ガス・タングステ
ン・アーク溶接法に関しては、アンペア数、合金の選
定、接合部の幾何学的形状、移動速度が挙げられる。選
択したパラメータは、溶接を何回施しても再現性をもっ
て一定の品質が得られるようにする自動溶接法に適合す
べきである。また、これらのパラメータは、例えば気
孔、割れ及びスラグ巻込みの無い優れた溶接特性を生ぜ
しめると共にロータ及びディスクの可能な限りあらゆる
補修部分に対応する必要がある。最後に、合金及び選択
した溶接パラメータは、特性上、母材と同程度の溶接部
を生ぜしめる必要がある。
したがって、本発明の主目的は、タービン構成要素の
補修部分の冶金的性質を最良にし、熱影響部を最少限に
抑えると共に溶接と関連のある割れを無くする溶接法を
提供することにある。
この目的に鑑みて、本発明の要旨は、合金成分として
Cr、Mo及びＶを含む合金鉄製蒸気タービン構成要素の摩
耗表面を補修する方法において、ガス・タングステン・
アーク溶接法により約40〜60Aの溶接電流で溶接金属の
第１の層を摩耗表面に溶着させてタービン構成要素中に
熱影響部を生ぜしめ、約50〜200Aの溶接電流で溶接金属
の第２の層を第１の層上に溶着させ、第２の層がタービ
ン構成要素中の前記熱影響部の少なくとも一部を焼き戻
すようにすることを特徴とするタービン構成要素摩耗表
面の補修法にある。
上記方法を用いると、蒸気タービンにおいて通常見受
けられる、Cr−Mo−Ｖ合金鉄製母材である高圧高温ロー
タ及びディスクの破損の恐れが大幅に減少する。本明細
書においては、「熱影響部」は、溶接部の溶融域のすぐ
隣の母材領域を指している。
第２の溶接金属層の溶着により新たに生じた熱により
熱影響部の熱処理が即座に施され、それにより母材の粗
粒が再結晶して焼き戻される。かかる粗粒が再調合され
て一層細かい列理構造になると、溶接補修部付近に生
じ、応力除去の作用を果たす割れが最少限に抑えられる
ことは言うまでもない。
また、本発明の方法を用いると、第１の溶接金属層の
溶着に用いられる熱による母材の過剰焼戻し（over−te
mpering）、即ち、軟化焼きなまし現象の発生が回避さ
れる。溶接部の横方向の応力が生じているとき、この強
度低下の程度は、例えば高低サイクル疲労、引張り又は
破断に至るクリープ現象が生じていると一層大きい。
溶接物の最初の層の形成を正しく制御すると、熱影響
部における破損を著しく減少でき、しかも、この熱影響
部における強度が熱影響部の無い母材の強度レベル以下
にならないようにすることができる。
本発明は、添付の図面に例示的に示すに過ぎない好ま
しい実施例についての以下の説明を読むと一層容易に理
解できよう。
本発明による合金鉄製タービン構成要素の摩耗表面の
新規な補修法では、合金成分としてCr、Mo及びＶを含む
合金鉄製タービン構成要素20,40,50を準備する。これら
タービン構成要素20,40,50は摩耗表面を有するが、本明
細書で開示する方法を用いて新たな構成要素を製造して
も良い。本発明の補修法では、溶接金属の第１の層を構
成要素の摩耗表面に溶着させ、それにより構成要素中に
熱影響部を生ぜしめる。次に、溶接金属の第２の層を第
１の層の頂部に溶着させる。この第２の層を、第１の層
の溶着に用いる熱量よりも多い熱量で溶着させ、第１の
溶着段階により生じた熱影響部の少なくとも一部を焼戻
しする。本明細書においては、「焼戻し」という用語
は、母材の熱影響部を再加熱し、次に、冷却して内部応
力を除去すると共にその硬度を小さくする工程を指す。
溶接パラメータを第１から第５までの溶着肉盛り層に
ついて注意深く制御すれば、熱影響部及びその結果生じ
る母材の粗い列理構造に関連した問題を解決することが
できる。より具体的には、ガス・タングステン・アーク
溶接法により、約40〜60A、より好ましくは約60〜140
A、最適には、約80〜120Aの直流電流を用いて第１の層
を溶着させる。最初の層を比較的低いアンペア数で溶着
させて熱影響部を出来るだけ小さく生ぜしめる。次い
で、第２の溶接金属層を約50〜200A、より好ましくは約
75〜175A、最適には約100〜150Aの直流電流を用いて溶
着させる。変形例として、交流電流を用いても良いが、
その場合に得られる利点は少なくなる。
第２の溶接金属層の溶着に関連したアンペア数を高く
すれば、その作用効果として、タービン構成要素中の比
較的脆弱な熱影響部が「熱処理」され、即ち、焼き戻さ
れる。第２の層の溶着後、好ましくは第１の層の溶着に
用いられた電流値と同一の電流値で第３及び第４の層を
溶着させる。第５以降の層は、母材への影響が少ないの
で、一層大きな値の電流を用いて溶着させても良い。
上記のように選択した電流値は、約0.045インチのワ
イヤ・サイズ径、50％アルゴン−50％ヘリウムガス混合
物及び1/8又は3/32のタングステン・サイズを用いるガ
ス・タングステン・アーク溶接法に最適であることは理
解されなければならない。上記パラメータ及び他のパラ
メータを変化させると、第２の層の溶着により生じる焼
戻し効果と同一の焼戻し効果が得られることが予想され
る。たとえば、もし第２の溶接金属層の溶着のために用
いられる溶着合金用ワイヤのサイズを細くすれば、アン
ペア数は第１の層の溶着に用いられた設定値とほぼ同一
の設定値のままで良い。この方法及び他の方法は、溶接
業界の通常の知識に属しており、本発明の主要な特徴の
変形例に過ぎない。
蒸気タービンのCr−Mo−Ｖ製構成要素の補修のため本
発明で用いられる好ましい合金鉄は、次に掲げる元素、
即ち、Cr、Mo、Si、Ｃ、Mn、Ｖ、Nb、Ｎのうち一又は二
以上を含むよう選択される。より好ましい実施例では、
摩耗した構成要素に溶着される合金鉄は、約7.0〜11.0
重量％のCr及び約0.1〜3.0重量％のMoを含むよう選択さ
れる。一つの好ましい特定の合金鉄の組成範囲は本質的
に、Ｃが約0.04〜0.22重量％、Mnが0.15〜1.0重量％、S
iが0.15〜1.0重量％、Ｐが0.0〜0.02重量％、Ｓが0.0〜
0.016重量％、Niが0.0〜0.8重量％、Crが4.00〜19.0重
量％、Moが0.43〜2.1重量％、Ｖが0.09〜0.5重量％、Nb
が0.03〜0.20重量％、Alが0.0〜0.08重量％、Cuが0.0〜
0.20重量％、Ｎが0.005〜0.06重量％、Feが残部を占め
る。しかしながら、最も好ましい合金鉄は本質的に、0.
08〜0.11重量％のＣと、0.30〜0.50重量％のMnと、0.30
〜0.50重量％のSiと、0.00〜0.10重量％のＰと、0.00〜
0.008重量％のＳと、0.00〜0.40重量％のNiと、8.00〜
9.50重量％のCrと、0.85〜1.05重量％のMoと、0.18〜0.
25重量％のＶと、0.06〜0.10重量％のNbと、0.00〜0.04
重量％のAlと、0.00〜0.10重量％のCuと、0.01〜0.03重
量％のＮと、残部Feとから成る。
これら新規な方法によれば、溶着段階は、合金鉄をタ
ービン構成要素の摩耗表面に溶接する段階から成る。こ
の溶接段階は好ましくは、ガス・タングステン・アーク
溶接法、プラズマアーク溶接法、電子ビーム溶接法、レ
ーザ溶接法及びガス・メタル・アーク溶接法のうち任意
の一方法を用いて実施する。その他の溶接法を利用して
も本発明の新規な合金を溶着できるように思われるが、
採用する溶接法は、母材中への熱影響部の発生を最少限
に抑えて不必要な欠陥を無くすようなものであることが
重要である。
現在までに用いられている溶接法のうち最も好ましい
のはガス・タングステン・アーク溶接法（GTAW）であ
り、かかる溶接法により好ましい合金鉄を切削加工又は
研削加工されたタービン構成要素に溶接する。ガス・タ
ングステン・アーク溶接法が好ましい理由は、その多数
のビード溶着部が溶接部及び熱影響部において非常に細
かい粒度を呈するからである。この細かい粒度によい非
常に優れた、低・高サイクル疲労特性、引張特性、衝撃
特性及びクリープ破壊特性が得られる。
本発明の好ましいガス・タングステン・アーク溶接法
では、溶接段階に先立って、蒸気タービン構成要素を少
なくとも約177℃まで予熱する。ディスク及びロータに
対し「360゜」にわたる溶接のため側板を用いるのが良
い。本明細書では、「360゜」の補修とは、溶接金属を
ロータ又はディスクのようなタービン構成要素の周囲部
に、十分な高さが得られるまで連続的に溶着させ、その
後、ロータの個々の尖塔部を機械加工し、又はディスク
を使用公差まで切削加工することをいう。好ましくは、
側板をロータ用のCr−Mo−Ｖ鋼で製造し、これを水で冷
却して溶接に伴う副作用をさらに軽減するのが良い。
第５図に示すような360゜の尖塔部肉盛り溶接法であ
る高圧用ロータの好ましい補修法の実施にあたっては、
ロータの全ての尖塔部44を機械加工により翼の溝の底部
まで除去して中空のリング状素材を形成する。次いで、
360゜の溶接肉盛り部54を形成するが、かかる形成に当
たっては、個々の翼固定部用補修溶着部の形成のために
行われているように、トーチをロータディスクの幅全体
にわたって移動させるのではなくロータを溶接トーチの
下で回転させる。マルチプルタイプの補修溶接のために
は、上述の水冷式銅製側板を摩耗表面の少なくとも長さ
方向縁部に沿って配設し、かかる側板によい溶接部の大
きさを画定して（即ち、溶接部が外へはみ出ないように
して）溶着部の炭素喪失を最少限に抑えるのが良い。変
形例として、もし必要ならば、溶接により、本発明の好
ましい合金鉄を水冷式側板に溶着させても良い。ロータ
構成要素に対し単一の尖塔部補修を行う場合、好ましく
は摩耗尖塔部をロータの残部から完全に除去する。尖塔
部全体を除去するので、ガス・タングステン・アーク溶
接法により形成された細かい列理構造と関連して非常に
選れた冶金的性質が、溶接肉盛り部から機械加工された
仕上がり翼固定部全体に亙り得られる。次に、少なくと
も溶接の開始表面となる第１の流出（run−off）タブを
少なくともロータの第１の長さ方向縁部に沿って設け
る。溶接の停止表面となる第２の流出タブを第１の長さ
方向縁部から見てロータの横方向反対側の第２の長さ方
向縁部に設けるのが良い。流出タブの取付け場所は欠陥
箇所となる場合があるので、クラッド作業を行ってこれ
ら流出タブ46をロータに接合する。好ましくは、このク
ラッドはバタリング層であるが、より好ましくは、この
バタリング層はクロムから成り、これを少なくとも２つ
のオーバーラップした溶接層として設ける。
単一の尖塔部の好ましいガス・タングステン・アーク
溶接法による補修中、第１のビードを、機械加工又はそ
の他の方法で調製された表面にロータの横軸全体に亙り
溶接する。次いで第２のビードを第１のビードから間隔
を置いた状態で調製表面にロータの横幅全体に亙り溶接
する。もし溶接を行なえる余地があれば、第３及第４の
溶接ビードを同様に間隔を置いた状態で形成する。この
間歇的な溶接法を利用すると、溶接部のすぐ下に位置し
た母材部分は、そのすぐ隣の部分の溶接に先立って徐冷
可能である。したがって、溶接部が形成された熱影響部
に関連のある脆性は最少限に抑えられる。
第１図のタービンロータ20は好ましくは、既に稼働状
態にあるタービンから選択される。但し、セレーション
が設けられていない新しいロータを、以下に説明する溶
接法の最初のタービン構成要素として用いても良いと思
われる。
一般的に、本発明の蒸気タービン用ロータ及びディス
クは、通常、合金元素の含有量が６％未満である低合金
鋼、例えば好ましくはCr−Mo−Ｖ合金（A470,クラス
８）及びその改質合金から製造されている。一つの最も
好ましい組成は、Ｃが0.27〜0.34重量％、Mnが0.70〜1.
0重量％、Ｐ及びＳが最大0.012重量％、Siが0.20〜0.35
重量％、Niが最大0.50重量％、Crが1.05〜1.35重量％、
Moが1.00〜1.30重量％、Ｖが0.21〜0.29重量％、Cuが最
大0.15重量％、Arが最大0.010重量％、Sbが最大0.0015
重量％、Snが最大0.015重量％、Asが最大0.020重量％で
ある。高圧用蒸気タービン構成要素の製造に使用でき、
Nui、Co、Cr及び他の合金成分の含有量にばらつきのあ
るような他の鍛造合金に対しても本発明の方法で補修で
きる。
使用後のタービン構成要素、例えばロータ20,40,50を
用いる場合、高応力が生じている状態の個々の尖塔部44
を機械的に除去することが好ましい。本明細書では、
「機械的に除去する」とは、研削加工、切削加工、アー
ク・ガウジング、及びその他冶金分野の当業者に公知の
方法を含む（但し，これらに限定されない）公知の金属
除去方法のうち任意のものをいう。第４図の場合のよう
に、摩耗又は損傷した尖塔部全体を除去すべきである
が、その理由は、引き続く溶接作業によりこれら構成要
素の高応力領域に弱い熱影響部が生じる恐れを減少させ
ることが重要なためである。
第２図、第４図及び第５図に略示されているように、
本発明の好ましい合金鉄組成物を溶着させるには、これ
ら合金組成物をタービン構成要素の摩耗表面に溶接する
のが良い。この溶接段階は、公知の溶接法のうち任意の
ものを用いて実施しても良いが、好ましくは、ガス・タ
ングステン・アーク溶接法、プラズマアーク溶接法、電
子ビーム溶接法、レーザ溶接法及びガス・メタル・アー
ク溶接法のうち任意の一方法により行う。タービン構成
要素20,40,50内の応力を減少させるため、溶接に先立っ
て、好ましくは少なくとも約100℃〜約300℃まで、より
好ましくは約177℃〜約204℃まで予熱するのが良い。
本発明の好ましいガス・タングステン・アーク溶接法
の実施準備にあたり、溶接すべき表面を状態調節して光
沢のある金属面にするのが好ましい、より好ましくは、
金属母材表面を、変性アルコール、アセトン、メチルク
ロロホルム又は洗浄溶剤の使用により、溶着領域から約
5cm（約２インチ）の距離に亙り清浄にする。また、メ
チルクロロホルムで清浄にした場合には、次にアルコー
ル、アセトン又は溶剤で洗浄すべきことに留意された
い。さらに、溶接すべき金属母材表面を非破壊試験法に
より検査すること、及び最深部の割れが発見され或いは
その存在が疑われる疲労領域を越えて金属を少なくとも
1/16インチさらに除去することが望ましい。
本発明の好ましいガス・タングステン・アーク溶接法
では、次頁の表に示す溶接パラメータが有用であると考
えられる。
第４図に示すように、ビード溶着手順は、ビードを間
隔を置いた状態で順次形成する態様とすべきである。す
なわち、第１のビード１を切削加工された表面に好まし
いロータ40の横幅全体に亙り肉盛りし、次に第２のビー
ド２を調製された表面に、第１のビードから間隔を置い
た状態でロータの横幅全体に亙り溶接する。溶接領域の
外側から内側に向かって溶接金属を肉盛りしてビード１
〜10等を形成すると、溶接により生じる熱影響部（HA
Z）の数は少なくなる。ピーニングを施すのは賢明では
ないので、好ましくは溶接を、自動ガス・タングステン
・アーク溶接機を平らな位置から±15゜の範囲に位置さ
せた状態で行う。この溶接機の溶接停止を、15アンペア
以下の値まで電流を漸減させ、その後アークを消滅させ
ることによい行うものとする。加えて、第４図に示すよ
うな流出タブ46は、溶接物形成の開始及び停止に用いら
れるべきである。というのは、これらの場所は冶金学的
欠陥を生ずる場合があるからである。また、アークブロ
ーを最少限に抑えるため、溶接に先立って金属母材を消
磁するのが望ましい。
溶接中、好ましくは、金属母材のパス間温度を300℃
以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは204℃以下
にすべきである。溶接直後においては、溶接されたター
ビン構成要素を、約149℃〜約260℃で、好ましくは約17
6℃〜約204℃の温度状態に保つべきである。後熱処理に
よる温度維持を行った後、溶接された状態のタービン構
成要素に溶接後熱処理を施して500℃以上、好ましくは6
00℃以上、より好ましくは約663℃以上に昇温させるの
が良い。溶接後熱処理により得る温度を、溶接応力を最
少限に抑え、溶接物及び熱影響部の硬度の十分な「テン
パリング・バック（tempering back）」を生ぜしめ、ま
た、必要ならば熱の影響を受けなかった金属母材の「過
剰焼戻し（overtempering）」を防止して所要の溶接強
度を得るような温度に選択すべきである。本発明の好ま
しいロータ補修法は一般的には、補修溶接部分で局部的
に溶接後熱処理を施す段階を含む。この局部的な応力除
去段階は、所定の軸方向及び半径方向温度勾配に合うよ
う補修法分全体をロータに沿って軸方向に加熱する段階
から成る。
溶接領域の溶接後熱処理の次に、上述の方法により補
修したタービン構成要素20,40,50をサンドブラストして
からこれに対し非破壊検査、例えば、磁気粒子、染色浸
透材又は超音波を用いる非破壊検査を実施する。加え
て、肉盛り溶接部の硬度の測定及び同一の用切作業中に
生じた金属クーポンの引張試験のため機械的試験を実施
する。すると、タービン構成要素は最終的な寸法検査及
び仕上げ加工、即ち個々のセレーション14の形成作業を
行える状態にある。
上記の説明から、本発明は合金鉄製蒸気タービン構成
要素の改良型補修法を提供していることが理解できよ
う。溶接法、合金の組成、熱処理の実施に係る本発明の
構成上の特徴により、高温特性が改善された補修表面が
得られる。種々の実施例を図示説明したが、これは例示
に過ぎず本発明を限定するものではない。当業者には明
らかであろう種々の変形例は特許請求の範囲に記載され
た本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、古い尖塔部が機械加工により切除された制御
段ロータの横断面図である。 第２図は、機械加工された表面に溶着した溶接肉盛り部
を示す第１図の制御段ロータの横断面図である。 第３図は、機械加工されて補修された尖塔部を示す第２
図の制御段ロータの部分横断面図である。 第４図は、流出タブ状プレートの使用状態及びビードの
形成順序が示されている単一の尖塔部補修法を示す部分
斜視図である。 第５図は、尖塔部が機械加工により除去されたロータの
360゜の補修が施され、その結果360゜の溶接肉盛り部が
形成されている状態を示す部分斜視図である。 〔主要な参照番号の説明〕 12,42,54……肉盛り部 14……セレーション 20,40,50……タービン構成要素 44……尖塔部 46……流出タブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｄ 25/00 Ｆ０１Ｄ 25/00 Ｘ (72)発明者 デニス・レイ・アモス アメリカ合衆国，サウス・カロライナ 州，ロック・ヒル，フェルンデイル・ド ライブ 604 (56)参考文献 特開 昭61−249699（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−197253（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−192802（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−127171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−282796（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−12364（ＪＰ，Ａ) 米国特許4940390（ＵＳ，Ａ) 米国特許4903888（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/00 - 9/095 B23K 9/167 F01D 5/00 - 5/34 F01D 25/00

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】合金成分としてCr、Mo及びＶを含む合金鉄
    製蒸気タービン構成要素の摩耗表面を補修する方法にお
    いて、ガス・タングステン・アーク溶接法により約60〜
    140Aの直流電流で溶接金属の第１の層を摩耗表面に溶着
    させてタービン構成要素中に熱影響部を生ぜしめ、約75
    〜175Aの直流電流で溶接金属の第２の層を第１の層上に
    溶着させ、第２の層がタービン構成要素中の前記熱影響
    部の少なくとも一部を焼き戻すようにすることを特徴と
    するタービン構成要素摩耗表面の補修法。
  2. 【請求項２】蒸気タービン構成要素は、約1.05重量％〜
    約1.35重量％のCrと、約1.00重量％〜約1.30重量％のMo
    と、約0.21重量％〜約0.29重量％のＶとを含有している
    ことを特徴とする請求項１記載のタービン構成要素摩耗
    表面の補修法。
  3. 【請求項３】溶接に先立ち、蒸気タービン構成要素を、
    少なくとも約177℃まで予熱することを特徴とする請求
    項１又は２記載のタービン構成要素摩耗表面の補修法。
  4. 【請求項４】タービン構成要素は、少なくとも１つの摩
    耗尖塔部を備えたロータであり、先ず、前記摩耗尖塔部
    をロータから機械的に除去して調製された表面を形成
    し、次に、第１の溶接ビードを調製表面にロータの横幅
    全体に亙って溶着させ、次いで第２の溶接ビードを、第
    １の溶接ビードから横方向に間隔を置いた状態で、調製
    表面にロータの横幅全体に亙って溶着させることを特徴
    とする請求項１、２又は３に記載のタービン構成要素摩
    耗表面の補修法。
  5. 【請求項５】少なくとも溶接の開始表面となる第１の流
    出タブを少なくともロータの第１の長さ方向縁部に沿っ
    て位置させ、溶接の停止表面となる第２の流出タブを第
    １の長さ方向縁部から見てロータの横方向反対側の第２
    の長さ方向縁部に位置させることを特徴とする請求項４
    記載のタービン構成要素摩耗表面の補修法。
  6. 【請求項６】第１及び第２の流出タブを、少なくとも２
    つのオーバーラップした溶接層であるバタリング層とし
    てロータに溶接することを特徴とする請求項５記載のタ
    ービン構成要素摩耗表面の補修法。
  7. 【請求項７】バタリング層は、クロムから成ることを特
    徴とする請求項６記載のタービン構成要素摩耗表面の補
    修法。
  8. 【請求項８】母材のパス間温度を300℃以下に保つこと
    を特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一つの項に記
    載のタービン構成要素摩耗表面の補修法。
  9. 【請求項９】溶接金属の第１及び第２の層を溶着させた
    後、蒸気タービン構成要素並びに第１及び第２の層を、
    温度149℃〜260℃に保つことを特徴とする請求項１〜８
    のうちいずれか一つの項に記載のタービン構成要素摩耗
    表面の補修法。
  10. 【請求項１０】蒸気タービン構成要素並びに溶接金属の
    第１及び第２の層を500℃以上に加熱することを特徴と
    する請求項９記載のタービン構成要素摩耗表面の補修
    法。
  11. 【請求項１１】熱を取り去るために銅製側板を蒸気ター
    ビン構成要素上に配設し、銅製側板を水冷することを特
    徴とする請求項１〜10のうちいずれか一つの項に記載の
    タービン構成要素摩耗表面の補修法。
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