KR20040048858A - 터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법 - Google Patents

터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

토러스(40), 브릿지 링(42) 및 노즐(44)의 반부가 테이퍼형 장착부상에 끼워 맞춤되어 서로 클램핑된다. 용접될 토러스 및 노즐 표면상에는 용접 프렙이 수행된다. 루트 패스에서 최초로 내측 반경부 및 외측 반경부를 따라 용접 재료(60)가 가해져 금속을 소모하며, 이어지는 중간 패스가 모재를 축적시키며, 마지막으로 예를 들어 서브머지드 아크 공정을 이용하여 용접 재료의 신속한 용착이 수행된다. 그후, 노즐 박스 조립체 반부는 응력-해제, X-레이 검사 및 기계 가공을 거쳐 완성된다.

Description

터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법{METHODS FOR MANUFACTURING A NOZZLE BOX ASSEMBLY FOR A STEAM TURBINE}
본 발명은 증기 터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 노즐 박스 조립체의 구성품을 다른 구성품에 용접하는 데 있어서 사이클 시간 및 제조 비용이 감소된 방법에 관한 것이다.
증기 터빈용 노즐 박스는 기본적으로 3개의 구성 요소 즉, 토러스, 브릿지 링 및 노즐로 구성된다. 이들 주요 구성 요소들은 매우 높은 강도와 높은 내열성을 갖는 단조물이다. 이들 각각의 구성 요소는 처음에 180°의 세그먼트로 형성된다. 이들 구성 요소가 조립되어 2개의 통합된 180° 노즐 박스 반부(상부 및 하부)를 형성하며, 이들 반부는 수평 중간선을 따라 서로 결합되어 완성된 증기 터빈용 환형 노즐 박스 조립체를 형성한다. 완성된 각 노즐 박스 반부는 토러스와 일체로 형성된 하나 또는 그 이상, 바람직하게는 2개의 증기 입구를 포함한다. 이들입구는 터빈이 회전축에 수직인 평면내의 토러스로부터 연장되며, 따라서 토러스에 근접하여 토러스의 평면내에 위치한다. 완성된 터빈에서, 상기 입구는 적절한 유동원(source for force)으로부터 토러스로 유입되는 증기를 받아들인다. 증기는 대체로 축방향 유동으로 방향을 전환하여 브릿지 링의 환형 개구를 통해 노즐 플레이트의 노즐내로 유입되며, 노즐 플레이트는 증기 유동이 후속 버킷을 향하도록 하는 에어포일 베인을 포함한다. 이하에 설명되는 바와 같이, 브리지 링은 토러스의 반경방향 내측 및 외측 마진 주위에 용접된다. 브릿지 링은 버트리스(buttress)의 역할을 하여 토러스의 마진을 서로 유지시켜, 고압의 증기가 마진을 서로 분리시키는 것을 방지한다. 다음으로 노즐 플레이트는 토러스로부터 이격된 상태로 그 측면이 브릿지 링에 용접된다.
노즐 박스 조립체를 제조하는 종래의 기술에서는 4개의 주요 용접부가 요구된다. 제 1 및 제 2 용접부는 토러스의 마진과 브릿지 링 사이에 내측 반경부 및 외측 반경부상에 형성되어 이들 부분을 서로 고정한다. 제 3 및 제 4 용접부가 또한 브릿지 링과 노즐 플레이트 사이에 내측 반경부 및 외측 반경부를 따라 형성되어 이들 부분을 서로 고정한다. 브릿지 링에는 원래 토러스로부터 이격되어 그 측면을 따라 잉여 금속이 제공된다. 이 잉여 금속은 단조된 토러스의 개구를 폐쇄하지 않을 뿐만 아니라 잉여 매스(extra mass)를 제공하여 용접 공정동안의 열변형을 최소화한다. 잉여 금속 매스는 차후에 브릿지 링 개구로부터 기계 가공되어 토러스로부터 브릿지 링까지의 반원형 개구를 형성한다.
처음에, 잉여 금속 매스를 가진 브릿지 링은 토러스에 브릿지 링을 장착시키는 토러스의 테이퍼면상에 끼워 맞추어진다. 그러나, 그와 같이 끼워 맞추기 전에, 용접 프렙(prep)이 내측 반경부 및 외측 반경부를 따라 브릿지 링과 토러스의 각 마진상에 수행되며, 용접 프렙이 편평하고 고르며 정확한지 그리고 용접 요건에 부합하는지가 검사된다. 브릿지 링과 토러스가 조립되어 클램핑된 후, 이 소조립체는 약 450℉ 내지 500℉로 예열된다. 예열 온도는 구성 요소가 소망 온도를 획득할 수 있도록 모니터링된다. 용접 프렙을 확인하고 토러스와 브릿지 링을 예열한 후, 루트 패스(root pass)에서 소직경 전극 TIG 용접 공정을 이용하여 브릿지 링과 토러스의 접촉부를 소모한다. 즉, 제 1 루트 패스가 접촉 금속을 융해시켜, 2개의 구성 요소를 분리선 없이 일체화함으로써 등질의 부재를 형성한다. 수작업 TIG 용접 토치에 의한 추가적인 패스는 최종 용접을 위해 모재를 형성하는 재료를 더 부가한다. 상당량의 용접 축적물이 형성되면, 높은 용접 용착을 위해 용접 공정은 용접 축적물이 빠르게 영향을 받는 서브머지드 아크 공정(submerged arc process)으로 변경된다. 예열 온도는 용접 공정 전체에 걸쳐 유지된다. 용접된 조립체는 재료가 냉각되지 않도록 즉시 응력 해제 오븐에 소정 시간 프레임동안 배치된다. 상세하게는, 용접된 토러스 및 브릿지 링은 불활성 가스 노내에 배치되며, 이어서 제어되는 냉각률에 의해 온도가 1200℉ 이상까지 상승된다. 이와 같이 완성 및 냉각된 소조립체는 용접의 무결성을 확인하기 위해 X-레이 검사를 거친다.
용접부가 X-레이 검사를 통과하면, 브릿지 링의 잉여 금속 부재를 기계 가공하여 히트 싱크(heat sink)를 형성하고 토러스에 개구를 형성한다. 그 후, 유사한 공정을 이용하여 토러스-브릿지 링 소조립체와 노즐 플레이트가 내경 및 외경을 따라 서로 용접된다. 예를 들어, 브릿지 링 및 노즐 플레이트를 위한 용접 프렙이 수행되어 검사되고 서로 정렬되어 클램핑된다. 클램핑된 조립체는 약 450℉까지 예열되며, 루트를 제거하고 등질의 조립체를 형성하도록 제 1 루트 패스가 TIG 용접에 의해 수행된다. 수작업 TIG 토치를 이용한 추가적인 3개 또는 4개의 패스는 모재를 축적시켰으며, 그러한 용접 공정후에 서브머지드 아크 용접 공정이 수행되어 추가 용접 재료를 빠르게 부착한다. 이 조립체는 응력이 해제되고, X-레이 검사되며, 기계 가공되어 완성된다.
시간과 노동 비용을 차치하고라도, 상술한 공정은 토러스와 브릿지 링을 결합하는 용접 장비의 사용 및 용접 프렙과 관련된 특유의 문제를 갖는다. 토러스상의 입구는 전형적으로 용접 공정을 방해하는 돌출부를 포함한다. 특히, 돌출부는 브릿지 링과 토러스 사이의 반경방향 외측 용접부로의 용접 공구의 액세스를 허용하지 않는다. 액세스를 가능하게 하기 위해, 브릿지 링과 토러스 사이의 용접을 가능하도록 입구 스넛(snout) 재료가 제거된다. 용접이 완료되면, 사전에 제거되었던 스넛 재료가 용접에 의해 복원된다. 이러한 재료의 제거 및 차후 복원은 실질적인 시간 및 노동 비용을 수반한다.
따라서 증기 터빈을 위한 노즐 박스 조립체를 형성하기 위한 상술한 용접 공정은 고비용이며, 시간과 비용이 많이 소요된다. 토러스와 브릿지 링 사이, 그리고 노즐 플레이트와 브릿지 링 사이의 용접은 반드시 다른 시간에 수행되며, 토러스와 브릿지 링 사이의 용접후에만 노즐 플레이트와 브릿지 링 사이의 용접이 수행된다. 결과적으로, 종래의 조립 공정은 최종 노즐 박스 조립체를 형성하기 위해 4회의 용접 프렙, 2회의 예열, 4회의 용접, 2회의 응력 해제, 2회의 X-레이 검사 및 2배에 달하는 강도의 기계 가공을 요구한다. 결과적으로, 노즐 박스 조립체의 제조는 약 1년의 시간과 고도로 숙련된 용접공 및 공작 기계 기술자가 요구되기도 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 토러스, 브릿지 링 및 노즐 플레이트를 조립하고, 최종 노즐 박스 조립체를 형성하기 위해 1회의 용접 프렙, 1회의 예열, 1회의 응력 해제, 1회의 X-레이 검사 및 1회의 기계 가공만이 필요한 2개의 주요 용접부만을 사용함으로써 노즐 박스 조립체의 제조에 있어서 실질적인 시간 및 비용의 절감이 실현된다. 2개의 주요 용접부는 각각 내측 반경부 및 외측 반경부를 따라 형성되며, 토러스, 브릿지 링 및 노즐 플레이트를 서로 직접 결합하여 단일의 등질 조립체를 형성한다. 또한, 브릿지 링을 토러스에 용접한 후에 그리고 그것을 노즐 플레이트에 고정하기 전에 브릿지 링으로부터 잉여 금속 매스를 제거하는 단계가 완전히 제거된다. 또한, 토러스는 내측 반경부 및 외측 반경부 각각에 내측 배향면 또는 턴을 제공하도록 그것의 내측 반경부 및 외측 반경부 마진 둘레가 변형된다. 따라서, 토러스 프렙 영역은 마진을 따라 토러스 개구를 향해 내측으로 테어퍼된다. 브릿지 링의 두께는 감소되며, 종전에 사용되던 잉여 금속 재료 매스가 완전히 제거된다. 브릿지 링에는 토러스 및 노즐 플레이트에 각각 끼워 맞추기 위해 대향하는 환형 마진을 따라 단단한 위치 설정 장착부가 제공된다. 또한, 브릿지 링에 인접한 노즐 플레이트의 외측 반경부는 토러스의 스넛에 인접한 단일의 외측 용접 프렙으로의 추가적인 용접 액세스를 제공하도록 실질적으로 증가된 테이퍼를 갖는다. 이것은 용접 프렙 및 용접을 위한 액세스를 획득하기 위해 스넛 재료를 제거할 필요성과, 용접이 완료된 후에 재료를 복원할 필요성을 소거한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노즐 박스 조립체를 제조하기 위해, 용접 프렙이 토러스의 마진과 노즐 플레이트상에 수행된다. 브릿지 링은 토러스의 개구 둘레에 끼워 맞춰지고, 노즐 플레이트는 정밀한 장착부를 이용하여 브릿지 링에 끼워 맞춰진다. 그 후, 조립체는 서로 단단히 클램핑됨으로써 용접 준비가 된다. 용접 공정은 종래의 노즐 박스 조립체에 대한 상술한 용접 공정과 유사하지만, 4개가 아닌 단지 2개의 주요 용접부만이 요구되는 점이 다르다. 따라서, 클램핑된 후에, 3개의 조립된 구성 요소는 약 450℉로 예열되며, 루트 용접 패스가 수행되어 장착부의 금속을 결합시키고, 추가적인 패스가 수행되어 용접 재료를 축적한다. 상당량의 용접 축적물이 형성되면, 서브머지드 아크 TIG 용접 공정이 사용되어 신속한 용접 융착을 가능하게 한다. 용접이 완료되면, 조립체는 제 1 냉각이 없이 응력이 해제되며, 이어서 X-레이 검사 및 최종 기계 가공이 수행된다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예에서는, ① 아치형의 토러스, 브릿지 링 및 노즐 플레이트의 세그먼트를 제공하는 단계와, ② 상기 브릿지 링 세그먼트가 상기 토러스 세그먼트와 노즐 플레이트 세그먼트 사이에 배치된 상태로, 상기 토러스 세그먼트와 브릿지 링 세그먼트를 서로 클램핑하고, 상기 브릿지 링 세그먼트와 상기노즐 플레이트 세그먼트를 서로 클램핑하는 단계와, ③ 상기 브릿지 링 세그먼트가 이들 사이에 배치된 상태로, 상기 노즐 플레이트 세그먼트, 상기 브릿지 링 세그먼트 및 상기 토러스 세그먼트가 서로 직접 결합하도록, 상기 조립체의 내측 반경부와 외측 반경부를 용접하여 상기 브릿지 링 세그먼트를 덮는 단계를 포함하는, 터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명에 다른 바람직한 실시예에서는, ① 반원형의 토러스, 브릿지 링및 노즐 플레이트의 세그먼트를 제공하는 단계와, ② 상기 브릿지 링 세그먼트가 상기 토러스 세그먼트와 상기 노즐 플레이트 세그먼트 사이에 배치된 상태로, 상기 토러스 세그먼트와 상기 브릿지 링 세그먼트를 서로 끼워 맞추고, 상기 브릿지 링 세그먼트와 상기 노즐 플레이트 세그먼트를 끼워 맞추는 단계와, ③ 상기 브릿지 링 세그먼트가 이들 사이에 배치된 상태로, 상기 노즐 플레이트 세그먼트, 상기 브릿지 링 세그먼트 및 상기 토러스 세그먼트를 서로 직접 결합하도록, 상기 조립체의 내측 반경부 및 외측 반경부를 따라 용접 재료를 부착하여 브릿지 링 세그먼트를 덮는 단계를 포함하는, 터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 증기 터빈용 노즐 박스 조립체의 반부(half)의 사시도,
도 2는 종래 기술에서의 토러스(torus)와 브릿지 링의 용접을 위한 끼워 맞춤 단계를 나타내는 사시도,
도 3은 종래 기술에서의 토러스와 브릿지 링의 용접 공정의 다른 단계를 나타내는 도 2와 유사한 도면,
도 4는 종래 기술에서의 노즐과 브릿지 링의 용접의 단계를 나타내는 도 2와 유사한 도면,
도 5는 본 발명에 따라 토러스, 브릿지 링 및 노즐을 용접하기 전에 끼워 맞추는 단계를 나타내는 도면,
도 6은 용접 완료후를 나타내는 도 5와 유사한 도면,
도 7은 도 5에 도시된 것과 유사한 끼워 맞춤 및 용접 공정을 이용한 다른 형태의 브릿지 링과 노즐을 타나내는 도 5와 유사한 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 노즐 박스 조립체11 : 상측 반부
13 : 하측 반부12, 70 : 토러스
14, 42, 72 : 브릿지 링16, 44, 74 : 노즐
18 : 증기 입구20 : 금속
25, 27 : 용접 프렙46 : 마진
60 : 용접 재료
도면중 특히 도 1을 참조하면, 참조부호(10)로 포괄적으로 표시된 노즐 박스 조립체의 반부가 도시되어 있으며, 이것은 상측 반부(11) 또는 하측 반부(13)일 수 있다. 도시된 바와 같이, 각 노즐 박스 반부는 토러스(12), 브릿지 링(14) 및 노즐(16)을 포함한다. 최종의 노즐 박스 조립체에 있어서, 각 노즐 박스 조립체 반부의 토러스, 브릿지 링 및 노즐은 서로 용접되어, 기본적으로 일체화된 모놀리스(monolith)를 형성한다. 또한, 토러스(12)와의 일체형 단조물 부분을 형성하는 증기 입구(18)가 도시되어 있다. 도시된 노즐 박스 조립체 반부(11)는 유사한 노즐 박스 조립체 반부에 수평 중간선을 따라 결합되며, 그리하여 2개의 노즐 박스 조립체 반부들은 4개의 증기 입구, 토러스, 노즐 및 360° 전체를 연장하는 브릿지 링을 가진 완성된 노즐 박스 조립체를 형성한다.
이상의 설명 및 도 2를 참조하면, 노즐 박스 조립체를 조립하는 종래의 방법은 토러스와 브릿지 링 반부를 도 2에 도시된 바와 같이 반원형 구조로 끼워 맞추는 단계를 포함하며, 브릿지 링은 부가적인 금속 매스(20)를 구비하며, 이것은 용접후에 제거되지만, 용접 공정동안 히트 싱크를 제공한다. 브릿지 링 및 토러스 반부는 테이퍼면상에 끼워 맞춤된다 도 2를 참조하면, 용접 프렙(25, 27)이 토러스(12)와 브릿지 링(14)의 반부 표면상에 내측 반경부(22) 및 외측 반경부(24)를 따라 각각 수행된다. 서로 클램핑되면, 토러스와 브릿지 링 반부 조립체가 약 450℉ 내지 500℉까지 예열되며, 루트 패스에서 소직경 전극 TIG 용접 공정을 이용하여 브릿지 링과 토러스의 반부의 접촉 금속을 소모한다. 수작업 TIG 용접 토치에 의한 추가 패스는 용접 재료를 더 부가하며, 서브머지드 아크 공정을 이용하여 용접 재료의 높은 용착을 제공함으로써 내측 반경부(22) 및 외측 반경부(24)를 따라 각각 2개의 용접부를 완성한다. 그 후, 용접부는 응력이 해제되고, 냉각되며, X-레이 검사를 통해 용접의 무결성을 확인된다. 이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 브릿지 링 반부의 재료의 잉여 매스(20)는 내측 및 외측 용접부(26, 28)에 의해 토러스(12)에 용접된 브릿지 링 반부(14)의 나머지 부분을 제외하고 제거된다. 설명의 목적을 위해, 토러스, 브릿지 링 및 노즐 반부와 이들 사이의 용접부가 도 2 내지 도 7에 단면도로 도시되어 있다. 그러나, 종래 기술의 조립체 반부와 본 발명에 따른 최종 조립체는 모재와 용접부 사이에 구별이 없는 단일화된 일체형 구조이다.
다음으로, 노즐 반부(16)는 도 4에 도시된 바와 같이 브릿지 링 반부(14)상에 끼워 맞춤된다. 브릿지 링 반부(14) 및 노즐 반부(16)의 반경방향 내측면 및 외측면 각각에 내측 반경부 및 외측 반경부를 따라 용접 프렙이 또한 수행된다. 따라서, 노즐 반부의 표면(30, 32) 및 브릿지 링 반부의 표면(34, 36)은 용접을 위한 준비가 된다. 준비가 되면, 토러스 반부와 브릿지 링 반부를 서로 용접하는 공정과 유사한 공정이 수행되어 노즐 반부와 브릿지 링 반부를 서로 용접한다. 먼저, 루트 패스가 수행되고, 수작업 TIG 토치에 의한 몇 회의 용접 패스가 뒤따르며, 마지막으로 용접 재료의 빠른 용착을 위한 서브머지드 아크 용접 공정이 수행되어, 노즐 박스 조립체의 내측 반경부 및 외측 반경부를 따라 용접부(38, 40)를 형성한다. 또한, 예열, 응력 해제 및 냉각 단계가 수행된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노즐 박스 조립체가 도시되며, 이것은 용접에 앞서 조립을 위해 끼워 맞춰진 토러스(40), 브릿지 링(42) 및 노즐(44)의 반부로 구성된다. 종래의 노즐 박스 조립체에서와 같이, 각각의 토러스, 브릿지 링 및 노즐 세그먼트 또는 반부(40, 42, 44)는 고력강(high strength steel)으로 형성된다. 그러나, 이러한 형태에 있어서는, 토러스 반부(40)의마진(46)은 토러스 반부(40)의 내부를 향해 경사진 반환형 표면을 제공하도록 단조된다. 브릿지 링 반부(42)는 종전에 요구되던 무거운 금속의 매스를 포함하지 않으며, 따라서 그것의 반경방향 내측벽과 반경방향 외측벽 사이에 반원형 개구를 갖는 반원 형상을 갖는다. 노즐 반부(44)는 종래의 노즐 반부(16)와 유사하지만, 외측 반경부를 따른 반원형 내측 마진(48)이 이하에 설명된 이유로 인해 비교적 보다 예리한 반환형면(semi-annular face)에 형성되는 점이 다르다. 토러스, 브릿지 링 및 노즐 반부는 끼워 맞추어져 서로 클램핑되기 때문에, 도 5를 참조하면, 완성된 노즐 박스 조립체를 제조하는데 단지 2개의 주요 용접부만이 요구된다는 것이 이해될 것이다. 하나의 용접부는 내측 반경부(50)를 따른 것이며, 다른 하나의 용접부는 외측 반경부(52)를 따른 것이다. 따라서, 종래의 노즐 박스 구조에서는 4개의 프렙이 요구되는 것과 달리, 단지 2개의 용접 프렙만이 필요하다는 것이 이해될 것이다. 또한, 브릿지 링 반부는 종전에 요구되던 추가적인 금속 재료의 매스 없이 단조되기 때문에, 브릿지 링 반부의 추가 기계 가공이 필요하지 않다는 것이 이해될 것이다. 노즐 반부의 마진(48)은 또한 보다 급경사의 각을 형성한다. 외측 반경부를 따라 보다 급경사의 마진(48)을 형성함으로써, 용접 공구를 위한 보다 큰 액세스를 제공한다. 스넛 재료가 사전에 제거되고, 그 후 용접에 이어 백을 추가한 것이 상기될 것이다. 그러한 제거는 용접 액세스를 획득하는데 필요하다. 용접전에 토러스 반부로부터 재료를 제거하고, 용접후에 재료 백을 추가할 필요를 제거하면, 시간 및 비용면에서의 실질적인 절약 효과가 있다. 또한, 토러스, 브릿지 링 및 노즐 반부는 조립체를 상호 채결하는 정밀한 기계 회전 장착부를 이용하여도 5에 도시된 바와 같이 끼워 맞춰진다. 이러한 정밀 장착부는 용접을 위한 이들 구성 요소의 정렬 및 위치 결정을 제공한다. 끼워 맞춤후에, 도 5에 도시된 바와 같이, 용접을 위해 3개의 부분이 도시되지 않은 적절한 고정물에 의해 서로 클램핑된다.
토러스, 브릿지 링 및 노즐 반부를 서로 용접하기 위해, 먼저 클램핑된 조립체는 약 450℉ 내지 500℉로 예열된다. 금속이 예열 온도에 도달하면, 금속을 소모하도록 TIG 용접에 의해 제 1 루트 패스가 수행되어, 토러스와 브릿지 링 반부 사이에, 그리고 유사에게 브릿지 링과 노즐 반부 사이에 등질의 결합부를 형성한다. 바람직하게는 수작업 TIG 토치를 이용하여 추가의 용접 재료를 용착하기 위해 추가적인 패스가 수행된다. 충분한 재료가 축적되면, 용접 공정이 보다 높은 용접 용착 공정으로 변경되며, 바람직하게는 서브머지드 텅스텐 아크-용접 공정이 사용된다. 그 결과, 용접 재료가 토러스, 브릿지 링 및 노즐 반부들 사이의 내측 반경부 갭 및 외측 반경부 갭내에 축적된다. 용접 재료(60)의 전체 용착이 내측 반경부 및 외측 반경부(50, 52)를 따라 2개의 용접부 각각에 제공되면, 조립체는 응력 해제, X-레이 검사 및 기계 가공을 거쳐 완성된다. 도 6 및 도 7의 해칭(hatching)은 도시의 목적만을 위한 것이며, 최종의 노즐 박스 조립체 반부는 설명 및 도시된 구성을 가진 등질의 금속 매스이다.
도 7을 참조하면, 토러스(70), 브릿지 링(72) 및 노즐(74)의 반부의 유사한 끼워 맞춤이 도시되어 있다. 브릿지 링과 노즐의 반부의 상이한 형태만이 다른 점이다. 그러나, 용접 공정은 도 5 및 도 6에 도시된 실시예에 대해 상술한 용접 공정과 동일하다. 단면 해칭은 조립체의 여러 부품을 식별하기 위해 사용되었으며, 최종 조립체는 일체형의 등질 금속 매스이다
본 발명은 가장 실용적이고 바람직한 실시예로 간주된 것과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위의 사상 및 범위내에 포함된 여러 변형물 및 동등물을 커버하는 것으로 의도된다.
본 발명에 따르면, 용접전에 토러스 반부로부터 재료를 제거하고, 용접후에 재료 백을 추가할 필요를 제거함으로써, 시간 및 비용면에서의 실질적인 절약 효과를 갖는 터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법이 제공된다.

Claims (10)

  1. 터빈용 노즐 박스 조립체 반부(half)를 제조하는 방법에 있어서,
    ① 아치형의 토러스(40), 브릿지 링(42) 및 노즐 플레이트(44)의 세그먼트를 제공하는 단계와,
    ② 상기 브릿지 링 세그먼트가 상기 토러스 세그먼트와 노즐 플레이트 세그먼트 사이에 배치된 상태로, 상기 토러스 세그먼트와 브릿지 링 세그먼트를 서로 클램핑하고, 상기 브릿지 링 세그먼트와 상기 노즐 플레이트 세그먼트를 서로 클램핑하는 단계와,
    ③ 상기 브릿지 링 세그먼트가 이들 사이에 배치된 상태로, 상기 노즐 플레이트 세그먼트, 상기 브릿지 링 세그먼트 및 상기 토러스 세그먼트가 서로 직접 결합하도록, 상기 조립체의 내측 반경부(50)와 외측 반경부(52)를 용접하여 상기 브릿지 링 세그먼트를 덮는 단계를 포함하는
    터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 ②는 상기 브릿지 링 세그먼트를 챔퍼 가공된 장착부(chamfered fits)를 따라 상기 토러스 세그먼트 및 상기 노즐 세그먼트에 끼워 맞추는 단계를 포함하는
    터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 ③을 수행하기에 앞서, 상기 토러스 세그먼트, 상기 브릿지 링 세그먼트 및 상기 노즐 플레이트 세그먼트를 서로 클램핑하고, 상기 클램핑된 세그먼트들을 예열하는 단계를 포함하는
    터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 ③에 앞서, 상기 토러스 세그먼트와 상기 노즐 플레이트 세그먼트의 마진상에 용접 프렙(weld prep)을 수행하는 단계를 포함하는
    터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 ③에 앞서, 상기 토러스 세그먼트, 상기 브릿지 링 세그먼트 및 상기 노즐 플레이트 세그먼트의 결합부에서 그들의 재료를 소모하도록 최초의 루트 패스 용접(initial root pass weld)을 수행하는 단계를 포함하는
    터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 ③을 수행하기에 앞서, 클램핑된 상기 세그먼트들을 예열하고, 상기 단계 ③에 앞서, 상기 토러스 세그먼트 및 상기 노즐 플레이트 세그먼트의 마진상에 용접 프렙을 수행하는 단계를 포함하는
    터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 토러스 세그먼트의 내부를 향해 내측으로 경사진 상기 토러스 세그먼트를 따라 마진을 형성하는 단계를 포함하는
    터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법.
  8. 터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법에 있어서,
    ① 반원형의 토러스(40), 브릿지 링(42) 및 노즐 플레이트(44)의 세그먼트를 제공하는 단계와,
    ② 상기 브릿지 링 세그먼트가 상기 토러스 세그먼트와 상기 노즐 플레이트 세그먼트 사이에 배치된 상태로, 상기 토러스 세그먼트와 상기 브릿지 링 세그먼트를 서로 끼워 맞추고, 상기 브릿지 링 세그먼트와 상기 노즐 플레이트 세그먼트를 끼워 맞추는 단계와,
    ③ 상기 브릿지 링 세그먼트가 이들 사이에 배치된 상태로, 상기 노즐 플레이트 세그먼트, 상기 브릿지 링 세그먼트 및 상기 토러스 세그먼트가 서로 직접 결합하도록, 상기 조립체의 내측 반경부(50) 및 외측 반경부(52)를 따라 용접 재료(60)를 부착하여 브릿지 링 세그먼트를 덮는 단계를 포함하는
    터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 단계 ③을 수행하기에 앞서, 상기 토러스 세그먼트, 상기 브릿지 링 세그먼트 및 상기 노즐 플레이트 세그먼트를 서로 클램핑하고, 클램핑된 상기 세그먼트들을 예열하며, 상기 단계 ③에 앞서, 상기 토러스 세그먼트 및 상기 노즐 플레이트 세그먼트의 마진상에 용접 프렙을 수행하는 단계를 포함하는
    터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 토러스 세그먼트의 내부를 향해 내측으로 경사진 상기 토러스 세그먼트를 따라 마진을 형성하는 단계를 포함하는
    터빈용 노즐 박스 조립체 반부를 제조하는 방법.
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