JPH1080767A - ガスタービン翼の補修方法およびその補修装置並びにガスタービン翼 - Google Patents
ガスタービン翼の補修方法およびその補修装置並びにガスタービン翼Info
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- JPH1080767A JPH1080767A JP23517496A JP23517496A JPH1080767A JP H1080767 A JPH1080767 A JP H1080767A JP 23517496 A JP23517496 A JP 23517496A JP 23517496 A JP23517496 A JP 23517496A JP H1080767 A JPH1080767 A JP H1080767A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】先端部が劣化したガスタービン動翼に対して、
入熱を制御した自動溶接を容易に行うことが可能で、か
つ溶接不具合の発生しない健全な肉盛溶接部を形成する
施工方法および溶接不具合のない健全な肉盛溶接部を有
するガスタービン翼を提供する。 【解決手段】ガスタービン動翼１の先端部を肉盛溶接に
よって補修する施工において、溶接施工の前に先端部２
を一定の形状に切断あるいは研削して表面仕上げした後
に肉盛溶接を施すようにした。
入熱を制御した自動溶接を容易に行うことが可能で、か
つ溶接不具合の発生しない健全な肉盛溶接部を形成する
施工方法および溶接不具合のない健全な肉盛溶接部を有
するガスタービン翼を提供する。 【解決手段】ガスタービン動翼１の先端部を肉盛溶接に
よって補修する施工において、溶接施工の前に先端部２
を一定の形状に切断あるいは研削して表面仕上げした後
に肉盛溶接を施すようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン翼の補
修方法およびガスタービン翼およびガスタービン翼の補
修装置の改良に係わり、特に動翼の損傷先端部に肉盛溶
接を施し、翼形状を復元するようになしたガスタービン
翼の補修技術に関するものである。
修方法およびガスタービン翼およびガスタービン翼の補
修装置の改良に係わり、特に動翼の損傷先端部に肉盛溶
接を施し、翼形状を復元するようになしたガスタービン
翼の補修技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】火力発電プラントの構成機器の一部であ
るガスタービンにおいて、動翼は極めて高温の環境下で
使用される。そのため上記動翼の先端部は供用期間中に
磨耗あるいは高温酸化による減肉などの劣化が生じる可
能性があり、割れなどの不具合の発生が懸念されてい
る。上記動翼を補修によって供用状態に復元する場合、
補修施工の一つに肉盛溶接が挙げられる。これは動翼先
端部の劣化した部位に対して肉盛溶接することで劣化部
を補充する施工である。
るガスタービンにおいて、動翼は極めて高温の環境下で
使用される。そのため上記動翼の先端部は供用期間中に
磨耗あるいは高温酸化による減肉などの劣化が生じる可
能性があり、割れなどの不具合の発生が懸念されてい
る。上記動翼を補修によって供用状態に復元する場合、
補修施工の一つに肉盛溶接が挙げられる。これは動翼先
端部の劣化した部位に対して肉盛溶接することで劣化部
を補充する施工である。
【０００３】なお、この種ガスタービン動翼の補修方法
に関連するものとしては、例えば特開平３−３３４０２
号公報が挙げられる。
に関連するものとしては、例えば特開平３−３３４０２
号公報が挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように一般には肉
盛溶接によりガスタービン翼は復元されるわけである
が、しかしながら、この肉盛溶接による補修方法である
と、図１３にも示されているように、動翼１の先端部に
おける劣化部２の形状は一様ではなく、動翼によって様
々な状態の劣化部が存在する。この劣化部２の補修を手
溶接で行う場合、マニュアル施工のため入熱の制御に限
界が生じる。上記動翼はＮｉ基超合金によって製造され
ており、高温割れの割れ感受性が高い。そのため手溶接
によって入熱が大きくなった場合には、溶接熱影響部に
おいて新たな高温割れが発生する恐れがあった。
盛溶接によりガスタービン翼は復元されるわけである
が、しかしながら、この肉盛溶接による補修方法である
と、図１３にも示されているように、動翼１の先端部に
おける劣化部２の形状は一様ではなく、動翼によって様
々な状態の劣化部が存在する。この劣化部２の補修を手
溶接で行う場合、マニュアル施工のため入熱の制御に限
界が生じる。上記動翼はＮｉ基超合金によって製造され
ており、高温割れの割れ感受性が高い。そのため手溶接
によって入熱が大きくなった場合には、溶接熱影響部に
おいて新たな高温割れが発生する恐れがあった。
【０００５】また、入熱状態を制御するには、溶接位置
に応じてアーク電圧を自動的に制御するが望ましいが、
図１４に示すような局部的な劣化部２の補修には制御が
困難であった。また、各劣化部の状態に応じてならい溶
接をするには劣化部の形状に対応した溶接軌跡を個々に
入力する必要があり、自動化が困難であった。
に応じてアーク電圧を自動的に制御するが望ましいが、
図１４に示すような局部的な劣化部２の補修には制御が
困難であった。また、各劣化部の状態に応じてならい溶
接をするには劣化部の形状に対応した溶接軌跡を個々に
入力する必要があり、自動化が困難であった。
【０００６】さらに、制御された入熱量で動翼の先端部
を肉盛溶接するとき、溶接面を平坦とした従来技術で
は、溶接部近傍に溶接不良部が発生する可能性があっ
た。
を肉盛溶接するとき、溶接面を平坦とした従来技術で
は、溶接部近傍に溶接不良部が発生する可能性があっ
た。
【０００７】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、先端部が劣化したガスタービン動
翼に対して、入熱を制御した自動溶接を容易に行うこと
が可能で、かつ溶接不具合の発生しない健全な肉盛溶接
部を形成する施工方法、および溶接不具合のない健全な
肉盛溶接部を有するガスタービン動翼を提供するにあ
る。
目的とするところは、先端部が劣化したガスタービン動
翼に対して、入熱を制御した自動溶接を容易に行うこと
が可能で、かつ溶接不具合の発生しない健全な肉盛溶接
部を形成する施工方法、および溶接不具合のない健全な
肉盛溶接部を有するガスタービン動翼を提供するにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ガス
タービン動翼の先端部を肉盛溶接によって補修する施工
において、溶接施工の前に先端部を所定の形状に切断あ
るいは研削して当該面を表面仕上げした後に肉盛溶接す
るようになし所期の目的を達成するようにしたものであ
る。
タービン動翼の先端部を肉盛溶接によって補修する施工
において、溶接施工の前に先端部を所定の形状に切断あ
るいは研削して当該面を表面仕上げした後に肉盛溶接す
るようになし所期の目的を達成するようにしたものであ
る。
【０００９】また、本発明は、ガスタービン動翼の先端
部を肉盛溶接によって補修する施工において、溶接施工
の前に先端部を動翼の元の先端面に平行な所定の形状に
切断あるいは研削して当該面を表面仕上げした後に肉盛
溶接するようにしたものである。また、ガスタービン動
翼の先端部を肉盛溶接によって補修する施工において、
溶接施工の前に先端部を動翼の元の先端面から一定の傾
角を有する所定の形状に切断あるいは研削して当該面を
表面仕上げした後に肉盛溶接するようにしたものであ
る。
部を肉盛溶接によって補修する施工において、溶接施工
の前に先端部を動翼の元の先端面に平行な所定の形状に
切断あるいは研削して当該面を表面仕上げした後に肉盛
溶接するようにしたものである。また、ガスタービン動
翼の先端部を肉盛溶接によって補修する施工において、
溶接施工の前に先端部を動翼の元の先端面から一定の傾
角を有する所定の形状に切断あるいは研削して当該面を
表面仕上げした後に肉盛溶接するようにしたものであ
る。
【００１０】また、本発明は、ガスタービン動翼の先端
部を肉盛溶接によって補修する施工において、溶接施工
の前に先端部を所定の形状に切断あるいは研削して当該
面を表面仕上げした後、当該面の溶接対象部における溶
接のならい位置および各部位における溶接条件を事前に
溶接トーチの駆動機構および溶接条件の制御機構に入力
して肉盛溶接するようにしたものである。また、動翼を
タービンディスクに組み込んだまま肉盛溶接するように
したものである。
部を肉盛溶接によって補修する施工において、溶接施工
の前に先端部を所定の形状に切断あるいは研削して当該
面を表面仕上げした後、当該面の溶接対象部における溶
接のならい位置および各部位における溶接条件を事前に
溶接トーチの駆動機構および溶接条件の制御機構に入力
して肉盛溶接するようにしたものである。また、動翼を
タービンディスクに組み込んだまま肉盛溶接するように
したものである。
【００１１】また、本発明は、ガスタービン動翼の先端
部を肉盛溶接によって補修する施工において、溶接施工
の前に先端部を所定の形状に切断あるいは研削した後、
当該面の縁部が中央部よりも高くなるように仕上げ加工
し、肉盛溶接するようにしたものである。また、溶接施
工の前に切断あるいは研削して当該面を表面仕上げした
先端部の形状が動翼のタービンディスクに組み込まれる
段あるいは動翼のサイズあるいは動翼の材質あるいは動
翼の供用環境あるいは動翼の供用年数に応じて定められ
ることを特徴とする。
部を肉盛溶接によって補修する施工において、溶接施工
の前に先端部を所定の形状に切断あるいは研削した後、
当該面の縁部が中央部よりも高くなるように仕上げ加工
し、肉盛溶接するようにしたものである。また、溶接施
工の前に切断あるいは研削して当該面を表面仕上げした
先端部の形状が動翼のタービンディスクに組み込まれる
段あるいは動翼のサイズあるいは動翼の材質あるいは動
翼の供用環境あるいは動翼の供用年数に応じて定められ
ることを特徴とする。
【００１２】また、本発明は、上記補修施工において、
肉盛溶接後、補修部をガスタービン動翼の元の形状に仕
上げ加工するようにしたものである。また、上記補修施
工において、溶接施工の前に切断あるいは研削した当該
面の形状に応じて肉盛溶接施工中あるいは施工前後の予
熱条件あるいは冷却条件を設定するようにしたものであ
る。また、先端部に一定形状の肉盛溶接部を有するよう
に翼群を形成するようにしたものである。
肉盛溶接後、補修部をガスタービン動翼の元の形状に仕
上げ加工するようにしたものである。また、上記補修施
工において、溶接施工の前に切断あるいは研削した当該
面の形状に応じて肉盛溶接施工中あるいは施工前後の予
熱条件あるいは冷却条件を設定するようにしたものであ
る。また、先端部に一定形状の肉盛溶接部を有するよう
に翼群を形成するようにしたものである。
【００１３】また、先端部の肉盛溶接部の形状あるいは
大きさが動翼のタービンディスクに組み込まれる段ある
いは動翼のサイズあるいは動翼の材質あるいは動翼の溶
接前の供用環境あるいは動翼の溶接前の供用年数に応じ
て定められていることを特徴とするガスタービン動翼を
提供するものである。また、肉盛溶接部を含む動翼先端
部が動翼製造時の動翼先端部と同一の形状を有すること
を特徴とするガスタービン動翼を提供するものである。
大きさが動翼のタービンディスクに組み込まれる段ある
いは動翼のサイズあるいは動翼の材質あるいは動翼の溶
接前の供用環境あるいは動翼の溶接前の供用年数に応じ
て定められていることを特徴とするガスタービン動翼を
提供するものである。また、肉盛溶接部を含む動翼先端
部が動翼製造時の動翼先端部と同一の形状を有すること
を特徴とするガスタービン動翼を提供するものである。
【００１４】また、本発明は、溶接トーチ、溶接電源、
溶加材供給機構、ガスシールド機構、動翼の予熱機構あ
るいは冷却機構、溶接トーチ駆動機構、溶接部監視機
構、溶接線のならい制御機構、溶接条件の制御機構を具
備し、かつガスタービン動翼の先端の溶接対象部が所定
の形状であることを判断する機構および所定の形状から
の誤差を補正してならい溶接する制御機構を具備するよ
うにしたものである。
溶加材供給機構、ガスシールド機構、動翼の予熱機構あ
るいは冷却機構、溶接トーチ駆動機構、溶接部監視機
構、溶接線のならい制御機構、溶接条件の制御機構を具
備し、かつガスタービン動翼の先端の溶接対象部が所定
の形状であることを判断する機構および所定の形状から
の誤差を補正してならい溶接する制御機構を具備するよ
うにしたものである。
【００１５】すなわちこのように形成されたガスタービ
ン翼の補修方法であると、ガスタービン翼の損傷部分を
所定の形状に切削し、かつその切削面に表面仕上げを施
し、その後で表面仕上げを施した部分に肉盛溶接を施す
ようにしたので、溶接対象部が一定の形状に加工されて
いることから、溶接電流、溶接電圧、アーク長等の溶接
条件の設定および入熱制御を容易に行うことが可能とな
り、また、翼は、元の劣化部の形状にかかわらずどの翼
に対しても一定の形状に加工されるため、どの翼に対し
ても一定の溶接条件で施工が可能であり、肉盛溶接部か
らなる補修部の品質が翼によってばらつくことなく均一
化させることが可能となるのである。
ン翼の補修方法であると、ガスタービン翼の損傷部分を
所定の形状に切削し、かつその切削面に表面仕上げを施
し、その後で表面仕上げを施した部分に肉盛溶接を施す
ようにしたので、溶接対象部が一定の形状に加工されて
いることから、溶接電流、溶接電圧、アーク長等の溶接
条件の設定および入熱制御を容易に行うことが可能とな
り、また、翼は、元の劣化部の形状にかかわらずどの翼
に対しても一定の形状に加工されるため、どの翼に対し
ても一定の溶接条件で施工が可能であり、肉盛溶接部か
らなる補修部の品質が翼によってばらつくことなく均一
化させることが可能となるのである。
【００１６】また、溶接施工の前に先端部を一定の形状
に切断あるいは研削して切断面を表面仕上げした後に肉
盛溶接することによって、溶接不具合の発生しない健全
な肉盛溶接部を形成することができる。また、先端部を
一定形状に加工した後の溶接対象部は同一形状となって
いるため、本発明では、それぞれの段において一度の設
定条件の入力によってその段を構成する一連の動翼を補
修することができ、補修施工の時間を大幅に短縮するこ
とが可能となるのである。
に切断あるいは研削して切断面を表面仕上げした後に肉
盛溶接することによって、溶接不具合の発生しない健全
な肉盛溶接部を形成することができる。また、先端部を
一定形状に加工した後の溶接対象部は同一形状となって
いるため、本発明では、それぞれの段において一度の設
定条件の入力によってその段を構成する一連の動翼を補
修することができ、補修施工の時間を大幅に短縮するこ
とが可能となるのである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図１にはそのガスタービン動翼
の補修状態が示されている。本実施の形態では溶接方式
は、例えば図１に示すように電極と母材との間にアーク
を発生させるアーク溶接の場合を示しているが、本発明
はＴＩＧアーク、プラズマアーク、レーザ等どのような
溶接熱源を用いた場合でも実施可能である。
発明を詳細に説明する。図１にはそのガスタービン動翼
の補修状態が示されている。本実施の形態では溶接方式
は、例えば図１に示すように電極と母材との間にアーク
を発生させるアーク溶接の場合を示しているが、本発明
はＴＩＧアーク、プラズマアーク、レーザ等どのような
溶接熱源を用いた場合でも実施可能である。
【００１８】〔実施の形態１〕本発明による、溶接施工
の前に先端部を所定の形状に切断して切断面を表面仕上
げした後に肉盛溶接するガスタービン動翼の補修施工を
図１および図２を用いて説明する。図１（ａ）〜（ｃ）
はガスタービン動翼の先端部近傍を横からみた図であ
る。同図（ａ）は補修前の先端部が劣化した動翼であ
る。この動翼１の補修に際し、まず劣化部２を含む先端
部を同図（ｂ）に示すようにある一定の形状に切断ある
いは研削する。この切断あるいは研削施工によって、切
断あるいは研削された劣化部３の形状にかかわらず肉盛
溶接の対象となる溶接対象面４は一定の形状となる。
の前に先端部を所定の形状に切断して切断面を表面仕上
げした後に肉盛溶接するガスタービン動翼の補修施工を
図１および図２を用いて説明する。図１（ａ）〜（ｃ）
はガスタービン動翼の先端部近傍を横からみた図であ
る。同図（ａ）は補修前の先端部が劣化した動翼であ
る。この動翼１の補修に際し、まず劣化部２を含む先端
部を同図（ｂ）に示すようにある一定の形状に切断ある
いは研削する。この切断あるいは研削施工によって、切
断あるいは研削された劣化部３の形状にかかわらず肉盛
溶接の対象となる溶接対象面４は一定の形状となる。
【００１９】また、上記施工は、動翼における劣化部の
発生位置が偏在していない場合、図２（ａ）に示すよう
に元の先端部に平行に切断あるいは研削することによっ
て肉盛溶接の姿勢は常に下向きになり、溶接条件に対す
る肉盛部形状を均一化させるためには望ましい。しかし
ながら動翼における劣化部３の発生位置が偏在している
場合、同図（ｂ）に示すように劣化部３の偏在位置をカ
バーするように切断あるいは研削した方が効率的であ
る。この場合、動翼の元の先端面から一定の傾角を有す
る所定の形状に切断あるいは研削することが溶接施工を
安定化させるためには望ましい。
発生位置が偏在していない場合、図２（ａ）に示すよう
に元の先端部に平行に切断あるいは研削することによっ
て肉盛溶接の姿勢は常に下向きになり、溶接条件に対す
る肉盛部形状を均一化させるためには望ましい。しかし
ながら動翼における劣化部３の発生位置が偏在している
場合、同図（ｂ）に示すように劣化部３の偏在位置をカ
バーするように切断あるいは研削した方が効率的であ
る。この場合、動翼の元の先端面から一定の傾角を有す
る所定の形状に切断あるいは研削することが溶接施工を
安定化させるためには望ましい。
【００２０】また、動翼における劣化部の形状あるいは
偏在度が動翼のタービンディスクに組み込まれる段ある
いは動翼のサイズあるいは動翼の材質あるいは動翼の供
用環境あるいは動翼の供用年数に応じて異なる場合、前
記条件に応じた肉盛部形状を形成するため、前記条件に
応じた形状に切断あるいは研削加工を施すことが望まし
い。
偏在度が動翼のタービンディスクに組み込まれる段ある
いは動翼のサイズあるいは動翼の材質あるいは動翼の供
用環境あるいは動翼の供用年数に応じて異なる場合、前
記条件に応じた肉盛部形状を形成するため、前記条件に
応じた形状に切断あるいは研削加工を施すことが望まし
い。
【００２１】次に、切断あるいは研削施工の後溶接対象
面４に対して表面仕上げを施し、図１（ｃ）に示すよう
に肉盛溶接を行う。本発明では、溶接対象部が一定の形
状に加工されているため、溶接電流、溶接電圧、アーク
長等の溶接条件の設定および入熱制御を容易に行うこと
が可能である。また、元の劣化部３の形状にかかわらず
どの動翼に対しても一定の形状に加工するため、どの動
翼に対しても一定の溶接条件で施工が可能であり、肉盛
溶接部５からなる補修部の品質が動翼によってばらつく
ことなく均一化する。
面４に対して表面仕上げを施し、図１（ｃ）に示すよう
に肉盛溶接を行う。本発明では、溶接対象部が一定の形
状に加工されているため、溶接電流、溶接電圧、アーク
長等の溶接条件の設定および入熱制御を容易に行うこと
が可能である。また、元の劣化部３の形状にかかわらず
どの動翼に対しても一定の形状に加工するため、どの動
翼に対しても一定の溶接条件で施工が可能であり、肉盛
溶接部５からなる補修部の品質が動翼によってばらつく
ことなく均一化する。
【００２２】以上のように本発明では、溶接施工の前に
先端部を一定の形状に切断あるいは研削して切断面を表
面仕上げした後に肉盛溶接することによって、溶接不具
合の発生しない健全な肉盛溶接部を形成することができ
る。
先端部を一定の形状に切断あるいは研削して切断面を表
面仕上げした後に肉盛溶接することによって、溶接不具
合の発生しない健全な肉盛溶接部を形成することができ
る。
【００２３】〔実施の形態２〕本発明による、溶接対象
部における溶接のならい位置および各部位における溶接
条件を事前に溶接トーチの駆動機構および溶接条件の制
御機構に入力して肉盛溶接する補修方法を図３および図
４を用いて説明する。
部における溶接のならい位置および各部位における溶接
条件を事前に溶接トーチの駆動機構および溶接条件の制
御機構に入力して肉盛溶接する補修方法を図３および図
４を用いて説明する。
【００２４】図３は先端部を一定の形状に加工して表面
仕上げした動翼を横および上から見たものである。同一
サイズの動翼の場合、図３に示す上記仕上げ後の溶接対
象面４は同一形状をしている。したがって、図４に示す
ように溶接対象面４にならう溶接トーチ６の移動の軌跡
を事前に溶接トーチの駆動機構１１を制御する制御装置
２０より入力しておくことによって、同一サイズの動翼
１において補修施工前に存在した劣化部３の形状にかか
わらず、図４に示す肉盛溶接施工を複数の動翼に対して
一連の流れ作業で自動的に行うことが可能である。
仕上げした動翼を横および上から見たものである。同一
サイズの動翼の場合、図３に示す上記仕上げ後の溶接対
象面４は同一形状をしている。したがって、図４に示す
ように溶接対象面４にならう溶接トーチ６の移動の軌跡
を事前に溶接トーチの駆動機構１１を制御する制御装置
２０より入力しておくことによって、同一サイズの動翼
１において補修施工前に存在した劣化部３の形状にかか
わらず、図４に示す肉盛溶接施工を複数の動翼に対して
一連の流れ作業で自動的に行うことが可能である。
【００２５】また図４における溶接対象面４の各部位に
おける溶接条件をそれぞれの位置に応じて適正に設定し
て、移動軌跡あるいは溶接開始からの時間に対応させて
制御装置２０より入力しておくことが望ましい。
おける溶接条件をそれぞれの位置に応じて適正に設定し
て、移動軌跡あるいは溶接開始からの時間に対応させて
制御装置２０より入力しておくことが望ましい。
【００２６】以上のように本発明では、溶接施工の前に
先端部を一定の形状に切断あるいは研削して切断面を表
面仕上げした後、溶接線にならう溶接トーチの移動の軌
跡および各部位に対する溶接条件を入力させて肉盛溶接
することにより、補修施工の自動化が可能でかつ溶接不
具合の発生しない健全な肉盛溶接部を形成することがで
きる。
先端部を一定の形状に切断あるいは研削して切断面を表
面仕上げした後、溶接線にならう溶接トーチの移動の軌
跡および各部位に対する溶接条件を入力させて肉盛溶接
することにより、補修施工の自動化が可能でかつ溶接不
具合の発生しない健全な肉盛溶接部を形成することがで
きる。
【００２７】〔実施の形態３〕本発明による、動翼をタ
ービンディスクに組み込んだまま肉盛溶接する補修方法
を図５および図６を用いて説明する。図５はタービンデ
ィスクに組み込まれた動翼の補修施工の断面図である。
ービンディスクに組み込んだまま肉盛溶接する補修方法
を図５および図６を用いて説明する。図５はタービンデ
ィスクに組み込まれた動翼の補修施工の断面図である。
【００２８】図５に示すように、クレーン１０に取り付
けられたトーチ駆動機構１１によって溶接トーチ６は先
端部を一定の形状に切断あるいは研削して表面仕上げし
た動翼１にセットされる。このトーチ６は例えば図３に
示した溶接対象面４にならうように駆動機構１１によっ
て移動し、肉盛溶接される。肉盛溶接の状況は監視モニ
タカメラ１２によって監視され、適正な補修が行われる
よう制御される。１個の動翼の補修施工の終了後、トー
チ６は次の動翼にセッティングされる。
けられたトーチ駆動機構１１によって溶接トーチ６は先
端部を一定の形状に切断あるいは研削して表面仕上げし
た動翼１にセットされる。このトーチ６は例えば図３に
示した溶接対象面４にならうように駆動機構１１によっ
て移動し、肉盛溶接される。肉盛溶接の状況は監視モニ
タカメラ１２によって監視され、適正な補修が行われる
よう制御される。１個の動翼の補修施工の終了後、トー
チ６は次の動翼にセッティングされる。
【００２９】また、図６はある段におけるタービンディ
スク部と動翼のみをピックアップし、かつ動翼を典型的
な２ヶ所の角度のみを図示した図である。トーチのセッ
ティングはトーチの角度、すなわち溶接姿勢の影響が無
視できる範囲においてはトーチを移動させて良いが、溶
接姿勢が問題となる条件下では、図６に示すようにター
ビンディスク９を回転させてトーチ６を次の補修対象と
なる動翼１にセッティングさせる。
スク部と動翼のみをピックアップし、かつ動翼を典型的
な２ヶ所の角度のみを図示した図である。トーチのセッ
ティングはトーチの角度、すなわち溶接姿勢の影響が無
視できる範囲においてはトーチを移動させて良いが、溶
接姿勢が問題となる条件下では、図６に示すようにター
ビンディスク９を回転させてトーチ６を次の補修対象と
なる動翼１にセッティングさせる。
【００３０】ガスタービン動翼は各段毎にサイズが異な
るので、各段毎の溶接線軌跡および溶接条件の設定が必
要であるが、それぞれの段における一連の動翼は同一サ
イズであり、本発明による先端部を一定形状に加工した
後の溶接対象部は同一形状となっている。このため本発
明では、それぞれの段において一度の設定条件の入力に
よってその段を構成する一連の動翼を補修することが可
能であり、補修施工の時間を大幅に短縮することができ
る。
るので、各段毎の溶接線軌跡および溶接条件の設定が必
要であるが、それぞれの段における一連の動翼は同一サ
イズであり、本発明による先端部を一定形状に加工した
後の溶接対象部は同一形状となっている。このため本発
明では、それぞれの段において一度の設定条件の入力に
よってその段を構成する一連の動翼を補修することが可
能であり、補修施工の時間を大幅に短縮することができ
る。
【００３１】〔実施の形態４〕本発明による、先端部を
所定の形状に切断あるいは研削した後、当該面の縁部が
中央部よりも高くなるように仕上げ加工し、肉盛溶接す
るガスタービン動翼の補修方法を図７および図８を用い
て説明する。
所定の形状に切断あるいは研削した後、当該面の縁部が
中央部よりも高くなるように仕上げ加工し、肉盛溶接す
るガスタービン動翼の補修方法を図７および図８を用い
て説明する。
【００３２】図７および図８は溶接方向に垂直な動翼先
端部の断面を表している。図７（ａ）のように溶接対象
面４の縁部１３と中央部１４を同じ高さに仕上げ加工し
た場合、溶接時の熱影響による高温割れを防止するため
に低入熱で肉盛溶接すると、溶接条件によっては図７
（ｂ）のように縁部１３が溶接不良となる恐れがある。
また縁部を溶融させるため入熱量を大きくして肉盛溶接
すると、溶接条件によっては図７（ｃ）のように熱影響
部１５で高温割れ１６が発生する恐れがある。
端部の断面を表している。図７（ａ）のように溶接対象
面４の縁部１３と中央部１４を同じ高さに仕上げ加工し
た場合、溶接時の熱影響による高温割れを防止するため
に低入熱で肉盛溶接すると、溶接条件によっては図７
（ｂ）のように縁部１３が溶接不良となる恐れがある。
また縁部を溶融させるため入熱量を大きくして肉盛溶接
すると、溶接条件によっては図７（ｃ）のように熱影響
部１５で高温割れ１６が発生する恐れがある。
【００３３】本発明では、図８（ａ）のように溶接対象
面の縁部１３が中央部１４よりも高くなるように仕上げ
加工して肉盛溶接するようにする。このようにすると、
図８（ｂ）に示されているように低入熱で溶接した場合
でも縁部１３が十分に溶込み、かつ熱影響部１５での高
温割れの発生しない健全な肉盛溶接部を形成することが
できるのである。
面の縁部１３が中央部１４よりも高くなるように仕上げ
加工して肉盛溶接するようにする。このようにすると、
図８（ｂ）に示されているように低入熱で溶接した場合
でも縁部１３が十分に溶込み、かつ熱影響部１５での高
温割れの発生しない健全な肉盛溶接部を形成することが
できるのである。
【００３４】〔実施の形態５〕本発明による、先端部を
所定の形状に切断あるいは研削した後、当該面の縁部が
中央部よりも高くなるように仕上げ加工し、肉盛溶接す
るガスタービン動翼の補修方法を図９および図１０を用
いて説明する。
所定の形状に切断あるいは研削した後、当該面の縁部が
中央部よりも高くなるように仕上げ加工し、肉盛溶接す
るガスタービン動翼の補修方法を図９および図１０を用
いて説明する。
【００３５】図９は肉盛溶接後、補修部をガスタービン
動翼の元の形状に仕上げ加工したガスタービン動翼を横
からみたものである。ガスタービン動翼は補修後、図１
０に示すようにセラミック層１８をコーティングして再
び供用される。本発明では図９に示すように動翼先端の
補修部１７を動翼製造時の元の形状に仕上げ加工するこ
とによって肉盛溶接部の凹凸がなくなり、図１０に示す
ように再コーティング時に密着性のよいコーティングを
施すことが可能である。
動翼の元の形状に仕上げ加工したガスタービン動翼を横
からみたものである。ガスタービン動翼は補修後、図１
０に示すようにセラミック層１８をコーティングして再
び供用される。本発明では図９に示すように動翼先端の
補修部１７を動翼製造時の元の形状に仕上げ加工するこ
とによって肉盛溶接部の凹凸がなくなり、図１０に示す
ように再コーティング時に密着性のよいコーティングを
施すことが可能である。
【００３６】〔実施の形態６〕本発明による、溶接施工
の前に切断あるいは研削した当該面の形状に応じて肉盛
溶接施工中あるいは施工前後の予熱条件あるいは冷却条
件を設定することを特徴とする、ガスタービン動翼の補
修方法を図１１および図１２を用いて説明する。本発明
による先端部を所定の形状にするために切断あるいは研
削された部分が大きい場合、施工効率を増すために肉盛
量が大きいことが望ましい。
の前に切断あるいは研削した当該面の形状に応じて肉盛
溶接施工中あるいは施工前後の予熱条件あるいは冷却条
件を設定することを特徴とする、ガスタービン動翼の補
修方法を図１１および図１２を用いて説明する。本発明
による先端部を所定の形状にするために切断あるいは研
削された部分が大きい場合、施工効率を増すために肉盛
量が大きいことが望ましい。
【００３７】しかしながら、肉盛のための溶加量を大き
くするには入熱量が大きい溶接が必要であり、図７
（ｃ）に示した割れ感受性が高まる恐れがある。この場
合、動翼を予熱あるいは冷却しながら肉盛溶接する施工
が有効である。この予熱条件あるいは冷却条件は動翼先
端部の加工された所定の形状に応じて設定される。本発
明では動翼先端部は、動翼のタービンディスクに組み込
まれる段あるいは動翼のサイズあるいは動翼の材質ある
いは動翼の供用環境あるいは動翼の供用年数に応じて所
定の形状に定められるため、所定の形状に応じて設定さ
れた予熱条件あるいは冷却条件はそれぞれ一定の熱履歴
を持たせることが可能である。
くするには入熱量が大きい溶接が必要であり、図７
（ｃ）に示した割れ感受性が高まる恐れがある。この場
合、動翼を予熱あるいは冷却しながら肉盛溶接する施工
が有効である。この予熱条件あるいは冷却条件は動翼先
端部の加工された所定の形状に応じて設定される。本発
明では動翼先端部は、動翼のタービンディスクに組み込
まれる段あるいは動翼のサイズあるいは動翼の材質ある
いは動翼の供用環境あるいは動翼の供用年数に応じて所
定の形状に定められるため、所定の形状に応じて設定さ
れた予熱条件あるいは冷却条件はそれぞれ一定の熱履歴
を持たせることが可能である。
【００３８】図１１は動翼の外側に加熱機構を具備させ
て先端部を肉盛溶接する施工を表した図である。高周波
加熱機構あるいはアークランプ等で構成される加熱機構
２１を動翼１の所定の形状に加工された先端部近傍の外
側に接触させることにより動翼１の熱影響部の外側は加
熱される。このため、動翼における溶接時の予熱効果あ
るいは後熱効果が増し、熱影響部の冷却速度は極めて遅
くなった。この結果、熱影響部に生じる引張応力が緩和
されて、肉盛の溶加量を大きくするために入熱量の大き
な溶接条件で施工した場合においても高温割れの発生し
ない健全な肉盛補修溶接が可能となった。
て先端部を肉盛溶接する施工を表した図である。高周波
加熱機構あるいはアークランプ等で構成される加熱機構
２１を動翼１の所定の形状に加工された先端部近傍の外
側に接触させることにより動翼１の熱影響部の外側は加
熱される。このため、動翼における溶接時の予熱効果あ
るいは後熱効果が増し、熱影響部の冷却速度は極めて遅
くなった。この結果、熱影響部に生じる引張応力が緩和
されて、肉盛の溶加量を大きくするために入熱量の大き
な溶接条件で施工した場合においても高温割れの発生し
ない健全な肉盛補修溶接が可能となった。
【００３９】また、図１２は動翼の外側に水冷機構を具
備させて先端部を肉盛溶接する施工を表した図である。
水冷されているＣｕ板２５を動翼１の所定の形状に加工
された先端部近傍の外側に接触させることにより動翼１
の熱影響部の外側は冷却される。このため、動翼の溶接
時に受ける熱の伝導が加速され、熱影響部は急冷され
た。この結果、肉盛の溶加量を大きくするために入熱量
の大きな溶接条件で施工した場合においても高温割れの
発生しない健全な肉盛補修溶接が可能となった。
備させて先端部を肉盛溶接する施工を表した図である。
水冷されているＣｕ板２５を動翼１の所定の形状に加工
された先端部近傍の外側に接触させることにより動翼１
の熱影響部の外側は冷却される。このため、動翼の溶接
時に受ける熱の伝導が加速され、熱影響部は急冷され
た。この結果、肉盛の溶加量を大きくするために入熱量
の大きな溶接条件で施工した場合においても高温割れの
発生しない健全な肉盛補修溶接が可能となった。
【００４０】〔実施の形態７〕本発明による施工あるい
は肉盛部を有するガスタービン動翼の形成は、例えば図
１５に示す溶接装置によって行われる。図１５は、溶接
トーチ６、溶接電源２９、溶加材供給機構３０、ガスボ
ンベ３８からガス管３９を通して供給されるガスシール
ド機構、動翼１の予熱あるいは冷却機構３２、予熱条件
あるいは冷却条件の制御機構３３、溶接トーチ駆動機構
１１、溶接部監視機構１２、溶接線のならい制御機構３
４、溶接条件の制御機構３５を具備し、かつガスタービ
ン動翼１の先端の溶接対象部が所定の形状であることを
判断する機構３６および所定の形状からの誤差を補正し
てならい溶接する制御機構３７を具備した溶接装置を示
している。
は肉盛部を有するガスタービン動翼の形成は、例えば図
１５に示す溶接装置によって行われる。図１５は、溶接
トーチ６、溶接電源２９、溶加材供給機構３０、ガスボ
ンベ３８からガス管３９を通して供給されるガスシール
ド機構、動翼１の予熱あるいは冷却機構３２、予熱条件
あるいは冷却条件の制御機構３３、溶接トーチ駆動機構
１１、溶接部監視機構１２、溶接線のならい制御機構３
４、溶接条件の制御機構３５を具備し、かつガスタービ
ン動翼１の先端の溶接対象部が所定の形状であることを
判断する機構３６および所定の形状からの誤差を補正し
てならい溶接する制御機構３７を具備した溶接装置を示
している。
【００４１】ここで動翼の先端の溶接対象部が所定の形
状であるかどうかは、例えば所定の形状に加工した想定
される溶接対象部を事前に入力しておき、実際にモニタ
ーされた動翼の溶接対象部を画像処理したデータと比較
して判断される。また、誤差が生じた場合には、モニタ
ーされた溶接対象部にしたがって溶接トーチの移動軌跡
を補正して溶接が行われる。
状であるかどうかは、例えば所定の形状に加工した想定
される溶接対象部を事前に入力しておき、実際にモニタ
ーされた動翼の溶接対象部を画像処理したデータと比較
して判断される。また、誤差が生じた場合には、モニタ
ーされた溶接対象部にしたがって溶接トーチの移動軌跡
を補正して溶接が行われる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、ガスタービン動翼の先端部に対し入熱を制御した自
動溶接を容易に行うことが可能で、かつ溶接不具合の発
生しない健全な肉盛溶接部を形成することができる。
ば、ガスタービン動翼の先端部に対し入熱を制御した自
動溶接を容易に行うことが可能で、かつ溶接不具合の発
生しない健全な肉盛溶接部を形成することができる。
【図１】本発明のガスタービン動翼の補修状態を示す側
面図である。
面図である。
【図２】ガスタービン動翼の先端の劣化部の加工形態を
表す図である。
表す図である。
【図３】先端部を一定の形状に加工して表面仕上げした
動翼を上から見た図である。
動翼を上から見た図である。
【図４】溶接線にならって動翼の肉盛溶接施工を自動的
に行う様子を表す図である。
に行う様子を表す図である。
【図５】動翼をタービンディスクに設置したまま肉盛溶
接する補修方法を表した図である。
接する補修方法を表した図である。
【図６】タービンディスクを回転させてトーチを次の補
修対象となる動翼にセッティングさせる図である。
修対象となる動翼にセッティングさせる図である。
【図７】溶接面の縁部と中央部を同じ高さに仕上げ加工
した場合の肉盛溶接部を表す図である。
した場合の肉盛溶接部を表す図である。
【図８】溶接面の縁部が中央部よりも高くなるように仕
上げ加工した場合の肉盛溶接を表す図である。
上げ加工した場合の肉盛溶接を表す図である。
【図９】肉盛溶接後、補修部をガスタービン動翼の元の
形状に仕上げ加工した動翼を横からみた図である。
形状に仕上げ加工した動翼を横からみた図である。
【図１０】肉盛溶接後、セラミック層を再コーティング
した動翼先端部を横からみた図である。
した動翼先端部を横からみた図である。
【図１１】動翼先端部近傍を加熱しながら肉盛溶接する
施工図である。
施工図である。
【図１２】動翼先端部近傍を冷却しながら肉盛溶接する
施工図である。
施工図である。
【図１３】動翼先端部における様々な形状を持つ劣化部
の図である。
の図である。
【図１４】動翼先端部における局部的な劣化部の補修を
表す図である。
表す図である。
【図１５】ガスタービン動翼の補修溶接装置を表す図で
ある。
ある。
１…ガスタービン動翼、２…動翼先端の劣化部、３…切
断あるいは研削された劣化部、４…一定の形状に加工さ
れた溶接対象面、５…肉盛溶接部、６…溶接トーチ、７
…溶接電極、８…アーク、９…タービンディスク、１０
…クレーン、１１…駆動機構、１２…監視モニタカメ
ラ、１３…仕上げ面の縁部、１４…仕上げ面の中央部、
１５…熱影響部、１６…熱影響部での高温割れ、１７…
肉盛溶接後元の形状に仕上げ加工した補修部、１８コー
ティング層、１９…スペーサ、２０…駆動機構の制御装
置、２１…加熱機構、２２…電線、２３…加熱用電源、
２４…ホック機構、２５…水冷Ｃｕ板、２６…冷却水注
入口、２７…冷却水排出口、２８…冷却水、２９…溶接
電源、３０…溶加材供給機構、３１…溶加材、３２…予
熱あるいは冷却機構、３３…予熱条件あるいは冷却条件
の制御機構、３４…溶接線のならい制御機構、３５…溶
接条件の制御機構、３６…溶接対象部形状の判断機構、
３７…ならい溶接の誤差補正制御機構、３８…シールド
ガスボンベ、３９…ガス管。
断あるいは研削された劣化部、４…一定の形状に加工さ
れた溶接対象面、５…肉盛溶接部、６…溶接トーチ、７
…溶接電極、８…アーク、９…タービンディスク、１０
…クレーン、１１…駆動機構、１２…監視モニタカメ
ラ、１３…仕上げ面の縁部、１４…仕上げ面の中央部、
１５…熱影響部、１６…熱影響部での高温割れ、１７…
肉盛溶接後元の形状に仕上げ加工した補修部、１８コー
ティング層、１９…スペーサ、２０…駆動機構の制御装
置、２１…加熱機構、２２…電線、２３…加熱用電源、
２４…ホック機構、２５…水冷Ｃｕ板、２６…冷却水注
入口、２７…冷却水排出口、２８…冷却水、２９…溶接
電源、３０…溶加材供給機構、３１…溶加材、３２…予
熱あるいは冷却機構、３３…予熱条件あるいは冷却条件
の制御機構、３４…溶接線のならい制御機構、３５…溶
接条件の制御機構、３６…溶接対象部形状の判断機構、
３７…ならい溶接の誤差補正制御機構、３８…シールド
ガスボンベ、３９…ガス管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舟本 孝雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (11)
- 【請求項１】 ガスタービン翼の損傷部分に肉盛溶接を
施し、翼形状を復元するようにしたガスタービン翼の補
修方法において、 前記ガスタービン翼の損傷部分を所定の形状に切削する
とともにその切削面に表面仕上げを施し、次いでその表
面仕上げを施した部分に肉盛溶接を施すようにしたこと
を特徴とするガスタービン翼の補修方法。 - 【請求項２】 ガスタービン動翼の損傷先端部に肉盛溶
接を施し、翼形状を復元するようになしたガスタービン
翼の補修方法において、 前記肉盛溶接施工の前に、翼の損傷先端部を動翼の元の
先端面に平行な所定の形状に切断あるいは研削して当該
面を表面仕上げし、その後に前記肉盛溶接を施すように
したことを特徴とするガスタービン翼の補修方法。 - 【請求項３】 ガスタービン動翼の損傷先端部に肉盛溶
接を施し、翼形状を復元するようになしたガスタービン
翼の補修方法において、 前記肉盛溶接施工の前に、動翼の損傷先端部を元の先端
面から一定の傾角を有する所定の形状に切断あるいは研
削して当該面を表面仕上げし、その後に前記肉盛溶接を
施すようにしたことを特徴とするガスタービン翼の補修
方法。 - 【請求項４】 ガスタービン動翼の損傷先端部に肉盛溶
接を施し、翼形状を復元するようになしたガスタービン
翼の補修方法において、 前記溶接施工の前に、動翼の損傷先端部を所定の形状に
切断あるいは研削して当該面を表面仕上げした後、当該
面の溶接対象部における溶接のならい位置および各部位
における溶接条件を事前に溶接トーチの駆動機構および
溶接条件の制御機構に入力して肉盛溶接をするようにし
たことを特徴とするガスタービン翼の補修方法。 - 【請求項５】 前記肉盛溶接を施すに際し、前記翼をタ
ービンディスクに組み込んだまま施すようにした請求項
１，２，３または４記載のガスタービン翼の補修方法。 - 【請求項６】 ガスタービン動翼の損傷先端部に肉盛溶
接を施し、翼形状を復元するようになしたガスタービン
翼の補修方法において、 前記溶接施工の前に、先端部を所定の形状に切断あるい
は研削した後、当該面の縁部が中央部よりも高くなるよ
うに仕上げ加工し、その後肉盛溶接を施すようにしたこ
とを特徴とするガスタービン翼の補修方法。 - 【請求項７】 前記肉盛溶接をガスタービン翼の元の形
状より大き目に施し、肉盛溶接後、補修部を動翼製造時
の元の形状に仕上げ加工するようにした請求項１から６
いずれか１項記載のガスタービン翼の補修方法。 - 【請求項８】 前記肉盛溶接施工の前に切断あるいは研
削した当該面の形状に応じて、肉盛溶接施工中あるいは
施工前後の予熱条件あるいは冷却条件を設定するように
した請求項１から７いずれか１項記載のガスタービン翼
の補修方法。 - 【請求項９】 ガスタービン翼の損傷先端部に肉盛溶接
が施されて、翼形状が復元されているガスタービン翼に
おいて、 前記先端部の肉盛溶接部の形状あるいは大きさが動翼の
タービンディスクに組み込まれる段あるいは動翼のサイ
ズあるいは動翼の材質あるいは動翼の溶接前の供用環境
あるいは動翼の溶接前の供用年数に応じて定められてい
る請求項１０記載のガスタービン翼。 - 【請求項１０】 ガスタービン翼の損傷先端部に肉盛溶
接が施されて、翼形状が復元されているガスタービン翼
において、 前記肉盛溶接部を含む動翼先端部が動翼製造時の動翼先
端部と同一の形状を有するガスタービン翼。 - 【請求項１１】 溶接トーチ、溶接電源、溶加材供給機
構、ガスシールド機構、動翼の予熱機構あるいは冷却機
構、予熱条件あるいは冷却条件の制御機構、溶接トーチ
駆動機構、溶接部監視機構、溶接線のならい制御機構、
溶接条件の制御機構を備え、ガスタービン翼の損傷部分
に肉盛溶接を施して翼形状を復元するガスタービン翼の
補修装置において、 前記装置に、ガスタービン動翼の先端の溶接対象部が所
定の形状であることを判断する機構および所定の形状か
らの誤差を補正してならい溶接する制御機構を設けたこ
とを特徴とするガスタービン翼の補修装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23517496A JP3850929B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | ガスタービン翼の補修方法およびその補修装置並びにガスタービン翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23517496A JP3850929B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | ガスタービン翼の補修方法およびその補修装置並びにガスタービン翼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1080767A true JPH1080767A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3850929B2 JP3850929B2 (ja) | 2006-11-29 |
Family
ID=16982171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23517496A Expired - Lifetime JP3850929B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | ガスタービン翼の補修方法およびその補修装置並びにガスタービン翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3850929B2 (ja) |
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1996
- 1996-09-05 JP JP23517496A patent/JP3850929B2/ja not_active Expired - Lifetime
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