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JP6567394B2 - Method for repairing worn parts of gas turbine parts - Google Patents
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Description

本発明は、ガスタービン部品に生じた摩耗部位を補修するガスタービン部品の摩耗部位補修方法に関する。 The present invention relates to a wear part repairing method for a gas turbine component to repair the worn portion occurring in a gas turbine component.

ガスタービン発電プラントでは、ガスタービンと同軸に設けられた圧縮機の駆動によって圧縮された圧縮空気、及び燃料を燃焼器ライナに導入し、これらを燃焼器ライナの燃焼室内で燃焼させる。この燃焼により発生した高温の燃焼ガスは、トランジションピースを経て、タービン静翼及びタービン動翼からなるガスタービンに導入され、膨張してタービン動翼を回転駆動させる。ガスタービン発電プラントでは、この回転駆動による運動エネルギを利用して、発電機などを回転駆動して発電を行っている。   In a gas turbine power plant, compressed air and fuel compressed by driving a compressor provided coaxially with a gas turbine are introduced into a combustor liner, and these are combusted in a combustion chamber of the combustor liner. The high-temperature combustion gas generated by this combustion is introduced into a gas turbine composed of a turbine stationary blade and a turbine rotor blade through a transition piece, and expands to rotate the turbine rotor blade. In the gas turbine power generation plant, the kinetic energy generated by the rotational drive is used to generate power by rotationally driving a generator or the like.

ガスタ−ビンの高温部品である燃焼器ライナ、トランジションピ−ス、タービン静翼及びタービン動翼には、Ni基、Co基またはNi−Fe基の耐熱超合金が用いられるが、ガスタ−ビンの運転とともに種々の損傷が生ずる。まず、高温の燃焼ガス雰囲気にあるため、それぞれの部品について材質劣化が生じる。また、ガスタ−ビンの起動時には比較的低温環境域から高温環境域に、停止時には逆に高温環境域から低温環境域に推移する段階で熱疲労が生じ、疲労損傷が蓄積してき裂が発生する。   Ni-based, Co-based, or Ni-Fe-based heat-resistant superalloys are used for combustor liners, transition pieces, turbine stationary blades, and turbine rotor blades that are high-temperature parts of gas turbines. Various damages occur with operation. First, since it is in a high-temperature combustion gas atmosphere, material deterioration occurs for each component. Further, when the gas turbine is started, thermal fatigue occurs at the stage of transition from the relatively low temperature environment region to the high temperature environment region and when the gas turbine is stopped, conversely, the fatigue damage accumulates and a crack occurs.

ところで、ガスタ−ビン高温部品の保守管理は、機器の設計段階で決まるクリ−プあるいは疲労寿命と、実機の運転状況や立地上の環境により設定される設計寿命とを基に、同一機種あるいは同一運転形態をとるガスタ−ビンを分類し、分類された各グル−プの先行機の実績を用いて設計寿命を補正して、後続機の保守管理を行っている。また、近年では、ガスタ−ビンの高温部品の劣化、損傷診断を効率的に精度良く予測する保守管理方法が実施されている。いずれの保守管理方法においても、必要に応じて定検毎に補修を繰返し、管理寿命に到達した後に一律に廃却となり、非常に高価な新品と交換している。   By the way, the maintenance management of high-temperature parts in the gas turbine is the same model or the same based on the creep or fatigue life determined at the design stage of the equipment and the design life set according to the actual operating conditions and location environment. The gas turbines that take the operation form are classified, the design life is corrected using the results of the preceding machines of each classified group, and the maintenance of the subsequent machines is performed. In recent years, a maintenance management method for efficiently and accurately predicting deterioration and damage diagnosis of high-temperature parts of a gas turbine has been implemented. In any maintenance management method, repairs are repeated every regular inspection as necessary, and after reaching the management life, they are uniformly discarded and replaced with very expensive new ones.

また、タ−ビン動翼の定検毎の補修においては、使用により摩耗が発生した場合に、摩耗部位を成形して、耐摩耗材を溶接にて肉盛補修している。   Moreover, in the repair for every routine inspection of the turbine blade, when wear occurs due to use, the wear part is formed and the wear resistant material is repaired by welding.

特開平10−293049号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-293049

従来の溶接による肉盛補修では、入熱量の値にもよるが溶接後にき裂が発生し易く、一旦発生したき裂を除去しながら、き裂がなくなるまで補修を繰り返していた。そのため、補修コストが増大するという課題があった。   In the conventional overlay repair by welding, although it depends on the value of heat input, cracks are likely to occur after welding, and repair was repeated until the cracks disappeared while removing the cracks once generated. For this reason, there is a problem that the repair cost increases.

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、ガスタービン部品の摩耗部位を、き裂を生じさせることなく好適に補修できるガスタービン部品の摩耗部位補修方法を提供することにある。 An object of the present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and provides a method for repairing a worn portion of a gas turbine component that can suitably repair a worn portion of a gas turbine component without causing a crack. It is in.

本発明に係るガスタービン部品の摩耗部位補修方法は、ガスタービン部品における燃焼ガスが流れる外表面に生じた摩耗部位を補修するガスタービン部品の摩耗部位補修方法であって、前記ガスタービン部品の前記摩耗部位を加工して成形部を成形する成形工程と、前記成形部に接合材を用いて、耐摩耗材料からなる補修材を装填する装填工程と、前記補修材が装填された前記ガスタービン部品に拡散熱処理を施して、前記補修材と前記ガスタービン部品とを前記接合材を介して拡散接合させる接合工程と、を有する一方、前記成形工程は、前記成形部を凹凸形状に加工し、前記補修材が、前記成形部に適合して嵌り合う形状の接触面を備えるようにすると共に、前記補修材は、前記ガスタービン部品の基材よりも硬度が高いコバルト基の耐摩耗材料であって、その化学成分は、重量比で、炭素が0.05〜0.15%、クロムが19〜21%、ニッケルが9.0〜11.0%、タングステンが14〜16%、マンガンが1.0〜2.0%、及び不可避的な元素が数%で、残部がコバルトであることを特徴とするものである。 A method for repairing a wear site of a gas turbine component according to the present invention is a method for repairing a wear site of a gas turbine component that repairs a wear site generated on an outer surface through which combustion gas flows in the gas turbine component, A molding process for forming a molded part by processing a wear part, a loading process for loading a repair material made of an abrasion-resistant material using a bonding material in the molded part, and the gas turbine component loaded with the repair material And performing a diffusion heat treatment to bond the repair material and the gas turbine component through the bonding material, and the forming step is to process the formed portion into a concavo-convex shape, The repair material is provided with a contact surface that fits and fits into the molded part, and the repair material is a cobalt-based resistant material having a hardness higher than that of the base of the gas turbine component. It is a wear material, and its chemical composition is 0.05 to 0.15% carbon, 19 to 21% chromium, 9.0 to 11.0% nickel, and 14 to 16% tungsten. Manganese is 1.0 to 2.0%, inevitable element is several%, and the balance is cobalt .

本発明によれば、ガスタービン部品の摩耗部位に、耐摩耗材料からなる補修材が拡散接合されたので、摩耗部位を溶接により肉盛補修する場合に発生するき裂を生じさせることなく、ガスタービン部品の摩耗部位を好適に補修できる。   According to the present invention, since the repair material made of the wear-resistant material is diffusion bonded to the wear part of the gas turbine part, the gas is generated without causing a crack that occurs when the wear part is repaired by welding. The worn part of the turbine part can be suitably repaired.

本発明に係るガスタービン部品の摩耗部位補修方法における第1実施形態により補修するタービン動翼を備えたガスタービン発電プラントを示す断面図。Sectional drawing which shows the gas turbine power plant provided with the turbine rotor blade repaired by 1st Embodiment in the abrasion site | part repair method of the gas turbine component which concerns on this invention. 図1のタービン動翼を示す斜視図。The perspective view which shows the turbine rotor blade of FIG. 図2のタービン動翼の摩耗部位を補修する手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure which repairs the abrasion part of the turbine rotor blade of FIG. 図3における主要な手順を断面状態で示す説明図。Explanatory drawing which shows the main procedure in FIG. 3 in a cross-sectional state. 本発明に係るガスタービン部品の摩耗部位補修方法における第2実施形態が行うタービン動翼の補修手順の主要な手順を、断面状態で示す説明図。Explanatory drawing which shows the main procedure of the repair procedure of the turbine rotor blade which 2nd Embodiment performs in the abrasion part repair method of the gas turbine component which concerns on this invention in a cross-sectional state. 図5のVI矢視図であり、溝形状が(A)の四角柱形状、(B)の三角柱形状、(C)の円柱形状のそれぞれの場合を示す図。FIG. 6 is a view taken along the arrow VI in FIG. 5, and shows the respective cases where the groove shape is a quadrangular prism shape (A), a triangular prism shape (B), and a cylindrical shape (C). 図5の第2実施形態の変形形態が行うタービン動翼の補修手順の主要な手順を、断面状態で示す説明図。Explanatory drawing which shows the main procedures of the repair procedure of the turbine rotor blade which the modification of 2nd Embodiment of FIG. 5 performs in a cross-sectional state.

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
[A]第1実施形態(図1〜図4)
図1は、本発明に係るガスタービン部品の摩耗部位補修方法における第1実施形態により補修するタービン動翼を備えたガスタービン発電プラントを示す断面図である。この図1に示すように、ガスタービン発電プラント10は、外気を圧縮する圧縮機11と、この圧縮機11で加圧された空気と燃料とを混合して燃焼させる燃焼器ライナ12と、この燃焼器ライナ12で生成した燃焼ガスをガスタービン15へ導くトランジションピース14と、このトランジションピース14を通過した燃焼ガスにより回転駆動するガスタービン15とを備える。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
[A] First embodiment (FIGS. 1 to 4)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a gas turbine power plant including a turbine rotor blade to be repaired according to the first embodiment in the method for repairing a worn portion of a gas turbine component according to the present invention. As shown in FIG. 1, a gas turbine power plant 10 includes a compressor 11 that compresses outside air, a combustor liner 12 that mixes and burns air pressurized by the compressor 11 and fuel, A transition piece 14 that guides the combustion gas generated in the combustor liner 12 to the gas turbine 15 and a gas turbine 15 that is rotationally driven by the combustion gas that has passed through the transition piece 14 are provided.

圧縮機11は、圧縮機ケーシング16内に、圧縮機動翼17が植設された圧縮機ロータ18を備える。圧縮機動翼17は、周方向に複数植設され、軸方向に複数段の動翼翼列を構成する。また、圧縮ケーシング16の内側には、圧縮機静翼19が複数配置され、静翼翼列を構成する。これらの静翼翼列と動翼翼列は軸方向に交互に構成されている。圧縮機動翼17が回転することで、外部の空気が圧縮されつつガスタービン発電プラント10内に導かれる。   The compressor 11 includes a compressor rotor 18 in which a compressor blade 17 is implanted in a compressor casing 16. A plurality of compressor blades 17 are implanted in the circumferential direction, and constitute a plurality of blade blade rows in the axial direction. A plurality of compressor vanes 19 are arranged inside the compression casing 16 to form a vane cascade. These stator blade cascades and rotor blade cascades are alternately configured in the axial direction. By rotating the compressor rotor blade 17, external air is introduced into the gas turbine power plant 10 while being compressed.

燃焼器ライナ12は、例えばカン型の燃焼器からなり、圧縮機11の周囲に均等に複数備えられる。燃焼器ライナ12では、圧縮機で加圧された空気と燃料とを混合して燃焼させて、燃焼ガスを生成する。   The combustor liner 12 is composed of, for example, a can-type combustor, and a plurality of combustor liners 12 are equally provided around the compressor 11. In the combustor liner 12, the air pressurized by the compressor and the fuel are mixed and burned to generate combustion gas.

トランジションピース14は、燃焼器ライナ12の出口側端部に接続され、燃焼器ライナ12からの燃焼ガスを整流しつつガスタービン15へ導く。   The transition piece 14 is connected to the outlet side end of the combustor liner 12 and guides the combustion gas from the combustor liner 12 to the gas turbine 15 while rectifying the combustion gas.

ガスタービン15は、タービンケーシング20内にタービン動翼21が植設されたタービンロータ22を備える。タービン動翼21は、周方向に複数植設され、軸方向に複数段の動翼翼列を構成する。また、タービンケーシング20の内周には、タービン静翼23が複数配置され、静翼翼列を構成する。これらの静翼翼列と動翼翼列は軸方向に交互に構成されている。ガスタービン15に導入された燃焼ガスは、タービン静翼23を経てタービン動翼21に噴射され、これよりタービン動翼21及びタービンロータ22が回転する。そして、タービンロータ22に連結された発電機(不図示)が、回転エネルギを電気エネルギに変換する。   The gas turbine 15 includes a turbine rotor 22 in which turbine blades 21 are implanted in a turbine casing 20. A plurality of turbine rotor blades 21 are implanted in the circumferential direction, and constitute a plurality of stages of rotor blade cascades in the axial direction. A plurality of turbine vanes 23 are arranged on the inner periphery of the turbine casing 20 to form a vane cascade. These stator blade cascades and rotor blade cascades are alternately configured in the axial direction. The combustion gas introduced into the gas turbine 15 is injected into the turbine rotor blade 21 through the turbine stationary blade 23, and the turbine rotor blade 21 and the turbine rotor 22 are rotated. A generator (not shown) connected to the turbine rotor 22 converts rotational energy into electrical energy.

タービン動翼21は、図2に示すように、基部25の上面にプラットフォーム26が設けられると共に、このプラットフォーム26の下方にエンジェルフィン27が形成されている。プラットフォーム26から羽根部28が一体に延設され、この羽根部28の先端にシュラウド29が一体に設けられている。また、基部25の下部から植込部30が一体に形成されている。複数枚のタービン動翼21の植込部30がタービンロータ22に係合して、これらのタービン動翼21がタービンロータ22に植設されている。   As shown in FIG. 2, the turbine rotor blade 21 is provided with a platform 26 on the upper surface of the base portion 25, and an angel fin 27 is formed below the platform 26. A blade portion 28 is integrally extended from the platform 26, and a shroud 29 is integrally provided at the tip of the blade portion 28. Moreover, the implantation part 30 is integrally formed from the lower part of the base 25. FIG. The implanted portions 30 of the plurality of turbine blades 21 are engaged with the turbine rotor 22, and these turbine blades 21 are implanted in the turbine rotor 22.

複数枚のタービン動翼21は、ガスタービン15の運転中に、特にシュラウド29が互いに接触して摩耗損傷する。本実施形態におけるガスタービン部品としてのタービン動翼21の摩耗部位補修方法は、特に、実プラントで寿命に達する前のタービン動翼21におけるシュラウド29の摩耗部位32を補修するものである。   The plurality of turbine blades 21 are worn and damaged during operation of the gas turbine 15, particularly when the shrouds 29 come into contact with each other. The method of repairing the worn part of the turbine blade 21 as a gas turbine component in the present embodiment particularly repairs the worn part 32 of the shroud 29 in the turbine blade 21 before reaching the life in the actual plant.

このタービン動翼21の摩耗部位補修方法は、図3に示すように、受入検査工程S1、除去工程S2、成形工程S3、洗浄工程S4、装填工程S5、接合工程S6、表面仕上げ工程S7、リコーティング工程S8及び出荷前検査工程S9を行うものである。ここで、タービン動翼21は、例えばNi基超合金を基材31として用いたものである。   As shown in FIG. 3, the method for repairing the worn part of the turbine rotor blade 21 includes an acceptance inspection step S1, a removal step S2, a molding step S3, a cleaning step S4, a loading step S5, a joining step S6, a surface finishing step S7, a refinishing step. The coating step S8 and the pre-shipment inspection step S9 are performed. Here, the turbine rotor blade 21 uses, for example, a Ni-base superalloy as the base material 31.

受入検査工程S1は、実プラントで使用されたタービン動翼21を搬入し、特にシュラウド29が摩耗損傷されているか否かを検査する。図4に示すように、タービン動翼21のシュラウド29の基材31に摩耗部位32を確認した場合には、このタービン動翼21を補修の対象とする。   In the acceptance inspection step S1, the turbine rotor blade 21 used in the actual plant is carried in, and in particular, it is inspected whether or not the shroud 29 is damaged by wear. As shown in FIG. 4, when a wear site 32 is confirmed on the base material 31 of the shroud 29 of the turbine blade 21, the turbine blade 21 is targeted for repair.

除去工程S2は、補修対象のタービン動翼21における外表面の酸化皮膜及びコーティング層を除去する工程である。タービン動翼21の外表面には、高温の燃焼ガスから基材31を保護するために耐酸化または遮熱のためにコーティング層が施されている。タービン動翼21の補修においては劣化したコーティング層を除去して新しいコーティング層を施工する必要があるため、まず、劣化したコーティング層を除去する。更に、タービン動翼21の摩耗部位32は表面が酸化しているので、この摩耗部位32を補修するために酸化層を除去する。   The removal step S2 is a step of removing the oxide film and the coating layer on the outer surface of the turbine blade 21 to be repaired. A coating layer is applied to the outer surface of the turbine rotor blade 21 for oxidation resistance or heat insulation in order to protect the base material 31 from high-temperature combustion gas. In repairing the turbine rotor blade 21, it is necessary to remove the deteriorated coating layer and apply a new coating layer. First, the deteriorated coating layer is removed. Further, since the surface of the worn part 32 of the turbine blade 21 is oxidized, the oxide layer is removed to repair the worn part 32.

成形工程S3は、タービン動翼21のシュラウド29における基材31の摩耗部位32を加工(例えば切削加工)して成形部33を成形する。この成形部33は、本第1実施形態では平面形状に形成する。その後、洗浄工程S4において、基材31に成形部33が形成されたタービン動翼21を洗浄する。   In the forming step S <b> 3, the wear portion 32 of the base material 31 in the shroud 29 of the turbine rotor blade 21 is processed (for example, cutting) to form the forming portion 33. The forming portion 33 is formed in a planar shape in the first embodiment. Thereafter, in the cleaning step S4, the turbine rotor blade 21 in which the molding portion 33 is formed on the base material 31 is cleaned.

装填工程S5は、タービン動翼21のシュラウド29における基材31の成形部33に、ペースト状の接合材34を用いて補修材35を装填(接着)する。この補修材35は、タービン動翼21の基材31(例えばNi基超合金)よりも硬度が高いCo基の耐摩耗材料から構成されたものである。具体的には、補修材35の化学成分は、重量比で、炭素が0.05〜0.15%、クロムが19〜21%、ニッケルが9.0〜11.0%、タングステンが14〜16%、マンガンが1.0〜2.0%及び不可避的な元素が数%で、残部がコバルトである。また、この補修材35は、タービン動翼21の基材31の成形部33の形状に対応して、この成形部33に接合材34を介して接触する平面形状の接触面36を備える。   In the loading step S <b> 5, the repair material 35 is loaded (adhered) to the molding portion 33 of the base material 31 in the shroud 29 of the turbine rotor blade 21 using the paste-like bonding material 34. The repair material 35 is made of a Co-based wear-resistant material having a hardness higher than that of the base 31 (for example, a Ni-base superalloy) of the turbine blade 21. Specifically, the chemical components of the repair material 35 are 0.05 to 0.15% carbon, 19 to 21% chromium, 9.0 to 11.0% nickel, and 14 to 20 tungsten in terms of weight ratio. 16%, manganese is 1.0 to 2.0%, inevitable elements are several%, and the balance is cobalt. In addition, the repair material 35 includes a planar contact surface 36 that comes into contact with the molding portion 33 via a bonding material 34 corresponding to the shape of the molding portion 33 of the base 31 of the turbine rotor blade 21.

接合材34は、タービン動翼21のシュラウド29における基材31の成形部33に補修材35の接触面36を接着するものである。この接合材34は、後述の拡散熱処理により溶融する低融点合金(例えば低融点Ni基合金)粉末と、上記拡散熱処理により溶融しない高融点合金(例えば高融点Ni基合金)粉末とを配合した配合粉末に、更にバインダを配合したものである。   The bonding material 34 is for bonding the contact surface 36 of the repair material 35 to the molding portion 33 of the base material 31 in the shroud 29 of the turbine rotor blade 21. The bonding material 34 is a combination of a low melting point alloy (for example, a low melting point Ni-based alloy) powder that melts by a diffusion heat treatment described later and a high melting point alloy (for example, a high melting point Ni-based alloy) powder that does not melt by the diffusion heat treatment. The powder is further blended with a binder.

低融点Ni基合金としては、JIS Z3265で規定されているBNi−1、BNi−1A、BNi−2、BNi−3、BNi−4、BNi−5、BNi−6、BNi−7またはNi−Cr−W−Fe−Si−B系、Ni−Si−B系、Ni−Co−Cr−Mo−Fe−B系、Ni−Cr−B系、Ni−Co−Si−B系などがある。また、高融点Ni基合金としては、Nimonic263、IN617、IN740、IN738LC、GTD111(全て商品名)などがある。本実施形態では、低融点のNi基合金としてBNi−5を、高融点のNi基合金としてGTD111を用いる。   Examples of the low melting point Ni-based alloy include BNi-1, BNi-1A, BNi-2, BNi-3, BNi-4, BNi-5, BNi-6, BNi-7 or Ni-Cr as defined in JIS Z3265. There are -W-Fe-Si-B system, Ni-Si-B system, Ni-Co-Cr-Mo-Fe-B system, Ni-Cr-B system, Ni-Co-Si-B system. Examples of the high melting point Ni-based alloy include Nimonic 263, IN617, IN740, IN738LC, and GTD111 (all trade names). In this embodiment, BNi-5 is used as the low melting point Ni-based alloy, and GTD111 is used as the high melting point Ni-based alloy.

接合工程S6は、基材31の成形部33に補修材35が装填された複数枚のタービン動翼21を真空熱処理炉にまとめて投入して、これらのタービン動翼に拡散熱処理を施す工程である。この拡散熱処理は、温度が例えば1000〜2000℃で、保持時間が例えば20分〜1時間の間で行うことが好ましい。   The joining step S6 is a step in which a plurality of turbine blades 21 in which the repair material 35 is loaded in the molding portion 33 of the base material 31 are put together in a vacuum heat treatment furnace and diffusion heat treatment is performed on these turbine blades. is there. This diffusion heat treatment is preferably performed at a temperature of, for example, 1000 to 2000 ° C. and a holding time of, for example, 20 minutes to 1 hour.

この拡散熱処理によって、接合材34における低融点のNi基合金粉末のみが溶融し、この溶融した低融点のNi基合金を介して、タービン動翼21の基材31と補修材35と接合材34の高融点のNi基合金とが相互に拡散して強固に接合される。   By this diffusion heat treatment, only the low melting point Ni-based alloy powder in the bonding material 34 is melted, and the base material 31, the repair material 35, and the bonding material 34 of the turbine rotor blade 21 are passed through the molten low melting point Ni-based alloy. The high melting point Ni-base alloy diffuses mutually and is firmly bonded.

表面仕上げ工程S7は、タービン動翼21のシュラウド29における基材31の成形部33に接合された補修材35の周囲から突出した余剰の接合材34を削り取って、タービン動翼21のシュラウド29を当初の表面形状とする。また、リコーティング工程S8は、表面仕上げが施されたタービン動翼21の表面に新たなコーティング層を形成する。出荷前検査工程S9は、上述のごとく摩耗部位32が補修されたタービン動翼21の適否を検査する。   In the surface finishing step S7, surplus joining material 34 protruding from the periphery of the repair material 35 joined to the molding portion 33 of the base material 31 in the shroud 29 of the turbine rotor blade 21 is scraped off to remove the shroud 29 of the turbine rotor blade 21. The initial surface shape. In the recoating step S8, a new coating layer is formed on the surface of the turbine rotor blade 21 that has been surface-finished. In the pre-shipment inspection process S9, the suitability of the turbine rotor blade 21 with the worn portion 32 repaired as described above is inspected.

上述のS1〜S9の各工程を順次行うことによって、タービン動翼21のシュラウド29に生じた摩耗部位32を加工成形した成形部33に、Co基の耐摩耗材料から構成された補修材35が、接合材34を介して拡散接合された補修済みのタービン動翼21が得られる。   By sequentially performing the steps S1 to S9 described above, the repair material 35 made of a Co-based wear-resistant material is formed on the molded portion 33 where the wear portion 32 generated in the shroud 29 of the turbine rotor blade 21 is formed. Thus, the repaired turbine rotor blade 21 diffusion-bonded via the bonding material 34 is obtained.

以上ように構成されたことから、第1実施形態によれば、次の効果(1)及び(2)を奏する。
(1)図3及び図4に示すように、タービン動翼21のシュラウド29の摩耗部位32に成形された成形部33に、Co基の耐摩耗材料からなる補修材35が拡散接合されたので、摩耗部位32を溶接によりに肉盛補修する場合に発生するき裂を生じさせることなく、タービン動翼21の摩耗部位32を好適に補修できる。
With the configuration described above, the following effects (1) and (2) are achieved according to the first embodiment.
(1) As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the repair material 35 made of a Co-based wear resistant material is diffusion-bonded to the molded portion 33 formed in the wear portion 32 of the shroud 29 of the turbine rotor blade 21. The wear part 32 of the turbine rotor blade 21 can be suitably repaired without causing a crack that occurs when the wear part 32 is repaired by welding.

(2)複数枚のタービン動翼31のシュラウド29における摩耗部位32に成形部33をそれぞれ成形し、これらの成形部33のそれぞれに接合材34を用いて補修材35を装填(接着)する。そして、この補修材35が装填された複数枚のタービン動翼21を、まとめて真空熱処理炉に投入して拡散熱処理を施し、タービン動翼21の摩耗部位32の補修を実施する。このため、タービン動翼21の摩耗部位32を1枚ずつ補修する場合に比べて、合理的な補修を実現できる。   (2) Each of the molded portions 33 is formed in the wear portion 32 of the shroud 29 of the plurality of turbine rotor blades 31, and the repair material 35 is loaded (adhered) to each of the molded portions 33 using the bonding material 34. The plurality of turbine blades 21 loaded with the repair material 35 are collectively put into a vacuum heat treatment furnace and subjected to diffusion heat treatment to repair the worn portion 32 of the turbine blade 21. For this reason, it is possible to realize a rational repair as compared with the case where the worn portions 32 of the turbine rotor blade 21 are repaired one by one.

[B]第2実施形態(図5〜図7)
図5は、本発明に係るガスタービン部品の摩耗部位補修方法における第2実施形態が行うタービン動翼の補修手順の主要な手順を、断面状態で示す説明図である。この第2実施形態において、第1実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
[B] Second Embodiment (FIGS. 5 to 7)
FIG. 5 is an explanatory view showing the main procedure of the turbine blade repair procedure performed by the second embodiment in the gas turbine part wear site repair method according to the present invention in a cross-sectional state. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is simplified or omitted.

本第2実施形態におけるガスタービン部品(例えばタービン動翼21)の摩耗部位補修方法が第1実施形態と異なる点は、成形工程S3においてタービン動翼21のシュラウド29の摩耗部位32を加工して成形する成形部40が、凹凸形状に加工された点である。   The wear site repair method of the gas turbine component (for example, turbine blade 21) in the second embodiment is different from the first embodiment in that the wear site 32 of the shroud 29 of the turbine blade 21 is processed in the molding step S3. The molding part 40 to be molded is a point processed into an uneven shape.

つまり、第2実施形態の成形工程S3は、タービン動翼21のシュラウド29における基材31に生じた摩耗部位32を加工して成形部40を成形する際に、この成形部40を凹凸形状に加工する。この凹凸形状は、図6に示すように、四角柱の溝形状41A(図6(A))、三角柱の溝形状41B(図6(B))、または円柱の溝形状41C(図6(C))である。また、図7に示すように、成形部40の凹凸形状は、成形部40の断面が波形形状42となる形状である。   That is, in the molding step S3 of the second embodiment, when the molded part 40 is molded by processing the wear part 32 generated in the base 31 in the shroud 29 of the turbine rotor blade 21, the molded part 40 is formed into an uneven shape. Process. As shown in FIG. 6, the uneven shape may be a rectangular column groove shape 41 </ b> A (FIG. 6A), a triangular column groove shape 41 </ b> B (FIG. 6B), or a cylindrical groove shape 41 </ b> C (FIG. 6C )). Further, as shown in FIG. 7, the uneven shape of the molded part 40 is a shape in which the cross section of the molded part 40 is a corrugated shape 42.

従って、装填工程S5に応じて上述の成形部40に接合材34を用いて装填(接着)される補修材35は、その接触面43が、成形部40の溝形状41A、41B、41Cまたは波形形状42に適合して嵌り合う形状に形成されている。   Therefore, the repair material 35 loaded (adhered) to the molding part 40 using the bonding material 34 in accordance with the loading step S5 has a contact surface 43 whose groove shape 41A, 41B, 41C or corrugation of the molding part 40 is corrugated. It is formed in a shape that fits and fits the shape 42.

装填工程S5において成形部40に接合材34を用いて補修材35が装填された複数枚のタービン動翼21に対し、接合工程S6ではまとめて拡散熱処理を施し、タービン動翼21のシュラウド29における基材31に、接合材34の低融点のNi基合金を介して補修材35を拡散接合させる。   In the joining step S6, diffusion heat treatment is collectively performed on the plurality of turbine blades 21 in which the repair material 35 is loaded in the molding unit 40 using the joining material 34 in the loading step S5, and the turbine blade 21 in the shroud 29 is subjected to heat treatment. The repair material 35 is diffusion bonded to the base material 31 through the low melting point Ni-based alloy of the bonding material 34.

以上ように構成されたことから、本第2実施形態によれば、第1実施形態の効果(1)及び(2)と同様な効果を奏するほか、次の効果(3)及び(4)を奏する。   Thus, according to the second embodiment, in addition to the same effects as the effects (1) and (2) of the first embodiment, the following effects (3) and (4) are obtained. Play.

(3)成形工程S3では、タービン動翼21のシュラウド29における基材31の摩耗部位32を加工して成形した成形部40が、溝形状41A、41B、41Cまたは波形形状42のような凹凸形状に形成され、装填工程S5で用いられる補修材35は、その接触面43が成形部40に適合して嵌り合う形状に形成されて、成形部40に嵌合して装填される。このため、接合工程S6でタービン動翼21が真空熱処理炉に投入された際に、補修材35が重力の作用でタービン動翼21の基材31の成形部40から移動または落下することを確実に防止でき、タービン動翼21の補修を最適化できる。   (3) In the forming step S3, the forming portion 40 formed by processing the wear portion 32 of the base 31 in the shroud 29 of the turbine rotor blade 21 is formed into an uneven shape such as the groove shape 41A, 41B, 41C or the corrugated shape 42. The repair material 35 formed in the step S5 is formed into a shape in which the contact surface 43 fits and fits the molding part 40, and is fitted into the molding part 40 and loaded. For this reason, when the turbine blade 21 is put into the vacuum heat treatment furnace in the joining step S6, it is ensured that the repair material 35 moves or falls from the molding portion 40 of the base 31 of the turbine blade 21 by the action of gravity. The repair of the turbine rotor blade 21 can be optimized.

(4)タービン動翼21のシュラウド29における基材31の摩耗部位32に成形された成形部40が、溝形状41A、41B、41Cまたは波形形状42のような凹凸形状に形成され、補修材35は、その接触面43が成形部40に適合して嵌り合う形状に形成されて、成形部40に嵌合して装填される。このため、この状態でタービン動翼21の基材31に拡散接合された補修材35は、このタービン動翼21がガスタービン15の構成部品として使用される際に、せん断力の作用下においても移動することなく、極めて強固に接合される効果を奏する。   (4) The molding part 40 molded in the wear part 32 of the base 31 in the shroud 29 of the turbine rotor blade 21 is formed in an uneven shape such as the groove shape 41A, 41B, 41C or the corrugated shape 42, and the repair material 35 The contact surface 43 is formed in a shape that fits and fits the molding part 40, and is fitted into the molding part 40 and loaded. For this reason, the repair material 35 diffusion-bonded to the base material 31 of the turbine blade 21 in this state is used under the action of shearing force when the turbine blade 21 is used as a component of the gas turbine 15. There is an effect that it is joined very firmly without moving.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. Is included in the scope and gist of the invention, and is included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

例えば、上述の各実施形態では、ガスタービン部品がタービン動翼21の場合を述べたが、タービン静翼23、燃焼器ライナ12またはトランジションピース14などに本発明を適用して補修してもよい。   For example, in each of the above-described embodiments, the case where the gas turbine component is the turbine blade 21 has been described. However, the present invention may be applied to the turbine stationary blade 23, the combustor liner 12, the transition piece 14, or the like for repair. .

11…圧縮機、12…燃焼器ライナ、14…トランジションピース、15…ガスタービン、21…タービン動翼(ガスタービン部品)、23…タービン静翼、31…基材、32…摩耗部位、33…成形部、34…接合材、35…補修材、36…接触面、40…成形部、41A、41B、41C…溝形状、42…波形形状、43…接触面、S3…成形工程、S5…装填工程、S6…接合工程。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Compressor, 12 ... Combustor liner, 14 ... Transition piece, 15 ... Gas turbine, 21 ... Turbine rotor blade (gas turbine part), 23 ... Turbine stationary blade, 31 ... Base material, 32 ... Wear part, 33 ... Molding part 34 ... bonding material 35 ... repair material 36 ... contact surface 40 ... molding part 41A, 41B, 41C ... groove shape 42 ... wave shape 43 ... contact surface S3 ... molding process S5 ... loading Process, S6 ... Joining process.

Claims (4)

ガスタービン部品における燃焼ガスが流れる外表面に生じた摩耗部位を補修するガスタービン部品の摩耗部位補修方法であって、
前記ガスタービン部品の前記摩耗部位を加工して成形部を成形する成形工程と、
前記成形部に接合材を用いて、耐摩耗材料からなる補修材を装填する装填工程と、
前記補修材が装填された前記ガスタービン部品に拡散熱処理を施して、前記補修材と前記ガスタービン部品とを前記接合材を介して拡散接合させる接合工程と、
を有する一方、
前記成形工程は、前記成形部を凹凸形状に加工し、前記補修材が、前記成形部に適合して嵌り合う形状の接触面を備えるようにすると共に、
前記補修材は、前記ガスタービン部品の基材よりも硬度が高いコバルト基の耐摩耗材料であって、その化学成分は、重量比で、炭素が0.05〜0.15%、クロムが19〜21%、ニッケルが9.0〜11.0%、タングステンが14〜16%、マンガンが1.0〜2.0%、及び不可避的な元素が数%で、残部がコバルトであることを特徴とするガスタービン部品の摩耗部位補修方法。
A method for repairing a wear part of a gas turbine part for repairing a wear part generated on an outer surface through which combustion gas flows in the gas turbine part,
A molding step of processing the wear part of the gas turbine component to form a molded part;
A loading step of loading a repair material made of an abrasion-resistant material using a bonding material in the molded portion,
A bonding step in which diffusion heat treatment is performed on the gas turbine component loaded with the repair material, and the repair material and the gas turbine component are diffusion bonded through the bonding material;
While having,
In the molding step, the molded part is processed into a concavo-convex shape so that the repair material has a contact surface that fits and fits the molded part,
The repair material is a cobalt-based wear-resistant material having a hardness higher than that of the base material of the gas turbine component, and the chemical components thereof are 0.05 to 0.15% carbon and 19 chromium in weight ratio. ~ 21%, nickel is 9.0 to 11.0%, tungsten is 14 to 16%, manganese is 1.0 to 2.0%, unavoidable elements are several%, and the balance is cobalt. A method for repairing a worn portion of a gas turbine component, which is characterized.
前記成形部の凹凸形状が溝形状または波形形状であることを特徴とする請求項に記載のガスタービン部品の摩耗部位補修方法。 The method for repairing a worn portion of a gas turbine component according to claim 1 , wherein the uneven shape of the molded part is a groove shape or a corrugated shape. 前記接合材は、拡散熱処理により溶融する低融点合金粉末と、前記拡散熱処理により溶融しない高融点合金粉末とが配合された配合粉末を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のガスタービン部品の摩耗部位補修方法。 3. The gas turbine according to claim 1, wherein the bonding material includes a blended powder in which a low-melting-point alloy powder that melts by diffusion heat treatment and a high-melting-point alloy powder that does not melt by diffusion heat treatment are blended. How to repair worn parts of parts. 前記ガスタービン部品は、タービン動翼、タービン静翼、燃焼器ライナまたはトランジションピースであることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のガスタービン部品の摩耗部位補修方法。 The method for repairing a worn portion of a gas turbine component according to any one of claims 1 to 3 , wherein the gas turbine component is a turbine rotor blade, a turbine stationary blade, a combustor liner, or a transition piece.
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