JPH04231182A - タービンの修理方法 - Google Patents
タービンの修理方法Info
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- JPH04231182A JPH04231182A JP3166103A JP16610391A JPH04231182A JP H04231182 A JPH04231182 A JP H04231182A JP 3166103 A JP3166103 A JP 3166103A JP 16610391 A JP16610391 A JP 16610391A JP H04231182 A JPH04231182 A JP H04231182A
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- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
- B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
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-
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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- F01D5/005—Repairing methods or devices
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、タービン及びその部品
の修理方法に関し、時にはノズル又はダイアフラムとし
て知られ、蒸気やガスをロータブレードに噴き付けるこ
とを目的とするステータブレードの修理方法に関する。
の修理方法に関し、時にはノズル又はダイアフラムとし
て知られ、蒸気やガスをロータブレードに噴き付けるこ
とを目的とするステータブレードの修理方法に関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】タービンの使用中において、
タービンの高圧端側に位置するステータブレードは、蒸
気によって運ばれる粒子によって摩耗を生じる。この摩
耗の殆どは、蒸気の流入側において発生する。しかし、
ステータブレードの反対側の面も、ロータの隣合う列で
跳ね返った蒸気、すなわち、粒子がこの面に影響を与え
ることから摩耗を生じる。
タービンの高圧端側に位置するステータブレードは、蒸
気によって運ばれる粒子によって摩耗を生じる。この摩
耗の殆どは、蒸気の流入側において発生する。しかし、
ステータブレードの反対側の面も、ロータの隣合う列で
跳ね返った蒸気、すなわち、粒子がこの面に影響を与え
ることから摩耗を生じる。
【０００３】従来、かなりの大きさの摩耗や損傷が生じ
て、タービンの効率を低下させるような場合、ステータ
ブレードは交換されていた。これはかなりの経済的負担
を伴うものである。
て、タービンの効率を低下させるような場合、ステータ
ブレードは交換されていた。これはかなりの経済的負担
を伴うものである。
【０００４】ステータブレードの後端部分（ｔｒａｉｌ
ｉｎｇ ｅｄｇｅｓ）、すなわち、最も損傷を受けやす
い部分にステライト（Ｓｔｅｌｌｉｔｅ）インサートを
用いることにより、このような摩耗を抑える提案があっ
た。通常１２％のクロム鋼であるブレードの母材とステ
ライトとは相溶性が悪いので、ステータブレードに対し
てインサートを所定の位置に固着するためには、比較的
軟らかい材料であるインコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ ）を
使用しなければならなかった。そのため、タービン内部
の苛酷な使用条件では、インコネルは、ステータブレー
ド及びステライトインサートよりも摩耗を受ける程度が
かなり大きなものとなっていた。
ｉｎｇ ｅｄｇｅｓ）、すなわち、最も損傷を受けやす
い部分にステライト（Ｓｔｅｌｌｉｔｅ）インサートを
用いることにより、このような摩耗を抑える提案があっ
た。通常１２％のクロム鋼であるブレードの母材とステ
ライトとは相溶性が悪いので、ステータブレードに対し
てインサートを所定の位置に固着するためには、比較的
軟らかい材料であるインコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ ）を
使用しなければならなかった。そのため、タービン内部
の苛酷な使用条件では、インコネルは、ステータブレー
ド及びステライトインサートよりも摩耗を受ける程度が
かなり大きなものとなっていた。
【０００５】タービンの一部、例えば、高圧段階又は中
程度の圧力段階の第１群のブレードでは、ステータブレ
ードは互いにきわめて近接して配置されており、その修
理を行うことは非常に困難なものである。摩耗した後端
部分は、ときには、種々の溶接ラインによって組立てら
れており、ブレードに付けられた新しい材料全部が鋳造
されていることと同じようなものである。ところが、余
りにも多くのラインが存在するため、各々のステータブ
レードに加えられる熱はかなりなものとなり、変形を生
じてしまう。従って、このような作業は、不可能ではな
いとしても、非常に困難なものであった。もし、正確に
取付けられなかった場合は、ステータブレード間の隙間
が不均一になり、構造全体にかなりの応力が生じること
になる。このことは、早期損傷につながるものである。
程度の圧力段階の第１群のブレードでは、ステータブレ
ードは互いにきわめて近接して配置されており、その修
理を行うことは非常に困難なものである。摩耗した後端
部分は、ときには、種々の溶接ラインによって組立てら
れており、ブレードに付けられた新しい材料全部が鋳造
されていることと同じようなものである。ところが、余
りにも多くのラインが存在するため、各々のステータブ
レードに加えられる熱はかなりなものとなり、変形を生
じてしまう。従って、このような作業は、不可能ではな
いとしても、非常に困難なものであった。もし、正確に
取付けられなかった場合は、ステータブレード間の隙間
が不均一になり、構造全体にかなりの応力が生じること
になる。このことは、早期損傷につながるものである。
【０００６】本発明の目的は、前述の問題を解決又は低
減することのできる、ステータブレードの修理方法を提
供することである。
減することのできる、ステータブレードの修理方法を提
供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点によ
ると、 １．ステータブレードと同一又は相溶性のある材料から
なり、前記ステータブレードの少なくともかなりの部分
となる予め成形されたインサートを用意し、２．前記イ
ンサートの少なくとも後端部分が該インサートの材料よ
りも硬い表面となるように該インサートを処理し、 ３．除去部分の形状が前記インサートを受け入れるに充
分であるように、前記ステータブレードのかなりの部分
を除去し、 ４．前記ステータブレード及び／又はインサートと同じ
又は類似した溶接材料で前記インサートを前記ステータ
ブレードに溶接する、 工程からなる、ステータブレードの修理方法が提供され
る。
ると、 １．ステータブレードと同一又は相溶性のある材料から
なり、前記ステータブレードの少なくともかなりの部分
となる予め成形されたインサートを用意し、２．前記イ
ンサートの少なくとも後端部分が該インサートの材料よ
りも硬い表面となるように該インサートを処理し、 ３．除去部分の形状が前記インサートを受け入れるに充
分であるように、前記ステータブレードのかなりの部分
を除去し、 ４．前記ステータブレード及び／又はインサートと同じ
又は類似した溶接材料で前記インサートを前記ステータ
ブレードに溶接する、 工程からなる、ステータブレードの修理方法が提供され
る。
【０００８】前記「かなりの部分」（ｓｕｂｓｔａｎｔ
ｉａｌ ｐａｒｔ）は、後端部分と実質的に平行に延び
る如何なる溶接ラインも、摩耗を受けやすい領域から離
れるように、後端部分から充分に遠くなるような、充分
な大きさであることが好ましい。
ｉａｌ ｐａｒｔ）は、後端部分と実質的に平行に延び
る如何なる溶接ラインも、摩耗を受けやすい領域から離
れるように、後端部分から充分に遠くなるような、充分
な大きさであることが好ましい。
【０００９】インサートを例えばブレードの表面積の２
０％、又はときにはそれ以上にすることができる。
０％、又はときにはそれ以上にすることができる。
【００１０】インサートは前記ステータブレードの後端
部分のかなりの部分を占めることが好ましい。又は、イ
ンサートは先導端部分（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅｓ
）のかなりを占めることもある。
部分のかなりの部分を占めることが好ましい。又は、イ
ンサートは先導端部分（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅｓ
）のかなりを占めることもある。
【００１１】また、前記修理方法は、修理後においてス
テータブレードの応力を除去するために、熱処理工程を
含むことが好ましい。
テータブレードの応力を除去するために、熱処理工程を
含むことが好ましい。
【００１２】インサートの材料はタービンブレードの材
料と同じ又は相溶性があり、若しくは、インサートのブ
レードへの固着は類似の材料により行われる。従って、
部品間に充分な接着力はもたらすが、ステータの残りの
部分からインサートが外れることとなる腐食を生じるよ
うな、軟らかい、若しくは溶接性の良好な溶接材料を使
用する必要がない。
料と同じ又は相溶性があり、若しくは、インサートのブ
レードへの固着は類似の材料により行われる。従って、
部品間に充分な接着力はもたらすが、ステータの残りの
部分からインサートが外れることとなる腐食を生じるよ
うな、軟らかい、若しくは溶接性の良好な溶接材料を使
用する必要がない。
【００１３】インサートの材料をブレードの材料と同一
又は非常に近似させることができるのであるが、タービ
ンブレードとの相溶性がある、比較的硬い溶接材料を使
用するように、より硬い材料のものも使用することがで
きる。
又は非常に近似させることができるのであるが、タービ
ンブレードとの相溶性がある、比較的硬い溶接材料を使
用するように、より硬い材料のものも使用することがで
きる。
【００１４】異なる材料を使用する場合には、このよう
な材料は、摩耗特性の良好なものから選ばれ、或いは、
合金拡散（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ａｌｌｏｙｉｎｇ）若
しくはプラズマスプレイ（ｐｌａｓｍａ ｓｐｒａｙ）
のような熱処理にも安定性を示すものから選ばれる。従
って、ステータブレードの残りの部分に取付ける前にイ
ンサートを処理できるだけでなく、それに固着した後で
あっても、硬化処理や被膜処理を行うこともできる。例
えば、インサートを合金拡散処理により硬化させること
ができるし、ステータブレードの残りの部分への固着後
において、さらなる耐摩耗被膜を形成するようにプラズ
マスプレイを行うことができる。
な材料は、摩耗特性の良好なものから選ばれ、或いは、
合金拡散（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ａｌｌｏｙｉｎｇ）若
しくはプラズマスプレイ（ｐｌａｓｍａ ｓｐｒａｙ）
のような熱処理にも安定性を示すものから選ばれる。従
って、ステータブレードの残りの部分に取付ける前にイ
ンサートを処理できるだけでなく、それに固着した後で
あっても、硬化処理や被膜処理を行うこともできる。例
えば、インサートを合金拡散処理により硬化させること
ができるし、ステータブレードの残りの部分への固着後
において、さらなる耐摩耗被膜を形成するようにプラズ
マスプレイを行うことができる。
【００１５】所望であれば、溶接した領域にもプラズマ
スプレイを施して溶接材料の摩耗を防止するようにキャ
ッピング（ｃａｐｐｉｎｇ） をもたらすことができる
。また、ステライトキャップを溶接上に施すこともでき
る。
スプレイを施して溶接材料の摩耗を防止するようにキャ
ッピング（ｃａｐｐｉｎｇ） をもたらすことができる
。また、ステライトキャップを溶接上に施すこともでき
る。
【００１６】また、所望の形状に修理ステータブレード
を製作できるように、多数のプラズマスプレイの被膜を
使用することができ、そして、寿命若しくは効率又はこ
れらの双方を向上させるために、要求されるブレード形
状を製造できるように他の領域より増大した領域を作る
べく、複数のパス（ｐａｓｓ）を使用することもできる
。
を製作できるように、多数のプラズマスプレイの被膜を
使用することができ、そして、寿命若しくは効率又はこ
れらの双方を向上させるために、要求されるブレード形
状を製造できるように他の領域より増大した領域を作る
べく、複数のパス（ｐａｓｓ）を使用することもできる
。
【００１７】タービンのステータブレードに生じた摩耗
を修理する必要がない場合も考えられる。しかし、効率
を向上させるために、ステータブレードの形状を変形さ
せたい場合には、本発明の修理方法を使用することがで
きる。
を修理する必要がない場合も考えられる。しかし、効率
を向上させるために、ステータブレードの形状を変形さ
せたい場合には、本発明の修理方法を使用することがで
きる。
【００１８】ノズルではなくダイアフラムを有するステ
ータ列を製造する場合、ブレードはモールド中に支持さ
れて使用される。次いで、インナーリング及びアウター
リングが鋳造工程により形成される。このとき、ブレー
ドの相対位置がずれる場合がある。そのため、ステータ
ブレードは互いの隙間が異なることもあり、また、個々
のブレードが整列状態から僅かにずれる（ｍｉｓａｌｉ
ｇｎｅｄ）こともある。
ータ列を製造する場合、ブレードはモールド中に支持さ
れて使用される。次いで、インナーリング及びアウター
リングが鋳造工程により形成される。このとき、ブレー
ドの相対位置がずれる場合がある。そのため、ステータ
ブレードは互いの隙間が異なることもあり、また、個々
のブレードが整列状態から僅かにずれる（ｍｉｓａｌｉ
ｇｎｅｄ）こともある。
【００１９】ステータブレードの位置及び形状はタービ
ンの性能に非常に重要であり、僅かな誤差でもかなりの
効率低下を招く。そのため、或る量の電力を発生させる
ための燃料費は増大することになる。
ンの性能に非常に重要であり、僅かな誤差でもかなりの
効率低下を招く。そのため、或る量の電力を発生させる
ための燃料費は増大することになる。
【００２０】本発明の修理方法は、全てのステータブレ
ードを互いに正確に位置決めでき、各々のステータブレ
ードがタービンの少なくとも一部分で最大効率を得るこ
とができるような正確な形状となることを保証するため
に使用されうる。
ードを互いに正確に位置決めでき、各々のステータブレ
ードがタービンの少なくとも一部分で最大効率を得るこ
とができるような正確な形状となることを保証するため
に使用されうる。
【００２１】各々のステータブレードのかなりの部分を
形成するインサートの位置決めは、第１のステータブレ
ードに位置決めできるガイドを使用することにより達成
され、ステータブレードの残りの部分にそのインサート
を溶接する前に、隣合うステータブレードのインサート
の位置が予め設定される。
形成するインサートの位置決めは、第１のステータブレ
ードに位置決めできるガイドを使用することにより達成
され、ステータブレードの残りの部分にそのインサート
を溶接する前に、隣合うステータブレードのインサート
の位置が予め設定される。
【００２２】溶接中にステータブレードの残りの部分と
インサートとの間に相対移動を生じることが予想される
から、その移動を阻止するためではなくインサートを位
置決めするために使用されるガイドは、意図的に正規の
位置にからはずれた位置にインサートを位置決めし、溶
接完了後に、インサートの外側位置は、溶接中にステー
タブレードの残りの部分との間で移動が生じることによ
り補正される。
インサートとの間に相対移動を生じることが予想される
から、その移動を阻止するためではなくインサートを位
置決めするために使用されるガイドは、意図的に正規の
位置にからはずれた位置にインサートを位置決めし、溶
接完了後に、インサートの外側位置は、溶接中にステー
タブレードの残りの部分との間で移動が生じることによ
り補正される。
【００２３】ブレードの後端部分及び摩耗の激しい部分
から離れた接合部の位置は、弱い部分、すなわち、溶接
部分を、タービンの使用中に腐食を受けにくい領域に移
動させるだけでなく、ステータブレードの大部分を除去
することをも保証する。そのため、隣合うブレードへの
アクセス、及び、プラズマス付着のような処理は、溶接
処理中であっても容易になる。
から離れた接合部の位置は、弱い部分、すなわち、溶接
部分を、タービンの使用中に腐食を受けにくい領域に移
動させるだけでなく、ステータブレードの大部分を除去
することをも保証する。そのため、隣合うブレードへの
アクセス、及び、プラズマス付着のような処理は、溶接
処理中であっても容易になる。
【００２４】プラズマ付着は、物体を目視しながらおこ
なう、ラインオブサイト（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ
） の方法であるので、インサートのかなりの部分が除
去されなければ、隣合うステータブレードへのアクセス
が制限されるから、ステータブレードの殆どの部分にお
いてプラズマ付着を行うことが不可能である。かなりの
部分の除去がこのようなアクセスを可能にし、プラズマ
付着を使用してステータブレードを製作することができ
るようになり、正確に最終形状に成形することができる
。
なう、ラインオブサイト（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ
） の方法であるので、インサートのかなりの部分が除
去されなければ、隣合うステータブレードへのアクセス
が制限されるから、ステータブレードの殆どの部分にお
いてプラズマ付着を行うことが不可能である。かなりの
部分の除去がこのようなアクセスを可能にし、プラズマ
付着を使用してステータブレードを製作することができ
るようになり、正確に最終形状に成形することができる
。
【００２５】ステータブレードの残りの部分に固着する
前に、溶接が行われた領域部分を除いてインサートを硬
化処理することもできるが、硬化表面又は硬化領域を施
すこのような処理を選択することもできる。そして、修
理されるステータブレード列を調査するとともに摩耗特
性を観察して、より腐食しやすい領域を最適に処理して
、このような腐食を最小限に抑えるようにし、列の予想
寿命を向上させるように、選択したインサート硬化処理
を施すことができる。
前に、溶接が行われた領域部分を除いてインサートを硬
化処理することもできるが、硬化表面又は硬化領域を施
すこのような処理を選択することもできる。そして、修
理されるステータブレード列を調査するとともに摩耗特
性を観察して、より腐食しやすい領域を最適に処理して
、このような腐食を最小限に抑えるようにし、列の予想
寿命を向上させるように、選択したインサート硬化処理
を施すことができる。
【００２６】摩耗列を調査した後、異なる厚みや形状の
インサートを挿入することにより、タービン全体の効率
を向上させるだけでなく、腐食を低減させる形状に改良
するように、各々のブレード全体を形状を変更すること
ができる。
インサートを挿入することにより、タービン全体の効率
を向上させるだけでなく、腐食を低減させる形状に改良
するように、各々のブレード全体を形状を変更すること
ができる。
【００２７】列の残りの部分に固着する前にインサート
が処理されるので、合金拡散は処理としては適したもの
である。このような処理はインサートをかなりの高温に
さらすので、列全体に行われた場合、列の他の部分にか
なりの損傷を生じることになって、応力の除去が充分に
行えないような応力を生じる。このような処理は、組立
体全体に悪影響を与えてしまう。
が処理されるので、合金拡散は処理としては適したもの
である。このような処理はインサートをかなりの高温に
さらすので、列全体に行われた場合、列の他の部分にか
なりの損傷を生じることになって、応力の除去が充分に
行えないような応力を生じる。このような処理は、組立
体全体に悪影響を与えてしまう。
【００２８】所定の溶接領域をマスキングで遮蔽してイ
ンサートを処理すると、列の他の部分に悪影響を与える
ことなく充分な熱処理を行うことができる。
ンサートを処理すると、列の他の部分に悪影響を与える
ことなく充分な熱処理を行うことができる。
【００２９】各々のステータブレードだけでなく、ブレ
ードが固定されるインナーリング及びアウターリングに
損傷が及ぶ場合もある。本発明の修理方法又は改善方法
は、このような場合であっても、修理及び改善される各
々のブレードのかなりの部分を除去した後に、アウター
リングの内周面及びインナーリングの外周面にアクセス
することが可能となる。アクセスは各々のブレードのか
なりの部分を除去することによって可能となるので、例
えば、プラズマ付着により材料を製作したり、適宜方法
により表面に固定される硬化材料の薄いシートを挿入し
たりすることにより、このような表面においても修理を
行うことができる。そして、その硬度が高いため、腐食
に対して充分な抵抗を発揮する。
ードが固定されるインナーリング及びアウターリングに
損傷が及ぶ場合もある。本発明の修理方法又は改善方法
は、このような場合であっても、修理及び改善される各
々のブレードのかなりの部分を除去した後に、アウター
リングの内周面及びインナーリングの外周面にアクセス
することが可能となる。アクセスは各々のブレードのか
なりの部分を除去することによって可能となるので、例
えば、プラズマ付着により材料を製作したり、適宜方法
により表面に固定される硬化材料の薄いシートを挿入し
たりすることにより、このような表面においても修理を
行うことができる。そして、その硬度が高いため、腐食
に対して充分な抵抗を発揮する。
【００３０】通常、少なくともスチームタービンでは、
ステータブレードは１２％のクロム鋼から製作されてい
る。しかしながら、このようなクロム鋼の正確な組成は
、ノズル式かダイアフラム式かによって、及び、タービ
ンの高圧部分、中圧部分若しくは低圧部分に位置するか
によって変わるものである。
ステータブレードは１２％のクロム鋼から製作されてい
る。しかしながら、このようなクロム鋼の正確な組成は
、ノズル式かダイアフラム式かによって、及び、タービ
ンの高圧部分、中圧部分若しくは低圧部分に位置するか
によって変わるものである。
【００３１】本発明の方法では、タービンのどの部分の
ブレードをも、複合材料から製造することができ、例え
ば、低圧部分に位置するダイアフラムが、タービンの高
圧部分にごく普通に使用される材料からなるインサート
を有するものでも構わない。このようなインサートは、
低圧ダイイアフラムの残りの部分が製造される材料と相
溶性がよいが、摩耗特性を改善する。
ブレードをも、複合材料から製造することができ、例え
ば、低圧部分に位置するダイアフラムが、タービンの高
圧部分にごく普通に使用される材料からなるインサート
を有するものでも構わない。このようなインサートは、
低圧ダイイアフラムの残りの部分が製造される材料と相
溶性がよいが、摩耗特性を改善する。
【００３２】インサートの硬化処理は、合金拡散方法、
プラズマスプレイ方法、熱処理又は他の適宜の方法のよ
うな適切な硬化処理とすることができ、これにより、少
なくともブレードインサートの端部部分が硬度を具え、
摩耗抵抗表面を有するものとなる。
プラズマスプレイ方法、熱処理又は他の適宜の方法のよ
うな適切な硬化処理とすることができ、これにより、少
なくともブレードインサートの端部部分が硬度を具え、
摩耗抵抗表面を有するものとなる。
【００３３】好ましくは、ブレードの少なくとも一方側
、例えば、圧力側に合金拡散により処理を施す。そして
、ブレードの残りの部分にインサートを固着する前又は
後に、ブレードの他方側に、プラズマスプレイにより処
理を施すことができ、また、必要に応じて、前記一方の
側にプラズマスプレイを施すこともできる。
、例えば、圧力側に合金拡散により処理を施す。そして
、ブレードの残りの部分にインサートを固着する前又は
後に、ブレードの他方側に、プラズマスプレイにより処
理を施すことができ、また、必要に応じて、前記一方の
側にプラズマスプレイを施すこともできる。
【００３４】除去されるブレードのかなりの部分は、ブ
レードに生じた摩耗や損傷を修理するために必要と思わ
れる部分よりも大きいことが好ましい。そうすることに
よって、一見、不必要に見えても、次のような重要な予
期せぬ効果を生み出すのである。
レードに生じた摩耗や損傷を修理するために必要と思わ
れる部分よりも大きいことが好ましい。そうすることに
よって、一見、不必要に見えても、次のような重要な予
期せぬ効果を生み出すのである。
【００３５】１．各々のブレードにおいて大きい部分を
除去することは、隣合うブレードにも修理を行うことが
できるようにするが、この修理方法は、各々のブレード
のかなりの部分の除去なしには行うことができないもの
である。 ２．各々インサートが各々のブレードのかなりの部分を
占めるようにすることにより、一般的には、正確に同サ
イズの多数のインサートを製造することができ、各々の
ブレードの全ての損傷部分を新しい材料に交換すること
が充分に保証される。 ３．ブレードのインサートが、ブレードの比較的薄い部
分である後端部分の領域を占めるから、かなりの大きさ
のインサートを用いることにより、ブレードの先導端部
に近いインサートの材料は後端部分よりもかなり厚くな
り、これにより、インサートはかなりの厚みを有するブ
レードの少なくとも長さ全体にわたってブレードの残り
の部分に結合され、固着がより確実なものとなる。 ４．インサートとブレードとの間の結合ラインの大部分
は、後端部分より充分離れているので、溶接ラインの影
響を受けるどのような弱い部分も摩耗を受けやすい部分
から離れた位置となる。
除去することは、隣合うブレードにも修理を行うことが
できるようにするが、この修理方法は、各々のブレード
のかなりの部分の除去なしには行うことができないもの
である。 ２．各々インサートが各々のブレードのかなりの部分を
占めるようにすることにより、一般的には、正確に同サ
イズの多数のインサートを製造することができ、各々の
ブレードの全ての損傷部分を新しい材料に交換すること
が充分に保証される。 ３．ブレードのインサートが、ブレードの比較的薄い部
分である後端部分の領域を占めるから、かなりの大きさ
のインサートを用いることにより、ブレードの先導端部
に近いインサートの材料は後端部分よりもかなり厚くな
り、これにより、インサートはかなりの厚みを有するブ
レードの少なくとも長さ全体にわたってブレードの残り
の部分に結合され、固着がより確実なものとなる。 ４．インサートとブレードとの間の結合ラインの大部分
は、後端部分より充分離れているので、溶接ラインの影
響を受けるどのような弱い部分も摩耗を受けやすい部分
から離れた位置となる。
【００３６】溶接処理中においてかなりの熱を受けるた
め、溶接処理中、このようなインサートの移動が生じる
ことが一般的である。
め、溶接処理中、このようなインサートの移動が生じる
ことが一般的である。
【００３７】移動量が予めわかっているのであれば、イ
ンサートをブレードに溶接される前にずらしておき、溶
接中に生じるであろう移動量で、所定位置にブレード及
び／又はインサートを戻すようにする。
ンサートをブレードに溶接される前にずらしておき、溶
接中に生じるであろう移動量で、所定位置にブレード及
び／又はインサートを戻すようにする。
【００３８】スチームタービンの場合、ブレードの形状
及び位置は、その効率に非常に重要である。本発明の修
理方法は、全体交換を必要とすることなく既存のブレー
ドの形状を改良すること、及び／又は、タービンの効率
をさらに改良するように各々の個々のブレードを位置及
び隣合うブレードの間隔の精度を改良することに使用で
き、個々のブレードが特に摩耗や損傷を受けていない場
合であっても、効率の改良のためにタービンブレードに
施されうる。
及び位置は、その効率に非常に重要である。本発明の修
理方法は、全体交換を必要とすることなく既存のブレー
ドの形状を改良すること、及び／又は、タービンの効率
をさらに改良するように各々の個々のブレードを位置及
び隣合うブレードの間隔の精度を改良することに使用で
き、個々のブレードが特に摩耗や損傷を受けていない場
合であっても、効率の改良のためにタービンブレードに
施されうる。
【００３９】
【発明の作用・効果】本発明の修理方法は、ブレードの
交換以上の効果を奏するものであり、ブレード列の完全
な修理時間をかなり短縮することができる。特に、全て
同一形状のインサートを予め成形して硬化させておくこ
と及び同一片を各々のブレードから除去することにより
、各々のブレード片の除去を機械的又は自動的に行うこ
とができる。
交換以上の効果を奏するものであり、ブレード列の完全
な修理時間をかなり短縮することができる。特に、全て
同一形状のインサートを予め成形して硬化させておくこ
と及び同一片を各々のブレードから除去することにより
、各々のブレード片の除去を機械的又は自動的に行うこ
とができる。
【００４０】以下、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。
明する。
【００４１】
【実施例】図１に示されるように、ステータブレード列
は、アウターリング部材１０及びインナーリング部材１
１、そして、その間の、符号１２，１３，１４で示され
るような複数のブレードからなる。
は、アウターリング部材１０及びインナーリング部材１
１、そして、その間の、符号１２，１３，１４で示され
るような複数のブレードからなる。
【００４２】図１のブレード列は、使用中に最も摩耗（
ｗｅａｒ）を受けやすいブレードの後端部分（ｔｒａｉ
ｌｉｎｇ ｅｄｇｅｓ）を示している。
ｗｅａｒ）を受けやすいブレードの後端部分（ｔｒａｉ
ｌｉｎｇ ｅｄｇｅｓ）を示している。
【００４３】ブレード列は、通常、２つの半割り片から
形成されており、列は線１５，１６に沿って分割するこ
とができる。
形成されており、列は線１５，１６に沿って分割するこ
とができる。
【００４４】図２には、摩耗及び損傷を受けたブレード
１２，１３，１４の後端が示されている。符号１７，１
８，１９は損傷端を示している。
１２，１３，１４の後端が示されている。符号１７，１
８，１９は損傷端を示している。
【００４５】図４に示されるように、修理を行うために
、予め成形されたインサートすなわち成形片が形成され
る。それは、全体が符号２０で示されている。修理され
るブレードの大きさ及び形状によって、成形片はどのよ
うな形状にもすることができる。しかし、典型的なイン
サートは、後端部分領域２１の、全部ではないにしても
、そのかなりの部分を占める形状であり、後端部分領域
２１に対して横方向の寸法がかなりの大きさであり、例
えば、全体の２０％を占める場合もあり、ときには、全
体の５０％若しくはそれ以上の場合もある。このような
大きさであると、符号２２で示される領域は、通常、ブ
レードの先端より摩耗及び損傷を受けやすい後端部分領
域２１から離れた位置にあることが保証される。
、予め成形されたインサートすなわち成形片が形成され
る。それは、全体が符号２０で示されている。修理され
るブレードの大きさ及び形状によって、成形片はどのよ
うな形状にもすることができる。しかし、典型的なイン
サートは、後端部分領域２１の、全部ではないにしても
、そのかなりの部分を占める形状であり、後端部分領域
２１に対して横方向の寸法がかなりの大きさであり、例
えば、全体の２０％を占める場合もあり、ときには、全
体の５０％若しくはそれ以上の場合もある。このような
大きさであると、符号２２で示される領域は、通常、ブ
レードの先端より摩耗及び損傷を受けやすい後端部分領
域２１から離れた位置にあることが保証される。
【００４６】インサート２０は、各々のステータブレー
ドの母材と、同じ若しくは相溶性のある材料、すなわち
、同じような硬度及び同じような材料から形成される。 次いで、或る適切な硬化処理を受けて、インサート２０
の全部ではないとしても、そのかなりの部分が、少なく
とも硬い表面領域を持つようになる。
ドの母材と、同じ若しくは相溶性のある材料、すなわち
、同じような硬度及び同じような材料から形成される。 次いで、或る適切な硬化処理を受けて、インサート２０
の全部ではないとしても、そのかなりの部分が、少なく
とも硬い表面領域を持つようになる。
【００４７】所望であれば、半円形の溶接ライン２３の
端部領域を硬化処理から保護し、溶接ライン２３に沿っ
た材料が硬化処理によって実質的に影響を受けないよう
にすることができる。
端部領域を硬化処理から保護し、溶接ライン２３に沿っ
た材料が硬化処理によって実質的に影響を受けないよう
にすることができる。
【００４８】さらに図３に示されるように、例えば、ブ
レード１２，１３，１４から、図４に示される形状のイ
ンサートと合致するような形状の切欠２４，２５，２６
を残すように、各々のブレード片が除去される。
レード１２，１３，１４から、図４に示される形状のイ
ンサートと合致するような形状の切欠２４，２５，２６
を残すように、各々のブレード片が除去される。
【００４９】図１に示されるブレード列は半割片からな
っているので、列を分離することができ、端部のステー
タブレードから２４，２５，２６で示されたような切欠
を除去するように機械加工し、次いで、順次、各々のブ
レードに切欠を設けることができる。隣合うブレードに
作られた切欠が、次のブレードに切欠を設けるアクセス
を可能にする。
っているので、列を分離することができ、端部のステー
タブレードから２４，２５，２６で示されたような切欠
を除去するように機械加工し、次いで、順次、各々のブ
レードに切欠を設けることができる。隣合うブレードに
作られた切欠が、次のブレードに切欠を設けるアクセス
を可能にする。
【００５０】所定の片が各々のブレードから切断された
後、図４において符号２０で示されたようなインサート
が溶接によってその場所に固着される。図５は、図４に
おいて符号２０で示されたような多数のインサートがそ
の場所に固定されたところを示している。このようなイ
ンサートは、ステータブレード１２，１３，１４におい
て符号２８，２９，３０で示されている。
後、図４において符号２０で示されたようなインサート
が溶接によってその場所に固着される。図５は、図４に
おいて符号２０で示されたような多数のインサートがそ
の場所に固定されたところを示している。このようなイ
ンサートは、ステータブレード１２，１３，１４におい
て符号２８，２９，３０で示されている。
【００５１】前述の実施例では、インサートは同じ寸法
の材料片で交換されるような形状のものであるが、イン
サートを各々のステータブレードの境界線よりも伸張さ
せることもできるし、タービンの効率を改善したり、タ
ービン全体の作動やその効率を向上させるような他の作
動特性を向上させたりするように、元のブレードの形状
とは異なる形状にすることもできる。
の材料片で交換されるような形状のものであるが、イン
サートを各々のステータブレードの境界線よりも伸張さ
せることもできるし、タービンの効率を改善したり、タ
ービン全体の作動やその効率を向上させるような他の作
動特性を向上させたりするように、元のブレードの形状
とは異なる形状にすることもできる。
【００５２】インサート及び／又はブレードの材料に近
い溶接材料、すなわち、互いに近似する相溶性のある溶
接材料を使用して、各々のインサートをブレードに溶接
した後、ステータブレードを図６に示されるように元の
形状に戻すため、溶接の盛り上がりを修正する加工を行
なうことができる。
い溶接材料、すなわち、互いに近似する相溶性のある溶
接材料を使用して、各々のインサートをブレードに溶接
した後、ステータブレードを図６に示されるように元の
形状に戻すため、溶接の盛り上がりを修正する加工を行
なうことができる。
【００５３】溶接は各々のブレードの一方の側のみから
行われる浸透溶接（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｗｅｌｄ
）とすることができ、隣合うブレードに切欠が形成され
ているためにブレードには容易にアクセスすることがで
きるから、充分な溶接処理を行うことができる。除去さ
れたブレードの部分が大きくない場合、このようなアク
セスは不可能である。
行われる浸透溶接（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｗｅｌｄ
）とすることができ、隣合うブレードに切欠が形成され
ているためにブレードには容易にアクセスすることがで
きるから、充分な溶接処理を行うことができる。除去さ
れたブレードの部分が大きくない場合、このようなアク
セスは不可能である。
【００５４】殆どの溶接部が見える側が、タービンの使
用中に摩耗を受けにくい側となるように選択して一方の
側から溶接を行うことにより、さらなる効果を得ること
ができる。
用中に摩耗を受けにくい側となるように選択して一方の
側から溶接を行うことにより、さらなる効果を得ること
ができる。
【００５５】応力を除去するために熱処理操作を行うこ
とができる。その熱処理操作中、ブレードは所定時間で
所定温度に昇温され、所定の温度で所定時間維持される
。その後、ブレードはコントロールされた方法で冷却さ
れる。
とができる。その熱処理操作中、ブレードは所定時間で
所定温度に昇温され、所定の温度で所定時間維持される
。その後、ブレードはコントロールされた方法で冷却さ
れる。
【００５６】図７は、高圧側４１、低圧側４２、先導端
部領域４３及び後端部分領域４４を有するステータブレ
ード４０の断面図である。
部領域４３及び後端部分領域４４を有するステータブレ
ード４０の断面図である。
【００５７】腐食及び損傷を最も受けやすいのは高圧側
であるから、少なくとも新しいインサートの高圧側４１
は非常に硬い表面仕上げとなるように合金拡散処理が施
され、減圧側すなわち低圧側４２はインサートがブレー
ドに固着された後にプラズマスプレイ処理が施される。
であるから、少なくとも新しいインサートの高圧側４１
は非常に硬い表面仕上げとなるように合金拡散処理が施
され、減圧側すなわち低圧側４２はインサートがブレー
ドに固着された後にプラズマスプレイ処理が施される。
【００５８】高圧側４１に合金拡散処理に加えてブレー
ドへの固着後にプラズマスプレイを施すことができる。
ドへの固着後にプラズマスプレイを施すことができる。
【００５９】前述の説明、添付図面に開示され、特定の
実施態様又は望ましい作用を発揮する文言若しくは意味
で表現された特徴、又は、開示された結果を得るための
方法若しくはプロセスは、これらの特徴と分割又は組み
合わせて、種々の態様で本発明を実施するために利用す
ることができる。
実施態様又は望ましい作用を発揮する文言若しくは意味
で表現された特徴、又は、開示された結果を得るための
方法若しくはプロセスは、これらの特徴と分割又は組み
合わせて、種々の態様で本発明を実施するために利用す
ることができる。
【図１】タービンのステータブレード列（ａｒｒａｙ）
の斜視図である。
の斜視図である。
【図２】タービンブレードに損傷を生じたときの図１の
タービンブレード列の部分拡大図である。
タービンブレード列の部分拡大図である。
【図３】各々のブレードから一部分を除去した後の、図
２に対応する部分拡大図である。
２に対応する部分拡大図である。
【図４】インサートの平面図である。
【図５】インサートが溶接された後のタービンブレード
の部分拡大図である。
の部分拡大図である。
【図６】修理が完了した後のタービンブレード列の部分
拡大図である。
拡大図である。
【図７】タービンブレードの断面図である。
１０ アウターリング
１１ インナーリング
１２，１３，１４ ブレード
２０ インサート
Claims (16)
- 【請求項１】 １．ステータブレードと同一又は相溶
性のある材料からなり、前記ステータブレードの少なく
ともかなりの部分となる予め成形されたインサートを用
意し、 ２．前記インサートの少なくとも後端部分が該インサー
トの材料よりも硬い表面となるように該インサートを処
理し、 ３．除去部分の形状が前記インサートを受け入れるに充
分であるように、前記ステータブレードのかなりの部分
を除去し、 ４．前記ステータブレード及び／又はインサートと同じ
又は類似した溶接材料で前記インサートを前記ステータ
ブレードに溶接する、 工程からなる、ステータブレードの修理方法。 - 【請求項２】 前記インサートは前記ステータブレー
ドの後端部分のかなりの部分である、請求項１記載のス
テータブレードの修理方法。 - 【請求項３】 前記インサートは前記ステータブレー
ドの先導端部分のかなりの部分である、請求項１記載の
ステータブレードの修理方法。 - 【請求項４】 前記方法は、さらに、修理後において
前記ステータブレードの応力除去を行う熱処理工程を有
している、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のステ
ータブレードの修理方法。 - 【請求項５】 前記インサートの材料は前記ステータ
ブレードの材料と同一又は相溶性がある、請求項１乃至
４のいずれか１つに記載の修理方法。 - 【請求項６】 前記インサートの少なくとも一部分は
合金拡散処理によって硬化される、請求項１乃至５のい
ずれか１つに記載の修理方法。 - 【請求項７】 前記インサート又はその少なくとも一
部分は、プラズマスプレイ処理により硬化処理を施され
ている、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の修理方
法。 - 【請求項８】 前記インサートはノズルの残りの部分
に固着された後硬化処理が施される、請求項１乃至７の
いずれか１つに記載の修理方法。 - 【請求項９】 前記インサートは前記ステータブレー
ドの残りの部分に固着される前に合金拡散処理が施され
、次いで、前記ステータブレードの残りの部分に固着さ
れた後にプラズマスプレイ硬化処理が施される、請求項
１乃至８のいずれか１つに記載の修理方法。 - 【請求項１０】 前記インサートは溶接により前記ス
テータブレードに固着され、溶接領域は溶接材料の摩耗
を防止するキャッピングをもたらすようにプラズマスプ
レイ処理が施される、請求項１乃至９のいずれか１つに
記載の修理方法。 - 【請求項１１】 前記ステータブレードに前記インサ
ートを固着した後に、前記インサート及び／又は前記ス
テータブレードの一部分は、前記ステータブレードの形
状を変更するようにプラズマスプレイによる複数の被膜
を施される、請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の
修理方法。 - 【請求項１２】 前記方法は、元のステータブレード
が受けた如何なる損傷にも関係なく、元の形状から他の
形状への形状変更を含む、請求項１乃至１１のいずれか
１つに記載の修理方法。 - 【請求項１３】 前記インサートは、前記ステータブ
レードの残りの部分に固着される前において、所定の位
置に前記インサートを固着できるように、ガイド手段に
より位置決めされる、請求項１乃至１２のいずれか１つ
に記載の修理方法。 - 【請求項１４】 前記インサートは前記ステータブレ
ードの表面の少なくとも２０％である、請求項１乃至１
３のいずれか１つに記載の修理方法。 - 【請求項１５】 合金拡散処理により一方の側の少な
くとも一部が硬化された、ステータブレードの修理に使
用されるインサート。 - 【請求項１６】 前記インサートの少なくとも一部分
が、前記ステータブレードの残りの部分に固着された後
、プラズマスプレイ処理による硬化を施される、請求項
１４記載のインサート。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB909013081A GB9013081D0 (en) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Method of repair of turbines |
| GB9013081.6 | 1990-06-12 | ||
| GB909015217A GB9015217D0 (en) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | Method of repair of turbine blades |
| GB9015217.4 | 1990-07-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04231182A true JPH04231182A (ja) | 1992-08-20 |
Family
ID=26297193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3166103A Pending JPH04231182A (ja) | 1990-06-12 | 1991-06-12 | タービンの修理方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5185924A (ja) |
| EP (1) | EP0461589B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04231182A (ja) |
| AT (1) | ATE133235T1 (ja) |
| AU (1) | AU647479B2 (ja) |
| CA (1) | CA2044302C (ja) |
| DE (1) | DE69116440T2 (ja) |
| GB (1) | GB2244943B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5697151A (en) * | 1995-08-07 | 1997-12-16 | General Electric Company | Method for repairing partitions of a turbine diaphragm |
| US6615470B2 (en) * | 1997-12-15 | 2003-09-09 | General Electric Company | System and method for repairing cast articles |
| US6274215B1 (en) * | 1998-12-21 | 2001-08-14 | General Electric Company | Aerodynamic article with partial outer portion and method for making |
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| US7387758B2 (en) * | 2005-02-16 | 2008-06-17 | Siemens Power Generation, Inc. | Tabbed ceramic article for improved interlaminar strength |
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| US10436047B2 (en) | 2015-08-18 | 2019-10-08 | General Electric Company | Method for repair of a diaphragm of a rotary machine |
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