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JP7610538B2 - Method for repairing stay vanes of hydraulic machinery - Google Patents
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Description

本発明の実施の形態は、水力機械のステーベーン補修方法に関する。 An embodiment of the present invention relates to a method for repairing stay vanes in hydraulic machinery.

一般に、フランシス水車等の水力機械においては、ケーシングからガイドベーンを介してランナに流入する水流を整流するためにステーベーンが設けられている。ステーベーンは、ケーシングとガイドベーンとの間に配置されており、ランナの周方向に複数配列されている。各ステーベーンは、ケーシングに固定されている。より具体的には、ケーシングに、上板および下板が溶接して固定されている。各ステーベーンは、上板と下板との間に介在されて、上板および下板にそれぞれ溶接して固定されている。ステーベーンは一般的に炭素鋼で製造されており、表面には塗装が施されている。 In general, in hydraulic machines such as Francis turbines, stay vanes are provided to straighten the water flow that flows from the casing through the guide vanes into the runner. The stay vanes are arranged between the casing and the guide vanes, and multiple stay vanes are arranged in the circumferential direction of the runner. Each stay vane is fixed to the casing. More specifically, an upper plate and a lower plate are fixed to the casing by welding. Each stay vane is interposed between the upper plate and the lower plate, and is fixed to the upper plate and the lower plate by welding, respectively. Stay vanes are generally made of carbon steel, and their surfaces are painted.

ステーベーンの周囲には、水車運転中にキャビテーションが発生し得る。キャビテーションが発生すると、塗装が剥離される。このため、ステーベーンに壊食が発生し、ステーベーンが損傷を受ける場合がある。 Cavitation can occur around the stay vanes while the turbine is operating. When cavitation occurs, the paint peels off. This can cause erosion of the stay vanes, which can result in damage to the stay vanes.

ケーシング、上板および下板は、コンクリートに埋設されている。このことにより、ステーベーンに壊食が発生した場合であっても、ステーベーンを交換することは困難になっている。このため、ステーベーンの壊食箇所は、グラインダ等で削ることにより補修する場合がある。しかしながら、この場合、ステーベーンの表面形状および板厚を復元することができない。 The casing, upper plate, and lower plate are embedded in concrete. This makes it difficult to replace the stay vane even if it is eroded. For this reason, eroded areas of the stay vane are sometimes repaired by grinding them with a grinder or similar tool. However, in this case, the surface shape and plate thickness of the stay vane cannot be restored.

このことに対処するために、溶接補修を行うことが考えられる。この場合、壊食箇所に肉盛溶接を行い、ステーベーンの表面形状および板厚を復元することができる。しかしながら、上述したように、ステーベーンは、コンクリートに埋設されたケーシングに固定されている。このため、溶接後に発生する残留応力を低減するための熱処理を行うことが困難であり、補修後のステーベーンの信頼性が問題になる。 One way to deal with this is to carry out welding repairs. In this case, overlay welding is applied to the eroded areas, and the surface shape and plate thickness of the stay vane can be restored. However, as mentioned above, the stay vane is fixed to a casing embedded in concrete. This makes it difficult to carry out heat treatment to reduce the residual stress that occurs after welding, and the reliability of the stay vane after repair becomes an issue.

実開昭57-184270号公報Japanese Utility Model Application Publication No. 57-184270

実施の形態は、このような点を考慮してなされたものであり、溶接補修後のステーベーンの信頼性を向上させることができる水力機械のステーベーン補修方法を提供することを目的とする。 The embodiment has been made taking these points into consideration, and aims to provide a method for repairing stay vanes of hydraulic machinery that can improve the reliability of stay vanes after welding repair.

実施の形態による水力機械のステーベーン補修方法は、水力機械のステーベーンに形成された損傷部を補修するための方法である。水力機械のステーベーン補修方法は、損傷部除去工程と、内部肉盛工程と、膨出部除去工程と、内部ピーニング工程と、耐食肉盛工程と、耐食肉盛部ピーニング工程と、を備えている。損傷部除去工程において、損傷部が凹状に除去されて凹部が形成される。内部肉盛工程において、凹部内に肉盛溶接が行われ、ステーベーンの表面よりも膨出した膨出部を有する内部肉盛部が形成される。膨出部除去工程において、内部肉盛部のうち膨出部が除去される。内部ピーニング工程において、膨出部除去工程の後、内部肉盛部の表面に対してハンマー式のピーニング処理が行われる。耐食肉盛工程において、内部ピーニング工程の後、内部肉盛部の表面に、内部肉盛部よりも耐食性を有する材料で肉盛溶接が行われ、耐食肉盛部が形成される。耐食肉盛部ピーニング工程において、耐食肉盛部の表面に対してハンマー式のピーニング処理が行われる。 The method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to an embodiment is a method for repairing a damaged portion formed in a stay vane of a hydraulic machine. The method for repairing a stay vane of a hydraulic machine includes a damaged portion removal process, an internal build-up process, a bulge removal process, an internal peening process, a corrosion-resistant build-up process, and a corrosion-resistant build-up peening process. In the damaged portion removal process, the damaged portion is removed in a concave shape to form a recess. In the internal build-up process, build-up welding is performed in the recess, and an internal build-up portion having a bulge that bulges out from the surface of the stay vane is formed. In the bulge removal process, the bulge portion of the internal build-up portion is removed. In the internal peening process, after the bulge removal process, a hammer-type peening process is performed on the surface of the internal build-up portion. In the corrosion-resistant build-up process, after the internal peening process, build-up welding is performed on the surface of the internal build-up portion with a material that is more corrosion-resistant than the internal build-up portion, and a corrosion-resistant build-up portion is formed. In the corrosion-resistant buildup peening process, a hammer peening process is performed on the surface of the corrosion-resistant buildup.

実施の形態によれば、溶接補修後のステーベーンの信頼性を向上させることができる。 According to the embodiment, the reliability of the stay vane after welding repair can be improved.

図1は、本実施の形態による水力機械の全体構成を示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view showing the overall configuration of a hydraulic machine according to this embodiment. 図2は、図1のステーベーンを水流の方向で見た断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the stay vane of FIG. 1 as seen in the direction of water flow. 図3は、本実施の形態による水力機械のステーベーン補修方法において、損傷部除去工程を説明するための模式断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for illustrating a damaged portion removing step in the method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to the present embodiment. 図4は、本実施の形態による水力機械のステーベーン補修方法において、第1層形成工程を説明するための模式断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for illustrating the first layer forming step in the method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to the present embodiment. 図5は、本実施の形態による水力機械のステーベーン補修方法において、第1層ピーニング工程を説明するための模式断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the first layer peening step in the method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to the present embodiment. 図6は、本実施の形態による水力機械のステーベーン補修方法において、第2層形成工程を説明するための模式断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for illustrating the second layer forming step in the method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to the present embodiment. 図7は、本実施の形態による水力機械のステーベーン補修方法において、第2層ピーニング工程を説明するための模式断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining the second layer peening step in the method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to the present embodiment. 図8は、本実施の形態による水力機械のステーベーン補修方法において、膨出部形成工程を説明するための模式断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for illustrating the bulge portion forming step in the method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to the present embodiment. 図9は、本実施の形態による水力機械のステーベーン補修方法において、膨出部除去工程を説明するための模式断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for illustrating the bulge removing step in the stay vane repair method for a hydraulic machine according to the present embodiment. 図10は、本実施の形態による水力機械のステーベーン補修方法において、内部ピーニング工程を説明するための模式断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining an internal peening step in the method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to the present embodiment. 図11は、本実施の形態による水力機械のステーベーン補修方法において、耐食肉盛工程を説明するための模式断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining the corrosion-resistant overlay process in the method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to this embodiment. 図12は、本実施の形態による水力機械のステーベーン補修方法において、耐食肉盛部の止端部を示す模式断面図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a toe of a corrosion-resistant buildup portion in the method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to this embodiment. 図13は、図12に示す止端部にTigドレッシングを行った状態を示す模式断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing the toe shown in FIG. 12 after Tig dressing. 図14は、図13に示す止端部を、グラインダ整形した状態を示す模式断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the toe portion shown in FIG. 13 after it has been shaped by a grinder. 図15は、本実施の形態による水力機械のステーベーン補修方法において、耐食肉盛部ピーニング工程を説明するための模式断面図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view for illustrating the corrosion-resistant buildup portion peening step in the stay vane repair method for a hydraulic machine according to the present embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における水力機械のステーベーン補修方法について説明する。水力機械のステーベーン補修方法は、水力機械のステーベーンに形成された損傷部を補修するための方法である。 Below, a method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The method for repairing a stay vane of a hydraulic machine is a method for repairing a damaged portion formed in the stay vane of a hydraulic machine.

まず、図1~図3を用いて、本実施の形態による水力機械およびステーベーンについて説明する。本実施の形態では、水力機械の一例として、フランシス水車を例にとって説明する。 First, the hydraulic machine and stay vane according to this embodiment will be described with reference to Figures 1 to 3. In this embodiment, a Francis turbine will be used as an example of a hydraulic machine.

図1に示すように、フランシス水車1は、水車運転時に上池から水圧鉄管(いずれも図示せず)を通って水が流入する渦巻き状のケーシング2と、複数のステーベーン3と、複数のガイドベーン4と、ランナ5と、を備えている。このうちステーベーン3は、ケーシング2からランナ5に流入する水流を整流するための部材である。ステーベーン3は、周方向に所定の間隔をあけて配列され、周方向に隣り合うステーベーン3同士の間には、水が流れる流路が形成されている。ガイドベーン4は、周方向に所定の間隔あけて配列され、周方向に隣り合うガイドベーン4同士の間には、水が流れる流路が形成されている。また、各ガイドベーン4は回動可能に構成されており、ランナ5に流入する水の流量が調整可能になっている。このようにして、後述する発電機(図示せず)の発電量が調整可能になっている。 As shown in FIG. 1, the Francis turbine 1 includes a spiral casing 2 into which water flows from an upper reservoir through a penstock (none of which are shown in the figures) during turbine operation, a number of stay vanes 3, a number of guide vanes 4, and a runner 5. The stay vanes 3 are members for rectifying the flow of water flowing from the casing 2 into the runner 5. The stay vanes 3 are arranged at a predetermined interval in the circumferential direction, and a flow path through which water flows is formed between adjacent stay vanes 3 in the circumferential direction. The guide vanes 4 are arranged at a predetermined interval in the circumferential direction, and a flow path through which water flows is formed between adjacent guide vanes 4 in the circumferential direction. Each guide vane 4 is also configured to be rotatable, so that the flow rate of water flowing into the runner 5 can be adjusted. In this way, the amount of electricity generated by a generator (not shown), which will be described later, can be adjusted.

ランナ5は、ケーシング2に対して回転軸線Xを中心に回転可能に構成されている。水車運転時には、ケーシング2から流入する水流によってランナ5は回転駆動される。すなわち、ランナ5は、ランナ5に流入する水の圧力エネルギを回転エネルギへと変換するための部材である。 The runner 5 is configured to be rotatable around the rotation axis X relative to the casing 2. When the turbine is in operation, the runner 5 is rotationally driven by the water flowing in from the casing 2. In other words, the runner 5 is a member for converting the pressure energy of the water flowing into the runner 5 into rotational energy.

ランナ5には、主軸6を介して発電機(図視せず)が連結されている。この発電機は、水車運転時には、ランナ5の回転エネルギが伝達されて発電を行うように構成されている。 A generator (not shown) is connected to the runner 5 via the main shaft 6. This generator is configured to generate electricity by transmitting the rotational energy of the runner 5 when the turbine is in operation.

ランナ5の水車運転時の下流側には、吸出し管7が設けられている。この吸出し管7は、図示しない下池または放水路に連結されており、ランナ5を回転駆動させた水が、圧力を回復して、図示しない下池または放水路に放出されるようになっている。 A suction pipe 7 is provided downstream of the runner 5 when the turbine is in operation. This suction pipe 7 is connected to a lower reservoir or a discharge channel (not shown), so that the water that drives the runner 5 to rotate regains pressure and is discharged into the lower reservoir or discharge channel (not shown).

なお、フランシス水車1は、ポンプ水車としてポンプ運転(揚水運転)することが可能であってもよい。この場合、発電機は、電動機としての機能をも有し、電力が供給されることによりランナ5を回転駆動するように構成される。このことにより、吸出し管7を介して下池の水を吸い上げて上池に放出させることができ、ポンプ運転することが可能になる。この際、ガイドベーン4の開度は、ポンプ揚程に応じて適切な揚水量になるように変えられる。 The Francis turbine 1 may be capable of pumping (pumping) as a pump turbine. In this case, the generator also functions as an electric motor, and is configured to rotate and drive the runner 5 when power is supplied. This allows water to be sucked up from the lower reservoir via the suction pipe 7 and discharged into the upper reservoir, enabling pumping operation. At this time, the opening of the guide vanes 4 is changed so that an appropriate amount of water is pumped according to the pump head.

図1および図2に示すように、ケーシング2に、上板8および下板9が溶接して固定されている。上板8および下板9は、リング状に形成されている。各ステーベーン3は、上板8と下板9との間に介在されて、上板8および下板9にそれぞれ溶接して固定されている。上板8および下板9は、図1に示すように、ケーシング2とともにコンクリートCに埋設されている。 As shown in Figures 1 and 2, an upper plate 8 and a lower plate 9 are fixed to the casing 2 by welding. The upper plate 8 and the lower plate 9 are formed in a ring shape. Each stay vane 3 is interposed between the upper plate 8 and the lower plate 9 and fixed to the upper plate 8 and the lower plate 9 by welding, respectively. The upper plate 8 and the lower plate 9 are embedded in concrete C together with the casing 2 as shown in Figure 1.

水車運転時には、上板8および下板9が、流入する水流の圧力を受ける。このことにより、上板8は上方を向く圧力を受け、下板9は下方を向く圧力を受け、これにより、ステーベーンには引張荷重が作用する。この引張荷重に対しては、ステーベーン3を厚くすることで、応力を低減させることは可能である。この場合、水流の流路が狭くなり、水流に発生する圧力損失などの損失が増大し得る。このため、ステーベーン3の厚みは、強度上許容可能な最小限の厚みに制限され、ステーベーン3には、許容応力に近い応力が生じ得る。 When the turbine is operating, the upper plate 8 and the lower plate 9 are subjected to the pressure of the inflowing water flow. As a result, the upper plate 8 is subjected to upward pressure, and the lower plate 9 is subjected to downward pressure, which causes a tensile load to act on the stay vanes. It is possible to reduce the stress caused by this tensile load by making the stay vanes 3 thicker. In this case, the flow path of the water flow becomes narrower, and losses such as pressure loss occurring in the water flow may increase. For this reason, the thickness of the stay vanes 3 is limited to the minimum thickness that is allowable in terms of strength, and the stay vanes 3 may experience stress close to the allowable stress.

一方、フランシス水車1の水車運転中、ステーベーン3の周囲にキャビテーションが発生し得る。また、フランシス水車1がポンプ水車として構成されている場合には、ポンプ運転中にも、ステーベーン3の周囲にキャビテーションが発生し得る。例えば、ポンプ運転の起動時には、ステーベーン3にジェット水が衝突する。すなわち、ポンプ運転の起動時には、ガイドベーン4の開度が小さいため、周方向に隣り合うガイドベーン4の間の小さな隙間から、水がジェット水となって噴出する。ジェット水がステーベーン3の周囲を通過することにより、ステーベーン3の近傍にキャビテーションが発生し得る。 On the other hand, cavitation may occur around the stay vanes 3 during turbine operation of the Francis turbine 1. In addition, if the Francis turbine 1 is configured as a pump turbine, cavitation may occur around the stay vanes 3 even during pump operation. For example, when the pump starts up, a jet of water collides with the stay vanes 3. That is, when the pump starts up, the opening of the guide vanes 4 is small, so water sprays out as jets of water from small gaps between adjacent guide vanes 4 in the circumferential direction. As the jet of water passes around the stay vanes 3, cavitation may occur near the stay vanes 3.

キャビテーションが発生すると、ステーベーン3に壊食が発生し、損傷部20(図3参照)が形成される。損傷部20は、水車運転時にステーベーン3に生じる応力のうち最も高い応力が生じる箇所に発生する傾向にある。 When cavitation occurs, erosion occurs in the stay vane 3, forming a damaged area 20 (see Figure 3). The damaged area 20 tends to occur in the area where the highest stress occurs in the stay vane 3 during turbine operation.

本実施の形態による水力機械のステーベーン補修方法は、上述したような壊食などで発生した損傷部20を補修するための方法である。以下、図3~図15を用いて、本実施の形態による水力機械のステーベーン補修方法(以下、単に補修方法と記す)について、説明する。 The method for repairing stay vanes of a hydraulic machine according to this embodiment is a method for repairing damaged parts 20 caused by erosion or the like as described above. Below, the method for repairing stay vanes of a hydraulic machine according to this embodiment (hereinafter simply referred to as the repair method) will be explained using Figures 3 to 15.

本実施の形態による補修方法は、損傷部除去工程と、内部肉盛工程と、膨出部除去工程と、内部ピーニング工程と、耐食肉盛工程と、耐食肉盛部ピーニング工程と、を備えていてもよい。 The repair method according to this embodiment may include a damaged portion removal process, an internal buildup process, a bulge removal process, an internal peening process, a corrosion-resistant buildup process, and a corrosion-resistant buildup peening process.

[損傷部除去工程]
損傷部除去工程は、図3に示すように、損傷部20を凹状に除去して凹部21を形成する工程である。
[Damaged part removal process]
The damaged portion removing step is a step of removing the damaged portion 20 in a concave shape to form a recess 21, as shown in FIG.

より具体的には、図3に示すように、ステーベーン3に形成された損傷部20が除去される。この際、損傷部20よりも広い平面領域であって、損傷部20よりも深くなるように、凹部21が形成されてもよい。このことにより、損傷部20の表面が残らないように凹部21が形成される。凹部21は、例えば、グラインダを用いて損傷部20の周囲を削ることにより形成されてもよい。 More specifically, as shown in FIG. 3, the damaged portion 20 formed in the stay vane 3 is removed. At this time, the recess 21 may be formed so that it has a wider planar area than the damaged portion 20 and is deeper than the damaged portion 20. In this way, the recess 21 is formed so that no surface of the damaged portion 20 remains. The recess 21 may be formed, for example, by grinding the periphery of the damaged portion 20 using a grinder.

[内部肉盛工程]
損傷部除去工程の後、内部肉盛工程が行われる。内部肉盛工程は、凹部21内に肉盛溶接を行い、ステーベーン3の表面3aよりも膨出した膨出部31を有する内部肉盛部30を形成する工程である。内部肉盛部30は、ステーベーン3の母材と同一の材料で構成されていてもよい。
[Internal cladding process]
After the damaged portion removing step, an internal build-up step is performed. The internal build-up step is a step of performing build-up welding in the recess 21 to form an internal build-up portion 30 having a bulging portion 31 that bulges out from the surface 3a of the stay vane 3. The internal build-up portion 30 may be made of the same material as the base material of the stay vane 3.

内部肉盛工程は、第1層形成工程と、第1層ピーニング工程と、第2層形成工程と、第2層ピーニング工程と、膨出部形成工程と、を含んでいてもよい。 The internal cladding process may include a first layer forming process, a first layer peening process, a second layer forming process, a second layer peening process, and a bulge forming process.

(第1層形成工程)
まず、図4に示すように、第1層形成工程が行われる。第1層形成工程は、凹部21内で肉盛溶接を行い、第1溶接ビード層32をなす第1溶接ビード33を形成する工程である。
(First layer forming process)
First, a first layer forming step is performed as shown in Fig. 4. The first layer forming step is a step of performing build-up welding in recess 21 to form first weld bead 33 constituting first weld bead layer 32.

より具体的には、図4に示すように、所定方向に延びるように複数の第1溶接ビード33が形成される。複数の第1溶接ビード33は、第1溶接ビード33の長手方向(図4における紙面に垂直な方向)に直交する方向(図4における左右方向)に配列されて、第1溶接ビード層32を構成している。互いに隣り合う第1溶接ビード33同士は、部分的に重なり合っていてもよい。凹部21内に形成される第1溶接ビード33の本数は、複数であることに限られない。 More specifically, as shown in FIG. 4, a plurality of first weld beads 33 are formed to extend in a predetermined direction. The plurality of first weld beads 33 are arranged in a direction (left-right direction in FIG. 4) perpendicular to the longitudinal direction of the first weld beads 33 (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 4) to form a first weld bead layer 32. Adjacent first weld beads 33 may partially overlap each other. The number of first weld beads 33 formed in the recess 21 is not limited to multiple.

各第1溶接ビード33の材料は、ステーベーン3の母材と同一の材料で構成されていてもよい。この場合、第1層形成工程において用いられる溶接棒(図示せず)は、ステーベーン3の母材の材料と同一の材料で構成されている。 The material of each first weld bead 33 may be made of the same material as the base material of the stay vane 3. In this case, the welding rod (not shown) used in the first layer formation process is made of the same material as the base material of the stay vane 3.

(第1層ピーニング工程)
第1層形成工程の後、図5に示すように、第1層ピーニング工程が行われる。第1層ピーニング工程は、第1溶接ビード層32の表面32aに対してハンマー式のピーニング処理を行う工程である。ハンマー式のピーニング処理は、ハンマーで表面を叩くことにより表面に圧縮応力を付与する処理である。ハンマー式のピーニング処理の例としては、ハンマーを圧縮空気で駆動するエアハンマー式のピーニング処理と、ハンマーを電動駆動する電動ハンマー式のピーニング処理とが挙げられる。
(First layer peening process)
After the first layer forming step, a first layer peening step is performed as shown in Fig. 5. The first layer peening step is a step of performing a hammer peening process on the surface 32a of the first weld bead layer 32. The hammer peening process is a process of imparting compressive stress to the surface by hitting the surface with a hammer. Examples of the hammer peening process include an air hammer peening process in which a hammer is driven by compressed air, and an electric hammer peening process in which a hammer is driven electrically.

第1溶接ビード層32の表面32aに対してハンマー式のピーニング処理を行うことにより、表面32aに圧縮応力が付与される。このことにより、表面32aに溶接時の入熱によって残留していた引張応力を低減したり、引張応力を微小な圧縮応力に変えたりすることができる。この結果、第1溶接ビード層32の変形を抑制することができる。ピーニング工具100は、表面32aをハンマーで叩くことにより局所的に圧縮応力を付与しながら、表面32aに沿って移動させる。このことにより、第1溶接ビード層32の表面32a全体にわたって、ハンマー式のピーニング処理を行うことができる。第1層ピーニング工程におけるピーニング処理の範囲は、凹部21の範囲に相当し、図5に示す範囲R1で示される。 By performing a hammer peening process on the surface 32a of the first weld bead layer 32, compressive stress is applied to the surface 32a. This can reduce the tensile stress remaining on the surface 32a due to the heat input during welding, or can change the tensile stress to a minute compressive stress. As a result, deformation of the first weld bead layer 32 can be suppressed. The peening tool 100 moves along the surface 32a while locally applying compressive stress by hitting the surface 32a with a hammer. This allows the hammer peening process to be performed over the entire surface 32a of the first weld bead layer 32. The range of the peening process in the first layer peening process corresponds to the range of the recess 21, and is indicated by the range R1 shown in FIG. 5.

(第2層形成工程)
第1層ピーニング工程の後、図6に示すように、第2層形成工程が行われる。第2層形成工程は、第1溶接ビード層32に積層された第2溶接ビード層34をなす第2溶接ビード35を形成する工程である。
(Second layer forming process)
After the first layer peening step, a second layer forming step is performed as shown in Fig. 6. The second layer forming step is a step of forming second weld bead 35 constituting second weld bead layer 34 laminated on first weld bead layer 32.

より具体的には、図6に示すように、所定方向に延びるように複数の第2溶接ビード35が形成される。複数の第2溶接ビード35は、第2溶接ビード35の長手方向(図6における紙面に垂直な方向)に直交する方向(図6における左右方向)に配列されて、第2溶接ビード層34を構成している。互いに隣り合う第2溶接ビード35同士は、部分的に重なり合っていてもよい。凹部21内に形成される第2溶接ビード35の本数は、複数であることに限られない。 More specifically, as shown in FIG. 6, a plurality of second weld beads 35 are formed to extend in a predetermined direction. The plurality of second weld beads 35 are arranged in a direction (left-right direction in FIG. 6) perpendicular to the longitudinal direction of the second weld beads 35 (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 6) to form a second weld bead layer 34. Adjacent second weld beads 35 may partially overlap each other. The number of second weld beads 35 formed in the recess 21 is not limited to multiple.

第2溶接ビード35は、第1溶接ビード33の長手方向に直交する方向に延びるように形成されてもよく、第2溶接ビード35の長手方向や配列方向は任意である。また、図6においては、第1溶接ビード33の位置に合わせて第2溶接ビード35が形成されている例を示しているが、これに限られることはなく、互いに隣り合う第1溶接ビード33の間の境界の上方に第2溶接ビード35が形成されるように、第2溶接ビード35を第1溶接ビード33に対してずれた位置に形成してもよい。 The second weld bead 35 may be formed to extend in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first weld bead 33, and the longitudinal direction and arrangement direction of the second weld bead 35 are arbitrary. Also, while FIG. 6 shows an example in which the second weld bead 35 is formed to match the position of the first weld bead 33, this is not limited thereto, and the second weld bead 35 may be formed at a position offset from the first weld bead 33 so that the second weld bead 35 is formed above the boundary between adjacent first weld beads 33.

各第2溶接ビード35の材料は、第1溶接ビード33の材料と同一であってもよい。 The material of each second weld bead 35 may be the same as the material of the first weld bead 33.

(第2層ピーニング工程)
第2層形成工程の後、図7に示すように、第2層ピーニング工程が行われる。第2層ピーニング工程は、第2溶接ビード層34の表面34aに対してハンマー式のピーニング処理を行う工程である。第2層ピーニング工程は、第1層ピーニング工程と同様に行われてもよい。このことにより、表面34aに圧縮応力が付与されて、表面34aに溶接時の入熱によって残留していた引張応力を低減したり、引張応力を微小な圧縮応力に変えたりすることができる。このため、第2溶接ビード層34の変形を抑制することができる。第2層ピーニング工程におけるピーニング処理の範囲は、凹部21の範囲に相当し、図7に示す範囲R1で示される。
(Second layer peening process)
After the second layer forming step, a second layer peening step is performed as shown in Fig. 7. The second layer peening step is a step of performing a hammer peening treatment on the surface 34a of the second weld bead layer 34. The second layer peening step may be performed in the same manner as the first layer peening step. This applies a compressive stress to the surface 34a, and it is possible to reduce the tensile stress remaining in the surface 34a due to the heat input during welding, or to change the tensile stress to a minute compressive stress. Therefore, it is possible to suppress deformation of the second weld bead layer 34. The range of the peening treatment in the second layer peening step corresponds to the range of the recess 21, and is indicated by a range R1 shown in Fig. 7.

(膨出部形成工程)
第2層ピーニング工程の後、図8に示すように、第1層形成工程および第2層形成工程と同様にして、複数の溶接ビード層が形成される。1つまたは複数の溶接ビード層を形成することにより、ステーベーン3の母材の表面3aよりも膨出した膨出部31が形成される。凹部21は、溶接ビードで充填される。複数の溶接ビード層が形成される場合には、最上層の溶接ビード層以外の溶接ビード層に対して、上述した第1層ピーニング工程等と同様にして、ハンマー式のピーニング処理が行われてもよい。
(Bulge forming process)
After the second layer peening step, as shown in Fig. 8, a plurality of weld bead layers are formed in the same manner as the first layer forming step and the second layer forming step. By forming one or a plurality of weld bead layers, a bulging portion 31 that bulges out from the surface 3a of the base material of the stay vane 3 is formed. The recess 21 is filled with the weld bead. When a plurality of weld bead layers are formed, a hammer peening process may be performed on the weld bead layers other than the uppermost weld bead layer in the same manner as the first layer peening step described above.

このようにして、本実施の形態による内部肉盛部30が形成される。 In this manner, the internal build-up portion 30 according to this embodiment is formed.

[膨出部除去工程]
内部肉盛工程の後、図9に示すように、膨出部除去工程が行われる。膨出部除去工程は、内部肉盛部30のうち上述した膨出部31を除去する工程である。より具体的には、内部肉盛部30の表面30aがステーベーン3の表面3aと連続するように、ステーベーン3の表面3aから膨出した膨出部31が除去される。膨出部31は、例えば、グラインダを用いて削ることにより除去されてもよい。
[Bulge Removal Process]
After the internal build-up process, a bulge removing process is performed as shown in Fig. 9. The bulge removing process is a process for removing the above-mentioned bulge 31 from the internal build-up portion 30. More specifically, the bulge 31 bulging from the surface 3a of the stay vane 3 is removed so that the surface 30a of the internal build-up portion 30 is continuous with the surface 3a of the stay vane 3. The bulge 31 may be removed by, for example, grinding it with a grinder.

[内部ピーニング工程]
膨出部除去工程の後、図10に示すように、内部ピーニング工程が行われる。内部ピーニング工程は、内部肉盛部30の表面30aに対してハンマー式のピーニング処理を行う工程である。
[Internal peening process]
After the bulge removing step, an internal peening step is performed as shown in Fig. 10. The internal peening step is a step of performing a hammer peening treatment on the surface 30a of the internal buildup portion 30.

より具体的には、図10に示すように、第1層ピーニング工程等と同様に、内部肉盛部30の表面30aに対してハンマー式のピーニング処理が行われてもよい。このことにより、表面30aに圧縮応力が付与され、表面30aに、膨出部31の除去によって残留していた引張応力を低減したり、引張応力を圧縮応力に変えたりすることができる。この結果、内部肉盛部30の変形を抑制することができる。ピーニング工具100は、表面30aをハンマーで叩くことにより局所的に圧縮応力を付与しながら、表面30aに沿って移動させる。このことにより、内部肉盛部30の表面30a全体にわたって、ハンマー式のピーニング処理を行うことができる。 More specifically, as shown in FIG. 10, a hammer peening process may be performed on the surface 30a of the internal buildup portion 30, similar to the first layer peening process, etc. This applies compressive stress to the surface 30a, and the tensile stress remaining on the surface 30a due to the removal of the bulge portion 31 can be reduced or the tensile stress can be changed to compressive stress. As a result, deformation of the internal buildup portion 30 can be suppressed. The peening tool 100 moves along the surface 30a while locally applying compressive stress by hitting the surface 30a with a hammer. This allows the hammer peening process to be performed over the entire surface 30a of the internal buildup portion 30.

ピーニング処理は、内部肉盛部30の表面30aの全体に対して行われるとともに、内部肉盛部30の周囲におけるステーベーン3の母材の表面3aに対して行われてもよい。内部ピーニング工程におけるピーニング処理の範囲は、図10に示す範囲R2で示される。範囲R2は、上述した範囲R1よりも広く、凹部21の周囲を含む範囲に相当している。 The peening process is performed on the entire surface 30a of the internal buildup portion 30, and may also be performed on the surface 3a of the base material of the stay vane 3 around the internal buildup portion 30. The range of the peening process in the internal peening process is shown as range R2 in FIG. 10. Range R2 is wider than the above-mentioned range R1, and corresponds to a range including the periphery of the recess 21.

[耐食肉盛工程]
内部ピーニング工程の後、図11に示すように、耐食肉盛工程が行われる。耐食肉盛工程は、内部肉盛部30の表面30aに肉盛溶接を行い、耐食肉盛部40を形成する工程である。耐食肉盛工程における肉盛溶接は、内部肉盛部30よりも耐食性を有する材料で行われる。耐食肉盛部40は、内部肉盛部30よりも水に対する耐食性を有する材料で構成されていてもよい。例えば、耐食肉盛部40は、ステンレスで構成されていてもよい。
[Corrosion-resistant cladding process]
After the internal peening step, a corrosion-resistant build-up step is performed as shown in Fig. 11. The corrosion-resistant build-up step is a step of performing build-up welding on the surface 30a of the internal build-up portion 30 to form a corrosion-resistant build-up portion 40. The build-up welding in the corrosion-resistant build-up step is performed with a material having higher corrosion resistance than the internal build-up portion 30. The corrosion-resistant build-up portion 40 may be made of a material having higher corrosion resistance against water than the internal build-up portion 30. For example, the corrosion-resistant build-up portion 40 may be made of stainless steel.

耐食肉盛部40は、1つ以上の耐食溶接ビード層41で構成されていてもよい。本実施の形態においては、2層の耐食溶接ビード層41によって耐食肉盛部40が構成されている。耐食溶接ビード層41は、1つ以上の耐食溶接ビード42で形成されていてもよい。本実施の形態においては、耐食溶接ビード層41は、複数の耐食溶接ビード42で形成されている。 The corrosion-resistant buildup portion 40 may be composed of one or more corrosion-resistant weld bead layers 41. In this embodiment, the corrosion-resistant buildup portion 40 is composed of two corrosion-resistant weld bead layers 41. The corrosion-resistant weld bead layer 41 may be formed of one or more corrosion-resistant weld beads 42. In this embodiment, the corrosion-resistant weld bead layer 41 is formed of multiple corrosion-resistant weld beads 42.

より具体的には、図11に示すように、所定方向に延びるように複数の耐食溶接ビード42が形成される。複数の耐食溶接ビード42は、耐食溶接ビード42の長手方向(図11における紙面に垂直な方向)に直交する方向(図11における左右方向)に配列されて、1つの耐食溶接ビード層41を構成している。互いに隣り合う耐食溶接ビード42同士は、部分的に重なり合っていてもよい。表面ビードの本数は、複数であることに限られない。 More specifically, as shown in FIG. 11, multiple corrosion-resistant weld beads 42 are formed to extend in a predetermined direction. The multiple corrosion-resistant weld beads 42 are arranged in a direction (left-right direction in FIG. 11) perpendicular to the longitudinal direction of the corrosion-resistant weld beads 42 (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 11) to form one corrosion-resistant weld bead layer 41. Adjacent corrosion-resistant weld beads 42 may partially overlap each other. The number of surface beads is not limited to multiple.

このように構成された耐食溶接ビード層41が2層構成となって、本実施の形態による耐食肉盛部40が形成される。なお、複数の耐食溶接ビード層41が形成される場合には、最上層の耐食溶接ビード層41以外の耐食溶接ビード層41に対して、上述した第1層ピーニング工程等と同様にして、ハンマー式のピーニング処理が行われてもよい。 The corrosion-resistant weld bead layer 41 thus configured is a two-layer structure, forming the corrosion-resistant build-up portion 40 according to this embodiment. When multiple corrosion-resistant weld bead layers 41 are formed, the corrosion-resistant weld bead layers 41 other than the topmost corrosion-resistant weld bead layer 41 may be subjected to a hammer peening process in the same manner as the first layer peening process described above.

耐食肉盛部40は、内部肉盛部30の表面30aに形成されるとともに、内部肉盛部30の周囲におけるステーベーン3の母材の表面3aにも形成されていてもよい。 The corrosion-resistant build-up portion 40 is formed on the surface 30a of the internal build-up portion 30, and may also be formed on the surface 3a of the base material of the stay vane 3 around the internal build-up portion 30.

耐食肉盛部40は、ステーベーン3の母材の表面3aよりも膨出するように形成される。表面3aからの耐食肉盛部40の高さは、水車運転時またはポンプ運転時のステーベーン3の周囲の水の流れに発生する損失を許容可能な高さであってもよい。 The corrosion-resistant buildup portion 40 is formed to bulge above the surface 3a of the base material of the stay vane 3. The height of the corrosion-resistant buildup portion 40 from the surface 3a may be a height that can tolerate losses that occur in the flow of water around the stay vane 3 during turbine or pump operation.

各耐食溶接ビード42の材料は、耐食性を有していてもよい。例えば、各耐食溶接ビード42は、ステンレスで構成されていてもよい。この場合、耐食肉盛部形成工程において用いられる溶接棒(図示せず)は、ステンレスで構成されている。 The material of each corrosion-resistant weld bead 42 may be corrosion-resistant. For example, each corrosion-resistant weld bead 42 may be made of stainless steel. In this case, the welding rod (not shown) used in the corrosion-resistant build-up portion forming process is made of stainless steel.

[止端部処理工程]
耐食肉盛工程の後、止端部処理工程が行われる。止端部処理工程は、耐食肉盛部40の止端部43に対して残留応力低減処理を行う工程である。止端部処理工程は、ドレッシング工程と、グラインダ工程と、を含んでいてもよい。止端部43とは、図12に示すように、耐食溶接ビード層41のうち、耐食溶接ビード42とステーベーン3の母材との間の境界に接する部分を意味する。
[Toe end treatment process]
After the corrosion-resistant build-up process, a toe treatment process is performed. The toe treatment process is a process for performing a residual stress reduction process on the toe 43 of the corrosion-resistant build-up portion 40. The toe treatment process may include a dressing process and a grinding process. The toe 43 means a portion of the corrosion-resistant weld bead layer 41 that contacts the boundary between the corrosion-resistant weld bead 42 and the base metal of the stay vane 3, as shown in Figure 12.

(ドレッシング工程)
まず、図13に示すように、ドレッシング工程が行われる。ドレッシング工程は、止端部43をTigドレッシング処理する工程である。Tigドレッシング処理は、Tigトーチ110で止端部43を再溶融して、止端部43を、丸みを帯びる形状に修正する処理である。止端部43を再溶融する際には、溶接棒などでの材料の供給は行われなくてよい。このようにして、止端部43に溶接の入熱によって残留していた引張応力を低減または除去することができ、止端部43の変形を防止することができる。
(Dressing process)
First, as shown in Fig. 13, a dressing step is performed. The dressing step is a step of Tig-dressing the toe 43. The Tig-dressing step is a step of remelting the toe 43 with a Tig torch 110 and modifying the toe 43 to have a rounded shape. When remelting the toe 43, it is not necessary to supply material with a welding rod or the like. In this way, the tensile stress remaining in the toe 43 due to the heat input of welding can be reduced or removed, and deformation of the toe 43 can be prevented.

(グラインダ工程)
ドレッシング工程の後、図14に示すように、グラインダ工程が行われる。グラインダ工程は、止端部43を、グラインダで滑らかな形状に削る工程である。このことにより、止端部43の形状を、滑らかにすることができる。このため、止端部43における応力集中を緩和し、止端部43の変形を防止することができる。
(Grinding process)
After the dressing process, the grinding process is carried out as shown in Fig. 14. The grinding process is a process in which the toe 43 is ground into a smooth shape by a grinder. This makes it possible to smooth the shape of the toe 43. This makes it possible to alleviate stress concentration at the toe 43 and prevent deformation of the toe 43.

[耐食肉盛部ピーニング工程]
止端部処理工程の後、図15に示すように、耐食肉盛部ピーニング工程が行われる。耐食肉盛部ピーニング工程は、耐食肉盛部40の表面40aに対してハンマー式のピーニング処理を行う工程である。
[Corrosion-resistant cladding peening process]
After the toe treatment process, a corrosion-resistant buildup peening process is performed as shown in Fig. 15. The corrosion-resistant buildup peening process is a process in which a hammer peening process is performed on the surface 40a of the corrosion-resistant buildup 40.

より具体的には、図15に示すように、第1層ピーニング工程等と同様に、耐食肉盛部40の表面40aに対してハンマー式のピーニング処理が行われてもよい。このことにより、表面40aに圧縮応力が付与され、表面40aに溶接時の入熱によって残留していた引張応力を低減したり、引張応力を圧縮応力に変えたりすることができる。この結果、耐食肉盛部40の変形を抑制することができる。ピーニング工具100は、表面40aをハンマーで叩くことによりに局所的に圧縮応力を付与しながら、表面40aに沿って移動させる。このことにより、耐食肉盛部40の表面40a全体にわたって、ハンマー式のピーニング処理を行うことができる。 More specifically, as shown in FIG. 15, a hammer peening process may be performed on the surface 40a of the corrosion-resistant buildup portion 40, similar to the first layer peening process, etc. This imparts compressive stress to the surface 40a, and the tensile stress remaining on the surface 40a due to the heat input during welding can be reduced or the tensile stress can be converted to compressive stress. As a result, deformation of the corrosion-resistant buildup portion 40 can be suppressed. The peening tool 100 moves along the surface 40a while locally imparting compressive stress by hitting the surface 40a with a hammer. This allows the hammer peening process to be performed over the entire surface 40a of the corrosion-resistant buildup portion 40.

ピーニング処理は、耐食肉盛部40の表面40aの全体に対して行われるとともに、耐食肉盛部40の周囲におけるステーベーン3の母材の表面3aに対して行われてもよい。耐食肉盛部ピーニング工程におけるピーニング処理の範囲は、図15に示す範囲R3で示される。範囲R3は、上述した範囲R2よりも広く、耐食肉盛部40の周囲を含む範囲に相当している。 The peening process is performed on the entire surface 40a of the corrosion-resistant buildup portion 40, and may also be performed on the surface 3a of the base material of the stay vane 3 around the corrosion-resistant buildup portion 40. The range of the peening process in the corrosion-resistant buildup portion peening process is shown as range R3 in FIG. 15. Range R3 is wider than the above-mentioned range R2, and corresponds to a range including the periphery of the corrosion-resistant buildup portion 40.

このようにして、ステーベーン3のうち損傷部20が補修される。 In this way, the damaged portion 20 of the stay vane 3 is repaired.

[計測工程]
耐食肉盛部ピーニング工程の後、計測工程が行われてもよい。計測工程は、耐食肉盛部40の残留応力を計測する工程であってもよい。残留応力は、歪みゲージを用いて計測してもよく、またはX線を用いて計測してもよい。計測された残留応力が、所望の基準値以下である場合、計測工程を終了してもよい。
[Measurement process]
A measuring step may be performed after the corrosion-resistant buildup peening step. The measuring step may be a step of measuring the residual stress of the corrosion-resistant buildup 40. The residual stress may be measured using a strain gauge or may be measured using X-rays. If the measured residual stress is equal to or less than a desired reference value, the measuring step may be terminated.

計測された残留応力が所望の基準値以下である場合、本実施の形態による補修方法を終了してもよい。残留応力が基準値を超える場合には、再度、耐食肉盛部ピーニング工程を行うようにしてもよい。 If the measured residual stress is equal to or less than the desired reference value, the repair method according to this embodiment may be terminated. If the residual stress exceeds the reference value, the corrosion-resistant overlay peening process may be performed again.

なお、計測工程は、内部ピーニング工程および耐食肉盛部ピーニング工程のうちの少なくとも1つの工程の後に行われてもよい。内部ピーニング工程の後の計測工程では、内部肉盛部30の残留応力が計測される。計測された残留応力が基準値を超える場合には、再度、内部ピーニング工程を行うようにしてもよい。さらに、計測工程は、第1層ピーニング工程、第2層ピーニング工程、内部ピーニング工程および耐食肉盛部ピーニング工程のうちの少なくとも1つの工程の後に行われてもよい。第1層ピーニング工程の後の計測工程では、第1溶接ビード層32の残留応力が計測され、計測された残留応力が基準値を超える場合には、再度、第1層ピーニング工程を行うようにしてもよい。第2層ピーニング工程の後の計測工程では、第2溶接ビード層34の残留応力が計測され、計測された残留応力が基準値を超える場合には、再度、第2層ピーニング工程を行うようにしてもよい。 The measurement process may be performed after at least one of the internal peening process and the corrosion-resistant buildup peening process. In the measurement process after the internal peening process, the residual stress of the internal buildup 30 is measured. If the measured residual stress exceeds the reference value, the internal peening process may be performed again. Furthermore, the measurement process may be performed after at least one of the first layer peening process, the second layer peening process, the internal peening process, and the corrosion-resistant buildup peening process. In the measurement process after the first layer peening process, the residual stress of the first weld bead layer 32 is measured, and if the measured residual stress exceeds the reference value, the first layer peening process may be performed again. In the measurement process after the second layer peening process, the residual stress of the second weld bead layer 34 is measured, and if the measured residual stress exceeds the reference value, the second layer peening process may be performed again.

このように本実施の形態によれば、ステーベーン3の損傷部20に形成された凹部21に内部肉盛部30が形成され、内部肉盛部30のうち膨出部31が除去される。続いて、内部肉盛部30の表面30aに対して、ハンマー式のピーニング処理が行われる。このことにより、内部肉盛部30に残留していた引張応力を低減することができる。その後、内部肉盛部30の表面30aに、耐食肉盛部40が形成され、耐食肉盛部40の表面40aに対して、ハンマー式のピーニング処理が行われる。このことにより、耐食肉盛部40に残留していた引張応力を低減することができる。このため、残留応力を低減しながら、損傷部20を補修することができる。この結果、溶接補修後のステーベーン3の信頼性を向上させることができる。 According to this embodiment, the internal buildup 30 is formed in the recess 21 formed in the damaged portion 20 of the stay vane 3, and the bulge 31 of the internal buildup 30 is removed. Next, a hammer peening process is performed on the surface 30a of the internal buildup 30. This makes it possible to reduce the tensile stress remaining in the internal buildup 30. Then, a corrosion-resistant buildup 40 is formed on the surface 30a of the internal buildup 30, and a hammer peening process is performed on the surface 40a of the corrosion-resistant buildup 40. This makes it possible to reduce the tensile stress remaining in the corrosion-resistant buildup 40. Therefore, the damaged portion 20 can be repaired while reducing the residual stress. As a result, the reliability of the stay vane 3 after welding repair can be improved.

また、本実施の形態によれば、耐食肉盛部40は、内部肉盛部30よりも耐食性を有する材料で構成される。このことにより、内部肉盛部30が腐食することを防止でき、溶接補修後のステーベーン3の信頼性を向上させることができる。 In addition, according to this embodiment, the corrosion-resistant buildup portion 40 is made of a material that is more corrosion-resistant than the internal buildup portion 30. This makes it possible to prevent the internal buildup portion 30 from corroding, thereby improving the reliability of the stay vane 3 after welding repair.

また、本実施の形態によれば、内部ピーニング工程において、ピーニング処理は、内部肉盛部30の表面30aに対して行われるとともに、内部肉盛部30の周囲におけるステーベーン3の母材の表面3aに対して行われる。このことにより、溶接時の入熱によってステーベーン3の表面3aに残留していた引張応力を低減することができる。このため、溶接補修後のステーベーン3の信頼性を向上させることができる。 In addition, according to this embodiment, in the internal peening process, the peening process is performed on the surface 30a of the internal buildup portion 30, and also on the surface 3a of the base material of the stay vane 3 around the internal buildup portion 30. This makes it possible to reduce the tensile stress remaining on the surface 3a of the stay vane 3 due to the heat input during welding. This makes it possible to improve the reliability of the stay vane 3 after the weld repair.

また、本実施の形態によれば、耐食肉盛部ピーニング工程において、ピーニング処理は、耐食肉盛部40の表面40aに対して行われるとともに、耐食肉盛部40の周囲におけるステーベーン3の母材の表面3aに対して行われる。このことにより、溶接時の入熱によってステーベーン3の表面3aに残留していた引張応力を低減することができる。このため、溶接補修後のステーベーン3の信頼性を向上させることができる。 In addition, according to this embodiment, in the corrosion-resistant buildup peening process, the peening process is performed on the surface 40a of the corrosion-resistant buildup 40, and also on the surface 3a of the base material of the stay vane 3 around the corrosion-resistant buildup 40. This makes it possible to reduce the tensile stress remaining on the surface 3a of the stay vane 3 due to the heat input during welding. This makes it possible to improve the reliability of the stay vane 3 after welding repair.

また、本実施の形態によれば、耐食肉盛部40は、内部肉盛部30の表面30aに形成されるとともに、内部肉盛部30の周囲におけるステーベーン3の母材の表面3aにも形成される。このことにより、内部肉盛部30が耐食肉盛部40から露出されることを防止できる。このため、内部肉盛部30の腐食をより一層防止することができ、溶接補修後のステーベーン3の信頼性を向上させることができる。 In addition, according to this embodiment, the corrosion-resistant buildup portion 40 is formed on the surface 30a of the internal buildup portion 30, and is also formed on the surface 3a of the base material of the stay vane 3 around the internal buildup portion 30. This prevents the internal buildup portion 30 from being exposed from the corrosion-resistant buildup portion 40. This further prevents corrosion of the internal buildup portion 30, improving the reliability of the stay vane 3 after welding repair.

また、本実施の形態によれば、耐食肉盛工程の後であって耐食肉盛部ピーニング工程の前に、耐食肉盛部40の止端部43に対して残留応力低減処理が行われる。このことにより、止端部43に残留していた引張応力を低減することができる。このため、溶接補修後のステーベーン3の信頼性を向上させることができる。 In addition, according to this embodiment, after the corrosion-resistant buildup process and before the corrosion-resistant buildup peening process, a residual stress reduction process is performed on the toe 43 of the corrosion-resistant buildup portion 40. This makes it possible to reduce the tensile stress remaining in the toe 43. This makes it possible to improve the reliability of the stay vane 3 after the weld repair.

また、本実施の形態によれば、内部肉盛工程は、第1層形成工程と、第1層ピーニング工程と、第2層形成工程と、を含んでいる。第1層形成工程では、第1溶接ビード層32をなす第1溶接ビード33が形成され、第1層ピーニング工程では、第1溶接ビード層32の表面32aに対してハンマー式のピーニング処理が行われる。第2層形成工程では、第1溶接ビード層32に積層された第2溶接ビード層34をなす第2溶接ビード35が形成される。このことにより、第2溶接ビード層34を形成する前に、第1溶接ビード層32の表面32aに対してピーニング処理を行うことができ、第1溶接ビード層32に残留していた引張応力を低減することができる。このため、内部肉盛部30が複数の溶接ビード層で形成される場合であっても、内部肉盛部30の内部の残留応力を低減することができ、溶接補修後のステーベーン3の信頼性を向上させることができる。 In addition, according to this embodiment, the internal build-up process includes a first layer forming process, a first layer peening process, and a second layer forming process. In the first layer forming process, a first weld bead 33 constituting the first weld bead layer 32 is formed, and in the first layer peening process, a hammer-type peening process is performed on the surface 32a of the first weld bead layer 32. In the second layer forming process, a second weld bead 35 constituting the second weld bead layer 34 laminated on the first weld bead layer 32 is formed. As a result, before the second weld bead layer 34 is formed, a peening process can be performed on the surface 32a of the first weld bead layer 32, and the tensile stress remaining in the first weld bead layer 32 can be reduced. Therefore, even if the internal build-up portion 30 is formed of multiple weld bead layers, the residual stress inside the internal build-up portion 30 can be reduced, and the reliability of the stay vane 3 after welding repair can be improved.

また、本実施の形態によれば、内部肉盛部30は、ステーベーン3の母材と同一の材料で構成される。このことにより、内部肉盛部30の機械的強度を、母材の強度と同一とすることができ、溶接補修後のステーベーン3の機械的強度を確保することができる。 In addition, according to this embodiment, the internal buildup portion 30 is made of the same material as the base material of the stay vane 3. This allows the mechanical strength of the internal buildup portion 30 to be the same as the strength of the base material, ensuring the mechanical strength of the stay vane 3 after the weld repair.

また、本実施の形態によれば、内部ピーニング工程の後の内部肉盛部30の残留応力、および耐食肉盛部ピーニング工程の後の耐食肉盛部40の残留応力のうちの少なくとも1つが計測される。このことにより、内部ピーニング工程の後に計測工程を行う場合には、内部肉盛部30の残留応力が低減していることを確認することができる。耐食肉盛部ピーニング工程の後に計測工程を行う場合には、耐食肉盛部40の残留応力が低減していることを確認することができる。このため、溶接補修後のステーベーン3の信頼性を向上させることができる。 In addition, according to this embodiment, at least one of the residual stress of the internal buildup portion 30 after the internal peening process and the residual stress of the corrosion-resistant buildup portion 40 after the corrosion-resistant buildup portion peening process is measured. As a result, when the measurement process is performed after the internal peening process, it is possible to confirm that the residual stress of the internal buildup portion 30 has been reduced. When the measurement process is performed after the corrosion-resistant buildup portion peening process, it is possible to confirm that the residual stress of the corrosion-resistant buildup portion 40 has been reduced. This makes it possible to improve the reliability of the stay vane 3 after welding repair.

以上述べた実施の形態によれば、溶接補修後のステーベーンの信頼性を向上させることができる。 The above-described embodiment can improve the reliability of the stay vane after welding repair.

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。これら新規な実施形態は、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る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their variations are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims. Furthermore, it is of course possible to combine these embodiments in part as appropriate within the gist of the present invention.

1:フランシス水車、3:ステーベーン、3a:表面、20:損傷部、21:凹部、30:内部肉盛部、30a:表面、31:膨出部、32:第1溶接ビード層、32a:表面、33:第1溶接ビード、34:第2溶接ビード層、35:第2溶接ビード、40:耐食肉盛部、40a:表面、43:止端部 1: Francis turbine, 3: Stay vane, 3a: Surface, 20: Damaged part, 21: Recess, 30: Internal build-up part, 30a: Surface, 31: Bulge, 32: First weld bead layer, 32a: Surface, 33: First weld bead, 34: Second weld bead layer, 35: Second weld bead, 40: Corrosion-resistant build-up part, 40a: Surface, 43: Toe

Claims (8)

水力機械のステーベーンに形成された損傷部を補修するための水力機械のステーベーン補修方法であって、
前記損傷部を凹状に除去して凹部を形成する損傷部除去工程と、
前記凹部内に肉盛溶接を行い、前記ステーベーンの表面よりも膨出した膨出部を有する内部肉盛部を形成する内部肉盛工程と、
前記内部肉盛部のうち前記膨出部を除去する膨出部除去工程と、
前記膨出部除去工程の後、前記内部肉盛部の表面に対してハンマー式のピーニング処理を行う内部ピーニング工程と、
前記内部ピーニング工程の後、前記内部肉盛部の表面に、前記内部肉盛部よりも耐食性を有する材料で肉盛溶接を行い、耐食肉盛部を形成する耐食肉盛工程と、
前記耐食肉盛部の表面に対してハンマー式のピーニング処理を行う耐食肉盛部ピーニング工程と、を備えた、水力機械のステーベーン補修方法。
A method for repairing a damaged portion formed in a stay vane of a hydraulic machine, comprising the steps of:
a damaged portion removing step of removing the damaged portion to form a recess;
an internal build-up process in which build-up welding is performed in the recess to form an internal build-up portion having a bulge that bulges out from the surface of the stay vane;
a bulge removing step of removing the bulge from the internal build-up portion;
an internal peening step of performing a hammer peening treatment on a surface of the internal buildup portion after the bulge removing step;
a corrosion-resistant build-up process in which, after the internal peening process, a material having a corrosion resistance higher than that of the internal build-up portion is overlaid on a surface of the internal build-up portion by overlay welding to form a corrosion-resistant build-up portion;
and a corrosion-resistant buildup peening step of performing a hammer peening treatment on the surface of the corrosion-resistant buildup.
前記内部ピーニング工程において、ピーニング処理は、前記内部肉盛部の表面に対して行われるとともに、前記内部肉盛部の周囲における前記ステーベーンの母材の表面に対して行われる、請求項1に記載の水力機械のステーベーン補修方法。 The method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to claim 1, wherein in the internal peening process, a peening treatment is performed on the surface of the internal buildup portion and on the surface of the base material of the stay vane around the internal buildup portion. 前記耐食肉盛部ピーニング工程において、ピーニング処理は、前記耐食肉盛部の表面に対して行われるとともに、前記耐食肉盛部の周囲における前記ステーベーンの母材の表面に対して行われる、請求項1または2に記載の水力機械のステーベーン補修方法。 The method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to claim 1 or 2, wherein in the corrosion-resistant buildup peening process, a peening treatment is performed on the surface of the corrosion-resistant buildup and on the surface of the base material of the stay vane around the corrosion-resistant buildup. 前記耐食肉盛工程において、前記耐食肉盛部は、前記内部肉盛部の表面に形成されるとともに、前記内部肉盛部の周囲における前記ステーベーンの母材の表面に形成される、請求項1~3のいずれか一項に記載の水力機械のステーベーン補修方法。 A method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to any one of claims 1 to 3, in which, in the corrosion-resistant buildup process, the corrosion-resistant buildup is formed on the surface of the internal buildup and on the surface of the base material of the stay vane around the internal buildup. 前記耐食肉盛工程の後であって前記耐食肉盛部ピーニング工程の前に、前記耐食肉盛部の止端部に対して残留応力低減処理を行う止端部処理工程を更に備えた、請求項1~4のいずれか一項に記載の水力機械のステーベーン補修方法。 The method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to any one of claims 1 to 4, further comprising a toe treatment process for performing residual stress reduction treatment on the toe of the corrosion-resistant buildup portion after the corrosion-resistant buildup process and before the corrosion-resistant buildup portion peening process. 前記内部肉盛工程は、
第1溶接ビード層をなす第1溶接ビードを形成する第1層形成工程と、
前記第1溶接ビード層の表面に対してハンマー式のピーニング処理を行う第1層ピーニング工程と、
前記第1層ピーニング工程の後、前記第1溶接ビード層に積層された第2溶接ビード層をなす第2溶接ビードを形成する第2層形成工程と、を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の水力機械のステーベーン補修方法。
The internal cladding process includes:
a first layer forming step of forming a first weld bead constituting a first weld bead layer;
a first layer peening process for performing a hammer peening treatment on a surface of the first weld bead layer;
and a second layer forming step of forming, after the first layer peening step, a second weld bead constituting a second weld bead layer laminated on the first weld bead layer.
前記内部肉盛部は、前記ステーベーンの母材と同一の材料で構成される、請求項1~6のいずれか一項に記載の水力機械のステーベーン補修方法。 A method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to any one of claims 1 to 6, in which the internal build-up portion is made of the same material as the base material of the stay vane. 前記内部ピーニング工程の後の前記内部肉盛部の残留応力、および前記耐食肉盛部ピーニング工程の後の前記耐食肉盛部の残留応力のうちの少なくとも1つを計測する計測工程を更に備えた、請求項1~7のいずれか一項に記載の水力機械のステーベーン補修方法。 The method for repairing a stay vane of a hydraulic machine according to any one of claims 1 to 7, further comprising a measurement step of measuring at least one of the residual stress of the internal buildup portion after the internal peening step and the residual stress of the corrosion-resistant buildup portion after the corrosion-resistant buildup portion peening step.
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