JPS60259706A - タ−ビン翼の補修法 - Google Patents

タ−ビン翼の補修法

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JPS60259706A
JPS60259706A JP11298384A JP11298384A JPS60259706A JP S60259706 A JPS60259706 A JP S60259706A JP 11298384 A JP11298384 A JP 11298384A JP 11298384 A JP11298384 A JP 11298384A JP S60259706 A JPS60259706 A JP S60259706A
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JP
Japan
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blade
groove
repair
damaged
bonding
Prior art date
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Pending
Application number
JP11298384A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuya Takahashi
和弥 高橋
Takao Funamoto
舟本 孝雄
Mitsuo Kato
光雄 加藤
Hiroshi Wachi
和知 弘
Koji Takahashi
浩二 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60259706A publication Critical patent/JPS60259706A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/002Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
    • B23P6/005Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors using only replacement pieces of a particular form
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/005Repairing methods or devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はタービン翼に係り、特に損傷タービン翼の再生
活用のための簡便な補修法に関する。
〔発明の背景〕
従来ガスタービン翼は、第1図に示す如くダブテイル部
1、シャンク部2、および翼部3、からなっている。そ
して翼部はガスタービン翼が8000以上の高温度でか
つ3600rpm以上の高速回転を受けることから、翼
部先端部で自重の遠心力を低めるために肉厚を薄くしで
ある。寸だ翼部光(1) 端はカス流を効率良く受けるために外側の枠と接触しな
がら曲げ応力を受けて回転している。このタービン翼が
第2図および第3図に示すように、長時間運転中に翼部
先端@より翼部中心部に向って、クランク5、および欠
損8を生じるとぎう問題が起っている。翼材質は一般に
はニッケル基超合金が用いられている。使用中翼先端部
が損傷する原因としては、■、^温度で長時間1史用中
に燃焼ガスによる腐食や組織変化に工す材料が脆化を生
じること、および@、燃焼ガスに混入した不純物質によ
り翼部端部と外側枠との間でかじり現象を起すことが考
えられる。
近年ガスタービン翼の高効率化に伴い、冷却翼の複雑構
造化および興の大型化が進んでいる。また翼材質がより
耐熱性の秀れた超合金となっている。このため、損傷部
を簡便に補修再生する技術がめられている。
従来の補修法は、q)翼部先端の損傷部を削除後アーク
m接にエリ補修する法、および、■、興先端部の部品を
あらかじめ製作しておき、損傷!llを(2) 含む翼先端部を部品長さに切除後、この部品を拡散接合
により補修接合する法である。
■法は近年翼材の尚温強度を高めるため、現用材のNi
系超合金の析出強化成分であるA4.Tiを増加する方
向にあるため、割れ等からアーク浴接補修はほとんど不
可能になっている。■法は、三次元複雑構造の翼先端部
を製作し、損傷部を含む翼先端部を削除して部品を接合
する法である。
タービン翼はロストワックス法等の精密鋳造法に工り製
作しているが、その製造技術では翼部の精度、品質管理
に高度な技術が要求される。補修に用いる翼先端部品も
翼同様精密鋳造法にエリ製作されるが、その製造工程は
翼製作と同工程を要する。このため簡便でかつ短期間で
補修再生可能な補修技術がめられてきた。
〔発明の目的〕 本発明の目的は、使用中に損傷したタービン翼の損傷部
を削除し、削除部に接合用開先を設け、成形した開先と
同形状を有する部材を挿入又は密着させ、拡散接合にエ
リ一体化してタービン翼を再生する簡便な補修法を提供
するものである。
〔発明の概要〕
本発明は使用中に損傷したタービン翼先端部の損傷部を
削除し、削除部に接合用開先を形成し、この開先と同形
状部を有する部材を開先部に挿入もしくは密着させ拡散
接合法により一体化し、翼の再生を計る損傷タービン翼
の補修技術である。
使用中に翼先端部を損傷したタービン翼は、第2図およ
び第3図に示すように翼端部にクラック5、欠損8等の
損傷を生じている。損傷部はまずクランクおよび欠損部
を削除する。削除後損傷場所や損傷の状況に応じて開先
を形成する。開先形状は、V形開先、U形開先、L形開
先を、損傷部の状況に応じて選別する。例えば、翼先端
部の背11+tl l l 、および腹側12の損傷は
V形開先かV形開先6が良い。又トレーリングエツジ側
翼先端部の欠損やクラックの場合は、L形開先9が補修
接合が容易である。開先部の加工仕上げ精度は、接合条
件と関連するが38以上が望捷しい。
開先部に挿入して接合する部材は、翼材の同材質が良く
、部材の形状は開先部と密着する形状を有し、接B後大
原形と同一もしくは同一以上になるように成形する。こ
の場合接餘部の位置や開先形状にエリ、接合時に接合面
が均一に加圧できるように部材を成形しておく事もある
。又部材の厚きは翼接合部の最大厚さ以上が望°ましい
。とくに接合後の仕上加工分として接合部の根厚側両面
にそnぞn O,l rum以上厚くしであることが望
せしい。
接合部材の翼間先部と接合する而は、拡散接合をするた
めの低融点合金化処理を行う。この低融点合金化処理は
、B、St、Al、T;等の低融点化元素の拡散法、又
は前記元素を含む低融点化合金の蒸着法にエリ行うのが
良い。低融点合金層の厚さは1〜50μmが良いが、接
合後上記低融点化元素による残留化合物の問題、拡散時
間、接合加圧力および表面仕上精度等から、10〜20
μmが特に良好である。接aUkJに低融点合金化処理
を施した部材を、翼間先部に挿入又は密着させ、加圧し
ながら真空炉内で接合を行う。加圧力は小σい程装置の
問題や歪の問題等から容易である。
このため、上記接合条件の関連および変形歪等も考えて
、3Kgf/mm”以下が良い。接合後熱間静水加圧法
(HI P ) k用いることも良好な接合部を得る方
法である。接合後所程の熱処理を施し、表面の仕上加工
および表面処理を施して接合補修を完了させる。
〔発明の実施例〕
実施例 l 以下発明の実施例を第2図に示す、ガスタービン初段動
翼で7976時間使用でクランク5が発生した損傷部を
補修再生した。翼の材質はNi系超合金のlN−738
LCである。興の損傷は、翼端部背側中央部に翼中心部
にむかって8.0胴のクラック6があった。クラック部
を精密グラインダにより削除後、削除部にV形の接合開
先6を成形した。V形開先は、深さ9.OM、角度60
°、接合面の仕上精度3Sとした。開先部の翼端部肉厚
は1.2 mm、開先部の底部肉厚は1.4 rran
であった。
接合用部材7は翼材と同じlN−738LCを用いた。
部材の寸法は、厚さ2.0喘の板材を601長さl ’
2 ranの三角片とした。接合面となる6000角度
而の仕上精度は3Sとした。その後、接合面に低融点合
金化処理を施した。低融点合金化処理ハ、ホロンバック
法により行った。ボロンバック法は、ボロン粉末1.0
%を含むバック剤を部材と一緒に容器に入れ、850C
で2時間の処理を行った。部材の接合部以外の而は、低
融点合金の拡散を防止する防止膜(Cuメッキ)を施し
た。
ボロン拡散層厚きは20μmであった。この拡散合金層
の融点は、^温顕微鏡で調べた結果1135t、テ6り
翼材のlN−738LC材の融点1250C工り115
ic低くなっている。接合面に合金層を施した部材を間
開先部に密着させ拡散接合を行った。接合条件は、真空
度10− ’ Torr % 温度t 200 ’C,
接合時間1時間、加圧力10gf/i祖’である。接合
後翼原形寸法に加工し、拡散熱処理、表面処理、時効処
理を施し補修再生した。尚接合後接合部の欠陥検査をホ
ットザイクロ検査等により行ったが、異常ij:認めら
れなかった。
実施例 2 第3図に実施例を示す。ガスタービン初段動翼で540
0時間使用後損傷した翼を補修再生した。
翼の材質はNi糸超超合金lN−738LCである。タ
ービン翼の損傷位置け、トレーリングエツジ0111 
g端部が、深さ6. OTrUn、巾8.0聴で欠損8
していた。欠損@を精密クランクで削除後、削除部にL
形接合開先9を成形した。L形接合開先は、深さ7.0
關、中9.0聴とした。而の仕上精度は3SX L形の
内角は90°とした。興の開先部肉厚は、最薄部1.8
 rrrm、厚肉部2.7 rrrmである。接合用部
材lOは、材質lN−738LCで厚さ3.0術の部材
から巾10.0m+n、高さlOmとした。部材の接合
部仕上精度は38X L形接合面の角度は90°とした
。部材の接合部の低融点合金化処理は、スパッタ蒸着法
にエリ行った。部材表面の酸化皮膜をArイオンで剥離
し清浄化した後、マグネトロンスパッタ蒸着法により、
3%B N i 合金を蒸着した。スパッタ蒸着条件は
、出力2.2KW、雰囲気3 X 1O−3Torr 
Ar テ1.す、ターゲットと部材間距離は70B″r
:ある。スパッタ速度は3.5X10−’ μm/mi
n T2O分[川魚M f 行った。同部材が直角形状
をしているため、ターゲット側に部材のエツジが向くよ
うに取りつけ蒸着を行った。蒸着膜厚け108mである
。このN1−B蒸着膜の融点は1120r″T:ある。
タービン翼材の融点は1250??であり、130Cの
温度差があり、この温度差を利用して拡散接合を行うも
のである。表面に合金膜をつげた部材は、タービン翼の
開先部に密着させ、以下の条件にエリ接合した。接合条
件け、真空度2X l O−’ TorrX温度120
0tZ”、接合時間1時間、加圧力10gf/M2であ
る。接合後翼原形状に加工し、拡散熱処理、表面処理、
時効処理を施し、補修再生した。
尚接合後接合部の欠陥検査をホットザイクロ検査等によ
り行ったが、異状は認められなかった。
実施例11 および実施例2で補修再生したガスタービ
ン用初段!ll2I翼け、7万KWガスタービンに組込
みメタル温度770’CX@油燃料、36o。
rpmの条件で3000時間運転を行ったが、実施例1
1および実施例2の再生翼は損傷および欠陥(9) の発生は見られなかつ′PC8 〔発明の効果〕 本発明による損傷間の損傷部分を削除し、削除部に接餘
開先を設け、開先と同形状を有する部材を拡散接合によ
り一体化し損傷間を補修し町生ずる技術は、従来法に比
べ部品製作が谷易なこと、短期間補修が可能なこと、補
修工程が簡便であることなどの利点をもっている。しか
もタービン翼に限らす、アーク溶接等のできない材質や
部品にも応用出来る技術である。又凋生翼は過こくな使
用条件のもとでも十分能力を発揮している。
【図面の簡単な説明】
第1図はガスタービン初段動翼の外観図、第2図は実施
例1の補修接合手段の説明図、第3図は実施例2の補修
接合手段の説明図である。 l・・・ダプティル部、2・・・シャンク部、3・・・
翼部、4、・・・トレーリングエツジ側、5・・・クラ
ンク、6・・・V形開先、7・・・V形部材、8・・・
欠損部、9・・・L形開先、lO・・・L形部材、ll
・・・背側、12・・・腹側。 代理人 弁理士 高橋明夫 (lO) 第 1 圀 犠 2圀 第1頁の続き 0発 明 者 高 橋 浩 二 日立市幸町:内 34−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、損傷タービン翼において、損傷部を削除後、削除部
    に接合用開先を形成し、開先部と同形状部を有し開先部
    に面が密着するように成形した部材を挿入又は密着させ
    、拡散接合により一体化し、タービン翼の再生を行うこ
    とを特徴とするタービン翼の補修法。
JP11298384A 1984-06-04 1984-06-04 タ−ビン翼の補修法 Pending JPS60259706A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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