DE69116440T2

DE69116440T2 - Verfahren zur Reparatur von Turbinen

Info

Publication number: DE69116440T2
Application number: DE69116440T
Authority: DE
Inventors: Michael James Fraser
Original assignee: Turbine Blading Ltd
Current assignee: Turbine Blading Ltd
Priority date: 1990-06-12
Filing date: 1991-06-10
Publication date: 1996-08-08
Anticipated expiration: 2011-06-11
Also published as: ATE133235T1; GB2244943B; GB2244943A; EP0461589A1; DE69116440D1; GB9112124D0; JPH04231182A; AU7828091A; CA2044302C; US5185924A; CA2044302A1; AU647479B2; EP0461589B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur von Turbinen und Teilen derselben und beschäftigt sich primär mit der Reparatur von manchmal auch als Düsen oder Zwischenböden bezeichneten Leitradschaufeln, deren Zweck es ist, Dampf oder Gase auf die Laufschaufeln zu lenken.
Beim Betrieb einer Turbine unterliegen Leitradschaufeln, die am Hochdruckende der Turbine angeordnet sind, einem Verschleiß, der primär durch Teilchen bewirkt wird, die vom Dampf mitgerissen werden, wobei der größte Teil des Verschleißes auf der Fläche auftritt, die zum hereinkommenden Dampf hin gerichtet ist. Jedoch unterliegt auch die gegenüberliegende Fläche der Leitradschaufel einem Verschleiß aufgrund der Wirkung von Dampf oder Teilchen, die von der angrenzenden Laufschaufelreihe auf die gegenüberliegende Seite der Leitradschaufeln zurückprallen.
In der Vergangenheit wurden in den Fällen, in denen Verschleiß oder Schäden einer ausreichenden Größe, um den Wirkungsgrad einer Turbine zu beeinträchtigen, aufgetreten waren, die Leitradschaufeln ersetzt, was unausweichlich zu sehr beträchtlichen Kosten führte.
Es ist vorgeschlagen worden, diesen Verschleiß zu minimieren, indem an der Hinterkante der Leitradschaufeln, dem für Schäden anfälligsten Bereich, ein Stellit-Einsatzstück vorgesehen wird. Aufgrund der Inkompatibilität von Stellit mit dem Grundmaterial der Schaufel, üblicherweise einem 12%igen Chromstahl, mußte ein relativ weiches Schweißmaterial, Inconel, verwendet werden, um sicherzustellen, daß das Einsatzstück richtig an der Leitradschaufel befestigt war, und im Hinblick auf die rauhen Bedingungen in einer Turbine unterlag das Inconel einer viel größeren Verschleißrate als die Leitradschaufel und natürlich das Stellit-Einsatzstück.
In Teilen einer Turbine, z.B. dem ersten Schaufelsatz der Hochdruckstufe oder Zwischendruckstufe, sind die Leitradschaufeln sehr eng zueinander angeordnet, was ihre Reparatur extrem schwierig macht. Während die verschlissene Hinterkante in einigen Fällen in verschiedenen Schweißdurchgängen aufgebaut werden konnte, bedeutete dies, daß alles neue Material, das auf die Schaufel gegeben wurde, "gegossen" war, und in Anbetracht der benötigten Anzahl von Durchgängen war der Wärmeeintrag für jede Leitradschaufel beträchtlich, was zu Verwindung führen konnte, was anschließend sehr schwierig, wenn nicht unmöglich zu korrigieren war, wodurch es zu ungleichmäßigen Lücken zwischen den Leitradschaufeln und der Möglichkeit beträchtlicher eingebauter Spannung in der Struktur als ganzem führte, was zu vorzeitigem Versagen führen konnte.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Reparatur von Leitradschaufeln zur Verfügung zu stellen, das die obengenannten Probleme überwindet oder minimiert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung stellen wir ein Verfahren zur Reparatur eines beschdigten und/oder angefressenen Hinterkantenabschnitts einer Leitradschaufel zur Verfügung, wobei besagtes Verfahren die Schritte umfaßt:
(1) Entfernung eines Teils (24) der Leitradschaufel, wobei besagter Teil beträchtlich größer als der beschädigte und/oder angefressene Hinterkantenabschnitt ist, wobei besagter Abschnitt wenigstens 20% der Oberfläche besagter Leitradschaufel (12) ausmacht;
(2) Herstellung eines vorgeformten Einsatzstücks (20), das aus einem Material hergestellt ist, das identisch oder kompatibel mit besagter Leitradschaufel (12) ist, wobei die Größe und Form besagten Einsatzstücks (20) ihm ermöglicht, den entfernten Teil (24) zu ersetzen;
(3) Behandlung besagten Einsatzstücks (20), so daß wenigstens der Hinterkantenabschnitt (21) desselben eine Oberfläche hat, die harter ist als das Material, aus dem das Einsatzstück (20) hergestellt ist;
(4) Anschweißen besagten Einsatzstücks (20) an besagte Leitradschaufel (12) mit einem Schweißmaterial, das identisch mit oder ähnlich zu dem Material der Leitradschaufel und/oder des Einsatzstücks ist.
Die Größe des Einsatzstücks ist ausreichend, um sicherzustellen, daß jede Schweißlinie, die sich im wesentlichen parallel zur Hinterkante erstreckt, ausreichend weit von der Hinterkante angeordnet ist, um von jedem Bereich hohen Verschleißes entfernt zu sein.
Vorzugsweise macht besagtes Einsatzstück einen beträchtlichen Teil der Hinterkante besagter Leitradschaufel aus. Alternativ umfaßt besagtes Einsatzstück einen beträchtlichen Teil besagter Hinterkante.
Vorzugsweise kann besagtes Reparaturverfahren auch ein Wärmebehandlungsverfahren umfassen, das für eine Entspannung der Leitradschaufel nach ihrer Reparatur sorgt.
Da das Material des Einsatzstücks identisch oder kompatibel mit dem Material der Turbinenschaufel ist, kann die Befestigung des Einsatzstücks an der Schaufel vorzugsweise mit einem ähnlichen Material vorgenommen werden, und es ist nicht erforderlich, ein weiches oder absorbierendes Schweißmaterial zu verwenden, das, obgleich ein solches Material eine befriedigende Bindung zwischen den Teilen bereitstellen könnte, wegen seiner Weichheit zu Erosion neigt, was dazu führen könnte, daß sich das Einsatzstück vom Rest des Leitrades löst.
Während daran gedacht ist, daß das Material des Einsatzstücks identisch mit oder sehr ähnlich zu dem Material der Schaufel sein kann, ist auch daran gedacht, daß ein härteres Material verwendet werden kann, das, obgleich härter, noch kompatibel mit der Turbinenschaufel sein kann, indem es daran unter Verwendung eines Schweißmaterials befestigt werden kann, das relativ hart ist.
Wenn ein unterschiedliches Material verwendet wird, kann ein solches Material wegen seiner verbesserten Verschleißeigenschaften oder möglicherweise seiner Geeignetheit für Härtungsbehandlungen, wie etwa Diffusionslegierung oder Plasmaspritzung, ausgewählt werden, und es ist daran gedacht, daß das Einsatzstück nicht nur vor der Befestigung am Rest der Leitradschaufel behandelt werden kann, sondern daß weitere Härtungs- und/oder Beschichtungsbehandlungen durchgeführt werden können, nachdem es daran befestigt ist. Z.B. ist daran gedacht, daß ein Einsatzstück durch ein Diffusionslegierungsverfahren gehärtet werden kann, bevor es am Rest der Leitradschaufel befestigt wird, und dann einem Plasmaspritz-Härtungsverfahren unterzogen werden kann, nachdem es am Rest der Leitradschaufel befestigt worden ist, um eine zusätzliche Verschleißwiderstandsbeschichtung bereitzustellen.
Falls gewünscht, kann der Schweißbereich ebenfalls einer Plasmaspritzung unterzogen werden, um eine Abdeckung bereitzustellen, um den Verschleiß des Schweißmaterials zu verhindern, oder alternativ kann eine Stellit-Abdeckung über der Schweißung vorgesehen werden.
Es ist auch daran gedacht, daß mehrere Plasmaspritzbeschichtungen verwendet werden, um die reparierte Leitradschaufel zu einer vorbestimmten gewünschten Form aufzubauen, und mehrere Durchgänge können verwendet werden, um einige Bereiche mehr als andere aufzubauen, um die erforderliche Form der Schaufel herzustellen, um ihre Lebensdauer oder ihren Wirkungsgrad oder beides zu verlängern.
Es ist daran gedacht, daß in einigen Fällen der Verschleiß, der an Turbinenleitradschaufeln aufgetreten ist, selbst keine Reparatur notwendig machen könnte. Das Reparaturverfahren ist jedoch in gleicher Weise anwendbar, wenn gewünscht ist, an der Form der Leitradschaufeln geringfügige Veränderungen vorzunehmen, um den Wirkungsgrad zu verbessern.
Während der Herstellung einer Leitradanordnung, die eher ein Zwischenboden als eine Düsenanordnung ist, ist es üblich, daß die Schaufeln in einer Form gehalten werden und dann durch ein Gießverfahren innere und äußere Ringe ausgebildet werden, was manchmal die relativen Positionen der Schaufeln verändert. Die Leitradschaufeln können dann unterschiedliche Lücken zwischen verschiedenen Schaufeln aufweisen und/oder einzelne Schaufeln können geringfügig falsch ausgerichtet sein.
Die Positionierung und Form einer Leitradschaufel ist für die Leistung einer Turbine hoch kritisch, und selbst geringe Fehler können zu einem beträchtlichen Abfall im Wirkungsgrad und damit zu signifikant erhöhten Brennstoffkosten, um eine bestimmte Elektrizitätsmenge zu erzeugen, führen.
Es ist daran gedacht, daß das Reparaturverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, um sicherzustellen, daß alle Leitradschaufeln richtig zueinander positioniert sind und jede Leitradschaufel die richtige Konfiguration und Form besitzt, um einen maximalen Wirkungsgrad wenigstens dieses Teils der Turbine sicherzustellen.
Die Positionierung der Einsatzstücke, die einen beträchtlichen Teil jeder Leitradschaufel bilden können, kann durch die Verwendung von Führungen erleichtert werden, die auf einer ersten Leitradschaufel anbringbar sind, um die Position eines Einsatzstückes für eine benachbarte Leitradschaufel vor dem Anschweißen dieses Einsatzstücks am Rest der Leitradschaufel vorzubestimmen.
Da man erwarten kann, daß während der Schweißung eine Relativbewegung zwischen dem Einsatzstück und dem Rest der Leitradschaufel auftritt, können Führungen, die verwendet werden, um die Einsatzstücke zu positionieren, aber nicht ihre Bewegung einzuschränken, das Einsatzstück absichtlich in einer nicht ausgerichteten Stellung positionieren, und die Ausrichtung des Einsatzstücks außer der Stellung wird, wenn die Schweißung abgeschlossen ist, durch die Bewegung kompensiert werden, die zwischen dem Einsatzstück und dem Rest der Leitradschaufel während der Schweißung aufgetreten ist.
Die Positionierung der Verbindungsstelle weg von der Hinterkante der Schaufel und ebenfalls weg von jedem Bereich hohen Verschleißes verschiebt nicht nur den Bereich möglicher Schwäche, d.h. der Schweißung, in einen Bereich, von dem weit weniger wahrscheinlich ist, daß er während des Betriebs der Turbine anfällig für Erosion ist, sondern stellt auch sicher, daß ein großes Stück der Leitradschaufel entfernt wird, wodurch leichterer Zugang zu einer benachbarten Schaufel und Behandlung derselben durch Plasmaabscheidung z.B. während des Schweißverfahrens ermöglicht wird.
Da Plasmaabscheidung ein "Sichtlinien"-Verfahren ist, sofern nicht ein wesentlicher Teil des Einsatzstücks entfernt wird, wäre es dann nicht möglich, Plasmaabscheidung auf einem großen Teil der Leitradschaufel durchzuführen, da der Zugang dazu durch benachbarte Leitradschaufeln beschränkt wäre. Die Entfernung eines beträchtlichen Teils ermöglicht einen solchen Zugang und erlaubt somit, daß eine Leitradschaufel unter Verwendung von Plasmaabscheidung so aufgebaut wird, daß die endgültige Gestalt und Form genau gesteuert werden kann.
Während daran gedacht ist, daß jedes Einsatzstück vor der Befestigung am Rest der Leitradschaufel gehärtet werden wird, mit der Ausnahme eines Bereiches, entlang dessen die Schweißung stattfindet, kann eine solche Behandlung, um eine gehärtete Oberfläche oder einen gehärteten Bereich zu erstellen, ausgewählt werden, und, wenn eine Leitradschaufelanordnung, die repariert werden soll, inspiziert wird und die Charakteristika des Verschleißes zu sehen sind, ist daran gedacht, daß selektive Härtung der Einsatzstücke stattfinden kann, um sicherzustellen, daß die Bereiche, die anfälliger für Erosion erscheinen, am besten in einer Weise behandelt werden, daß weiteres Auftreten solcher Erosion minimiert und somit die Lebenserwartung der Anordnung erhöht wird.
Es ist auch daran gedacht, daß nach der Inspektion einer verschlissenen Anordnung Veränderungen an der Gestaltung jeder Schaufel als Ganzes vorgenommen werden können, indem ein Einsatzstück mit unterschiedlicher Dicke, Form oder Konfiguration eingesetzt wird, um nicht nur den Wirkungsgrad der Turbine als Ganzes zu erhöhen, sondern auch durch Modifikation der Form die Erosion zu verringern.
Da die Einsatzstücke vor der Befestigung am Rest der Anordnung behandelt werden und daran gedacht ist, daß Diffusionslegierung eine bevorzugte Form der Behandlung sein kann, erfordern solche Behandlungen, daß das Einsatzstück auf sehr hohe Temperaturen angehoben wird, was, wenn dies an der Anordnung als Ganzes durchgeführt wird, beträchtlichen Schaden an anderen Teilen der Anordnung verursachen kann, was zu eingebauter Spannung führt, die nicht befriedigend abgebaut werden kann, und die gesamte Anordnung beeinträchtigen könnte.
Die isolierte Behandlung der Einsatzstücke, mit jeder für Schweißbereiche notwendigen Abschirmung, stellt sicher, daß ein befriedigendes Härtungsverfahren ohne jegliche nachteilige Auswirkungen für andere Teile der Anordnung stattfinden kann.
In einigen Fällen kann es sein, daß ein Schaden nicht nur an jeder Leitradschaufel aufgetreten ist, sondern auch an den inneren und äußeren Ringen, zwischen denen die Schaufeln befestigt sind, und das Reparaturverfahren oder die Modifikation der vorliegenden Erfindung ermöglicht, nach Entfernung eines beträchtlichen Teils jeder zu reparierenden oder zu modifizierenden Schaufel, Zugang zur inneren Umfangsfläche des äußeren Rings und zur äußeren Umfangsfläche des inneren Rings. Da ein Zugang durch Entfernung eines beträchtlichen Teils jeder Schaufel erlaubt wird, ermöglicht dies, daß eine Reparatur an solchen Flächen durchgeführt werden kann, z.B. durch den Aufbau von Material durch Plasmaabscheidung oder durch die Einfügung einer dünnen Lage aus hartem Material, die daran in jeder geeigneten Weise befestigt werden kann und wegen ihrer Härte genügende Widerstandsfähigkeit gegen weitere Erosion bereitstellt.
Es ist für Leitradschaufeln, zumindest in Dampfturbinen, normal, daß sie aus einem 12%igen Chromstahl hergestellt werden. Die genaue Zusammensetzung dieses Chromstahls kann sich jedoch ändern, in Abhängigkeit davon, ob sie Düsen oder Zwischenböden sind und ob sie dazu gedacht sind, im Hochdruckbereich der Turbine, im Zwischendruckbereich oder im Niederdruckbereich angeordnet zu werden.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung faßt ins Auge, daß Schaufeln in jedem Bereich in einer Turbine aus einem Verbundmaterial hergestellt werden können, und z.B. kann ein Zwischenboden, der im Niederdruckbereich angeordnet ist, ein Einsatzstück aufweisen, das aus einem Material hergestellt ist, das üblicherweise in einem Hochdruckbereich der Turbine verwendet wird, und in solch einem Fall wird das Einsatzstück mit dem Material kompatibel sein, aus dem der Rest des Niederdruck-Zwischenbodens hergestellt ist, aber verbesserte Verschleißeigenschaften bieten.
Die Härtung besagten Einsatzstücks kann jedes geeignete Härtungsverfahren umfassen, wie etwa Diffusionslegierung, ein Plasmaspritzverfahren, Wärmehärtung oder jedes andere geeignete Verfahren, um sicherzustellen, daß wenigstens der Kantenbereich des Schaufeleinsatzstückes eine harte und somit verschleißbeständige Oberfläche aufweist.
Vorzugsweise wird wenigstens eine Seite, z.B. die Druckseite, der Schaufel einer Härtung durch Diffusionslegierung unterzogen, und vor oder nach Befestigung des Einsatzstücks am Rest der Schaufel kann die andere Seite der Schaufel einer Härtung durch Plasmaspritzung unterzogen werden, und, falls erforderlich, kann die besagte eine Seite ebenfalls einem Plasmaspritzverfahren unterzogen werden.
Vorzugsweise ist der beträchtliche Teil der Schaufel, der entfernt wird, ein größerer Teil, als notwendig erschiene, um den Verschleiß oder den Schaden, der der Schaufel zugefügt worden ist, zu reparieren, was, obgleich es unnötig erscheinen würde, signifikante und durchaus unerwartete Vorteile ergibt:
1. die Entfernung eines großen Teils jeder Schaufel ermöglicht Zugang zu benachbarten Schaufeln, um es zu ermöglichen, daß das Reparaturverfahren durchgeführt werden kann, wobei ein solches Reparaturverfahren ohne Entfernung eines beträchtlichen Teils jeder Schaufel nicht möglich gewesen wäre;
2. durch Sicherstellung, daß jedes Einsatzstück einen beträchtlichen Teil jeder Schaufel umfaßt, ist es sichergestellt, daß unter normalen Umständen mehrere Einsatzstücke hergestellt werden können, die genau dieselbe Größe aufweisen und genügend groß sein werden, um sicherzustellen, daß alle beschädigten Teile jeder Schaufel durch neues Material ersetzt werden;
3. da das Schaufeleinsatzstück den Hinterkantenbereich umfaßt, der ein relativ dünner Teil der Schaufel ist, wird durch Bereitstellung eines Einsatzstücks beträchtlicher Größe das Material des Einsatzstücks, wenn es sich der Hinterkante der Schaufel nähert, wesentlich dicker sein als die Hinterkante, wodurch sichergestellt wird, daß das Einsatzstück mit dem Rest der Schaufel über wenigstens die Länge desselben mit einer beträchtlichen Dicke verbunden ist, wodurch eine viel sichere Verbindung erstellt wird;
4. der Großteil der Verbindungslinie zwischen dem Einsatzstück und der Schaufel wird in ausreichendem Abstand von der Hinterkante angeordnet sein, was sicherstellt, daß jede Schwäche, die durch die Schweißlinie auftritt, in ausreichendem Abstand vom Bereich des maximalen Verschleißes angeordnet ist.
Es ist bei solch einem Einsatzstück normal, daß eine Bewegung des Einsatzstücks oder des Rests der Schaufel aufgrund der Beaufschlagung mit beträchtlicher Warme während des Schweißverfahrens stattfindet.
Wenn die erwartete Bewegung erst einmal bekannt ist, ist daran gedacht, daß das Einsatzstück vor dem Anschweißen an die Schaufel offensichtlich verschoben angeordnet werden kann, so daß die Bewegung, von der erwartet wird, daß sie während des Schweißens auftritt, die Schaufel und/oder das Einsatzstück in ihre (seine) beabsichtigte Position zurückbringt.
Die Form und Positionierung von Schaufeln, insbesondere in Dampfturbinen, ist für ihren Wirkungsgrad hoch kritisch, und das Reparaturverfahren der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um die Form existierender Schaufeln zu verbessern, ohne ihren vollständigen Ersatz erforderlich zu machen, und/ oder die Genauigkeit der Positionierung jeder einzelnen Schaufel und des Abstands zwischen benachbarten Schaufeln zu verbessern, um den Wirkungsgrad der Turbine weiter zu verbessern, und an Turbinenschaufeln zur Verbesserung des Wirkungsgrades sogar dann durchgeführt werden können, wenn einzelne Schaufeln nicht besonders verschlissen oder beschädigt sein könnten.
Das Reparaturverfahren der vorliegenden Erfindung besitzt einen weiteren Vorteil gegenüber dem Ersatz der Schaufeln, indem es die Zeit, die erforderlich ist, um eine Schaufelanordnung vollständig zu reparieren, beträchtlich senkt, insbesondere erlaubt dies, wenn alle Einsatzstücke, die eine identische Form aufweisen, vorgeformt und gehärtet werden können und wenn ein identisches Stück aus jeder Schaufel entfernt werden kann, einen gewissen Grad an Mechanisierung oder Automation des Verfahrens zur Entfernung eines Stücks von jeder Schaufel.
Die Erfindung wird nunmehr nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
FIGUR 1 eine Ansicht einer Turbinen-Leitradschaufelanordnung ist;
FIGUR 2 eine Ansicht eines Teils der in Figur 1 dargestellten Ansicht ist, die den Schaden an den Turbinenschaufeln zeigt;
FIGUR 3 eine zur Figur 2 ähnliche Ansicht nach Entfernung eines Teils von jeder Schaufel ist;
FIGUR 4 ein Einsatzstück veranschaulicht;
FIGUR 5 eine Ansicht der Leitradschaufeln ist, nachdem die Einsatzstücke daran angeschweißt worden sind;
FIGUR 6 eine Ansicht der fertigen reparierten Leitradschaufelanordnung ist;
FIGUR 7 ein Querschnitt durch eine Leitradschaufel ist.
Bezugnehmend zunächst auf Figur 1 umfaßt die Leitradschaufelanordnung eine äußere ringförmige Komponente 10, eine innere ringförmige Komponente 11, zwischen denen mehrere Schaufeln befestigt sind, wie diejenigen, die bei 12, 13 und 14 dargestellt sind.
Die Schaufelanordnung, die in Figur 1 dargestellt ist, zeigt die Hinterkanten der Schaufeln, die diejenigen sind, die während des Gebrauchs am anfälligsten für Verschleiß sind.
Die Schaufelanordnungen werden normalerweise in zwei Hälften hergestellt und die Anordnung kann entlang den bei 15 und 16 dargestellten Linien getrennt werden.
Nunmehr bezugnehmend auf Figur 2 sind die Hinterkanten der Schaufeln 12, 13, 14 dargestellt, an denen Verschleiß und Schäden stattgefunden haben, wie durch die beschädigten Kanten 17, 18 und 19 dargestellt.
Um eine Reparatur durchzuführen, werden vorgeformte Einsatzstücke oder Werkstücke hergestellt, wie etwa dasjenige, das in Figur 4 dargestellt ist und allgemein mit 20 veranschaulicht ist. Das Werkstück kann jede geeignete Form aufweisen, in Abhängigkeit von den Abmessungen der Form der zu reparierenden Schaufel, besitzt aber typischerweise eine Form, in der das Einsatzstück einen sehr beträchtlichen Teil, wenn nicht sogar die Gesamtheit, des Hinterkantenbereichs 21 bildet und eine Abmessung quer zur Hinterkante 21 aufweist, die einen beträchtlichen Teil der Leitradschaufel umfaßt, z.B. 20%, und sich in manchen Fällen 50% des Ganzen oder sogar noch mehr annähern kann. Eine solche Abmessung stellt sicher, daß der Bereich, wie angegeben mit dem Pfeil 22, in ausreichendem Abstand vom Hinterkantenbereich 21 angeordnet ist, der üblicherweise anfälliger für Schäden und Verschleiß ist als die Vorderkante der Schaufel.
Das Einsatzstück 20 ist aus einem Material hergestellt, das identisch oder zumindest kompatibel, d.h. ähnliche Härte und ähnliches Material, mit dem Basismaterial jeder Leitradschaufel ist und wird anschließend irgendeiner geeigneten Form von Härtungsverfahren unterzogen, wonach ein beträchtlicher Teil des Einsatzstücks 20, wenn nicht insgesamt, wenigstens eine harte Oberfläche aufweist.
Falls gewünscht kann ein Kantenbereich an der halbkreisförmigen Schweißlinie 23 vor einem solchen Härtungsverfahren abgeschirmt werden, um sicherzustellen, daß das Material entlang der Schweißlinie 23 im wesentlichen unbeeinflußt vom Härtungsverfahren bleibt.
Nunmehr zusätzlich bezugnehmend auf Figur 3 wird ein Stück jeder Schaufel entfernt, wie etwa an Schaufeln 12, 13 und 14, um einen Ausschnitt 24, 25 und 26 in einer solchen Form übrigzulassen, daß er ein Einsatzstück aufnehmen kann, wie etwa dasjenige, das in Figur 4 dargestellt ist.
Da die Schaufelanordnung, wie in Figur 1 gezeigt, in zwei Hälften hergestellt ist, kann die Anordnung getrennt werden, und eine Endleitradschaufel wird zunächst maschinell bearbeitet, um den Ausschnitt zu entfernen, wie denjenigen, der bei 24, 25, 26 gezeigt ist, und anschließend kann ein Ausschnitt an jeder Schaufel ihrerseits hergestellt werden, wobei der zuvor in der benachbarten Schaufel erstellte Ausschnitt Zugang zur nächsten ermöglicht, um den notwendigen Ausschnitt zu erstellen.
Nachdem die notwendigen Stücke aus jeder Schaufel ausgeschnitten worden sind, kann das Einsatzstück, wie dasjenige, das bei 20 in Figur 4 dargestellt ist, an Ort und Stelle durch Anschweißen befestigt werden, und Figur 5 veranschaulicht die Anordnung, in der mehrere Einsatzstücke, wie dasjenige, das bei 20 in Figur 4 dargestellt ist, an Ort und Stelle befestigt worden sind, wie etwa die Einsatzstücke 28, 29 und 30 auf den Leitradschaufeln 12, 13 und 14.
Während in der veranschaulichten Ausführungsform die Einsatzstücke eine solche Form aufweisen, daß sie Materialstücke derselben Abmessung ersetzen, ist daran gedacht, daß ein Einsatzstück den Rand jeder Leitradschaufel erweitern kann und eine Form aufweisen kann, die von der ursprünglichen Form der Schaufel verschieden ist, um den Wirkungsgrad der Turbine zu verbessern oder um andere Betriebseigenschaften zu verbessern, um das Arbeiten der Turbine als Ganzes oder ihre Lebenserwartung zu erhöhen.
Nach dem Anschweißen jedes Einsatzstücks an die Schaufel unter Verwendung eines Schweißmaterials, das ähnlich ist zu dem Material des Einsatzstücks und/oder der Schaufel, die in allen Fällen ähnlich oder kompatibel miteinander sind, kann jede notwendige Arbeit an der Schweißnaht durchgeführt werden, um die Leitradschaufelanordnung in ihre ursprüngliche Form zurückzubringen, wie in Figur 6 dargestellt. Es ist daran gedacht, daß die Schweißung eine Einbrandschweißung sein kann, die nur von einer Seite jeder Schaufel ausgeführt wird, wobei der Ausschnitt in der benachbarten Schaufel ausreichenden Zugang zur Schaufel ermöglicht, um ein befriedigendes Schweißverfahren auszuführen. Wenn der Teil der Schaufel, der entfernt worden ist, keine ausreichende Größe besäße, wäre ein solcher Zugang nicht möglich.
Ein weiterer Vorteil wird durch die Ausführung der Schweißung von nur einer Seite insofern gewonnen, als die Seite, wo der größte Teil der Schweißung sichtbar sein wird, so ausgewählt werden kann, daß sie die Seite ist, die während des Betriebs der Turbine weniger anfällig gegen Verschleiß ist.
Ein Wärmebehandlungsverfahren kann zu Entspannungszwecken durchgeführt werden, während dem die Schaufeln auf vorbestimmte Temperaturen über eine vorbestimmte Zeitdauer angehoben und für eine bestimmte Zeitdauer bei solchen Temperaturen gehalten werden können, wonach man sie in kontrollierter Weise abkühlen lassen kann.
Figur 7 ist ein Querschnitt durch eine Leitradschaufel 40, die eine Hochdruckseite 41, eine Niederdruckseite 42 und einen Vorderkantenbereich 43 und einen Hinterkantenbereich 44 aufweist.
Da es die Hochdruckseite 41 ist, die am anfälligsten gegen Erosion und Schäden ist, ist daran gedacht, daß wenigstens die Hochdruckseite 41 eines neuen Einsatzstücks einer Diffusionslegierung unterzogen werden wird, um ein sehr hartes Oberflächenfinish zu erstellen, und die Seite 42, die Vakuumseite oder Niederdruckseite, kann einem Plasmaspritzverfahren unterzogen werden, nachdem das Einsatzstück an der Schaufel befestigt worden ist.
Es ist weiter daran gedacht, daß die Hochdruckseite 41 zusätzlich zur Diffusionslegierung nach Befestigung an der Schaufel einem Plasmaspritzverfahren unterzogen werden kann.

Claims

1. Ein Verfahren zur Reparatur eines beschädigten und/oder angefressenen Hinterkantenabschnitts einer Leitradschaufel, wobei besagtes Verfahren die Schritte umfaßt:

(1) Entfernung eines Teils (24) der Leitradschaufel, wobei besagter Teil beträchtlich größer als der beschädigte und/oder angefressene Hinterkantenabschnitt ist, wobei besagter Abschnitt wenigstens 20% der Oberfläche besagter Leitradschaufel (12) ausmacht;

(2) Herstellung eines vorgeformten Einsatzstücks (20), das aus einem Material hergestellt ist, das identisch oder kompatibel mit besagter Leitradschaufel (12) ist, wobei die Größe und Form besagten Einsatzstücks (20) ihm ermöglicht, den entfernten Teil (24) zu ersetzen;

(3) Behandlung besagten Einsatzstücks (20), so daß wenigstens der Hinterkantenabschnitt (21) desselben eine Oberfläche hat, die härter ist als das Material, aus dem das Einsatzstück (20) hergestellt ist;

(4) Anschweißen besagten Einsatzstücks (20) an besagte Leitradschaufel (12) mit einem Schweißmaterial, das identisch mit oder ähnlich zu dem Material der Leitradschaufel und/oder des Einsatzstücks ist.

2. Ein Verfahren zur Reparatur von Leitradschaufeln nach Anspruch 1, wobei besagtes Einsatzstück (20) einen beträchtlichen Teil der Hinterkante (21) besagter Leitradschaufel (12) ausmacht.

3. Ein Verfahren zur Reparatur von Leitradschaufeln nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei besagtes Verfahren weiterhin ein wärmebehandlungsverfahren umfaßt, das für eine Entspannung der Leitradschaufel (12) nach ihrer Reparatur sorgt.

4. Ein Verfahren zur Reparatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Teil (41) besagten Einsatzstücks (40) in einem Diffusionslegierungsverfahren gehärtet wird.

5. Ein Verfahren zur Reparatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei besagtes Einsatzstück (40), oder wenigstens ein Teil (42) desselben, einer Härtung durch ein Plasmaspritzverfahren unterzogen wird.

6. Ein Verfahren zur Reparatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei besagtes Einsatzstück (20) einem Diffusionslegierungsverfahren unterzogen wird, bevor es am Rest der Leitradschaufel (12) befestigt wird, und anschließend einem Plasmaspritzhärtungsverfahren unterzogen wird, nachdem es am Rest der Leitradschaufel (12) befestigt worden ist.

7. Ein Verfahren zur Reparatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei, nach der Befestigung besagten Einsatzstücks (20) an besagter Leitradschaufel (12), besagtes Einsatzstück und/oder ein Teil besagter Leitradschaufel mehreren Plasmaspritzbeschichtungen unterzogen wird, um die Form besagter Leitradschaufel (12) zu verändern.

8. Ein Verfahren zur Reparatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei besagtes Verfahren die Veränderung der Form einer Leitradschaufel (12) von ihrer ursprünglichen Form zu einer alternativen Form umfaßt, ungeachtet irgendeiner Schädigung, der die ursprüngliche Leitradschaufel unterworfen worden war.