JP4822767B2 - Gas turbine hot parts repair and deformation correction method - Google Patents
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本発明は、長期間に亘る運転の結果、材質劣化や変形を引き起したガスタービン高温部品を再生させる際に有効なガスタービン高温部品の補修・変形修正方法に関する。 The present invention relates to a gas turbine high-temperature component repair / deformation correction method that is effective when regenerating a gas turbine high-temperature component that has caused material deterioration or deformation as a result of operation over a long period of time.
発電用や航空機用のガスタービンは、温度1000℃以上の作動ガスに膨張仕事をさせる過酷な状態であり、累積運転時間が多くなってくると、その高温部品に材質劣化や変形が現われてくる。 Gas turbines for power generation and aircraft are in a harsh state in which working gas having a temperature of 1000 ° C. or higher is subjected to expansion work, and as the cumulative operation time increases, material deterioration and deformation appear in the high-temperature parts. .
このため、ガスタービン高温部品、例えば燃焼器ライナ、トラジションピース(燃焼器尾筒)、静翼、動翼等は、Ni基超合金等の析出強化型合金等を使用している。 For this reason, precipitation-strengthening alloys such as Ni-base superalloys are used for gas turbine high-temperature parts such as combustor liners, transition pieces (combustor tail cylinders), stationary blades, and moving blades.
また、ガスタービン高温部品は、使用する析出強化型合金が高価であるため、できるだけ廃棄や新規製作を行わず、劣化、変形したものを補修・修正して再使用している。 Further, since the precipitation-strengthened alloy to be used is expensive, the gas turbine high-temperature component is reused after repairing / correcting a deteriorated or deformed one without performing disposal or new production as much as possible.
この場合、材質劣化の補修手段には、HIP(Hot Isostatic Pressing)による材質再生が行われ、かなりの効果を出している。 In this case, the material deterioration is repaired by material regeneration by HIP (Hot Isostatic Pressing), which has a considerable effect.
このような手法を用いて、翼等の材質劣化を補修する技術には、例えば特許文献1や特許文献2等が開示されている。
For example, Patent Literature 1 and
他方、例えば翼変形の修復技術は、対象部分を修正するものでなく、タービン軸の円周上に沿って配置する翼列の配置に手を加え、隣り合う翼の頂部に設けたシュラウドの接触面積が小さくなり過ぎないように、シュラウド隙間を適正寸法に調整するものである。 On the other hand, for example, the blade deformation repair technique does not correct the target part, but modifies the arrangement of the blade rows arranged along the circumference of the turbine shaft, and contacts the shrouds provided on the tops of adjacent blades. The shroud gap is adjusted to an appropriate dimension so that the area does not become too small.
具体的には、翼を鍛造によって製作する際、翼有効部(作動流体通過部分)に生じた捩れ歪みや曲がり歪み等の矯正を、プレス機械等を用いて翼腹側および翼背側のそれぞれから押圧力を与える手法である。 Specifically, when manufacturing a blade by forging, correct the torsional distortion and bending distortion generated in the blade effective part (working fluid passage part) using the press machine etc. This is a method of applying a pressing force from
このような手法を用いて翼等の変形を修復する技術には、例えば、特許文献3や特許文献4等が開示されている。
ところで、特許文献1,2に開示されたHIP処理を用いる材質再生化処理は、良好な成果を収めているものの、HIP処理が不活性ガスによる等方加圧を加えているので、変形を修復させることに適していない。
By the way, although the material regeneration process using the HIP process disclosed in
このため、隣り合う翼のシュラウドの接触面積が小さくなり過ぎないように、プレス機械の押圧力を利用するとともに、翼の配置の際、手を加えて調整を行っている。 For this reason, in order to prevent the contact area between the shrouds of adjacent wings from becoming too small, the pressing force of the press machine is used and adjustments are made by hand during the placement of the wings.
このため、調整に時間とコストがかかるとともに、調整によって隣り合う翼の接触面積が確保できても全体のバランス調整が難しくなる。 For this reason, time and cost are required for adjustment, and even if the contact area between adjacent blades can be ensured by adjustment, the overall balance adjustment becomes difficult.
また、どのように配置しても接触面積を確保できない場合もある。 In addition, the contact area may not be ensured regardless of the arrangement.
他方、特許文献3,4に開示されたプレス機械等を用い、翼に押圧力を与えて変形を修復する技術は、変形を修復させることに好適であっても、翼等に押圧力を加えるだけでは翼等の材質劣化を補修させることが難しい。
On the other hand, even if the technology for applying a pressing force to the blade to repair the deformation using the press machine disclosed in
このように、材質劣化補修技術といい、形状・寸法の変形修復技術といい、補修、修復のための個々の技術に対しては優れていても、両方を同時に満たす技術は、未だ実現していない。 In this way, it is called material deterioration repair technology, shape / dimension deformation repair technology, which is superior to individual technologies for repair and repair, but technology that satisfies both at the same time has not yet been realized. Absent.
特に、上述の補修技術および修復技術は、多くの作業時間、コストおよび作業員の労力を必要とするだけに、より簡素にしてより早く補修、修復が同時に行いえる新たな技術の実現が望まれていた。 In particular, the above-mentioned repair technology and repair technology require a lot of work time, cost, and labor of workers, and therefore it is desired to realize a new technology that can be repaired and repaired at the same time more simply and quickly. It was.
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、対象製品の材質劣化補修施工および変形修復施工を同時に行い得るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed based on such a situation, and it aims at providing the repairing and deformation | transformation correction method of the gas turbine high temperature components which can perform the material deterioration repair construction and deformation | transformation repair construction of object product simultaneously. .
本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法は、上述の目的を達成するために、請求項1に記載したように、高温下で使用されるガスタービン高温部品の補正・変形修正の際、不具合を確認把握する受入検査工程と、HIP処理による材質劣化の回復および重量物の重量を利用した変形修正を同時に行う回復処理・変形修正工程と、前記部品の組織および形状寸法を製作時の状態に回復させる溶体化熱処理工程および時効熱処理工程と、時効熱処理工程後、前記部品を検査する出荷前検査工程とを有し、前記変形修正で利用する重量物は、予め作成しておいた変形量−重量物重量の相関を示すマスターカーブを用いて重量物の重量を設定し、設定した重量の重量物をガスタービン高温部品の変形した部分に装着することを特徴とする方法である。 In order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine high-temperature part repair / deformation correction method according to the present invention is a correction / deformation correction of a gas turbine high-temperature part used at high temperatures as described in claim 1. At the time of production, the acceptance inspection process to confirm and grasp the defect, the recovery process / deformation correction process to simultaneously recover the material deterioration due to HIP processing and the deformation correction using the weight of the heavy object, and the structure and shape dimensions of the parts a solution heat treatment step and the aging heat treatment process to restore the state, after the aging heat treatment process, possess a pre-shipment inspection step of inspecting the part, heavy utilized in the deformation correction is previously prepared The weight of the heavy object is set using a master curve indicating the correlation between the amount of deformation and the weight of the heavy object, and the heavy object having the set weight is attached to the deformed portion of the gas turbine high-temperature part. It is a method to do.
また、本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法は、上述の目的を達成するために、請求項2に記載したように、高温下で使用されるガスタービン高温部品の補正・変形修正の際、不具合を確認把握する受入検査工程と、HIP処理による材質劣化の回復および重量物の重量を利用した変形修正を同時に行う回復処理・変形修正工程と、回復処理・変形修正工程後、前記部品を検査する出荷前検査工程とを有し、前記変形修正で利用する重量物は、予め作成しておいた変形量−重量物重量の相関を示すマスターカーブを用いて重量物の重量を設定し、設定した重量の重量物をガスタービン高温部品の変形した部分に装着することを特徴とする方法である。
In addition, in order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine high-temperature part repair / deformation correction method according to the present invention corrects / deforms a gas turbine high-temperature part used at high temperatures as described in
また、本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法は、上述の目的を達成するために、請求項3に記載したように、回復処理工程は、HIP処理方法である。
Further, in order to achieve the above object, the gas turbine high-temperature part repair / deformation correction method according to the present invention is the HIP processing method as described in
また、本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法は、上述の目的を達成するために、請求項4に記載したように、変形修正工程は、予め作成しておいた変形量−重量物重量の相関を示すマスターカーブを用いて重量物の重量を設定し、設定した重量物の重量をガスタービン高温部品の変形した部分に装着する方法である。 Moreover, in order to achieve the above-described object, the gas turbine high-temperature part repair / deformation correction method according to the present invention includes a deformation correction step in which the deformation correction step is performed in advance. In this method, the weight of a heavy article is set using a master curve indicating the correlation of the weight of the heavy article, and the set weight of the heavy article is attached to a deformed portion of the gas turbine high-temperature component.
また、本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法は、上述の目的を達成するために、請求項5に記載したように、ガスタービン高温部品は、燃焼器ライナ、トラジションピース、静翼および方動翼のうち、いずれかを選択する方法である。 Moreover, in order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine high-temperature component repair / deformation correction method according to the present invention includes a combustor liner, a transition piece, This is a method of selecting either a stationary blade or a moving blade.
本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法は、高温部品の補修・変形修正の際、受入検査工程、溶体化熱処理、時効熱処理工程、出荷前工程のほかに回復処理・変形修正工程を加え、高温部品の材質劣化および変形修正を同時に行い得る工程にしているので、作業時間をより一層短縮させて作業員の労力軽減を図ることができ、作業効率をより一層改善して保全対策に寄与することができる。 The gas turbine high-temperature part repair / deformation correction method according to the present invention is a recovery process / deformation correction process in addition to an acceptance inspection process, a solution heat treatment, an aging heat treatment process, and a pre-shipment process when repairing and deforming a high-temperature part. In addition, because it is a process that allows material deterioration and deformation correction of high-temperature parts at the same time, the work time can be further shortened to reduce the labor of workers, and work efficiency can be further improved and maintenance measures taken. Can contribute.
以下、本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a gas turbine high-temperature part repair / deformation correction method according to the present invention will be described with reference to the drawings and reference numerals attached to the drawings.
図1は、本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法の第1実施形態を示すフローチャートである。 FIG. 1 is a flowchart showing a first embodiment of a gas turbine high-temperature part repair / deformation correction method according to the present invention.
本発明に係るガスタービン高温部品は、例えばガスタービン翼等に適用するもので、このガスタービン翼等の補修、変形修正にあたり、翼の形状変化、変形を調査、把握する受入検査(ステップ1)、翼の材質劣化および変形修正を同時に行う翼回復処理・変形修正施工(ステップ2)、翼の組織を当初の状態に調整する溶体化熱処理(ステップ3)および時効熱処理(ステップ4)、翼処理施工後の出荷前検査(ステップ5)の各ステップが採られる。 The gas turbine high-temperature component according to the present invention is applied to, for example, a gas turbine blade and the like. Upon repair and modification of the gas turbine blade, etc., an acceptance inspection (step 1) for investigating and grasping the blade shape change and deformation. , Blade recovery treatment / deformation correction construction that simultaneously performs blade material deterioration and deformation correction (step 2), solution heat treatment (step 3) and aging heat treatment (step 4) for adjusting the blade structure to the original state, blade processing Each step of pre-shipment inspection after construction (step 5) is taken.
まず、ステップ1の受入検査工程では、例えば、設計寿命に到達し、廃却予定となったNi基超合金であるインコネル738LC製の翼に対して適用しており、翼表面の亀裂、減肉、凹み、異物付着等を目視確認し、欠陥等が目視確認できないとき、蛍光浸透探傷検査を行い、さらに、ハイトゲージ等を用いて翼頂部に設けたシュラウドの翼根元部からの高さを計測し、設計当初の変形有無を確認する。 First, in the acceptance inspection process of Step 1, for example, it is applied to a blade made of Inconel 738LC, which is a Ni-based superalloy that has reached the design life and is scheduled to be discarded. Fluorescent penetrant inspection is performed when defects such as dents and foreign objects cannot be confirmed visually, and the height from the blade root of the shroud provided on the blade top is measured using a height gauge or the like. Check for deformation at the beginning of the design.
ステップ1で、翼の材質劣化および変形が確認されると、ステップ2では、翼回復処理と変形修正の施工が同時に行われる。
When it is confirmed in step 1 that the blade has deteriorated in material quality and deformation, in
翼回復は、HIP処理が約4時間に亘って行われる。このHIP処理は、例えば電気炉に収容する翼をヒータ等で約1190℃に加熱するとともに、ガス、例えばアルゴンガスを1000気圧にして封入する。 Wing recovery takes place over about 4 hours of HIP processing. In this HIP process, for example, a blade accommodated in an electric furnace is heated to about 1190 ° C. by a heater or the like, and a gas, for example, argon gas is sealed at 1000 atm.
その際、翼のうち、シュラウドの変形修正も行われる。この変形は、図2に示すように、翼1の頂部に設けたシュラウド2が製作当初、実線で示す位置にあったものが、運転中、高温燃焼ガスに晒されて、クリープ変形を起し、破線で示す位置に変形することがある。
At that time, the deformation of the shroud of the wing is also corrected. As shown in FIG. 2, this deformation occurs when the
この場合、変形量は、ステップ1で示したように、ハイトゲージ等を用いて計測されているので、変形量に見合う重量物3が破線で示す位置に変形するシュラウド2aに装着される。この重量物3の設定は、図3に示すように、シュラウド2aの修正量と重量物3の重量との関係を予めマスターカーブとして作成しておき、このマスターカーブから重量物3の重量が選択される。
In this case, since the deformation amount is measured using a height gauge or the like as shown in step 1, the
シュラウド2aの変形は、翼の腹側方向に多く見受けられるので、翼腹側のシュラウド2aの変形をハイトゲージ等できめ細かく計測される。
Since many deformations of the
ステップ2での翼回復処理、変形修正工程が終ると、ステップ3では溶体化熱処理が行われ、続いてステップ4では時効熱処理が行われる。
When the blade recovery process and the deformation correction process in
溶体化熱処理は、例えば、電気炉で、温度約1121℃の加熱状態の下、約2時間に亘って行われ、さらにステップ4の時効熱処理では、温度約834℃の加熱状態の下、約4時間に亘って行われ、翼の組織および形状寸法を製作時の状態に回復させる。
The solution heat treatment is performed, for example, in an electric furnace under a heating state at a temperature of about 1121 ° C. for about 2 hours, and in the aging heat treatment in
ステップ4の時効熱処理工程が終ると、最後に、ステップ5の出荷前検査工程が行われる。ステップ5の出荷前検査工程は、ステップ1の受入検査工程を行ったと同様に、亀裂、減肉等の目視検査、目視検査ができないときの蛍光浸透探傷検査、ハイトゲージを用いた形状寸法検査が行われ、翼が製作当初に回復したことが確認されたとき、出荷される。
When the aging heat treatment process in
このように、本実施形態は、翼の補修、変形修正にあたり、翼の材質劣化を回復させる回復処理と同時に翼変形を修正する変形修正処理を同時に行い得る手法に構成するので、作業時間をより一層短縮させて作業者の労力を軽減させることができる。 As described above, in this embodiment, in the repair and deformation correction of the blade, since the deformation correction processing for correcting the blade deformation is performed at the same time as the recovery processing for recovering the material deterioration of the blade, the working time is further increased. It can be further shortened to reduce the labor of the operator.
図4は、本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法の第2実施形態を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing a second embodiment of the gas turbine high-temperature part repair / deformation correction method according to the present invention.
本発明に係るガスタービン高温部品は、例えばガスタービン燃焼器のライナやガスタービン翼のうち、動翼等に適用するもので、これらガスタービン高温部品の補修、変形修正にあたり、第1実施形態と同様に、高温部品の形状変化、変形を調査、把握する受入検査工程(ステップA)、高温部品の材質劣化および変形修正を同時に行う高温部品回復処理・変形修正工程(ステップB)、高温部品処理施工後の出荷前検査工程(ステップC)の各ステップが採られる。 The gas turbine high-temperature component according to the present invention is applied to, for example, a moving blade of a gas turbine combustor liner and gas turbine blades. For repair and modification of these gas turbine high-temperature components, the first embodiment and Similarly, an acceptance inspection process (step A) for investigating and grasping the shape change and deformation of a high-temperature part, a high-temperature part recovery process and a deformation correction process (step B) for simultaneously performing material deterioration and deformation correction of the high-temperature part, and high-temperature part processing Each step of the pre-shipment inspection process (step C) after construction is taken.
ここで、第1実施形態と異なるところは、溶体化熱処理および時効熱処理が用いられていない点である。 Here, the difference from the first embodiment is that solution heat treatment and aging heat treatment are not used.
これは、ハステロイX材を燃焼器ライナに用いるとき、高温部品回復・変形修正工程の際、図5に示すように、破線で示すガスタービン燃焼器4の変形域Pに重量物3を装着し、HIP処理のときに変形を修正するだけで良く、第1実施形態のように、溶体化熱処理、事項熱処理を必要としないことに基づく。
This is because, when using Hastelloy X material for the combustor liner, as shown in FIG. 5, the
なお、上述ステップA,B,Cは、第1実施形態と同一のステップを採る。 The steps A, B, and C described above are the same steps as in the first embodiment.
このように、本実施形態は、ガスタービン高温部品の補修、変形修正にあたり、ステップAの受入検査工程、ステップBの高温部品回復処理・変形修正工程およびステップCの出荷前検査工程の簡素なステップに構成するので、作業時間をより一層短縮させて作業者の労力を軽減させることができる。 As described above, the present embodiment is a simple step of the acceptance inspection process in Step A, the high temperature part recovery process / deformation correction process in Step B, and the pre-shipment inspection process in Step C in repairing and modifying the gas turbine high temperature parts. Therefore, the work time can be further shortened and the labor of the operator can be reduced.
なお、本実施形態は、ハステロイ材を用いた燃焼器ライナを適用対象としたが、この例に限らず、Ni基超合金であるU500材、U520材、IN989材、MarM247材、IN792材を用いたガスタービン動翼やガスタービン燃焼器のトラジションピース、あるいはガスタービン静翼にも適用される。 In this embodiment, the combustor liner using the Hastelloy material is applied. However, the present invention is not limited to this example, and the U500 material, the U520 material, the IN989 material, the MarM247 material, and the IN792 material, which are Ni-based superalloys, are used. It is also applied to transition pieces of gas turbine rotor blades and gas turbine combustors, or gas turbine stationary blades.
1 翼
2,2a シュラウド
3 重量物
4 ガスタービン燃焼器
1
Claims (3)
HIP処理による材質劣化の回復および重量物の重量を利用した変形修正を同時に行う回復処理・変形修正工程と、
前記部品の組織および形状寸法を製作時の状態に回復させる溶体化熱処理工程および時効熱処理工程と、
時効熱処理工程後、前記部品を検査する出荷前検査工程とを有し、
前記変形修正で利用する重量物は、予め作成しておいた変形量−重量物重量の相関を示すマスターカーブを用いて重量物の重量を設定し、設定した重量の重量物をガスタービン高温部品の変形した部分に装着することを特徴とするガスタービン高温部品の補修・変形修正方法。 Acceptance inspection process for confirming and grasping problems when correcting and correcting deformation of gas turbine hot parts used at high temperatures,
Recovery process / deformation correction process for simultaneously recovering material deterioration due to HIP processing and deformation correction using the weight of heavy objects,
A solution heat treatment step and an aging heat treatment step for restoring the structure and shape of the part to the state at the time of production; and
After aging heat treatment step, it possesses a pre-shipment inspection step of inspecting the part,
The heavy load used for the deformation correction is set in advance using a master curve indicating the correlation between the deformation amount and the heavy load weight prepared in advance. A method for repairing and deforming a gas turbine high-temperature part, characterized by being mounted on a deformed part of the gas turbine.
HIP処理による材質劣化の回復および重量物の重量を利用した変形修正を同時に行う回復処理・変形修正工程と、
回復処理・変形修正工程後、前記部品を検査する出荷前検査工程とを有し、
前記変形修正で利用する重量物は、予め作成しておいた変形量−重量物重量の相関を示すマスターカーブを用いて重量物の重量を設定し、設定した重量の重量物をガスタービン高温部品の変形した部分に装着することを特徴とするガスタービン高温部品の補修・変形修正方法。 Acceptance inspection process for confirming and grasping problems when correcting and correcting deformation of gas turbine hot parts used at high temperatures,
Recovery process / deformation correction process for simultaneously recovering material deterioration due to HIP processing and deformation correction using the weight of heavy objects,
After the recovery process, the deformation correction process, possess a pre-shipment inspection step of inspecting the part,
The heavy load used for the deformation correction is set in advance using a master curve indicating the correlation between the deformation amount and the heavy load weight prepared in advance. A method for repairing and deforming a gas turbine high-temperature part, characterized by being mounted on a deformed part of the gas turbine.
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