JP5885625B2

JP5885625B2 - トランジションピースの損傷補修方法およびトランジションピース

Info

Publication number: JP5885625B2
Application number: JP2012200437A
Authority: JP
Inventors: 斎藤　大蔵; 大蔵斎藤; 歴高久; 吉岡　洋明; 洋明吉岡; 伊藤　勝康; 勝康伊藤; 石橋　和利; 和利石橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: JP2014055543A

Description

本発明の実施形態は、トランジションピースの損傷補修方法およびトランジションピースに関する。

ガスタービン発電プラントでは、ガスタービンと同軸に設けられた圧縮機の駆動によって圧縮された圧縮空気、および燃料を燃焼器に導入し、これらを燃焼器ライナの燃焼室内で燃焼させる。燃焼により発生した高温の燃焼ガスは、トランジションピースを経て、静翼および動翼からなるタービン部へ導入され、膨張して動翼を回転駆動させる。ガスタービン発電プラントでは、この回転駆動による運動エネルギを利用して、発電機などが回転駆動して発電を行っている。

また、近年、大気中への二酸化炭素の排出量削減の観点から、天然ガスと酸素との燃焼により生成されたＣＯ_２を作動流体としてタービンを駆動するＣＯ_２タービン発電プラントが注目されている。ＣＯ_２タービンにおいては、生成されたＣＯ_２の大部分を燃焼器に循環させる方式が採用され、ＣＯ_２の排出を削減することができる。

ガスタービンやＣＯ_２タービンの高温部品である、燃焼器ライナ、トランジションピース、静翼および動翼は、Ｎｉ基、Ｃｏ基、またはＮｉ−Ｆｅ基の超合金などで形成されているが、タービンの運転に伴って種々の損傷が発生する。これらの高温部品は、高温の燃焼ガス雰囲気に曝されるため材質劣化が生じる。また、これらの高温部品は、起動時においては、低温環境域から高温環境域に、停止時においては、高温環境域から低温環境域にそれぞれ推移する段階で熱疲労が生じ、疲労損傷が蓄積する。その結果、高温部品に、き裂などが生じる。

ところで、例えば、ガスタービンの高温部品の保守管理は、機器の設計段階で決まるクリープあるいは疲労寿命と、実機の運転、立地上の環境により設定される設計寿命とに基づいて、同一機種あるいは同一運転形態をとるガスタービンを分類し、分類された各グループの先行機の実績を用いて設計寿命を補正し、後続機の保守管理を行っている。近年では、タービンの高温部品の劣化、損傷診断を効率的に精度よく予測する保守管理方法が実施されつつある。いずれの保守管理方法においても、ガスタービンの高温部品は、必要に応じて定検毎に補修が繰り返えされ、管理寿命に到達した後に一律に廃却となり、高価な新品と交換される。

トランジションピースの定検毎の補修においても、発生したき裂は、許容範囲内で溶接補修される。また、高温酸化により減肉した領域についても、溶接によって肉盛補修している。

特開平１１−１１７７０５号公報

補修が広範囲になる場合、溶接補修においては、局所的な入熱量が大きくなる。そのため、溶接補修の際、薄肉構造であるトランジションピースの変形が生じることがある。

本発明が解決しようとする課題は、トランジションピースの構成部材の変形を伴わずに、容易に広範囲の補修を行うことができるトランジションピースの損傷補修方法、およびこの損傷補修方法により補修されたトランジションピースを提供することである。

実施形態のトランジションピースの損傷補修方法では、高温の作動流体をタービン部に導くトランジションピースに生じた損傷を補修する。このトランジションピースの損傷補修方法は、損傷を有する前記トランジションピースの基材の、外表面に形成された酸化皮膜および内表面に形成されたコーティング層を除去する皮膜・コーティング除去工程と、少なくとも損傷した部分を覆うように、シート状のろう付け補修材を配置する補修材配置工程とを備える。

さらに、トランジションピースの損傷補修方法は、前記ろう付け補修材が配置された前記基材を拡散熱処理し、前記ろう付け補修材を溶融し、前記基材の外表面に形成された損傷を補修し、かつ同時に溶体化処理を施す拡散ろう付け工程と、拡散ろう付けされた前記基材を時効処理する熱処理工程と、前記基材の内表面にコーティング層を形成するコーティング層形成工程とを具備し、前記補修材配置工程において配置される前記ろう付け補修材は、前記ろう付け補修材の厚さ方向に垂直な方向に前記ろう付け補修材を貫通するように、前記拡散熱処理、前記溶体化処理および前記時効処理における温度で溶融しない材料で構成された、両端が開口する少なくとも１つのパイプ状部材を備える。

第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法が適用されるトランジションピース部を備えるガスタービンの構成を一部断面で示す図である。第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法が適用されるトランジションピース部の、燃焼ガスの流れ方向に沿う断面を示す図である。第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法が適用されるトランジションピースの斜視図である。第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法が適用されるトランジションピースの断面の一部を示す図である。第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための流れ図である。第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程におけるトランジションピースの断面の一部を示している。第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程におけるトランジションピースの断面の一部を示している。第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程におけるトランジションピースの断面の一部を示している。第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための流れ図である。第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程におけるトランジションピースの断面の一部を示している。第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程におけるトランジションピースの断面の一部を示している。第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程におけるトランジションピースの断面の一部を示している。第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程におけるトランジションピースの断面の一部を示している。第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、他の構成のろう付け補修材が配置されたときのトランジションピースの断面の一部を示している。第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、他の構成のろう付け補修材が配置されたときのトランジションピースの断面の一部を示している。第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、他の構成のろう付け補修材が拡散ろう付けされた後のトランジションピースの断面の一部を示している。第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、他の構成のろう付け補修材が拡散ろう付けされた後のトランジションピースの断面の一部を示している。第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための流れ図である。第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程におけるトランジションピースの断面の一部を示している。第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程におけるトランジションピースの断面の一部を示している。第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程におけるトランジションピースの断面の一部を示している。第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程におけるトランジションピースの断面の一部を示している。第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、他の構成の耐酸化性部材が配置されたときのトランジションピースの断面の一部を示している。第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、他の構成の耐酸化性部材が配置されたときのトランジションピースの断面の一部を示している。第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、他の構成の耐酸化性部材が拡散ろう付けされた後のトランジションピースの断面の一部を示している。第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、他の構成の耐酸化性部材が拡散ろう付けされた後のトランジションピースの断面の一部を示している。第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によって補修されたトランジションピースの基材の引張強さの測定結果を示す図である。第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によって補修されたトランジションピースの基材の引張強さの測定結果を示す図である。第４の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によって補修されたトランジションピースの基材の引張強さの測定結果を示す図である。第５の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によって補修されたトランジションピースの基材の引張強さの測定結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法が適用されるトランジションピース部１０を備えるガスタービン１００の構成を一部断面で示す図である。なお、以下において、ガスタービン１００のトランジションピースを例示して説明するが、例えば、ＣＯ_２タービンにおける、燃焼器から排出された作動流体をタービン部に導くトランジションピースにおいても同様の損傷補修方法を適用することができる。

図１に示すように、ガスタービン１００は、外気を圧縮する圧縮機１１０と、圧縮機１１０で加圧された空気と燃料とを混合して燃焼させる燃焼器ライナ１２０と、燃焼器ライナ１２０で生成した燃焼ガスをタービン部１３０に導くトランジションピース部１０と、トランジションピース部１０を通過した燃焼ガスにより回転駆動するタービン部１３０とを備えている。

圧縮機１１０は、圧縮機ケーシング１１１内に、動翼１１２が植設された圧縮機ロータ１１３を備えている。動翼１１２は、周方向に複数植設され、軸方向に複数段の動翼翼列を構成している。また、圧縮機ケーシング１１１の内周には、静翼１１４が複数配置され、静翼翼列を構成している。そして、静翼翼列と動翼翼列とが軸方向に交互に構成されている。動翼１１２が回転することで、外部の空気が圧縮されつつガスタービン１００内に導かれる。

燃焼器ライナ１２０は、例えば、カン型の燃焼器からなり、圧縮機１１０の周囲に均等に複数備えられている。燃焼器ライナ１２０では、圧縮機で加圧された空気と燃料とを混合して燃焼させて、燃焼ガス生成する。

トランジションピース部１０は、詳細に後述するが、燃焼器ライナ１２０の出口側端部に接続され、燃焼器ライナ１２０からの燃焼ガスを整流しつつタービン部１３０に導く。

タービン部１３０は、タービンケーシング１３１内に、動翼１３２が植設されたタービンロータ１３３を備えている。動翼１３２は、周方向に複数植設され、軸方向に複数段の動翼翼列を構成している。また、タービンケーシング１３１の内周には、静翼１３４が複数配置され、静翼翼列を構成している。そして、静翼翼列と動翼翼列とが軸方向に交互に構成されている。タービン部１３０に導入された燃焼ガスは、静翼１３４を経て動翼１３２に噴射され、これにより動翼１３２およびタービンロータ１３３が回転する。そして、タービンロータ１３３に連結された発電機（図示しない）において、回転エネルギが電気エネルギに変換される。

次に、トランジションピース部１０について説明する。

図２は、第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法が適用されるトランジションピース部１０の、燃焼ガスの流れ方向に沿う断面を示す図である。

図２に示すように、トランジションピース部１０は、燃焼器ライナ１２０からの燃焼ガスを内部に流通してタービン部１３０に導くトランジションピース２０と、トランジションピース２０の外周を間隙空間を介して覆うように設けられた外筒３０とを備える、二重管構造によって構成されている。

外筒３０には、圧縮機１１０からの空気の一部をトランジションピース２０の外表面に向けて噴出するための複数の噴出孔３１が形成されている。なお、上記した圧縮機１１０からの空気の一部は、冷却空気ＣＡとして機能する。

トランジションピース２０の上流側端部（図２ではトランジションピース２０の左側端部）は、円形に開口している。この開口端部には、円筒状の燃焼器ライナ１２０の出口側端部（図２では燃焼器ライナ１２０の右側端部）が嵌合している。一方、トランジションピース２０の下流側端部（図２ではトランジションピース２０の右側端部）は、矩形または扇形に開口している。このように、トランジションピース２０における、燃焼ガスが流れる方向に垂直な断面の形状は、円形から扇形に変形している。また、燃焼ガスに曝されるトランジションピース２０の基材２１の内表面２１ａには、コーティング層５０が形成されている。

外筒３０は、トランジションピース２０の形状に対応した形状を有し、燃焼器外筒１２１側の端部（図２では外筒３０の左側端部）は、円形に開口し、静翼１３４側の端部（図２では外筒３０の右側端部）は、矩形または扇形に開口している。また、外筒３０の燃焼器外筒１２１側の端部（図２では外筒３０の左側端部）には、燃焼器ライナ１２０の外周を間隙空間を介して覆うように設けられた、円筒状の燃焼器外筒１２１の出口側端部（図２では燃焼器外筒１２１の右側端部）が嵌合している。

図３は、第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法が適用されるトランジションピース２０の斜視図である。図４は、第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法が適用されるトランジションピース２０の断面の一部を示す図である。

図３および図４に示すトランジションピース２０は、発電プラントにおいて長期間に亘って使用されたものである。このトランジションピース２０の基材２１の外表面２１ｂには、損傷であるき裂６０が発生している。

トランジションピース２０の基材２１の内表面２１ａには、コーティング層５０が形成されている。コーティング層５０は、図４に示すように、基材２１の内表面２１ａに形成された金属材料からなる金属層５１、およびこの金属層５１の表面に積層して形成されたセラミックス材料からなるセラミックス層５２を備える。

トランジションピース２０の基材２１は、例えば、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（ヘインズアロイ社製）やハステロイＸ（ヘインズアロイ社製）などのＮｉ基耐熱合金で構成されている。表１には、基材２１を構成する材料の組成成分の一例を示す。

コーティング層５０の金属層５１は、例えば、ＮｉＣｏＣｒＡｌＹなどの金属で構成されている。コーティング層５０のセラミックス層５２は、例えば、８％のＹ_２Ｏ_３を含有して安定化されたＺｒＯ_２などのセラミックスで構成されている。金属層５１は、例えば、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）、真空プラズマ溶射（ＶＰＳ）などによって形成され、セラミックス層５２は、例えば、大気プラズマ溶射（ＡＰＳ）などによって形成される。

ここでは、図４に示す、基材２１の外表面２１ｂにき裂６０を有するトランジションピース２０における損傷の補修方法を例示して説明する。

図５は、第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための流れ図である。図６〜図８は、第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程におけるトランジションピース２０の断面の一部を示している。

まず、補修を施すトランジションピース２０を目視によって観察し、き裂６０の有無、き裂６０の発生箇所などを確認する。さらに、例えば、浸透探傷検査によって、き裂６０の有無、き裂６０の発生箇所などを検査する（ステップＳ７０）。なお、損傷を確認および検査する前に、後述する洗浄処理（ステップＳ７２）と同様の処理を施してもよい。

続いて、図６に示すように、基材２１の外表面２１ｂに形成された酸化皮膜６５および基材２１の内表面２１ａに形成されたコーティング層５０を除去する（皮膜・コーティング除去工程（ステップＳ７１））。なお、酸化皮膜６５の除去とコーティング層５０の除去は、いずれを先に行ってもよい。

酸化皮膜は、例えば、アルミナなどからなる研磨剤の粒子を高速で吹き付けるブラスト処理などによって除去される。また、き裂６０の内部の酸化皮膜は、例えば、フッ化水素雰囲気中で熱処理（例えば、温度が１０００℃下）して還元されることで除去される。

なお、酸化皮膜の除去前または除去後、例えば、砥石などを用いたグラインダによって、き裂自体を除去してもよい。

コーティング層５０の除去においては、まず、基材２１の内表面２１ａの最も外側に形成されたセラミックス層５２を除去する。セラミックス層５２は、例えば、アルミナなどからなる粒子を高速で吹き付けるブラスト処理などによって除去される。そして、セラミックス層５２を除去した後、金属層５１を除去する。金属層５１は、セラミックス層５２と同様に、アルミナなどからなる研磨剤粒子を高速で吹き付けるブラスト処理などによって除去される。なお、金属層５１は、例えば、金属層５１を除去する、塩酸、リン酸などの薬剤を使用する化学処理などで除去されてもよい。

続いて、酸化皮膜６５およびコーティング層５０が除去された基材２１を洗浄する（ステップＳ７２）。洗浄工程では、例えば、炭化水素などの有機溶剤が浸み込んだウエスなどを用いて、基材２１の内表面２１ａや外表面２１ｂの汚れや油分などが拭き取られる。

続いて、スラリー状のろう付け補修材８０が入った容器に、酸化皮膜６５およびコーティング層５０が除去された基材２１を浸漬して、図７に示すように、基材２１の内外表面にろう付け補修材８０を付着させる（補修材付着工程（ステップＳ７３））。

ろう付け補修材８０は、後述する拡散熱処理によって溶融するＮｉ基溶融合金粉末と、このＮｉ基溶融合金粉末よりも融点が高く、拡散熱処理によって溶融しないＮｉ基非溶融合金粉末とを配合して構成された配合粉末を含んでいる。スラリー状のろう付け補修材８０は、Ｎｉ基溶融合金粉末、Ｎｉ基非溶融合金粉末、および有機物系などのバインダを、例えば、混合機などによって混合することで作製される。

Ｎｉ基溶融合金粉末は、例えば、ＪＩＳＺ３２６５で規定されている、ＢＮｉ−１、ＢＮｉ−１Ａ、ＢＮｉ−２、ＢＮｉ−３、ＢＮｉ−４、ＢＮｉ−５、ＢＮｉ−６、ＢＮｉ−７のＮｉ基合金や、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ系のＮｉ基合金などで構成される。

Ｎｉ基非溶融合金粉末は、例えば、基材２１を構成する材料と同じ、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３、ハステロイＸなどのＮｉ基耐熱合金で構成される。また、Ｎｉ基非溶融合金粉末は、基材２１を構成する材料の化学組成に近い、例えば、ＩＮ６１７（Praxair社製）、ＩＮ７４０（Praxair社製）、ＩＮ７３８ＬＣ（Praxair社製）などのＮｉ基耐熱合金で構成されてもよい。

ろう付け補修材８０において、Ｎｉ基溶融合金粉末とＮｉ基非溶融合金粉末とを合計した質量に対するＮｉ基溶融合金粉末の質量は、１０〜３５％とすることが好ましい。この質量比が１０％未満の場合には、ろう付けにおいてぬれ性が低下する。一方、質量比が３５％を超えると、ろう付けにおいてぬれ性がよくなり過ぎて、ろう付け補修材８０が基材２１から流れ落ちる。

ここで、ろう付け補修材８０に浸漬された基材２１は、容器から引き上げられ、乾燥される。ろう付け補修材８０の厚さは、施工後の剥離を抑制するために、５０〜３００μｍ程度が好ましい。そのため、この範囲内の厚さとなるまで、ろう付け補修材８０への浸漬および乾燥を繰り返し行う。また、き裂６０の内部全体にろう付け補修材８０を確実に充填するため、例えば、容器内のろう付け補修材８０を超音波によって振動させてもよい。

続いて、ろう付け補修材８０が付着した基材２１を真空熱処理炉内に設置し、拡散熱処理を施す（拡散ろう付け工程（ステップＳ７４））。この拡散熱処理では、１０００〜１２００℃の温度で、１０分〜２時間保持される。この拡散熱処理によって、Ｎｉ基非溶融合金粉末を含む溶融したＮｉ基溶融合金粉末によってき裂６０が補修され、さらに、Ｎｉ基非溶融合金粉末を含む溶融したＮｉ基溶融合金粉末が、基材２１の内表面２１ａおよび外表面２１ｂにろう付けされる。

拡散熱処理を真空雰囲気中で施すことで、熱処理時におけるろう付け補修材８０の酸化を防止することができる。また、拡散熱処理の温度を１０００〜１２００℃とすることで、Ｎｉ基溶融合金粉末を十分に溶融することができ、基材２１への拡散が得られる。

続いて、ろう付け補修材８０がろう付けされた基材２１の内表面２１ａに対して、表面仕上げを施す（表面仕上げ工程（ステップＳ７５））。これによって、後述するコーティング層工程（ステップＳ７７）において、コーティング層５０を均一の厚さに形成することができる。表面仕上げは、例えば、グラインダなどを使用して行う。

続いて、表面仕上げされた基材２１を、溶体化処理および時効処理する（熱処理工程（ステップＳ７６））。溶体化処理および時効処理は、表面の酸化皮膜の形成を防止するために、真空下において行われることが好ましい。

溶体化処理は、基材の金属組織を調整するため、１１３０〜１１７０℃の温度で行われることが好ましい。なお、拡散熱処理を施すことで、ろう付け補修材８０の融点が上昇し、融点が溶体化処理温度を超える温度となるため、溶体化処理の際、ろう付け補修材８０が溶融することはない。

時効処理は、最終的に基材の金属組織を最適にするため、７８０〜８２０℃の温度で行われることが好ましい。なお、溶体化処理および時効処理の時間は、基材２１を構成する材料や基材２１の形状などに応じて、標準的な条件で行われる。

ここで、溶体化処理後および時効処理後の冷却は、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスを吹き付けることで、強制的に冷却することが好ましい。

続いて、基材２１の内表面２１ａにろう付けされ表面仕上げされたろう付け補修材８０に積層して、コーティング層５０を形成する（コーティング層形成工程（ステップＳ７７））。コーティング層５０を形成する工程において、基材２１の内表面２１ａのろう付け補修材８０上に、図８に示すように、例えば、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）、真空プラズマ溶射（ＶＰＳ）などにより金属粉末を溶射することによって、金属層５１を形成する。続いて、金属層５１の表面に、図８に示すように、例えば、大気プラズマ溶射（ＡＰＳ）などによってセラミックス層５２を形成する。

以上の工程を経て損傷の補修が完了する。

なお、上記において、基材２１の外表面２１ｂに形成されたき裂６０が、基材２１の内表面２１ａに至っていない一例について説明したが、内表面２１ａに至っている場合においても、上記した方法と同様の方法で損傷を補修することができる。

上記したように、第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によれば、拡散ろう付けによって、トランジションピース２０を変形させることなく、損傷であるき裂６０を補修することができる。トランジションピース２０の基材２１をスラリー状のろう付け補修材８０が入った容器に浸漬することによって、ろう付け補修材８０を付着させることができるため、作業が容易であるとともに、目視などで確認されなかったき裂なども広範囲に亘って補修することができる。

また、ろう付け補修材８０に、トランジションピース２０の基材２１を構成する材料、またはその材料の化学組成に近いＮｉ基非溶融合金粉末を含むことで、拡散熱処理後において、補修部は、基材２１と同等レベルの機械的強度を有する。

（第２の実施の形態）
図９は、第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための流れ図である。図１０〜図１３は、第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程におけるトランジションピース２０の断面の一部を示している。なお、第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法において説明した構成と同一の構成部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。

ここでは、前述した第１の実施の形態と同様に、基材２１の外表面２１ｂにき裂６０を有するトランジションピース２０における損傷の補修方法を例示して説明する。

まず、補修を施すトランジションピース２０に対して、第１の実施の形態と同様に、損傷検査を行う（ステップＳ９０）。

続いて、第１の実施の形態と同様に（図６参照）、基材２１の外表面２１ｂに形成された酸化皮膜６５および基材２１の内表面２１ａに形成されたコーティング層５０を除去する（皮膜・コーティング除去工程（ステップＳ９１））。

続いて、第１の実施の形態と同様に、酸化皮膜６５およびコーティング層５０が除去された基材２１を洗浄する（ステップＳ９２）。

続いて、図１０に示すように、基材２１の外表面２１ｂに、き裂６０を覆うようにシート状のろう付け補修材８１を配置する（補修材配置工程（ステップＳ９３））。ろう付け補修材８１は、例えば、有機溶剤によって外表面２１ｂに貼り付けられる。また、き裂６０の大きさ（深さ）に応じて、ろう付け補修材８１を複数枚積層してもよい。すなわち、溶融した際、少なくともき裂６０内を充填できる程度に、ろう付け補修材８１が配置される。

ろう付け補修材８１は、第１の実施の形態のろう付け補修材８０と同様に、拡散熱処理によって溶融するＮｉ基溶融合金粉末と、このＮｉ基溶融合金粉末よりも融点が高く、拡散熱処理によって溶融しないＮｉ基非溶融合金粉末とを配合して構成された配合粉末を含んでいる。Ｎｉ基溶融合金粉末およびＮｉ基非溶融合金粉末は、有機物系などのバインダに添加され、ろう付け補修材８１は、シート状に構成されている。ろう付け補修材８１の厚さは、例えば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。

このシート状のろう付け補修材８１は、例えば、次のように作製される。まず、バインダに上記した配合粉末を添加して混合し、混合物を剥離紙に、例えばスプレーなどによって塗布する。続いて、例えば、ローラなどで所定の厚さに圧延し、所定のサイズに切断することで、ろう付け補修材８１が作製される。

Ｎｉ基溶融合金粉末およびＮｉ基非溶融合金粉末を構成する材料は、第１の実施の形態におけるＮｉ基溶融合金粉末およびＮｉ基非溶融合金粉末とそれぞれ同じである。また、Ｎｉ基溶融合金粉末とＮｉ基非溶融合金粉末とを合計した質量に対するＮｉ基溶融合金粉末の質量である質量比も、第１の実施の形態における質量比と同じである。

続いて、ろう付け補修材８１が配置された基材２１を真空熱処理炉内に設置し、拡散熱処理を施す（拡散ろう付け工程（ステップＳ９４））。拡散熱処理では、１０００〜１２００℃の温度で、１０分〜２時間保持される。

この拡散熱処理によって、ろう付け補修材８１のうち、Ｎｉ基溶融合金粉末が溶融し、図１１に示すように、き裂６０の内部に、溶融したＮｉ基溶融合金粉末とともにＮｉ基非溶融合金粉末が充填される。

ここで、図１２に示すように、外表面２１ｂ側に突出したろう付け補修材８１を削り取り、外表面２１ｂを当初の表面形状とする、表面仕上げを施してもよい。表面仕上げは、例えば、グラインダなどを使用して行う。以下、表面仕上げを施した場合を例示して説明する。

続いて、表面仕上げされた基材２１を、溶体化処理および時効処理する（熱処理工程（ステップＳ９５））。溶体化処理および時効処理の条件などは、第１の実施の形態と同じである。

続いて、基材２１の内表面２１ａに、第１の実施の形態と同様に、図１３に示すように、コーティング層５０を形成する（コーティング層形成工程（ステップＳ９６））。

以上の工程を経て損傷の補修が完了する。

上記したように、第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によれば、拡散ろう付けによって、トランジションピース２０を変形させることなく、損傷であるき裂６０を補修することができる。また、ろう付け補修材８０に、トランジションピース２０の基材２１を構成する材料、またはその材料の化学組成に近いＮｉ基非溶融合金粉末を含むことで、拡散熱処理後において、補修部は、基材２１と同等レベルの機械的強度を有する。

ここで、上記したシート状のろう付け補修材８１は、他の構成とすることもできる。図１４〜図１５は、第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、他の構成のろう付け補修材８１が配置されたときのトランジションピース２０の断面の一部を示している。図１６〜図１７は、第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、他の構成のろう付け補修材８１が拡散ろう付けされた後のトランジションピース２０の断面の一部を示している。

図１４に示すように、ろう付け補修材８１の一方の表面（外側の表面）を凹凸に構成してもよい。このように構成することで、図１６に示すように、拡散ろう付けされた後のろう付け補修材８１の表面を凹凸面とすることができる。これによって、ろう付け補修材８１の表面の表面積が増加し、冷却空気ＣＡによる冷却効率が向上する。そのため、再使用後の高温酸化による減肉を抑制できる。

なお、凹凸の形状は、図１４に示すように、矩形であってもよいし、その他、波型、Ｖ型などであってもよい。ろう付け補修材８１の厚さは、例えば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。

また、図１５に示すように、ろう付け補修材８１の厚さ方向に垂直な方向に、ろう付け補修材８１を貫通するように、両端が開口するパイプ状部材８２を備えてもよい。パイプ状部材８２は、拡散熱処理、溶体化処理および時効処理における温度で溶融しない、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼などの材料で構成される。パイプ状部材８２は、少なくとも１つ備えられ、図１５に示すように、複数備えられてもよい。ろう付け補修材８１の厚さは、例えば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。

拡散ろう付けされた後には、図１７に示すように、パイプ状部材８２がろう付け補修材８１の、例えば表面に配列された構成となる。ろう付け補修材８１の表面の表面積が増加するとともに、パイプ状部材８２内を冷却空気ＣＡが流れるため、冷却効率が向上する。そのため、再使用後の高温酸化による減肉を抑制できる。

ここで、図１４および図１５に示した他の構成のろう付け補修材８１を使用する場合には、拡散熱処理後の外表面２１ｂ側に突出したろう付け補修材８１の削り取りは行わず、表面仕上げは施さない。

図１４および図１５に示した他の構成のろう付け補修材８１を使用する場合においても、図１０に示したろう付け補修材８１を使用する場合と同様の作用効果が得られるとともに、冷却効率を向上することができる。

（第３の実施の形態）
図１８は、第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための流れ図である。図１９〜図２２は、第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程におけるトランジションピース２０の断面の一部を示している。なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法において説明した構成と同一の構成部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。

ここでは、前述した第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様に、基材２１の外表面２１ｂにき裂６０を有するトランジションピース２０における損傷の補修方法を例示して説明する。

まず、補修を施すトランジションピース２０に対して、第１の実施の形態と同様に、損傷検査を行う（ステップＳ１４０）。

続いて、第１の実施の形態と同様に（図６参照）、基材２１の外表面２１ｂに形成された酸化皮膜６５および基材２１の内表面２１ａに形成されたコーティング層５０を除去する（皮膜・コーティング除去工程（ステップＳ１４１））。

続いて、第１の実施の形態と同様に、酸化皮膜６５およびコーティング層５０が除去された基材２１を洗浄する（ステップＳ１４２）。

続いて、第２の実施の形態と同様に（図１０参照）、基材２１の外表面２１ｂに、き裂６０を覆うようにシート状のろう付け補修材８１を配置する（補修材配置工程（ステップＳ１４３））。ろう付け補修材８１は、例えば、有機溶剤によって外表面２１ｂに貼り付けられる。また、き裂６０の大きさ（深さ）に応じて、ろう付け補修材８１を複数枚積層してもよい。すなわち、溶融した際、少なくともき裂６０内を充填できる程度に、ろう付け補修材８１が配置される。なお、ろう付け補修材８１の構成については、第２の実施の形態で説明したとおりである。

続いて、図１９に示すように、アルミニウムを含有するシート状の耐酸化性部材１５０をろう付け補修材８１上に積層して配置する（耐酸化性部材配置工程（ステップＳ１４４））。耐酸化性部材１５０は、拡散熱処理によって溶融する、アルミニウムを含有するＮｉ基溶融合金粉末と、このＮｉ基溶融合金粉末よりも融点が高く、拡散熱処理によって溶融しないＮｉ基非溶融合金粉末とを配合して構成された配合粉末を含んでいる。Ｎｉ基溶融合金粉末およびＮｉ基非溶融合金粉末は、有機物系などのバインダに添加され、耐酸化性部材１５０は、シート状に構成されている。耐酸化性部材１５０の厚さは、例えば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。

アルミニウムを含有するＮｉ基溶融合金粉末は、例えば、ＪＩＳＺ３２６５で規定されている、ＢＮｉ−１、ＢＮｉ−１Ａ、ＢＮｉ−２、ＢＮｉ−３、ＢＮｉ−４、ＢＮｉ−５、ＢＮｉ−６、ＢＮｉ−７のＮｉ基合金や、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ系のＮｉ基合金などにアルミニウム（Ａｌ）を添加した材料で構成される。

アルミニウムを含有するＮｉ基溶融合金粉末において、高温酸化特性を向上させるため、アルミニウムを０．３〜３質量％含有することが好ましい。Ｎｉ基溶融合金粉末は、第１の実施の形態におけるＮｉ基非溶融合金粉末と同じである。

耐酸化性部材１５０において、アルミニウムを含有するＮｉ基溶融合金粉末とＮｉ基非溶融合金粉末とを合計した質量に対するアルミニウムを含有するＮｉ基溶融合金粉末の質量は、１０〜３５％とすることが好ましい。この質量比が１０％未満の場合には、ろう付けにおいてぬれ性が低下する。一方、質量比が３５％を超えると、ろう付けにおいてぬれ性がよくなり過ぎて、ろう付け補修材８０が基材２１から流れ落ちる。

シート状の耐酸化性部材１５０は、例えば、次のように作製される。まず、バインダに上記した配合粉末を添加して混合し、混合物を剥離紙に、例えばスプレーなどによって塗布する。続いて、例えば、ローラなどで所定の厚さに圧延し、所定のサイズに切断することで、耐酸化性部材１５０が作製される。

続いて、ろう付け補修材８１および耐酸化性部材１５０が配置された基材２１を真空熱処理炉内に設置し、拡散熱処理を施す（拡散ろう付け工程（ステップＳ１４５））。拡散熱処理では、１０００〜１２００℃の温度で、１０分〜２時間保持される。

この拡散熱処理によって、ろう付け補修材８１のうち、Ｎｉ基溶融合金粉末が溶融し、図２０に示すように、き裂６０の内部に、溶融したＮｉ基溶融合金粉末とともにＮｉ基非溶融合金粉末が充填される。また、耐酸化性部材１５０のうち、アルミニウムを含有するＮｉ基溶融合金粉末が溶融し、ろう付け補修材８１の表面を覆う。耐酸化性部材１５０は、耐酸化層として機能する。

ここで、図２１に示すように、外表面２１ｂ側に突出した耐酸化性部材１５０を削り取り、外表面２１ｂを当初の表面形状とする、表面仕上げを施してもよい。この場合においても、図２１に示すように、き裂６０の開口部（き裂６０を有する外表面２１ｂの表面）は、耐酸化性部材１５０で覆われる。なお、表面仕上げは、例えば、グラインダなどを使用して行う。以下、表面仕上げを施した場合を例示して説明する。

続いて、表面仕上げされた基材２１を、溶体化処理および時効処理する（熱処理工程（ステップＳ１４６））。溶体化処理および時効処理の条件などは、第１の実施の形態と同じである。

続いて、基材２１の内表面２１ａに、第１の実施の形態と同様に、図２２に示すように、コーティング層５０を形成する（コーティング層形成工程（ステップＳ１４７））。

以上の工程を経て損傷の補修が完了する。

上記したように、第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によれば、拡散ろう付けによって、トランジションピース２０を変形させることなく、損傷であるき裂６０を補修することができる。また、補修後において、き裂６０の開口部は、耐酸化層で構成されているため、耐酸化性が向上する。

ここで、上記したシート状の耐酸化性部材１５０は、他の構成とすることもできる。図２３〜図２４は、第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、他の構成の耐酸化性部材１５０が配置されたときのトランジションピース２０の断面の一部を示している。図２５〜図２６は、第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法の工程を説明するための図であり、他の構成の耐酸化性部材１５０が拡散ろう付けされた後のトランジションピース２０の断面の一部を示している。

図２３に示すように、耐酸化性部材１５０の一方の表面（外側の表面）を凹凸に構成してもよい。このように構成することで、図２５に示すように、拡散ろう付けされた後の耐酸化性部材１５０の表面を凹凸面とすることができる。これによって、耐酸化性部材１５０の表面の表面積が増加し、冷却空気ＣＡによる冷却効率が向上する。そのため、再使用後の高温酸化による減肉を抑制できる。

なお、凹凸の形状は、図２３に示すように、矩形であってもよいし、その他、波型、Ｖ型などであってもよい。耐酸化性部材１５０の厚さは、例えば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。

また、図２４に示すように、耐酸化性部材１５０の厚さ方向に垂直な方向に、耐酸化性部材１５０を貫通するように、両端が開口するパイプ状部材１５１を備えてもよい。このパイプ状部材１５１は、拡散熱処理、溶体化処理および時効処理における温度で溶融しない、オーステナイト系ステンレス鋼などの材料で構成される。パイプ状部材１５１は、少なくとも１つ備えられ、図２４に示すように、複数備えられてもよい。耐酸化性部材１５０の厚さは、例えば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。

拡散ろう付けされた後には、図２６に示すように、パイプ状部材１５１が耐酸化性部材１５０の、例えば表面に配列された構成となる。耐酸化性部材１５０の表面の表面積が増加するとともに、パイプ状部材１５１内を冷却空気ＣＡが流れるため、冷却効率が向上する。そのため、再使用後の高温酸化による減肉を抑制できる。

ここで、図２３および図２４に示した他の構成の耐酸化性部材１５０を使用する場合には、拡散熱処理後の外表面２１ｂ側に突出した耐酸化性部材１５０の削り取りは行わず、表面仕上げは施さない。

図２３および図２４に示した他の構成の耐酸化性部材１５０を使用する場合においても、図１９に示した耐酸化性部材１５０を使用する場合と同様の作用効果が得られるとともに、冷却効率を向上することができる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法は、第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法と、拡散ろう付け工程および熱処理工程において行われる処理のみ異なる。そのため、第４の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法を図５〜図８を参照して説明する。

まず、補修を施すトランジションピース２０に対して、第１の実施の形態と同様に、損傷検査を行う（ステップＳ７０）。

続いて、第１の実施の形態と同様に（図６参照）、基材２１の外表面２１ｂに形成された酸化皮膜６５および基材２１の内表面２１ａに形成されたコーティング層５０を除去する（皮膜・コーティング除去工程（ステップＳ７１））。

続いて、第１の実施の形態と同様に、酸化皮膜６５およびコーティング層５０が除去された基材２１を洗浄する（ステップＳ７２）。

続いて、第１の実施の形態と同様に、スラリー状のろう付け補修材８０が入った容器に、酸化皮膜６５およびコーティング層５０が除去された基材２１を浸漬して、図７に示すように、基材２１の内外表面にろう付け補修材８０を付着させる（補修材付着工程（ステップＳ７３））。

続いて、ろう付け補修材８０が付着した基材２１を真空熱処理炉内に設置し、拡散熱処理を施すとともに、同時に溶体化処理を施す（拡散ろう付け工程（ステップＳ７４））。

ここで、拡散熱処理およびこの拡散熱処理と同時に施される溶体化処理では、ろう付けおよび基材２１の金属組織を調整するために、１０００〜１２００℃の温度で、１０分〜２時間保持される。すなわち、拡散熱処理および溶体化処理は、同時に、同じ温度で同じ時間行われる。この処理によって、Ｎｉ基非溶融合金粉末を含む溶融したＮｉ基溶融合金粉末によってき裂６０が補修されるともに、Ｎｉ基非溶融合金粉末を含む溶融したＮｉ基溶融合金粉末が、基材２１の内表面２１ａおよび外表面２１ｂにろう付けされる。さらに、基材２１の金属組織が調整される。なお、拡散熱処理および溶体化処理は、真空雰囲気中で行われる。

続いて、第１の実施の形態と同様に、ろう付け補修材８０がろう付けされた基材２１の内表面２１ａに対して、表面仕上げを施す（表面仕上げ工程（ステップＳ７５））。

続いて、表面仕上げされた基材２１を時効処理する（熱処理工程（ステップＳ７６））。時効処理は、表面の酸化皮膜の形成を防止するために、真空下において行われることが好ましい。

時効処理は、第１の実施の形態と同様に、７８０〜８２０℃の温度で行われることが好ましい。

ここで、拡散ろう付け工程後および熱処理工程後の冷却は、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスを吹き付けることで、強制的に冷却することが好ましい。

続いて、第１の実施の形態と同様に、図８に示すように、基材２１の内表面２１ａにろう付けされ表面仕上げされたろう付け補修材８０に積層して、コーティング層５０を形成する（コーティング層形成工程（ステップＳ７７））。

以上の工程を経て損傷の補修が完了する。

上記したように、第４の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によれば、拡散ろう付けによって、トランジションピース２０を変形させることなく、損傷であるき裂６０を補修することができる。トランジションピース２０の基材２１をスラリー状のろう付け補修材８０が入った容器に浸漬することによって、ろう付け補修材８０を付着させることができるため、作業が容易であるとともに、目視などで確認されなかったき裂なども広範囲に亘って補修することができる。

ろう付け補修材８０に、トランジションピース２０の基材２１を構成する材料、またはその材料の化学組成に近いＮｉ基非溶融合金粉末を含むことで、補修部は、基材２１と同等レベルの機械的強度を有する。また、拡散熱処理と溶体化処理とを同時に行うことができる。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法は、第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法と、拡散ろう付け工程および熱処理工程において行われる処理のみ異なる。そのため、第５の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法を図９〜図１３を参照して説明する。

ここでは、前述した第２の実施の形態と同様に、基材２１の外表面２１ｂにき裂６０を有するトランジションピース２０における損傷の補修方法を例示して説明する。

まず、補修を施すトランジションピース２０に対して、第２の実施の形態と同様に、損傷検査を行う（ステップＳ９０）。

続いて、第２の実施の形態と同様に、基材２１の外表面２１ｂに形成された酸化皮膜６５および基材２１の内表面２１ａに形成されたコーティング層５０を除去する（皮膜・コーティング除去工程（ステップＳ９１））。

続いて、第２の実施の形態と同様に、酸化皮膜６５およびコーティング層５０が除去された基材２１を洗浄する（ステップＳ９２）。

続いて、第２の実施の形態と同様に、図１０に示すように、基材２１の外表面２１ｂに、き裂６０を覆うようにシート状のろう付け補修材８１を配置する（補修材配置工程（ステップＳ９３））。

続いて、ろう付け補修材８１が配置された基材２１を真空熱処理炉内に設置し、拡散熱処理を施すとともに、同時に、溶体化処理を施す（拡散ろう付け工程（ステップＳ９４））。

ここで、拡散熱処理およびこの拡散熱処理と同時に施される溶体化処理では、ろう付けおよび基材２１の金属組織を調整するために、１０００〜１２００℃の温度で、１０分〜２時間保持される。すなわち、拡散熱処理および溶体化処理は、同時に、同じ温度で同じ時間行われる。この処理によって、ろう付け補修材８１のうち、Ｎｉ基溶融合金粉末が溶融し、図１１に示すように、き裂６０の内部に、溶融したＮｉ基溶融合金粉末とともにＮｉ基非溶融合金粉末が充填される。さらに、基材２１の金属組織が調整される。なお、拡散熱処理および溶体化処理は、真空雰囲気中で行われる。

ここで、第２の実施の形態と同様に、図１２に示すように、外表面２１ｂ側に突出したろう付け補修材８１を削り取り、外表面２１ｂを当初の表面形状とする、表面仕上げを施してもよい。以下、表面仕上げを施した場合を例示して説明する。

続いて、表面仕上げされた基材２１を時効処理する（熱処理工程（ステップＳ９５））。時効処理の条件などは、第２の実施の形態と同じである。

続いて、基材２１の内表面２１ａに、第２の実施の形態と同様に、図１３に示すように、コーティング層５０を形成する（コーティング層形成工程（ステップＳ９６））。

以上の工程を経て損傷の補修が完了する。

上記したように、第５の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によれば、拡散ろう付けによって、トランジションピース２０を変形させることなく、損傷であるき裂６０を補修することができる。また、ろう付け補修材８０に、トランジションピース２０の基材２１を構成する材料、またはその材料の化学組成に近いＮｉ基非溶融合金粉末を含むことで、補修部は、基材２１と同等レベルの機械的強度を有する。また、拡散熱処理と溶体化処理とを同時に行うことができる。

なお、第２の実施の形態と同様に、シート状のろう付け補修材８１を他の構成とすることもできる（図１４および図１５参照）。この場合においても、拡散熱処理と溶体化処理とを同時に行うことができる。

（第６の実施の形態）
第６の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法は、第３の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法と、拡散ろう付け工程および熱処理工程において行われる処理のみ異なる。そのため、第６の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法を図１８〜図２２を参照して説明する。

ここでは、前述した第３の実施の形態と同様に、基材２１の外表面２１ｂにき裂６０を有するトランジションピース２０における損傷の補修方法を例示して説明する。

まず、補修を施すトランジションピース２０に対して、第３の実施の形態と同様に、損傷検査を行う（ステップＳ１４０）。

続いて、第３の実施の形態と同様に、基材２１の外表面２１ｂに形成された酸化皮膜６５および基材２１の内表面２１ａに形成されたコーティング層５０を除去する（皮膜・コーティング除去工程（ステップＳ１４１））。

続いて、第３の実施の形態と同様に、酸化皮膜６５およびコーティング層５０が除去された基材２１を洗浄する（ステップＳ１４２）。

続いて、第３の実施の形態と同様に、基材２１の外表面２１ｂに、き裂６０を覆うようにシート状のろう付け補修材８１を配置する（補修材配置工程（ステップＳ１４３））。

続いて、第３の実施の形態と同様に、図１９に示すように、アルミニウムを含有するシート状の耐酸化性部材１５０をろう付け補修材８１上に積層して配置する（耐酸化性部材配置工程（ステップＳ１４４））。

続いて、ろう付け補修材８１および耐酸化性部材１５０が配置された基材２１を真空熱処理炉内に設置し、拡散熱処理を施すとともに、同時に、溶体化処理を施す（拡散ろう付け工程（ステップＳ１４５））。

ここで、拡散熱処理およびこの拡散熱処理と同時に施される溶体化処理では、ろう付けおよび基材２１の金属組織を調整するために、１０００〜１２００℃の温度で、１０分〜２時間保持される。すなわち、拡散熱処理および溶体化処理は、同時に、同じ温度で同じ時間行われる。この処理によって、ろう付け補修材８１のうち、Ｎｉ基溶融合金粉末が溶融し、図２０に示すように、き裂６０の内部に、溶融したＮｉ基溶融合金粉末とともにＮｉ基非溶融合金粉末が充填される。また、耐酸化性部材１５０のうち、アルミニウムを含有するＮｉ基溶融合金粉末が溶融し、ろう付け補修材８１の表面を覆う。耐酸化性部材１５０は、耐酸化層として機能する。さらに、基材２１の金属組織が調整される。なお、拡散熱処理および溶体化処理は、真空雰囲気中で行われる。

ここで、図２１に示すように、外表面２１ｂ側に突出した耐酸化性部材１５０を削り取り、外表面２１ｂを当初の表面形状とする、表面仕上げを施してもよい。この場合においても、図２１に示すように、き裂６０の開口部（き裂６０を有する外表面２１ｂの表面）は、耐酸化性部材１５０で覆われる。以下、表面仕上げを施した場合を例示して説明する。

続いて、表面仕上げされた基材２１を時効処理する（熱処理工程（ステップＳ１４６））。時効処理の条件などは、第３の実施の形態と同じである。

続いて、基材２１の内表面２１ａに、第３の実施の形態と同様に、図２２に示すように、コーティング層５０を形成する（コーティング層形成工程（ステップＳ１４７））。

以上の工程を経て損傷の補修が完了する。

上記したように、第６の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によれば、拡散ろう付けによって、トランジションピース２０を変形させることなく、損傷であるき裂６０を補修することができる。また、補修後において、き裂６０の開口部は、耐酸化層で構成されているため、耐酸化性が向上する。

また、ろう付け補修材８０に、トランジションピース２０の基材２１を構成する材料、またはその材料の化学組成に近いＮｉ基非溶融合金粉末を含むことで、補修部は、基材２１と同等レベルの機械的強度を有する。また、拡散熱処理と溶体化処理とを同時に行うことができる。

なお、第３の実施の形態と同様に、シート状の耐酸化性部材１５０を他の構成とすることもできる（図２３および図２４参照）。この場合においても、拡散熱処理と溶体化処理とを同時に行うことができる。

（機械的強度の評価）
ここでは、第１、第２、第４および第５の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によって補修されたトランジションピースの機械的強度の評価を行った。機械的強度として、引張強さを測定した。なお、比較のため、同じ材料で構成された、使用されていない新品のトランジションピースの引張強さも測定した。

第１、第２、第４および第５の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によって補修されたトランジションピースは、ガスタービンに使用され、設計寿命に到達して廃却処分となったトランジションピースであり、表１に示す化学組成のＮｉ基合金で構成されているものを使用した。

ろう付け補修材８０、８１のＮｉ基溶融合金粉末として、ＢＮｉ-１（質量で、Ｃｒを１４％、Ｆｅを４．５％、Ｓｉを４％、Ｂを３．５％含有し、残部がＮｉ）の粉末を使用した。ろう付け補修材８０、８１のＮｉ基非溶融合金粉末として、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（質量で、Ｃｏを２０％、Ｃｒを２０％、Ｍｏを６％、Ａｌを０．５％、Ｔｉを２％含有し、残部がＮｉ）の粉末を使用した。

ろう付け補修材８０、８１において、Ｎｉ基溶融合金粉末とＮｉ基非溶融合金粉末とを合計した質量に対するＮｉ基溶融合金粉末の質量を２０％とした。

上記した質量比の混合粉末を、有機物系のバインダに添加して、混合機で混合し、スラリー状のろう付け補修材８０を作製した。そして、これを剥離紙にスプレー塗布し、圧延し、切断してろう付け補修材８１を作製した。なお、ろう付け補修材８１の厚さは、１ｍｍとした。

使用後のトランジションピース２０の基材２１の外表面２１ｂに形成された酸化皮膜６５およびトランジションピース２０の基材２１の内表面２１ａに形成されたコーティング層５０を除去した。そして、第１および第４の実施の形態においては、基材２１にろう付け補修材８０を付着させ、第２および第５の実施の形態においては、基材２１のき裂６０に対応してろう付け補修材８１を配置した。なお、第１および第４の実施の形態において、付着されたろう付け補修材８０の厚さを２００μｍとした。

ここで、拡散ろう付け工程において、拡散熱処理を行い、熱処理工程において、溶体化処理および時効処理を行う場合（第１および第２の実施の形態）には、続いて、基材２１を真空熱処理炉内に設置し、１１５０℃の温度で、２時間の拡散熱処理を施した。そして、一旦室温まで冷却した後、１１５０℃の温度で、２時間の溶体化処理を施した。溶体化処理後、Ａｒガスを吹き付け、室温まで冷却した。続いて、８００℃の温度で、８時間の時効処理を施した。時効処理後、Ａｒガスを吹き付け、室温まで冷却した。

一方、拡散ろう付け工程において、拡散熱処理と同時に溶体化処理を行い、熱処理工程において、時効処理を行う場合（第４および第５の実施の形態）には、続いて、基材２１を真空熱処理炉内に設置し、１１５０℃の温度で、２時間の拡散熱処理と同時に溶体化処理を施した。そして、この処理後、Ａｒガスを吹き付け、室温まで冷却した。続いて、８００℃の温度で、８時間の時効処理を施した。時効処理後、Ａｒガスを吹き付け、室温まで冷却した。

引張強さは、ＪＩＳＺ２２４１に基づいて、同じ試験環境下で実施された。また、各トランジションピース２０を３個ずつ用意し、各トランジションピース２０の基材２１から補修部を含む試験片を切り出し、各試験片に対して引張強さを測定した。

図２７は、第１の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によって補修されたトランジションピース２０の基材２１の引張強さの測定結果を示す図である。図２８は、第２の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によって補修されたトランジションピース２０の基材２１の引張強さの測定結果を示す図である。図２９は、第４の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によって補修されたトランジションピース２０の基材２１の引張強さの測定結果を示す図である。図３０は、第５の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によって補修されたトランジションピース２０の基材２１の引張強さの測定結果を示す図である。

なお、図２７〜図３０には、使用されていない新品のトランジションピース（新しいトランジションピース）の基材の引張強さの測定結果も示している。

図２７〜図３０に示すように、補修された基材２１の引張強さは、新品の基材の引張強さと同等の値を示すことがわかる。

なお、ここでは示していないが、前述した、Ｎｉ基溶融合金粉末およびＮｉ基非溶融合金粉末を構成する他の材料を使用した場合においても、新品の基材の引張強さと同等の値が得られている。また、第３および第６の実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法によって補修された基材２１においても、新品の基材の引張強さと同等の値が得られている。

以上説明した実施形態によれば、トランジションピースの構成部材の変形を伴わずに、容易に広範囲の補修を行うことが可能となる。

上記した実施の形態においては、トランジションピースの損傷補修方法について説明したが、本損傷補修方法は、例えば、燃焼器ライナ、動翼および静翼にも適用することができる。また、上記した実施の形態において、損傷としてき裂を例示して説明したが、酸化またはエロージョンによって様々な方向に窪んだ複数の減肉部に対しても、上記した実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法を適用することができる。また、この場合においても、き裂に、上記した実施の形態のトランジションピースの損傷補修方法を適用した場合と同様の作用効果を得ることができる。

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。

１０…トランジションピース部、２０…トランジションピース、２１ａ…内表面、２１ｂ…外表面、２１…基材、３０…外筒、３１…噴出孔、５０…コーティング層、５１…金属層、５２…セラミックス層、６０…き裂、６５…酸化皮膜、８０，８１…ろう付け補修材、８２，１５１…パイプ状部材、１００…ガスタービン、１１０…圧縮機、１１１…圧縮機ケーシング、１１２…動翼、１１３…圧縮機ロータ、１１４…静翼、１２０…燃焼器ライナ、１２１…燃焼器外筒、１３０…タービン部、１３１…タービンケーシング、１３２…動翼、１３３…タービンロータ、１３４…静翼、１５０…耐酸化性部材。

Claims

高温の作動流体をタービン部に導くトランジションピースに生じた損傷を補修するトランジションピースの損傷補修方法であって、
損傷を有する前記トランジションピースの基材の、外表面に形成された酸化皮膜および内表面に形成されたコーティング層を除去する皮膜・コーティング除去工程と、
少なくとも損傷した部分を覆うように、シート状のろう付け補修材を配置する補修材配置工程と、
前記ろう付け補修材が配置された前記基材を拡散熱処理し、前記ろう付け補修材を溶融し、前記基材の外表面に形成された損傷を補修し、かつ同時に溶体化処理を施す拡散ろう付け工程と、
拡散ろう付けされた前記基材を時効処理する熱処理工程と、
前記基材の内表面にコーティング層を形成するコーティング層形成工程と
を具備し、
前記補修材配置工程において配置される前記ろう付け補修材は、前記ろう付け補修材の厚さ方向に垂直な方向に前記ろう付け補修材を貫通するように、前記拡散熱処理、前記溶体化処理および前記時効処理における温度で溶融しない材料で構成された、両端が開口する少なくとも１つのパイプ状部材を備えることを特徴とするトランジションピースの損傷補修方法。
前記ろう付け補修材の一方の表面が、凹凸を有して構成されていることを特徴とする請求項１記載のトランジションピースの損傷補修方法。
高温の作動流体をタービン部に導くトランジションピースに生じた損傷を補修するトランジションピースの損傷補修方法であって、
損傷を有する前記トランジションピースの基材の、外表面に形成された酸化皮膜および内表面に形成されたコーティング層を除去する皮膜・コーティング除去工程と、
少なくとも損傷した部分を覆うように、シート状のろう付け補修材を配置する補修材配置工程と、
アルミニウムを含有するシート状の耐酸化性部材を前記ろう付け補修材に積層して配置する耐酸化性部材配置工程と、
前記ろう付け補修材および前記耐酸化性部材が配置された前記基材を拡散熱処理し、前記ろう付け補修材および前記耐酸化性部材を溶融し、前記ろう付け補修材によって前記基材の外表面に形成された損傷を補修し、前記耐酸化性部材によって表面に耐酸化層を形成し、かつ同時に溶体化処理を施す拡散ろう付け工程と、
拡散ろう付けされた前記基材を時効処理する熱処理工程と、
前記基材の内表面にコーティング層を形成するコーティング層形成工程と
を具備し、
前記耐酸化性部材配置工程において配置される前記耐酸化性部材は、前記耐酸化性部材の厚さ方向に垂直な方向に前記耐酸化性部材を貫通するように、前記拡散熱処理、前記溶体化処理および前記時効処理における温度で溶融しない材料で構成された、両端が開口する少なくとも１つのパイプ状部材を備えることを特徴とするトランジションピースの損傷補修方法。
前記耐酸化性部材の一方の表面が、凹凸を有して構成されていることを特徴とする請求項３記載のトランジションピースの損傷補修方法。
前記耐酸化性部材が、前記拡散熱処理によって溶融する、アルミニウムを含有するＮｉ基溶融合金粉末と、前記Ｎｉ基溶融合金粉末よりも融点が高く、前記拡散熱処理によって溶融しないＮｉ基非溶融合金粉末とを配合して構成された配合粉末を含むことを特徴とする請求項３または４記載のトランジションピースの損傷補修方法。
前記耐酸化性部材における前記Ｎｉ基溶融合金粉末において、アルミニウムが０．３〜３質量％含有されていることを特徴とする請求項５記載のトランジションピースの損傷補修方法。
前記耐酸化性部材において、アルミニウムを含有する前記Ｎｉ基溶融合金粉末と前記Ｎｉ基非溶融合金粉末とを合計した質量に対するアルミニウムを含有する前記Ｎｉ基溶融合金粉末の質量が１０〜３５％であることを特徴とする請求項５または６記載のトランジションピースの損傷補修方法。
前記ろう付け補修材が、前記拡散熱処理によって溶融するＮｉ基溶融合金粉末と、当該Ｎｉ基溶融合金粉末よりも融点が高く、前記拡散熱処理によって溶融しないＮｉ基非溶融合金粉末とを配合して構成された配合粉末を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載のトランジションピースの損傷補修方法。
前記ろう付け補修材において、前記Ｎｉ基溶融合金粉末と前記Ｎｉ基非溶融合金粉末とを合計した質量に対する前記Ｎｉ基溶融合金粉末の質量が１０〜３５％であることを特徴とする請求項８記載のトランジションピースの損傷補修方法。
前記拡散ろう付け工程および前記熱処理工程において、前記拡散熱処理、前記溶体化処理および前記時効処理が真空下で行われていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載のトランジションピースの損傷補修方法。
請求項１乃至１０のいずれか１項記載のトランジションピースの損傷補修方法によって、損傷が補修されたことを特徴とするトランジションピース。