DE60208629T2 - Verfahren zur Herstellung und Reparatur eines integral beschaufelten Rotors - Google Patents

Verfahren zur Herstellung und Reparatur eines integral beschaufelten Rotors Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen/Reparieren eines integral mit Laufschaufeln versehenen Rotors und ein neues lokales eingeschlossenes Strömungsprofilheizgerät, welches bei dem Verfahren verwendet wird.
  • Die zunehmende Verwendung von integral mit Laufschaufeln versehener Rotorhardware in großen Hochleistungs-Gasturbinenmaschinen wird von der Forderung nach Verbesserungen bei Leistung und Effizienz getrieben. Bei konventionellen Rotoren sind rotierende Strömungsprofile von Schwalbenschwanzschlitzen gehalten, die in den Rand einer Scheibe geräumt sind. Bei einem integral mit Laufschaufeln versehenen Rotor bilden die Strömungsprofile und die Scheibe ein kontinuierliches Metallstück. Die Gewichts- und Brennstoffeinsparungen, die durch integral mit Laufschaufeln versehene Rotoren geleistet werden, ergeben sich aus deren Fähigkeit, rotierende Strömungsprofile mit weniger Scheibenmasse zu halten, als das bei einem konventionell konstruierten Rotor erforderlich wäre. Außerdem erlaubt die verringerte Scheibenmasse eines integral mit Laufschaufeln versehenen Rotors eine Gewichtsverringerung bei anderen Bauteilen, die darauf reagieren oder eine Reaktion von den Rotoren erhalten, beispielsweise Wellen, Naben und Lagern.
  • In der Vergangenheit war ein großer mit der Verwendung von integral mit Laufschaufeln versehenen Rotoren in großen Gasturbinenmaschinen verbundener Nachteil das Fehlen eines zuverlässigen Verfahrens zum Reparieren von integral mit Laufschaufeln versehenen Rotor-Strömungsprofilen, die über nacharbeitbare Grenzen hinaus beschädigt waren. Weil die Strömungsprofile mit der Scheibe integral sind, erfordert eine Beschädigung an Strömungsprofilen über nacharbeitbare Grenzen hinaus das Herausnehmen des gesamten Rotors aus dem Dienst und das Ersetzen durch einen neuen integral mit Laufschaufeln versehenen Rotor mit einem signifikanten Aufwand.
  • Andere mit integral mit Laufschaufeln versehenen Rotoren verbundene Probleme betreffen das Herstellungsverfahren, welches für deren Herstellung verwendet wird. Sie können aus einem einzigen großen Schmiedestück maschinell bearbeitet werden, jedoch ist dieser Ansatz nicht wünschenswert. Ein großes Schmiedestück, z.B. ein großer Knüppel hat schlechtere Eigenschaftsfähigkeiten, und eine signifikante Menge des Ausgangsmaterials, das abhängig von dem Material sehr teuer sein kann, wird abgespant. Außerdem besteht das Risiko, dass das Teil Ausschuss wird, infolge von unausweichlichen Fehlern infolge maschineller Bearbeitung während der Herstellung. Ein anderer Ansatz zum Herstellen von integral mit Laufschaufeln versehenen Rotoren ist es, separat geschmiedete Strömungsprofile an einem Rotor durch einen Verbindungsprozess festzumachen.
  • Eine Titanlegierung, die im Wesentlichen aus 6,0 Gew.-% Aluminium, 2,0 Gew.-% Zinn, 4,0 Gew.-% Zirkon, 6,0 Gew.-% Molybdän und dem Rest im Wesentlichen Titan besteht, ist eine wünschenswerte Legierung für integral mit Laufschaufeln versehene Rotoren wegen ihrer hohen Zähigkeit, ihrer Zug- und Ermüdungsfestigkeit und ihrer guten Schweißbarkeit. Sie ist jedoch eine Legierung, die nach dem Schweißen schwierig zu bearbeiten ist wegen der Art der Mikrostruktur der Schweißzone, die ein orthorhombisches Martensit ist. Zuerst muss die OEM-Reibschweißung nach dem Schweißen wärmebehandelt werden, um die Mikrostruktur zu stabilisieren und Spannungen abzubauen. Als Zweites muss der integral mit Laufschaufeln versehene Rotor derart sein, dass dann anschließende Schweißreparaturen im Dienst infolge von Fremdkörperbeschädigung durchgeführt werden können. Während die Schweißeigenschaften mit einer vollen Lösungsplus Alterungs-Wärmebehandlung nach dem Schweißen wiederhergestellt werden können, ist es unpraktisch, diese Operation wegen möglicher Strömungsprofilverformung und Oberflächenkontamination durchzuführen, insbesondere für nicht-OEM-Schweißungen. Die momentane Wärmebehandlung nach dem Schweißen von 1100°F (593°C) für 2-6 h führt zu einer sehr harten Schweißzone mit geringer Aufprallfestigkeit, verglichen mit dem Basismetall und einer nichtadäquaten Ermüdungsriss-Ausbreitungsfähigkeit. Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen könnte auf 1300°F (704°C) durchschnittliche Temperatur für bis zu 2 h erhöht werden, um akzeptable Schweißzonenaufprall- und -zähigkeitseigenschaften wiederherzustellen. Jedoch führt diese Behandlung zu einem Verlust von 4-6% an Zugfestigkeit gegenüber dem Ausgangszustand. Ein derartiger Verlust ist für viele hoch belastete Teile nicht akzeptabel.
  • EP-A-0 525 975 beschreibt eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung und Reparatur von Turbinenlaufschaufeln, aufweisend Abstützteile, welche Heizelemente tragen, und einen Schlitz, der es der Vorrichtung möglich macht, über die Hinterkante der Laufschaufel in die Position auf der Laufschaufel geschoben zu werden.
  • US-A-4 611 744 beschreibt ein Verfahren zum Reparieren von Turbinenlaufschaufeln, aufweisend die Schritte des maschinellen Entfernen eines beschädigten Bereichs, Ersetzen des entfernten Materials durch einen Schweißprozess, Einschließen der Laufschaufel in Heizmatten und Wärmebehandeln der Laufschaufeln, um Spannungen zu eliminieren oder zu verringern, die infolge des Schweißprozesses vorhanden sind.
  • US-A-4 934 583 beschreibt ein Verfahren zum Reparieren oder Herstellen eines Gegenstands, beispielsweise einer mit Laufschaufeln versehenen Scheibe, aufweisend die Schritte des Bereitstellens eines Stummelabschnitts an einer Nabe und Schweißen eines Strömungsprofils an den Stummel.
  • Entsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen und/oder Reparieren von integral mit Laufschaufeln versehenen Rotoren zu schaffen.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Verwendung einer Hochtemperatur-Wärmebehandlung nach dem Schweißen erlaubt und dabei die hohe Zugfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit beibehält.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues lokales eingeschlossenes Strömungsprofil-Heizgerät bereitzustellen, um die Hochtemperatur-Wärmebehandlung nach dem Schweißen durchzuführen.
  • Betrachtet von einem ersten Aspekt liefert die vorliegende Erfindung ein Gerät zum Durchführen einer lokalisierten Wärmebehandlung von Strömungsprofilen des integral mit Laufschaufeln versehenen Rotors, aufweisend:
    eine über dem Strömungsprofil anzubringende Jacke;
    eine Mehrzahl von in der Jacke vorgesehenen Heizelementen;
    dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Heizelementen in die Jacke gewebt ist, wobei die Vorrichtung ferner aufweist: ein Material, welches unbeabsichtiges Erwärmen von benachbarten Strömungsprofilen verhindert, welches in die Jacke gewebt ist, und Thermoelementdrähte, die in die Jacke gewebt sind, um ein Erwärmen des Strömungsprofils während einer Wärmebehandlung nach dem Schweißen zu kontrollieren.
  • Von einem zweiten Aspekt liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Reparieren eines integral mit Laufschaufeln versehenen Strömungsprofils, aufweisend die folgenden Schritte:
    maschinelles Entfernen eines beschädigten Bereichs des Strömungsprofils des integral mit Laufschaufeln versehenen Rotors;
    Schweißen eines unbeschädigten Strömungsprofilabschnitts an einen verbleibenden Bereich des Strömungsprofils des integral mit Laufschaufeln versehenen Rotors;
    Platzieren eines Geräts, wie vorangehend beschrieben, über dem unbeschädigten Strömungsprofil und einer Schweißverbindung zwischen dem unbeschädigten Strömungsprofil und dem verbleibenden Bereich; und
    Wärmebehandeln des unbeschädigten Strömungsprofils und der Schweißverbindung unter Verwendung des Heizgeräts, um verbleibende Spannungen zu verringern und Mikrostruktureigenschaften und mechanische Eigenschaften zu der Schweißverbindung und dem benachbarten Material wiederherzustellen.
  • Bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun detaillierter nur beispielhaft und mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines integral mit Laufschaufeln versehenen Rotors mit einem an einem Nabenabschnitt geschweißtem Strömungsprofil;
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines lokalen eingeschlossenen Strömungsprofilheizgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist eine schematische Darstellung des Heizgeräts von 2, positioniert über einem Strömungsprofil und einer Schweißverbindung; und
  • 4 und 5 sind grafische Darstellungen, welche die Verbesserungen illustrieren, die unter Verwendung des Herstellungs-/Reparierverfahrens der vorligenden Erfindung erhalten werden.
  • Es wird nun auf die Figuren Bezug genommen. 1 zeigt einen integral mit Laufschaufeln versehenen Rotor 10 mit einem Nabenabschnitt 12 und einem Strömungsprofil 14, welches entlang einer Schweißverbindung 16 an den Nabenabschnitt geschweißt ist, und Strömungsprofilabschnitte 15, die entlang von Schweißlinien 16' an unbeschädigte Strömungsprofilbereiche 11 geschweißt sind. 1 zeigt auch gewisse Strömungsprofile 11, bei denen Spitzenbereiche 19 beschädigt sind, die repariert werden müssen. Der Nabenabschnitt 12, die Strömungsprofile 14 und die Strömungsprofilabschnitte 15 können unter Verwendung jedes geeigneten, im Technikgebiet bekannten Verfahren hergestellt sein. Der Nabenabschnitt 12, jedes der Strömungsprofile 11, 14 und 17 und die Strömungsprofilabschnitte 15 können aus einer Legierung auf Titanbasis gebildet sein. Geeignete Legierungen auf Titanbasis beinhalten eine Legierung auf Titanbasis, die im Wesentlichen aus 6,0 Gew.-% Aluminium, 2,0 Gew.-% Zinn, 4,0 Gew.-% Zirkon, 6,0 Gew.-% Molybdän und dem Rest im Wesentliche Titan (TI-6246) besteht, eine Legierung auf Titanbasis, die im Wesentlichen aus 6,0 Gew.-% Aluminium, 2,0 Gew.-% Zinn, 4,0 Gew.-% Zirkon, 2,0 Gew.-% Molybdän und dem Rest im Wesentlichen Titan (Ti-6242) besteht, und eine Legierung auf Titanbasis, die im Wesentlichen aus 6,0 Gew.-% Aluminium, 4,0 Gew.-% Vanadium und dem Rest im Wesentlichen Titan (Ti-64) besteht. Obwohl Titanlegierungen bevorzugt sind, könnten die hier beschriebenen Verfahren bei Nabenabschnitten, Strömungsprofilen und Strömungsprofilabschnitten verwendet werden, die aus Legierungen auf Nickelbasis, beispielsweise Inco 718, bestehen. Der Nabenab schnitt 12, die Strömungsprofile 11, 14 und 17 und/oder die Strömungsprofilabschnitte 15 können aus der gleichen Legierung oder aus anderen Legierungen gebildet sein.
  • Die Schweißverbindung 16 kann unter Verwendung jedes geeigneten, in dem Technikgebiet bekannten Schweißverfahrens gebildet sein. Beispielsweise könnte jedes Strömungsprofil 14 an den Nabenabschnit 12 unter Verwendung eines Reibschweißverfahrens, beispielsweise OEM-Reibschweißen, geschweißt sein.
  • Vor dem Schweißen kann der Nabenabschnitt 12 und jedes Strömungsprofil 14 lösungsbehandelt und ölgekühlt werden. Wenn beispielsweise der Nabenabschnitt 12 und/oder das Strömungsprofil 14 aus einer TI 6246 Legierung gebildet sind, werden eine Lösungsbehandlung und ein Ölkühlen durchgeführt. Die Lösungsbehandlung und die Ölkühlbehandlung können durchgeführt werden, indem erst der Nabenabschnitt 12 und das Strömungsprofil 14 auf eine Temperatur im Bereich von etwa 1620°F (882°C) bis etwa 1655°F (902°C) für eine Zeit im Bereich von etwa 1 h bis 4 h erwärmt werden. Die Lösungsbehandlung und Ölkühlbehandlung können in einem Elektroofen mit Luft- oder Argonatmosphäre durchgeführt werden. Der Nabenabschnitt 12 und/oder das Strömungsprofil 14 können in einem geeigneten Gestell oder einer geeigneten Halterung sein, um sie in zeitlich passender Weise mit minimaler Verzögerung in einen (nicht gezeigten) Öltank zu transferieren. Alternativ kann ein Vakuumofen mit Ölkühleignung verwendet werden, um die Lösungsbehandlung durchzuführen. Nach dem Abschluss des Ölkühlschritts können der Nabenabschnitt 12 und das oder die Strömungsprofil(e) 14 einer partiellen Alterungsbehandlung bei einer Temperatur im Bereich von von etwa 1075°F (579°C) bis etwa 1125°F (607°C) für eine Zeit im Bereich von etwa 2 h bis etwa 8 h ausgesetzt werden. Die partielle Alterungsbehandlung kann unter Verwendung von jedem geeigneten, in dem Technikgebiet bekannten Ofen mit irgendeiner passenden Atmosphäre durchgeführt werden. Dem partiellen Altern folgend können der Nabenabschnitt 12 und das bzw. die Strömungsprofil(e) 14 mit einer Rate von etwa 40°F bis 100°F (22 bis 56°C) pro Minute gekühlt werden.
  • Wie vorangehend erwähnt, wird zur Herstellung eines integral mit Laufschaufeln versehenen Rotors 10 jedes Strömungsprofil 14 an den Nabenabschnitt 12 geschweißt. Nach dem Abschluss des Schweißens werden der Nabenabschnitt 12 und die Schweißverbindung 16 zwischen dem Strömungsprofil 14 und dem Nabenabschnitt 12 einer Überalterungs-Wärmebehandlung nach dem Schweißen ausgesetzt, während der die Schweißverbindung 16 auf eine Temperatur im Bereich von 127°F bis 1325°F (691-718°C) in einer Inertgasatmosphäre für eine Zeitdauer im Bereich von 1 bis 4 Stunden erwärmt wird. Nach der Wärmebehandlung nach dem Schweißen werden das Strömungsprofil und die Schweißverbindung 16 mit einer Geschwindigkeit von etwa 40°F bis 100°F (22-56°C) pro Minute gekühlt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Wärmebehandlung nach dem Schweißen vorzugsweise unter Verwendung eines neuen, eingeschlossenen, lokalen Strömungsprofilheizgeräts 20, z.B. dem in 2 gezeigten, durchgeführt. Das Heizgerät 20 weist eine Jacke oder einen Socken 22 auf, der aus einem keramischen Isolationsmaterial, beispielsweise einem Hochtemperatur-Textilmaterial auf Aluminiumborsilikat-Basis gebildet ist. Die Jacke oder der Socken 22 dient einem doppelten Zweck. Zum Einen konzentriert sie die von dem Gerät 20 erzeugte Wärme auf die Strömungsprofiloberfläche und erlaubt es der Schweißverbindung 16 und der umgebenden wärmebeeinflussten Zone, die beabsichtigte Temperatur für die Wärmebehandlung nach dem Schweißen zu erreichen und zu stabilisieren. Als Zweites verhindert die Jacke 22 ein unbeabsichtigtes Erwärmen der benachbarten Strömungsprofile.
  • Das Gerät 20 hat eine Mehrzahl von widerstandsbeheizten Strahlungslementen 24, die in das Textilmaterial der Jacke 22 gewebt oder eingearbeitet sind. Die Heizelemente 22 weisen vorzugsweise Heizdrähte hoher Wattdichte auf. Die Heizelemente 24 dienen dem Abstrahlen von Wärme direkt auf die Strömungsprofiloberfläche. Die Heizelemente 24 können in individuell kontrollierten Heizelementzonen angeordnet sein. Beispielsweise könnte das Gerät 20 vier individuell kontrollierte Heizelementzonen haben.
  • Ein Titan-einfangendes Schichtmaterial 26 in Folienform ist auch in das Textilmaterial der Jacke 22 gewebt oder eingearbeitet, um eine lokale Atmosphärenkontamination zu verhindern und eine zusätzliche Temperaturkontrollfähigkeit in dem zonierten Heizgerät 20 zu erlauben.
  • Das Gerät 20 weist ferner eine Mehrzahl von kontaktlosen Thermoelementdrähten 28 auf, die das Textilmaterial der Jacke 22 gewebt oder eingearbeitet sind. Die Thermoelementdrähte 28 werden verwendet, um während des Wärmebehandlungszyklus nach dem Schweißen die Temperatur präzise zu kontrollieren. Ein variabler Transformator 30 ist mit den Heizelementen 24 in jeder Heizzone verbunden und liefert den Heizelementen Strom. Der Transformator 30 kann verwendet werden, um den den Heizelementen 24 in jeder Temperaturzone zugeführten Strom als eine Funktion der von dem Thermoelementdrähten 28 erfassten Temperatur zu variieren.
  • Das Gerät 20 wird wie in 3 gezeigt verwendet, indem man das Gerät 20 über dem Strömungsprofil 14 und der Schweißverbindung 16 platziert. Strom wird dann den Strahlungs-Heizelementen 24 zugeführt, so dass Wärme auf die Schweißverbindung 16 bei der genannten Temperatur der Wärmebehandlung nach dem Schweißen aufgebracht wird. Der Strom wird weiter für eine Zeitdauer in dem o.g. Zeitbereich für die Wärmebehandlung nach dem Schweißen zugeführt.
  • Das gleiche grundlegende Verfahren, welches zum Herstellen eines integral mit Laufschaufeln versehenen Rotors 10 verwendet wird, kann verwendet werden, um einen beschädigten integral mit Laufschaufeln versehenen Rotor wiederaufzuarbeiten. Um einen integral mit Laufschaufeln versehenen Rotor zu reparieren, wird ein beschädigter Bereich 19 eines Rotorströmungsprofils 11 zuerst unter Verwendung irgendeines geeigneten, in dem Technikgebiet bekannten maschinellen Bearbeitungsverfahrens entfernt. Danach wird ein unbeschädigter Strömungsprofilabschnitt 15 an den restlichen Strömungsprofilbereich 11 des Strömungsprofils des integral mit Laufschaufeln versehenen Rotors geschweißt. Jedes geeignete, in dem Technikgebiet bekannte Schweißverfahren, beispielsweise Reibschweißverfahren, kann verwendet werden, um den Strömungsprofilabschnitt 15 an den Bereich 11 zu schweißen. Der unbeschädigte Strömungsprofilabschnitt 15 kann aus irgendeiner der vorangehend genannten Legierungen auf Titanbasis oder einer Legierung auf Nickelbasis gebildet sein.
  • Das Heizgerät 20 wird dann über dem unbeschädigten Strömungsprofil 15 und der Schweißverbindung 16' platziert und energiebeaufschlagt, um die genannte Wärmebehandlung nach dem Schweißen bei einer Temperatur im Bereich von 1275°F bis 1325°F (691 bis 718°C) für eine Zeit im Bereich von 1 bis 4 h in einer Inertgasumgebung durchzuführen. Der Wärmebehandlung nach dem Schweißen werden das unbeschädigte Strömungsprofil 15 und die Schweißverbindung 16' mit einer Rate von etwa 40°F bis etwa 100°F (22 bis 56°C) pro Minute gekühlt.
  • Im Anschluss an die Wärmebehandlung nach dem Schweißen wird der unbeschädigte Strömungsprofilabschnitt 15 maschinell bearbeitet, damit er die erforderliche Geometrie erhält.
  • Das Heizgerät 20 der vorliegenden Erfindung ist dahingehend vorteilhaft, dass es eine fokussierte, lokale Erwärmung liefert, so dass benachbarte Strömungsprofile und die Scheibennabe an dem integral mit Laufschaufeln versehenen Rotor gut unterhalb von Temperaturen gehalten werden, die zu einer Festigkeitseinbuße und/oder dimensionsmäßiger Verformung führen würden. Zur gleichen Zeit liefert das Heizgerät 20 die erforderliche Temperatur und die Zeitdauer, die zur Spannungsverringerung nach der Schweißung eines Superlegierungs-Strömungsprofilmaterials erforderlich ist.
  • Es wird nun auf die 4 und 5 Bezug genommen. Die grafischen Darstellungen zeigen, wie das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine Basismetall-Festigkeitseinbuße (P/M – parent metal) eliminiert und die Legierungszähigkeit zu dem Ausgangswert passt. Wie in der Figur gezeigt, sind die Streckgrenze (UTS – ultimate tensile strength), Zugfestigkeit (YS – yield strength) und Längungseigenschaften (EL – elongation) einer Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo-Legierung, aus der ein integral mit Laufschaufeln versehener Rotor hergestellt sein kann, und die in einer Lösungsbehandlung, Ölkühlen, partiellem Altern bei 1100°F (593°C) und Überalterung bei 1300°F (704°C) (Legierung Nr. 1) ausgesetzt wurde, besser als verglichen mit der gleichen Legierung, die lösungsbehandelt, luftgekühlt und bei 1100°F (593°C) gealtert wurde (Legierung 2) und der gleichen Legierung, die lösungsbehandelt, luftgekühlt und bei 1300°F (704°C) gealtert wurde (Legierung Nr. 3). 5 zeigt den Effekt des Verfahrens der vorliegenden Erfindung bei der Kerbschlagfestigkeit einer Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo-Legierung, die für den Scheibenabschnitt eines integral mit Laufschaufeln versehenen Rotors verwendet wurde.
  • Obwohl das Heizgerät 20 im Kontext der Behandlung integral mit Laufschaufeln versehene Rotoren, die aus einer Legierung auf Titanbasis gebildet sind, be schrieben wurde, kann es zur Behandlung von integral mit Laufschaufeln versehenen Rotoren und Strömungsprofilen verwendet werden, die aus anderen Materialien, beispielsweise einer Superlegierung auf Nickelbasis, gebildet sind.
  • Man erkennt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung Herstellungs- und Reparaturverfahren für Strömungsprofile von integral mit Laufschaufeln versehenen Rotorenvorgesehen wurden, die völlig die obigen Mittel, Ziele und Vorteile erfüllen. Obwohl die vorliegende Erfindung im Kontext spezieller Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, wird der Fachmann, der die vorangegangene Beschreibung gelesen hat, andere Alternativen, Modifikationen und Abwandlungen davon erkennen. Deshalb sollen solche Alternativen, Modifikationen und Abwandlungen als in den breiten Umfang der angefügten Ansprüche fallend mit umfasst sein.

Claims (9)

  1. Gerät zum Durchführen lokaler Wärmebehandlung von Strömungsprofilen von integral mit Laufschaufeln versehenen Rotoren, aufweisend: eine Jacke (22) zum Anordnen über dem Strömungsprofil (14); eine Mehrzahl von Heizelementen (24), die in der Jacke vorgesehen sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Heizelementen in die Jacke eingearbeitet ist, wobei das Gerät ferner ausweist: ein Material, welches unbeabsichtigtes Erwärmen von benachbarten Strömungsprofilen verhindert, welches in die Jacke eingearbeitet ist, und Thermoelementdrähte (28), die in die Jacke eingearbeitet sind, um ein Erwärmen des Strömungsprofils während einer Wärmebehandlung nach dem Schweißen zu kontrollieren.
  2. Gerät nach Anspruch 2, wobei das Material ein Titan einfangendes Schichtmaterial ist.
  3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Jacke (22) aus einem keramischen Isolationsmaterial oder einem Hochtemperatur-Textilmaterial auf Aluminiumborsilikat-Basis ist, und wobei die Heizelemente (23) Heizdrähte hoher Wattdichte sind und die Jacke dazu dient, von den Heizelementen erzeugte Wärme an einer Oberfläche des Strömungsprofils zu konzentrieren und es zu erlauben, dass eine Schweißverbindung (16) zwischen dem Strömungsprofil und einer Nabe (12) und eine wärmebeeinflusste Zone eine Temperatur für Wärmebehandlung nach dem Schweißen erreicht und stabilisiert.
  4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend einen verstellbaren Transformator (30), der mit den Heizelementen (24) verbunden ist, um elektrischen Strom, der den Heizelementen geliefert wird, und das Strömungsprofiltemperaturprofil zu kontrollieren.
  5. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Jacke (22) das Rotorströmungsprofil (14) einschließt.
  6. Verfahren zum Reparieren eines Strömungsprofils eines integral mit Laufschaufeln versehenen Rotors, aufweisend die folgenden Schritte: maschinelles Entfernen des beschädigten Bereiches (19) des Strömungsprofils (14) des integral mit Laufschaufeln versehenen Rotors; Schweißen eines unbeschädigten Strömungsprofilabschnitts (15) an einen verbleibenden Bereich des Strömungsprofils des integral mit Laufschaufeln versehenen Rotors; Platzieren eines Geräts (20) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche über dem unbeschädigten Strömungsprofil und einer Schweißverbindung (16) zwischen dem unbeschädigten Strömungsprofil und dem verbleibenden Bereich; und Wärmebehandeln des unbeschädigten Strömungsprofils und der Schweißverbindung unter Verwendung des Heizgeräts, um verbleibende Spannungen zu verringern und Mikrostruktureigenschaften und mechanische Eigenschaften zu der Schweißverbindung und dem benachbarten Metall wiederherzustellen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner aufweisend das maschinelle Bearbeiten einer Oberfläche des unbeschädigten Strömungsprofilabschnitts (15), um eine geforderte Geometrie zu erhalten, und wobei der Wärmebehandlungsschritt in einer inerten Atmosphäre durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Schweißschritt aufweist: Schweißen eines ungeschädigten Strömungsprofilabschnitts (15), der aus einer Legierung auf Titanbasis gebildet ist, an den verbleibenden Bereich des Strömungsprofils des integral mit Laufschaufeln versehenen Rotors.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei der Wärmebehandlungsschritt aufweist: Altern des Strömungsprofilabschnitts bei einer Temperatur in dem Bereich von 1275°F bis 1325°F (691 bis 718°C) für eine Zeitdauer in dem Bereich von 1 h bis 4 h und Kühlen des gealterten Strömungsprofilabschnitts mit einer Rate von 40°F bis 100°F (22 bis 56°C) pro Minute.
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