JPH1119768A - ガスタービン動翼の溶接補修方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は上記の従来技術の問題点を考慮し、コ
ンテナやチャンバ等特殊設備を備えた容器が不要で、動
翼先端部およびその周囲のみを局所的にガスシールドし
て溶接時に肉盛部および動翼の溶接対象部位近傍が酸化
することのない健全な肉盛部を形成するガスタービン翼
の溶接補修方法及び装置を提供する。 【解決手段】本発明はコンテナやチャンバ等特殊設備を
備えた容器が不要で、動翼先端部およびその周囲のみを
局所的にガスシールドして溶接するものである。特に、
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、溶接トーチ周囲と該動翼の中腹側面周囲
あるいは台座部周囲との間に固体物質を設置して、該ト
ーチと該動翼先端部を含む空間を覆い、覆われた空間内
部にガスを流しながら該動翼先端部を溶加材を供給しつ
つ肉盛溶接するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新規なガスタービ
ン翼の溶接補修方法と装置に係り、特にガスタービン動
翼の先端部を補修する補修方法及びその装置に関するも
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。

【０００３】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。図９
にガスタービン動翼２の先端部における肉盛溶接による
補修施工の一例を挙げる。図１０に示す動翼先端部の劣
化した部位３８に対して肉盛溶接することで劣化部を補
充し、元の形状に復元する施工である。

【０００４】しかしながら、上記肉盛溶接を行う動翼の
先端部位は板幅が小さく、大気中の環境で溶接する場
合、溶接方向に垂直な断面を表した図１１に示すように
センターガスシールド機構を有する溶接トーチ１を用い
てもガスタービン動翼２の側面からの大気３９の巻き込
みが生じ、肉盛溶接部４および動翼の溶接対象部位近傍
が酸化して、溶接不具合が生じたり補修部の性能が低下
する恐れがあった。

【０００５】さらに、ガスタービン動翼のような超合金
性構造物の溶接において、例えば特公平2−37273号や特
開平５−192785号や特開平６−198438号に開示されてい
るように、溶接割れを防止するために構造物を溶体化温
度や延性温度に加熱しながら溶接する施工が知られてい
るが、これらの特許で開示されている施工では、動翼の
先端部のような板幅の小さい部位を大気中の環境で施工
した場合、構造物の加熱した部の酸化が避けられず、酸
化を防止するには構造物を真空雰囲気あるいはガス雰囲
気に設置することが必要である。

【０００６】しかしながら、上記溶接部の酸化を防止す
るための公知例としては、例えば特開平6−198438 号に
記載されているように、動翼をガスコンテナ内に設置し
てコンテナ内部を保護ガス雰囲気に置換し、動翼全体を
保護ガス雰囲気の中に置いた上で溶接する技術が報告さ
れているのみであるが、上記技術は、ガス置換機構およ
びコンテナ内部で溶接トーチを駆動させる機構を具備し
たコンテナ状の保護ガス容器等特殊な専用設備を必要と
するものであった。また上記技術は、動翼の台座部等シ
ールドの不要な部分も不可避的にガス雰囲気に置換する
ものであり、酸化の防止が必要な動翼先端の溶接部およ
びその周囲のみを局所的にシールドすることは不可能で
あった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術の問
題点を考慮し、コンテナやチャンバ等特殊設備を備えた
容器が不要で、動翼先端部およびその周囲のみを局所的
にガスシールドして溶接時に肉盛部および動翼の溶接対
象部位近傍が酸化することのない健全な安定して細かい
肉盛部と形成するガスタービン翼の溶接補修方法及び装
置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、コンテナやチ
ャンバ等特殊設備を備えた容器が不要で、動翼先端部お
よびその周囲のみを局所的にガスシールドして溶接する
ものである。

【０００９】本発明は、ガスタービン翼を肉盛溶接によ
って補修するガスタービン翼、特に動翼の溶接補修方法
において、前記翼の少なくとも前記肉盛溶接部を非酸化
性雰囲気のゆるやかな流れによって包むようにして前記
肉盛溶接することを特徴とする。

【００１０】更に、本発明は、ガスタービン動翼先端の
損傷部分を直線的に切削し、該切削した部分を肉盛溶接
することによって復元することを特徴とする。

【００１１】本発明は、ガスタービン翼を溶接トーチを
用いて肉盛溶接によって補修するガスタービン翼、特に
動翼の溶接補修装置において、前記溶接トーチの少なく
とも先端及び肉盛溶接部周辺を一体に囲む可撓性覆い体
を有し、前記溶接トーチが自在に移動可能であり、前記
覆い体内部を非酸化性ガスで満たすガス供給手段を有す
ることを特徴とする。

【００１２】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、溶接トーチ周囲と該動翼の
中腹側面周囲あるいは台座部周囲との間を覆う覆い体と
して固体物質を設置して、該トーチと該動翼先端部を含
む空間を覆い、覆われた空間内部にガスを流しながら該
動翼先端部を溶加材を供給しつつ肉盛溶接することが好
ましい。

【００１３】溶接トーチ周囲と上記固体物質は密着し、
かつ該動翼の中腹側面周囲あるいは台座部周囲と上記固
体物質との間には隙間を形成するか、あるいは固体物質
自体に隙間を形成して、上記覆われた空間内を流れるガ
スが上記隙間より外部に流れることが好ましい。

【００１４】溶接トーチ周囲と上記固体物質は密着し、
かつ該動翼の中腹側面周囲あるいは台座部周囲と上記固
体物質との間を密封して、上記覆われた空間内を不活性
ガス雰囲気に置換することが好ましい。

【００１５】溶接トーチのガスカップの中から流れるセ
ンターガスとその周囲に流れる第２シールドガスの２重
のシールドガスを上記覆われた空間内部に流すことが好
ましい。

【００１６】上記覆われた空間内部で該動翼の溶接対象
部近傍を水冷あるいは加熱しながら溶接することが好ま
しい。

【００１７】本発明は、溶接トーチ，溶接電源，センタ
ーガスシールド機構，溶接トーチ駆動機構，溶加材供給
機構，溶接部監視機構，溶接部照明機構を具備し、かつ
溶接トーチ周囲とガスタービン動翼の中腹部側面周囲あ
るいは台座部周囲との間に、溶接トーチと動翼先端部を
含む空間を固体物質で覆う機構および上記固体物質で覆
われた空間をシールドする第２ガスシールド機構を具備
することが好ましい。上記固体物質は変形自在で溶接方
向に対して前後左右上下に変形可能なベローズ型又はス
カート状であることが好ましい。

【００１８】上記固体物質の材質として、耐火性の布、
あるいは耐火性のゴム状有機物、あるいは耐火性の繊維
状合成樹脂、あるいは金属線材を束ねたもの、あるいは
金属板を組み合わせたもの、のいずれかあるいは複数の
組み合わせであることが好ましい。

【００１９】溶加材供給機構および溶接部監視機構およ
び溶接部照明機構が上記覆われた空間内部あるいは空間
を覆う機構を貫通する状態で設置されることが好まし
い。

【００２０】本発明は、溶接トーチ，溶接電源，センタ
ーガスシールド機構，溶接トーチ駆動機構，溶接条件制
御機構，溶加材供給機構，溶接部監視機構，溶接部照明
機構を具備し、かつ溶接トーチ周囲とガスタービン動翼
の中腹部側面周囲あるいは台座部周囲との間に、溶接ト
ーチと動翼先端部を含む空間を固体物質で覆う機構およ
び上記固体物質で覆われた空間をシールドする第２ガス
シールド機構および上記覆われた空間内部での動翼の予
熱機構および溶接部近傍の温度管理機構を設置された状
態で具備することが好ましい。

【００２１】本発明は、溶接トーチ，溶接電源，センタ
ーガスシールド機構，溶接トーチ駆動機構，溶接条件制
御機構，溶加材供給機構，溶接部監視機構，溶接部照明
機構を具備し、かつ溶接トーチ周囲とガスタービン動翼
の中腹部側面周囲あるいは台座部周囲との間に、溶接ト
ーチと動翼先端部を含む空間を固体物質で覆う機構およ
び上記固体物質で覆われた空間をシールドする第２ガス
シールド機構および上記覆われた空間内部での動翼の水
冷機構および溶接部近傍の温度管理機構を設置された状
態で具備することが好ましい。

【００２２】本発明は、溶接トーチ，溶接電源，センタ
ーガスシールド機構，溶接トーチ駆動機構，溶接条件制
御機構，溶加材供給機構，溶接部監視機構，溶接部照明
機構，溶接トーチ周囲とガスタービン動翼の中腹部側面
周囲あるいは台座部周囲との間に、溶接トーチと動翼先
端部を含む空間を固体物質で覆う機構，上記固体物質で
覆われた空間をシールドする第２ガスシールド機構を具
備し、かつガスタービン動翼の先端の溶接対象部位の形
状に応じた溶接線のならい制御機構を具備することが好
ましい。

【００２３】動翼の溶接対象部位およびその近傍の温度
あるいは溶接位置に応じて溶接条件を逐次変化させる制
御機構を具備することが好ましい。

【００２４】本発明によれば、溶接中での非酸化性ガス
流を溶接部に急速なガス流で覆うことがなく、きわめて
静止に近いガス流で覆って肉盛溶接ができるので、特に
ガスタービン動翼先端部の補修方法において、溶接トー
チ周囲と該動翼の中腹側面周囲あるいは台座部周囲との
間に固体物質を設置して、該トーチと該動翼先端部を含
む空間を覆い、覆われた空間内部にガスを流しながら該
動翼先端部を溶加材を供給しつつ肉盛溶接するので、細
かい肉盛が精度良く堆積できる。

【００２５】本発明では、溶接トーチ周囲と該動翼の中
腹側面周囲あるいは台座部周囲との間に固体物質を設置
して、該トーチと該動翼先端部を含む空間を覆うことに
よって、従来技術に記載されたコンテナやチャンバ等の
大がかりな特殊設備を用いることなく、また酸化防止が
必要とされる空間のみを局部的にシールドすることによ
って、溶接時に肉盛部および動翼の溶接対象部位近傍が
酸化することのない健全な肉盛部の形成を簡便に行うこ
とができるとともに前述のように安定した細かい肉盛溶
接ができる。

【００２６】溶接方式は本実施の形態では、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
ーク溶接を図示しているが、本発明はＴＩＧアーク，プ
ラズマアーク，レーザ等の溶接熱源を用いることができ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図１は、溶接トーチ周囲とガスタービン動
翼の中腹側面周囲との間に固体物質を設置して、該トー
チと該動翼先端部を含む空間を覆い、覆われた空間内部
にガスを流しながら該動翼先端部を溶加材を供給しつつ
肉盛溶接する施工を溶接方向に平行な視野で模式的に表
したものである。

【００２８】溶接トーチ１の周囲とガスタービン動翼２
の溶接対象部位から充分離れた中腹部側面の周囲との間
に固体物質１５を設置して、該トーチ１と該動翼先端部
３を含む空間を覆い、覆われた空間２５にセンターガス
シールド機構９および第２シールドガス２０を流すこと
によって固体物質で覆われた空間２５は上記ガスでシー
ルドされる。センターガスシールド機構９は、溶接トー
チ１に内蔵のガス注入口より溶接トーチ内部を伝って、
内部にガスレンズを内蔵するガスカップより流される。
また、第２シールドガス２０はガス注入口１９よりガス
レンズ１８を組み込んだ第２シールドガス注入機構１７
より流される。

【００２９】ここで、図１では第２シールドガス注入機
構１７は溶接トーチ１の周囲に密着固定しており、溶接
トーチと一体となっている。従って本発明における請求
項および他の文中で述べている「固体物質と溶接トーチ
周囲は密着」との表現は、溶接トーチ１の周囲に第２シ
ールドガス注入機構１７を設置した場合、第２シールド
ガス注入機構１７を含めての「溶接トーチ周囲」を意味
するものである。また、第２シールドガス注入機構１７
は溶接トーチ１の周囲に設置する以外でも、固体物質１
５の一部を貫通するかたちで設置し、溶接トーチ１と固
体物質１５を直接密着固定しても良い。

【００３０】ここで、本実施例では、上記固体物質１５
として、金属線材で補強されたスカート状の耐火性の布
を用い、センターガスシールド機構９および第２シール
ドガス２０としてＡｒガスあるいはＡｒとＨｅの混合ガ
スを用いた。ガス流量は毎分２リットルから５０リット
ルの間で調節した。これによって肉盛溶接部はゆるやか
な非酸化性ガス流によって覆われ、溶接に際して急速な
ガス流による肉盛部の冷却がないので、安定した肉盛部
が形成される。

【００３１】また、本実施例では溶加材１０としてワイ
ヤを用い、ワイヤを溶接トーチ１の横から供給するた
め、溶加材供給機構１１を上記固体物質１５を貫通する
かたちで設置し、溶加材１０を供給した。また、ＣＣＤ
カメラ等の溶接部の監視機構１２も同様に上記固体物質
１５を貫通するかたちで設置し、溶接前の位置合わせや
溶接中に溶接部の観察を可能にした。さらに照明用ラン
プ１３も上記固体物質１５を貫通するかたちで設置し
た。

【００３２】ここで、上記固体物質１５と溶加材供給機
構１１および監視機構１２および照明ランプ１３とは密
着して固定することが望ましいが、シールドガス流量を
調節することによって、多少の隙間が存在しても溶接部
は十分にシールドされた。また、ワイヤリールが小型の
場合はリールおよび溶加材供給機構ごと上記固体物質の
内部にくるようにすればよい。また、粉体添加の場合の
ように溶加材を溶接トーチ内部から供給する場合は、図
１のような溶加材供給機構１１は不要である。また、図
２は、図１と同一の施工を溶接方向に垂直な断面で表し
たものである。但し、図１に示した溶加材供給機構およ
び溶接部監視機構は省略している。本実施例では、溶接
トーチ１の周囲に第２シールドガス注入機構１７を設
け、この第２シールドガス注入機構１７を含んだ意味で
の溶接トーチ周囲と固体物質１５とは密着させている。
一方、上記固体物質１５とガスタービン動翼２の側面周
囲とは、溶接トーチ１の移動中に固体物質１５が離脱し
て上記シールドで覆われた空間２５に大気が流入するこ
とのないように、金属バンド１６等で軽く固定した。ま
た、上記固体物質１５とガスタービン動翼２の側面周囲
との間には、図２に示したように隙間２２を付け、シー
ルドガスが隙間２２より流れ出すようにした。

【００３３】図２のような隙間を付ける方法の代わりに
図３に示すように固体物質１５とガスタービン動翼２と
の接触部をパッキン等で固定し、パッキン内にガス流出
孔２４を備えることによってガスを流出させても良い。

【００３４】ここで、上記固体物質１５で覆われた空間
２５にガスを流すと同時に溶接を開始したのでは、溶接
時に動翼側面からの大気の巻き込みが生じてしまう。こ
れを防止するには、上記センターガスシールド機構９お
よび第２シールドガス２０を溶接開始前に２０秒〜３分
ほど流しておくことが望ましい。

【００３５】上記のように固体物質１５で覆われた空間
２５にガスを流した後、溶接トーチの駆動機構７によっ
て溶接トーチ１が移動し、動翼先端部に肉盛溶接を開始
するが、本実施例では上記固体物質１５として耐火性の
布を用いており、変形自在であるため溶接時の溶接トー
チ１の前後左右上下に対する移動には何等支障はなく、
上記覆われた空間２５をガス雰囲気としたまま溶接する
ことができた。

【００３６】また、溶加材供給機構１１や監視機構１２
や照明ランプ１３等の固体物質１５を貫通する各構成部
は溶接前あるいは溶接中に適切な位置となるように溶接
トーチ１に固定されている調整軸１４に固定され設置さ
れるが、固体物質１５が溶接トーチ１の移動に伴う上記
固体物質１５を貫通する各構成部の移動に対して、たわ
み等で充分な裕度をもたせることによって、上記各構成
部の移動に支障なく施工することができた。

【００３７】また、図１では、上記溶接トーチ１に固定
されている調整軸１４は固体物質１５で覆われた空間２
５の外部に設置されているが、図１２に示すように、調
整軸１４を固体物質１５で覆われた空間２５の内部に設
置してもよい。

【００３８】また、溶接時に動翼先端の肉盛部４および
動翼の溶接対象部位近傍は、局所的に数百度から融点近
くの温度に達するが、本発明では、酸化スケールが形成
される上記温度に達する動翼の部分を固体物質１５で覆
って不活性ガス雰囲気としたため、溶接時に上記動翼の
部分の酸化を防止することができた。また、動翼の台座
部のように、上記溶接対象部位から充分離れた固体物質
で覆われた部分以外では、溶接時に酸化が問題となる温
度に達することがなく、大気中雰囲気としたままで支障
はなかった。

【００３９】このように本発明の施工によって、動翼先
端部に対し、溶接時に肉盛部および動翼の溶接対象部位
近傍が酸化することのない健全な肉盛部の形成をチャン
バやコンテナ等の特殊設備を用いることなく簡便に行う
ことができた。

【００４０】本実施例ではガスタービン動翼先頭の損傷
部は不規則な形状であるが、その損傷部を直線的に切削
して行うことによって複雑な形状での肉盛をなくし、よ
り元の形での補修ができるようにすることが好ましい。
その切削は元の先端の形状に対して平行でもよいし、傾
斜してもよい。

【００４１】（実施例２）実施例１では、固体物質と動
翼側面周囲との間に隙間を付け、シールドガスが隙間よ
り流れ出すようにした施工方法を説明したが、本実施例
では、動翼の台座部周囲と上記固体物質との間を密封し
て、上記覆われた空間内をガス雰囲気に置換して肉盛溶
接する施工方法について説明する。

【００４２】図４は、溶接トーチ周囲とガスタービン動
翼の台座部周囲との間に固体物質を設置して、該トーチ
と該動翼の翼部を含む空間を覆い、上記固体物質と台座
部周囲とを密着して固定し、覆われた空間内部をガスで
置換しながら該動翼の側面部を溶加材を供給しつつ肉盛
溶接する施工を溶接方向に平行な視野で模式的に表した
ものである。

【００４３】溶接トーチ１の周囲とガスタービン動翼２
の台座部２６の周囲との間に固体物質１５を設置して、
上記固体物質１５と台座部２６周囲とをガス排出機構２
８を有するパッキン２７等で密着させた。また、固体物
質１５は実施例１と同様に金属線材で補強されたスカー
ト状の耐火性の布を用いた。

【００４４】溶接トーチ１とガスタービン動翼２の翼部
を含む空間を覆い、覆われた空間２５にセンターガスシ
ールド機構９および第２シールドガス２０を流すことに
よって覆われた空間２５の内部はガスでシールドされる
が、本実施例では、図４に示すようにパッキン２７にガ
ス排出機構２８を設け、覆われた空間２５をガス雰囲気
としたが、固体物質にガス排出機構２８を設け、覆われ
た空間２５をガス雰囲気としても良い。センターガスシ
ールド機構９および第２シールドガス２０は、Ａｒガス
あるいはＡｒとＨｅの混合ガスを用いた。

【００４５】他の施工条件は（実施例１）と同様である
が、本実施例ではガスタービン動翼２の翼部全体をシー
ルドするとともに、固体物質１５は台座部２６に固定さ
れているので、溶接トーチ１がどのような方向に移動し
ても覆われた空間のガスシールドは確保された。従っ
て、動翼先端面のみならず動翼の側面などの部位に対し
ても、溶接時に肉盛部および動翼の溶接対象部位近傍が
酸化することのない健全な肉盛部の形成をチャンバやコ
ンテナ等の特殊設備を用いることなく簡便に行うことが
できた。

【００４６】（実施例３）実施例１及び２では、溶接ト
ーチと該動翼先端部を含む空間を覆う固体物質として、
金属線材で補強されたスカート状の耐火性の布を用いた
場合について述べたが、上記固体物質は溶接トーチの移
動に伴って変形自在であることが望ましい。従って、固
体物質の形状の例としては、図１に示すようなスカート
状の構造であるか、または図５に示すようなベローズ型
の構造物２９とすることによって、溶接トーチ１の移動
を自在にすることができる。

【００４７】また、上記固体物質の材質としては、固体
物質が溶接部近傍に近づいたり溶接中にスパッタ等が上
記覆われた空間内に飛散する可能性を考慮して、耐火性
および耐熱性であることが望ましい。従って、固体物質
を、耐火性の布，耐火性のゴム状有機物，耐火性の繊維
状合成樹脂，金属線材，金属板等およびそれらの組み合
わせからなる上記スカート構造あるいはベローズ構造の
構造物とすることによって、溶接トーチの移動を自在に
し、かつ溶接中の安全性を確保することができる。

【００４８】ここで、上記固体物質は上述のように耐火
性および耐熱性であることが望ましいが、変形自在であ
り、かつトーチの移動に対する裕度をもたせるために、
たわみを有する形状とすることから、溶接部や動翼の高
温に加熱される領域に接近することを防止するため、図
１に示したように溶接トーチ周囲に固定された支持梁２
１等を設置することが望ましい。

【００４９】上記固体物質は、完全な密封構造とする必
要はない。例えば繊維状物質や線材を束ねたような材質
を用いた場合、シールドガス流量を適切に調節すること
によって上記覆われた空間内部の内圧を外部の大気圧よ
りわずかでも高い状態とすれば、ガスは固体物質内の隙
間を伝って流出する一方、外部からの大気が上記覆われ
た空間内部に流入することはない。

【００５０】また、上記固体物質が可視光を透過しない
構造であり、溶接前のセッティング等に不便を生じる場
合には、例えば図１２に示すように、固体物質１５の一
部を切り取って、代わりに可視光透過物質からなる監視
窓４０を設ければ良い。

【００５１】（実施例４）ガスタービン動翼の補修溶接
において、溶接対象部位近傍を水冷して溶接する場合の
施工の例について、図６および図７を用いて説明する。

【００５２】図６は動翼側面に密着するような形状の水
冷用Ｃｕ治具と溶接トーチ周囲との間に固体物質を設置
して、該トーチと該動翼先端部を含む空間を覆い、覆わ
れた空間内部にガスを流しながら該動翼先端部を溶加材
を供給しつつ肉盛溶接する施工を溶接方向に平行な視野
で模式的に表したものである。図６では（実施例１）と
同様に固体物質１５として、金属線材で補強されたスカ
ート状の耐火性の布を用いた場合を示しているが、（実
施例３）で述べたような他の固体物質を用いて良い。

【００５３】水冷治具近傍が酸化されることのない場合
は、図６のように水冷治具３０と溶接トーチ１周囲との
間に固体物質１５を設置して溶接トーチ１と動翼先端部
３を含む空間を覆い、覆われた空間２５を（実施例１）
と同様に不活性ガスでシールドすることによって、溶接
時に肉盛溶接部４およびガスタービン動翼２の溶接対象
部位近傍が酸化することのない健全な肉盛部を形成する
ことができた。

【００５４】また、水冷治具近傍も酸化する可能性のあ
る場合は、図７に示すように、固体物質１５で覆われた
空間２５に水冷治具３０を設置することによって、溶接
時の酸化を防止することができる。この場合、冷却水流
入管３１および冷却水流出管３２は、溶加材供給機構１
１や監視機構１２や照明ランプ１３と同様に固体物質１
５を貫通するかたちで設置されるが、固体物質１５が溶
接トーチ１の移動に伴う上記各構成部の移動に対して、
たわみ等で充分な裕度をもたせることによって、上記各
構成部の移動に支障なく施工することができた。

【００５５】このように本発明の施工によって、動翼先
端部に対し、溶接対象部位近傍を水冷しながらの肉盛溶
接時に、肉盛部および動翼の溶接対象部位近傍が酸化す
ることのない、かつ肉盛部および図９に示された肉盛部
周囲のガスタービン動翼２の溶接熱影響部３７に溶接割
れのない、健全な肉盛部の形成をチャンバやコンテナ等
の特殊設備を用いることなく簡便に行うことができた。

【００５６】（実施例５）ガスタービン動翼の補修溶接
において、溶接対象部位近傍を予熱して溶接する場合の
施工の例について、図８を用いて説明する。

【００５７】図８は溶接トーチ１周囲とガスタービン動
翼２の台座部２６周囲との間に固体物質を設置して、該
溶接トーチ１と該動翼先端部３を含む空間を覆い、覆わ
れた空間２５のガスタービン動翼２の溶接対象部位近傍
に加熱機構３４を設置して、上記覆われた空間２５にガ
スを流しながら該動翼先端部を溶加材１０を供給しつつ
肉盛溶接する施工を溶接方向に垂直な断面で模式的に表
したものである。本実施例では加熱方式として高周波加
熱を用いた。図８では固体物質として、金属板材を組み
合わせたベローズ型構造物２９を用いた場合を示してい
るが、（実施例３）で述べたような他の固体物質を用い
ても良い。

【００５８】本実施例では、Ｎｉ基超合金製のガスター
ビン動翼に対し、溶接対象部位近傍が、６００℃から、
１２５０℃の温度範囲で加熱して肉盛溶接したが、上記
の覆われた空間内を（実施例１）と同様に不活性ガスで
シールドすることによって、溶接時に肉盛部および動翼
の溶接対象部位近傍および加熱部位近傍が酸化すること
のない、かつ肉盛溶接部４および図９に示された肉盛部
周囲のガスタービン動翼２の溶接熱影響部３７に溶接割
れのない、健全な肉盛部の形成をチャンバやコンテナ等
の特殊設備を用いることなく簡便に行うことができた。

【００５９】（実施例６）本発明によるガスタービン動
翼の補修施工は、例えば図１３に示すような構成の補修
装置によって行われる。図１３は、溶接トーチ１，溶接
電源４５，センターガスシールド機構９，溶接トーチの
駆動機構７，溶加材供給機構１１，溶接部の監視機構１
２，溶接部の照明ランプ１３，溶接トーチ周囲とガスタ
ービン動翼２の中腹部側面周囲との間に、実施例３で述
べた溶接トーチと動翼先端部を含む空間を固体物質１５
で覆う機構、上記固体物質１５で覆われた空間をシール
ドする第２シールドガス２０を備えた動翼先端部を肉盛
溶接する補修装置の構成図である。同図では、溶接トー
チ１の周囲とガスタービン動翼２の中腹部側面周囲との
間に溶接トーチ１と動翼先端部３を含む空間を固体物質
１５で覆う機構を備えているが、実施例２で述べたよう
に動翼の台座部周囲と上記固体物質との間を密封する構
造でもよい。また、同図では、溶加材１０としてワイヤ
を送給する肉盛溶接施工を示しているが、粉体送給の場
合でも溶加材送給に関する機構以外の基本的構成は同様
である。

【００６０】シールドガスは、不活性ガスのガスボンベ
４３からガス管４４を通してそれぞれセンターガスシー
ルド機構９および第２シールドガス２０に供給され、固
体物質１５で覆われた空間は不活性ガスで局部的にシー
ルドされる。シールドガス流量，溶接開始および終了位
置，電流や電圧やアーク長や溶接速度等の溶接条件，溶
加材の送給条件、等の一連の施工条件は溶接条件制御機
構４７で決定され、所定の条件で肉盛溶接するように溶
接電源４５や溶接トーチの駆動機構７や溶加材送給制御
機構４２に信号が送られる。肉盛溶接部４およびその近
傍は監視機構１２で監視され、モニター４６で画像化さ
れる。画像化された溶接状況から、必要に応じて上記施
工条件が補正され、溶接条件制御機構４７より信号が送
られ、適正な肉盛溶接施工が行われる。

【００６１】（実施例７）また、図１４は、溶接対象部
位のならい制御機構４８を備えた補修装置を示すもので
ある。ならい制御機構４８によって、溶接位置に応じて
上記施工条件を逐次制御しながら、適正な肉盛溶接施工
が行われる。

【００６２】（実施例８）本発明によるガスタービン動
翼の溶接対象部位近傍の水冷を伴う補修施工は、例えば
図１５に示すような構成の補修装置によって行われる。
図１５は、溶接トーチ１，溶接電源４５，センターガス
シールド機構９，溶接トーチの駆動機構７，溶加材供給
機構１１，溶接部の監視機構１２，溶接部の照明ランプ
１３，溶接トーチ１の周囲とガスタービン動翼２の中腹
部側面周囲との間に、実施例３で述べた溶接トーチと動
翼先端部を含む空間を固体物質１５で覆う機構、上記固
体物質１５で覆われた空間をシールドする第２シールド
ガス２０，水冷治具３０および冷却水注入機構３１およ
び同排出機構３２および冷却水循環機構５０からなる溶
接対象部位近傍の水冷機構，溶接対象部位近傍の温度監
視機構４９，温度制御機構５１を備えた動翼先端部を肉
盛溶接する補修装置の構成図である。同図では固体物質
の設置構成を図６に示した構造と同様に水冷治具３０と
溶接トーチ１周囲との間に固体物質１５を設置して溶接
トーチ１と動翼先端部３を含む空間を覆う構成を示して
いるが、図７に示したように固体物質１５で覆われた空
間内部に水冷治具３０を設置する構造としても良い。

【００６３】水冷治具３０によって水冷される動翼先端
の溶接対象部位近傍は、温度監視機構４９によって温度
が測定され、温度制御機構５１によって冷却水の水温あ
るいは流量等が調整される。また、上記溶接対象部位の
温度情報は溶接条件制御機構４７にフィードバックさ
れ、肉盛溶接部４および熱影響部となる近傍での溶接割
れが生じることなく健全な補修部を形成するように、水
冷条件や実施例６で述べた一連の施工条件が逐次設定さ
れ、溶接電源４５や溶接トーチの駆動機構７や溶加材送
給制御機構４２やならい制御機構４８に信号が送られ
る。また、溶接部およびその近傍は監視機構１２で監視
され、モニター４６で画像化される。画像化された溶接
状況から、必要に応じて上記施工条件が補正され、溶接
条件制御機構より信号が送られ、適正な肉盛溶接施工が
行われる。

【００６４】（実施例９）本発明によるガスタービン動
翼の溶接対象部位近傍の予熱を伴う補修施工は、例えば
図１６に示すような構成の補修装置によって行われる。
図１６は、溶接トーチ１，溶接電源４５，センターガス
シールド機構９，溶接トーチの駆動機構７，溶加材供給
機構１１，溶接部の監視機構１２，溶接部の照明ランプ
１３，溶接トーチ１の周囲とガスタービン動翼の中腹部
側面周囲との間に、実施例３で述べた溶接トーチと動翼
先端部を含む空間をベローズ型構造物２９の固体物質で
覆う機構、上記固体物質で覆われた空間をシールドする
第２シールドガス２０，溶接対象部位近傍の加熱機構３
４，高周波電源３６，溶接対象部位近傍の温度監視機構
４９，温度制御機構５１を備えた動翼先端部を肉盛溶接
する補修装置の構成図である。同図では固体物質の設置
構成を、動翼の中腹部側面周囲との間に、実施例３で述
べた溶接トーチと動翼先端部を含む空間をベローズ型構
造物の固体物質で覆う機構を示しているが、実施例５で
述べたように溶接トーチ１周囲とガスタービン動翼２の
台座部２６周囲との間に固体物質を設置してもよい。ま
た、図１５では固体物質として、金属板材を組み合わせ
たベローズ型構造物２９を用いた場合を示しているが、
（実施例３）で述べたような他の固体物質を用いても良
い。

【００６５】高周波電源３６を用いた加熱機構３４によ
って加熱される動翼先端の溶接対象部位近傍は、温度監
視機構４９によって温度が測定され、温度制御機構５１
によって予熱温度が調整される。また、上記溶接対象部
位の温度情報は溶接条件制御機構４７にフィードバック
され、肉盛溶接部および熱影響部となる近傍での溶接割
れが生じることなく健全な補修部を形成するように、予
熱温度や温度勾配等の条件や実施例６で述べた一連の施
工条件が逐次設定され、溶接電源４５や溶接トーチの駆
動機構７や溶加材送給制御機構４２やならい制御機構４
８に信号が送られる。また、溶接部およびその近傍は監
視機構１２で監視され、モニター４６で画像化される。
画像化された溶接状況から、必要に応じて上記施工条件
が補正され、溶接条件制御機構４７より信号が送られ、
適正な肉盛溶接施工が行われる。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、特にガスタービン動翼
の先端部を肉盛溶接した際に、コンテナやチャンバ等特
殊設備が不要で、溶接時に肉盛部および動翼の溶接対象
部位近傍が酸化することがなく、細かい損傷部分を健全
な肉盛部として形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体物質を設置して溶接する施工を溶
接方向に平行な視野で模式的に表した図。

【図２】本発明の固体物質を設置して溶接する施工を溶
接方向に垂直な断面で模式的に表した図。

【図３】固体物質と動翼との接触部をゴムパッキンとし
て固定した場合の図。

【図４】本発明の固体物質を台座部に設置して溶接する
施工を溶接方向に平行な視野で模式的に表した図。

【図５】固体物質がベローズ型の構造物である場合の
図。

【図６】水冷治具と溶接トーチ周囲との間に固体物質を
設置した場合の溶接施工を表した図。

【図７】固体物質で覆われた空間内部に水冷治具を設置
した場合の溶接施工を表した図。

【図８】固体物質で覆われた空間内部に加熱機構を設置
した場合の溶接施工を表した図。

【図９】動翼先端部の肉盛溶接による補修施工図。

【図１０】動翼先端部の劣化した部位。

【図１１】動翼先端部の肉盛溶接における、動翼の側面
からの大気の巻き込みを表す模式図。

【図１２】調整軸を固体物質で覆われた空間の内部に設
置した場合の溶接施工を模式的に表した図。

【図１３】本発明によるガスタービン動翼の補修装置の
基本構成図。

【図１４】ならい制御機構を備えたガスタービン動翼の
補修装置の構成図。

【図１５】水冷機構および温度管理機構を備えたガスタ
ービン動翼の補修装置の構成図。

【図１６】予熱機構および温度管理機構を備えたガスタ
ービン動翼の補修装置の構成図。

【符号の説明】

１…溶接トーチ、２…ガスタービン動翼、３…動翼先端
部、４…肉盛溶接部、５…ガスカップ、６…電極、７…
駆動機構、８…アーク、９…センターガスシールド機
構、１０…溶加材、１１…溶加材供給機構、１２…監視
機構、１３…照明ランプ、１４…調整軸、１５…固体物
質、１６…金属バンド、１７…第２シールドガス注入機
構、１８…ガスレンズ、１９…ガス注入口、２０…第２
シールドガス、２１…支持梁、２２…隙間、２３…パッ
キン、２４…ガス流出孔、２５…空間、２６…動翼の台
座部、２７…ガス排出機構を有するパッキン、２８…ガ
ス排出機構、２９…ベローズ型構造物、３０…水冷治
具、３１…冷却水流入管、３２…冷却水流出管、３３…
冷却水、３４…加熱機構、３５…電線、３６…高周波電
源、３７…溶接熱影響部、３８…動翼先端の劣化部、３
９…大気、４０…監視窓、４１…リール、４２…溶加材
送給制御機構、４３…ガスボンベ、４４…ガス管、４５
…溶接電源、４６…モニター、４７…溶接条件制御機
構、４８…ならい制御機構、４９…温度監視機構、５０
…冷却水循環機構、５１…温度制御機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯塚 信之 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 石井 秀亮 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスタービン翼を肉盛溶接によって補修す
   るガスタービン動翼の溶接補修方法において、前記翼の
   少なくとも前記肉盛溶接部を非酸化性雰囲気のゆるやか
   な流れによって包むようにして前記肉盛溶接することを
   特徴とするガスタービン動翼の溶接補修方法。
2. 【請求項２】ガスタービン動翼先端の損傷部分を直線的
   に切削し、該切削した部分を肉盛溶接することによって
   復元することを特徴とするガスタービン動翼の溶接補修
   方法。
3. 【請求項３】ガスタービン翼を溶接トーチを用いて肉盛
   溶接によって補修するガスタービン翼の溶接補修装置に
   おいて、前記溶接トーチの少なくとも先端及び肉盛溶接
   部周辺を一体に囲む可撓性覆い体を有し、前記溶接トー
   チが自在に移動可能であり、前記覆い体内部を非酸性ガ
   スで満たすガス供給手段を有することを特徴とするガス
   タービン翼の溶接補修装置。