JPH0696193B2 - ロータの修理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】この発明は、それぞれが貫通するボアを
備えた複数の構成部材を同軸状に配置して接合する方法
に関し、更に詳細には、ロータの修理方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来技術の説明】蒸気タービンのロータ即ち発電機の
ロータのようなロータには亀裂が生じることがある。亀
裂がロータのボアに達したような場合には損傷を及ぼす
ことがある。

【０００３】ロータを修理する場合、ロータは亀裂箇所
付近で二つ以上のロータ部片に切断される。亀裂がある
ロータの部分が除去される。ロータ本体から外されたス
タブエンドは、新しいスタブエンドと交換され、ロータ
本体にボルト止めまたは溶接される。しかしながら、ス
タブエンドの交換を行う場合、交換用のスタブエンドが
在庫されているか、あるいは交換用のスタブエンドを発
注する必要がある。前者の場合には追加コストを要し、
後者の場合には新しい部品の到着を待つ停止時間および
部品を購入するための追加コストを要することになる。

【０００４】従って、元のスタブエンドをロータに結合
することによって、停止時間並びに在庫および材料コス
トを減ずるロータの修理方法が必要とされる。

【０００５】

【発明の概要】本発明によるロータの修理方法には、亀
裂の最寄り箇所でロータを少なくとも二つ以上の部片に
切断する工程が含まれる。部片の一つから亀裂を有する
部分を除去する。除去部分は溶接金属に代える。

【０００６】隣接した各部片のボア面に溶接による肉盛
りが形成される。各部片同士を係合するために、一方の
肉盛部を加工して第一係合部が形成され、他方の肉盛部
を加工して第二係合部が形成される。

【０００７】互いに隣接するように部片は配置され、各
部片が同軸状になるように前記第一および第二係合部が
係合される。係合する部片は溶接金属で溶接される。溶
接工程完了後には、各係合部はロータから除去してもよ
い。

【０００８】新しい交換用部片を元の部片の一つに溶接
するのではなく、元の部片同士を溶接することによっ
て、設備の停止時間およびコストは減じられる。

【０００９】

【好適な実施例の説明】この明細書に開示されている発
明は、亀裂を有する部材の部分を除去するために部材を
切断し、その部材の二つの部片を一緒に溶接することに
よって、亀裂を有する、ロータのような管状の部材を修
理する方法を提供する。

【００１０】図１と図２に示すように、ロータ１０はロ
ータ本体１４とスタブエンド１８とを備える。ロータ１
０はボア２２を有する。例として、ロータ本体１４とス
タブエンド１８との間に亀裂２６がある。亀裂２６は最
初は軸線方向に成長し、その後ボア２２方向に内側に向
きを変えている。

【００１１】亀裂の入ったロータ１０を修理するため
に、ロータ１０は、スタブエンド１８とロータ本体１４
というように、２つ以上の部片に切断される。損傷分析
並びに亀裂２６とロータ１０との他の試験のために、ま
た溶接によってロータ１０の修復のために、ロータ本体
１４内部の全体の亀裂２６に接近できるように、スタブ
エンド１８はロータ本体１４から除去される。

【００１２】亀裂はロータ１０の径の周りに不規則に成
長することもあるので、ロータ本体１４は、亀裂２６の
除去に必要な加工の深さおよび角度を決定するために、
超音波検査のようなものによって検査が行われる。亀裂
の位置確認後、亀裂２６を含むロータ１０の一部分３０
は、亀裂２６をそのままにして、加工等によって除去さ
れる。最小量のロータ本体１４を除去する一方、亀裂２
６は完全に除去されなければならない。更に、亀裂を分
析して破損原因を判定することもある。ロータ本体１４
とスタブエンド１８とを、超音波検査および磁気探傷検
査によるなどして検査し、ロータ本体１４およびスタブ
エンド１８から亀裂２６が完全に除去されたかどうかを
確認する。

【００１３】図２および図３に示すように、ロータ本体
１４から除去された部分３０は溶接金属に代えられて、
部分３４を得る。ロータ本体１４とスタブエンド１８と
の溶接面を構成するのに使用される溶接部を、加工する
ための十分な取代を追加溶接によって肉盛りするように
してもよい。また、追加溶接金属を使用して部分３４を
肉厚にして径を大くすることによって原形状を変え（一
般的に構造の強度アップと言われるが）、ロータ１０の
将来の運転時の疲労亀裂を軽減することもできる。

【００１４】図３および図４に示されているように、肉
盛部３８を形成するために、追加溶接が、ロータ本体１
４のボア２２ａ付近の表面３６に溶接金属を付着して使
用される。溶接金属の肉盛部４２は、ロータ１０のスタ
ブエンド１８のボア２２ｂ付近の表面４４に溶接され
る。肉盛部３８と４２とは、ボア２２ａおよび２２ｂの
内部に位置しており、原ボアの内径部より下側に延びて
いる。

【００１５】図４および図５に示されているように、肉
盛部３８および肉盛部４２は機械加工されて、ロータ本
体１４とスタブエンド１８との間には、スピゴット式ま
たは合じゃくりのような係合部を形成する。実施例で
は、ロータ本体１４の肉盛部３８は第一係合部、即ち雄
スピゴット４６に加工され、スタブエンド１８の肉盛部
４２は第二係合部、即ち雌スピゴット５０に加工されて
いる。スピゴット式嵌合具は、軸線方向および径方向の
両方向について正確な整列を確保する精密な嵌合具であ
る。この係合部を利用することによって、スタブエンド
１８のボア２２ｂはロータ本体１４のボア２２ａに対し
て確実に心合される。

【００１６】雄スピゴット４６と雌スピゴット５０とが
嵌合されると、雄スピゴット４６の第一表面６０は雌ス
ピゴット５０の第一表面６２と接触して合わされ、ロー
タ本体１４とスタブエンド１８との軸方向が一致して調
整される。また、雄スピゴット４６の第二表面６４は雌
スピゴット５０の第二表面６６と接触して合わされ、ロ
ータ本体１４とスタブエンド１８との心合わせ、即ち同
心性が調整される。第一表面６０と６２、および、第二
表面６４と６６の嵌合により、溶接工程中におけるロー
タ本体１４とスタブエンド１８とが同軸状に維持され
る。また、面を合わせたことによって、溶接工程中にお
ける溶接部の下側を保護する不活性ガスをボア２２ａ、
２２ｂに封入する必要がなくなる。

【００１７】雄スピゴット４６の第三表面７２と雌スピ
ゴット５０の第三表面７４との間には、溶接工程中のロ
ータ本体１４とスタブエンド１８との膨張および収縮を
補うために、係合部の移動を可能にする間隙７０が形成
されている。ロータ本体１４とスタブエンド１８とは予
熱時に膨張したり、液体溶接金属の固化した後に収縮す
ることがある。間隙７０を利用することにより、溶接時
にルート割れが生じる可能性が減ぜられ、ルート割れ防
止用に設計された装置を使用することで発生する追加コ
ストがなくなる。

【００１８】ロータ本体１４とスタブエンド１８とが互
いに隣接されて係合可能に配置された場合、ロータ本体
１４の端部８２と、スタブエンド１８の対向端部８４
と、雄スピゴット４６および雌スピゴット５０の係合部
とによって、溶接溝部８０が定められる。溶接溝部８０
は狭い溝であって、溶接量を通常の溝部よりも少なくす
ることによって、停止時間が短縮され、コストが低減さ
れ、また変形が減少される。

【００１９】係合部のスピゴット式嵌合具は、ルート溶
融が十分に行われる所望ルート間口を備えて設計される
ので、組立および整列時にルート開口の適正距離を設定
する特殊嵌合具を使用する必要が無くなり、また溶接ト
ーチが届くようにルート開口を設定するのに使用される
どのような外部装置を取り外したりする必要が無くな
る。

【００２０】図５および図６に示すように、ロータ１０
の所望の同心度および平行度であることを確かめるため
に、同軸状態を検査した後、溶接金属は狭い溶接溝部８
０に付着溶接して結合部８６（ロータ本体１４とスタブ
エンド１８とを一緒に結合する。）が形成される。ロー
タ本体１４とスタブエンド１８とを溶接するときに、複
数の溶接トーチ（図示せず）を使用することもできる。
スタブエンド１８とロータ本体１４とを同時に溶接する
ために、各溶接トーチは接合部の径周囲からそれぞれ同
距離に配置されることが好ましい。各アークによる入熱
は、ロータ本体１４またはスタブエンド１８からのいず
れの方向でも変形を防止するために、各溶接トーチとも
実質的に同じである。ロータ１０の周囲を溶接する場
合、溶接トーチをロータ１０の周りに円周方向に沿って
移動してもよいし、溶接トーチを固定しておいてロータ
１０を回転してもよい。

【００２１】ロータ本体１４とスタブエンド１８とを同
軸状態で保持するために、最初は互いに対向して配置さ
れた２個の溶接トーチが、間隙７０の内部に溶接金属を
付着するために用いられることが好ましい。ルート９０
ではロータ１０の母材ではなく、溶接金属を使用したこ
とにより、溶接金属は溶接性を増し、溶接箇所の外れに
対する管理が容易になり、耐固化亀裂性が生じる。

【００２２】係合部のスピゴット式嵌合具は断面積が大
きくなるように形成されているので、溶接工程中の溶融
落ちの可能性が実質的に排除される。ルート９０は、元
のボア２２の下に設けられ、ロータ１０のボア２２を元
の径に修復する際に除去されるので、ルート９０への溶
け込みは必要としない。

【００２３】ロータ本体１４とスタブエンド１８とがそ
の軸線方向および径方向において一致して保持されるよ
うにして、十分に溶接がなされた後、一個の溶接トーチ
が、スタブエンド１８とロータ本体１４とを一緒に溶接
するための残りの所要量の溶接金属を付着するために使
用される。

【００２４】図６および図７に示すように、ロータ１０
のボア２２径を元の径に修復するために、雄スピゴット
４６、雌スピゴット５０、およびルート９０と係合部と
に隣接して位置した溶接金属を機械加工などによって除
去される。ロータ１０の内側は、ルートの溶融領域にあ
る疑わしい質の溶接部を越えて優れた欠点のない溶接金
属の位置の径まで、ロータ中心線に沿って中ぐり加工さ
れる。ボア表面は非破壊試験にかけられて、ボア表面お
よび内層面の品質が確認される。

【００２５】スタブエンド１８を廃棄して交換用スタブ
エンド１８を購入するのではなく、元のスタブエンド１
８を利用してロータ１０を修理することにより、材料が
節約され、修理コストが減ぜられる。また、修理作業は
現場で行うことができる。

【００２６】元のスタブエンド１８を利用したことによ
り、交換用部品が在庫されていない場合に交換用部品を
発注するのと比較して、製造サイクル時間が短縮され
る。

【００２７】また、スピゴット嵌合具を使用したことに
より、適当なルート開口を設定するためのゲージや固定
具を用いる必要がなくなり、スタブエンドとロータ本体
とを軸方向および径方向に一致させるためのスリーブの
ような焼ばめ用部品を使用する必要性がない。

【００２８】ロータ１０のボア２２の内部にルート９０
を形成し、そのルート９０を除去するようにしたことに
より、ルート割れを防止するための圧潰装置（collapsi
ng devices）の使用、ルートを検査するための検査穴の
利用および検査後の栓溶接、ボトルボーリング技術の利
用が不要となる。

【００２９】図８に示したように、ロータ１０は、複数
箇所で複数の部片に切断することもできる。各々の位置
で、上述のロータ１０の修復工程を実施することによ
り、ロータ１０の各部片は接合される。一実施例とし
て、ロータ１０が２箇所で切断され、第一部片９２、第
二部片９４、第三部片９６とすることもできる。ロータ
１０を修理する、前述の方法は、ロータ１０が切断され
た二箇所で実施される。

【００３０】このように、本発明は、元のスタブエンド
と元のロータ本体とを接合するために係合部を利用し
て、亀裂を有するロータを修理するロータの修理方法を
提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】亀裂を有するロータの部分断面図である。

【図２】スタブエンドとロータ本体とに切断されたロー
タの断面図である。

【図３】スタブエンドとロータ本体との断面図である。

【図４】肉盛部を有するスタブエンドとロータ本体との
断面図である。

【図５】雄スピゴットと雌スピゴットとの断面図であ
る。

【図６】スタブエンドとロータ本体との間に位置した溶
接溝部内に付着された溶接金属の断面図である。

【図７】スピゴット式嵌合具が除かれた、接合後のスタ
ブエンドとロータ本体との断面図である。

【図８】２箇所で切断されたロータの断面図である。

【符号の説明】

１０ ローター １４ ローター本体（部片） １８ スタブエンド（部片） ２２ ボア ２２ａ ボア ２２ｂ ボア ２６ 亀裂 ３０ 部分 ３４ 部分 ３８ 肉盛部 ４２ 肉盛部 ４６ 雄スピゴット（第一係合部） ５０ 雌スピゴット（第二係合部） ９２ 第一部片 ９４ 第二部片 ９６ 第三部片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 亀裂に対して最寄りの箇所で、貫通した
   ボアを有する少なくとも二つの部片にロータを切断する
   工程と、 前記二つの部片の一方から前記亀裂を含む材料の部分を
   除去する工程と、 前記材料の除去された部分を溶接金属に代える工程と、 各前記部片の前記ボア付近の表面に肉盛部を溶接する工
   程と、 各前記部片同士を係合させるために、前記肉盛部の一方
   を第一係合部に加工し、前記肉盛部の他方を第二係合部
   に加工する工程と、 各前記部片同士を同軸状に配置するために、前記第一係
   合部と前記第二係合部とを係合させるように前記部片の
   一方を前記部片の他方に隣接して位置決めする工程と、 前記二つの部片を溶接金属で一緒に溶接する工程と、を
   含むロータの修理方法。