JP2016217246A - Repair method of turbine component and turbine component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、タービン用部品の補修方法およびタービン用部品に関する。 Embodiments described herein relate generally to a turbine component repair method and a turbine component.
ガスタービン発電プラントでは、ガスタービンと同軸に設けられた圧縮機の駆動によって圧縮された圧縮空気および燃料が燃焼器に導入され、燃焼器内に導入された圧縮空気および燃料が燃焼器ライナの燃焼室内で燃焼される。燃焼器ライナ内の燃焼により発生した高温の燃焼ガスは、トランジションピースを経て、静翼および動翼からなるタービン部へ導入される。タービン部へ導入された燃焼ガスは、タービン部内で膨張して、動翼を回転駆動させる。ガスタービン発電プラントでは、この回転駆動による運動エネルギを利用して、発電機などが発電を行っている。 In a gas turbine power plant, compressed air and fuel compressed by driving a compressor provided coaxially with the gas turbine are introduced into the combustor, and the compressed air and fuel introduced into the combustor are combusted by the combustor liner. Burned indoors. The high-temperature combustion gas generated by the combustion in the combustor liner is introduced into the turbine section including the stationary blades and the moving blades through the transition piece. The combustion gas introduced into the turbine section expands in the turbine section and drives the rotor blades to rotate. In a gas turbine power generation plant, a generator or the like generates electric power using kinetic energy generated by this rotational drive.
また、近年では、大気中への二酸化炭素の排出量削減の観点から、天然ガスと酸素との燃焼により生成されたＣＯ２を作動流体に用いてタービンを駆動するＣＯ２タービン発電プラントが注目されている。ＣＯ２タービンでは、生成されたＣＯ２の大部分を燃焼器に循環させる方式が採用され、ＣＯ２の排出量を削減することができる。 In recent years, a CO 2 turbine power plant that drives a turbine using CO 2 generated by combustion of natural gas and oxygen as a working fluid has attracted attention from the viewpoint of reducing carbon dioxide emissions to the atmosphere. ing. In the CO 2 turbine, a system in which most of the generated CO 2 is circulated to the combustor is adopted, and the CO 2 emission can be reduced.
ガスタ−ビンやＣＯ２タービンの高温部分に用いられる部品（以下、高温部品ともいう）である燃焼器ライナ、トランジションピ−ス、静翼および動翼は、Ｎｉ基、Ｃｏ基、Ｎｉ−Ｆｅ基などの超合金で形成されている。しかしながら、これらのタ−ビンの運転に伴い、これらの高温部品には種々の損傷が生じる。例えば、これらの高温部品は高温の燃焼ガス雰囲気に曝されているため、高温部品の材質劣化が生じることがある。また、これらのタ−ビンの起動時には、高温部品は低温環境域から高温環境域に推移し、タービンの停止時には、高温部品は高温環境域から低温環境域に推移する。高温部品の温度が推移する段階で、高温部品には、熱疲労が生じ、疲労損傷が蓄積する。その結果、高温部品にはき裂や減肉などの損傷部が生じることがある。高温部品の保守管理について、例えば、高温部品の定検毎の補修では、高温部品の基材の組成に近い組成の補修材を高温部品に発生した損傷部に施すことにより、損傷部を補修している。 Combustor liners, transition pieces, stationary blades, and moving blades, which are components used in the high temperature portion of a gas turbine or CO 2 turbine (hereinafter also referred to as high temperature components), are Ni-based, Co-based, Ni-Fe-based It is made of superalloy. However, with the operation of these turbines, various damages occur on these hot parts. For example, since these high-temperature parts are exposed to a high-temperature combustion gas atmosphere, material deterioration of the high-temperature parts may occur. Further, when these turbines are started, the high temperature components change from the low temperature environment region to the high temperature environment region, and when the turbine is stopped, the high temperature components change from the high temperature environment region to the low temperature environment region. At the stage where the temperature of the high-temperature component changes, thermal fatigue occurs in the high-temperature component, and fatigue damage accumulates. As a result, damaged parts such as cracks and thinning may occur in high-temperature parts. Regarding maintenance management of high-temperature parts, for example, in repairs at regular inspections of high-temperature parts, repairing damaged parts by applying repair material with a composition close to the composition of the base material of high-temperature parts to the damaged parts generated in the high-temperature parts. ing.
補修材で補修した高温部品について、損傷部に施した補修材は、高温部品の基材に比べて酸化されやすいことがある。そのため、補修した高温部品をガスタ−ビンやＣＯ２タービンに再度使用した場合、補修部の材料劣化が生じやすくなるというおそれがある。 About the high temperature component repaired with the repair material, the repair material given to the damaged part may be easily oxidized as compared with the base material of the high temperature component. Therefore, when the repaired high-temperature part is used again for a gas turbine or a CO 2 turbine, there is a risk that material deterioration of the repaired portion is likely to occur.
本発明が解決しようとする課題は、ガスタービンやＣＯ２タービンの高温部品などのタービン用部品に生じているき裂や高温酸化による減肉などの損傷部を補修材で補修し、かつ、補修部の耐酸化性を向上させたタービン用部品の補修方法およびタービン用部品を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to repair a damaged part such as a crack generated in a turbine component such as a high temperature component of a gas turbine or a CO 2 turbine, or a thinning due to high temperature oxidation with a repair material, and repair. It is to provide a turbine component repair method and a turbine component in which the oxidation resistance of a part is improved.
実施形態のタービン用部品の補修方法は、タービン用部品の使用後に前記タービン用部品を受入れて、前記タービン用部品の損傷検査を行う受入検査工程と、損傷部を有する前記タービン用部品の基材の外表面上に形成された酸化層を除去する酸化層除去工程と、前記タービン用部品の基材の内表面上に形成されたコーティング層を除去するコーティング層除去工程と、前記基材の外表面に形成された前記損傷部を覆うように、前記基材の外表面上にろう付け補修材を配置する補修材配置工程と、前記ろう付け補修材を拡散熱処理し、前記ろう付け補修材を溶融してろう付け補修材の融液を前記損傷部に充填し、前記ろう付け補修材の融液を固化してろう付け補修材の溶融固化物を前記損傷部にろう付けする拡散ろう付け工程と、前記ろう付け補修材の溶融固化物をろう付けした前記基材の外表面を仕上げ加工する表面仕上げ工程と、前記表面仕上げ工程でろう付け補修したタービン部用品を熱処理し、前記ろう付け補修材の溶融固化物の表面上に酸化保護皮膜を形成する予酸化工程と、前記予酸化工程で形成された前記基材の内表面上の酸化保護皮膜を除去する酸化保護皮膜除去工程と、前記基材の内表面上にリコーティング層を形成するリコーティング工程と、を備える。 In the turbine part repair method according to the embodiment, the turbine part is received after use of the turbine part, and a damage inspection of the turbine part is received, and the turbine part base material having a damaged part is provided. An oxide layer removing step for removing the oxide layer formed on the outer surface of the turbine component, a coating layer removing step for removing the coating layer formed on the inner surface of the substrate of the turbine component, and an outer surface of the substrate A repair material arranging step of arranging a brazing repair material on the outer surface of the base material so as to cover the damaged portion formed on the surface; and a diffusion heat treatment of the brazing repair material, and the brazing repair material A diffusion brazing step of melting and filling the damaged portion with the melt of the brazing repair material, solidifying the melt of the brazing repair material, and brazing the molten solidified product of the brazing repair material to the damaged portion And brazing A surface finishing step for finishing the outer surface of the base material brazed with the melted and solidified material of the repair material, and a turbine part product brazed and repaired in the surface finishing step is heat treated to melt and solidify the brazed repair material. A pre-oxidation step for forming an oxidation protection film on the surface of the substrate, an oxidation protection film removal step for removing the oxidation protection film on the inner surface of the substrate formed in the pre-oxidation step, and the inner surface of the substrate And a recoating step for forming a recoating layer thereon.
ガスタービンやＣＯ２タービンの高温部品などのタービン用部品に生じているき裂や高温酸化による減肉などの損傷部を補修材で補修し、かつ、補修部の耐酸化性を向上したタービン用部品の補修方法およびタービン用部品を提供することができる。 For turbines that have repaired damaged parts such as cracks and thinning due to high-temperature oxidation in turbine parts such as high-temperature parts of gas turbines and CO 2 turbines, and improved the oxidation resistance of the repaired parts A component repair method and a turbine component can be provided.
以下、実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
図１は、損傷していない新品のタービン用部品の断面の模式図である。損傷していないタービン用部品１の基材１０の内表面１０２（以下、内表面ともいう）上には、ボンドコート１１が形成されている。ボンドコート１１の表面上には、トップコート１２が形成されている。なお、本明細書において、ボンドコート１１およびトップコート１２を含む層をコーティング層１４という。
FIG. 1 is a schematic view of a cross section of a new turbine component that is not damaged. A
図２は、実施の形態のタービン用部品の補修方法を概略的に示す工程図である。材質劣化とともに疲労損傷等を受けたタービン用部品を補修して再使用するために、タービン用部品の使用後に、タービン用部品を受入れて、タービン用部品の損傷検査を行う（受入検査工程Ｓ１）。図３は、受入検査工程Ｓ１で受入れる、損傷しているタービン用部品２の損傷部を拡大した断面の模式図である。熱疲労によって損傷しているタービン用部品２の基材１０の外表面１０１（以下、外表面ともいう）には、損傷部１０ａが形成されている。さらに、損傷部１０ａを含む基材１０の外表面１０１上には、自然に形成された酸化層１３が形成されている。
FIG. 2 is a process diagram schematically showing a method for repairing a turbine component according to the embodiment. In order to repair and reuse a turbine part that has suffered fatigue damage and the like due to material deterioration, after using the turbine part, the turbine part is received and the turbine part is inspected for damage (acceptance inspection step S1). . FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged damaged portion of the damaged turbine component 2 received in the receiving inspection step S1. A damaged
なお、本明細書において、特に説明のない限りにおいて、基材の内表面とは、タービンの作動流体と接する表面であり、基材の外表面とは、タービンの冷却流体と接する表面である。 In the present specification, unless otherwise specified, the inner surface of the base material is a surface in contact with the working fluid of the turbine, and the outer surface of the base material is a surface in contact with the cooling fluid of the turbine.
基材１０は、例えば、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（ヘインズアロイ社製）やハステロイＸ（ヘインズアロイ社製）などのニッケル基耐熱合金で構成されている。
The
ボンドコート１１は、例えば、ＮｉＣｏＣｒＡｌＹなどの合金で構成されている。ボンドコート１１は、例えば、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）、真空プラズマ溶射（ＶＰＳ）などによって形成される。また、ボンドコート１１の表面に積層して形成されたトップコート１２は、例えば、微小量のＹ２Ｏ３を含有して安定化したＺｒＯ２などのセラミックスで構成されている。トップコート１２は、例えば、大気プラズマ溶射（ＡＰＳ）などによって形成される。
The
受入検査工程Ｓ１では、損傷しているタービン用部品２を目視によって観察し、基材１０の外表面１０１に形成されたき裂や高温酸化により生じた減肉などの損傷部１０ａの有無、損傷部１０ａの発生箇所などを確認する。さらに、例えば、浸透探傷検査によって、損傷部１０ａの有無、損傷部１０ａの発生箇所などを検査する。なお、損傷部１０ａを確認および検査する前に、損傷しているタービン用部品２に対して、後述する第１の洗浄工程Ｓ４で実施する洗浄と同様の洗浄を施してもよい。以下では、損傷部１０ａがき裂である態様について説明するが、実施の形態においては、このような形態に限定されない。
In the acceptance inspection step S1, the damaged turbine component 2 is visually observed, and the presence or absence of a damaged
図４は、酸化層除去工程Ｓ２において、酸化層１３を除去した基材１０の断面の模式図である。受入検査工程Ｓ１の後、損傷部１０ａを有する基材１０の外表面１０１上に形成された酸化層１３を除去する（酸化層除去工程Ｓ２）。
FIG. 4 is a schematic diagram of a cross section of the
基材１０の外表面１０１上に形成された酸化層１３は、例えば、アルミナなどからなる研磨剤の粒子を高速で吹き付けるブラスト処理などによって除去される。また、ブラスト処理では酸化層１３を完全に除去できない場合、酸化層１３は、例えば、フッ化水素雰囲気中で熱処理（例えば、温度が１０００℃）して還元されることで除去される。
The
図５は、コーティング層除去工程Ｓ３において、コーティング層１４を除去した基材１０の断面の模式図である。酸化層除去工程Ｓ２の後、損傷部１０ａを有する基材１０の内表面１０２上に形成された、劣化したコーティング層１４を除去する（コーティング層除去工程Ｓ３）。
FIG. 5 is a schematic diagram of a cross section of the
タービン用部品の使用で劣化したコーティング層１４の除去については、まず、基材１０の内表面１０２上の最も外側に形成されたトップコート１２を除去する。トップコート１２は、例えば、アルミナなどからなる粒子を高速で吹き付けるブラスト処理などによって機械的に除去される。そして、トップコート１２を除去した後、ボンドコート１１を除去する。ボンドコート１１は、トップコート１２と同様に、アルミナなどからなる粒子を高速で吹き付けるブラスト処理などによって機械的に除去される。また、ボンドコート１１は、例えば、ボンドコートを除去することの可能な塩酸やリン酸などの溶液を使用する化学処理などで除去されてもよい。
Regarding the removal of the
なお、上記では酸化層除去工程Ｓ２の後にコーティング層除去工程Ｓ３を実施しているが、酸化層除去工程Ｓ２とコーティング層除去工程Ｓ３とを同時に実施してもよいし、コーティング層除去工程Ｓ３の後に酸化層除去工程Ｓ２を実施してもよい。例えば、酸化層除去工程Ｓ２における酸化層１３を除去するためのブラスト処理によって、コーティング層除去工程Ｓ３におけるトップコート１２またはトップコート１２とボンドコート１１の除去を行ってもよい。
In the above description, the coating layer removal step S3 is performed after the oxide layer removal step S2. However, the oxide layer removal step S2 and the coating layer removal step S3 may be performed at the same time, or the coating layer removal step S3. The oxide layer removal step S2 may be performed later. For example, the
酸化層およびコーティング層を除去した後、基材１０を洗浄する（第１の洗浄工程Ｓ４）。第１の洗浄工程Ｓ４では、例えば、炭化水素などの有機溶剤を浸み込ませたウエスなどを用いて、基材１０の内表面１０２や外表面１０１に付着した油分などの汚れを拭き取る。また、基材１０を有機溶媒に浸漬させた後、有機溶媒中の基材１０を超音波処理して基材１０を洗浄してもよい。なお、第１の洗浄工程Ｓ４は、実施の形態のタービン用部品の補修方法における必須の工程ではないものの、後述の補修材配置工程Ｓ５において、シート状のろう付け補修材１５を基材１０の表面上に配置するときに、基材１０が第１の洗浄工程Ｓ４の実施によって洗浄されていることが好ましい。
After removing the oxide layer and the coating layer, the
図６は、補修材配置工程Ｓ５において、シート状のろう付け補修材１５を外表面１０１上に配置した基材１０の断面の模式図である。第１の洗浄工程Ｓ４の後、基材１０の外表面１０１に形成された損傷部１０ａを覆うように、基材１０の外表面１０１上にシート状のろう付け補修材１５を配置する（補修材配置工程Ｓ５）。補修材配置工程Ｓ５では、例えば、基材１０の外表面１０１に有機溶剤を塗布した後、有機溶剤の塗布面にシート状のろう付け補修材１５を貼り付けることにより、シート状のろう付け補修材１５を配置する。また、損傷部１０ａの深さや減肉の程度に応じて、シート状のろう付け補修材１５を複数枚積層してもよい。このとき、後述する拡散ろう付け工程Ｓ６においてシート状のろう付け補修材１５を溶融したときに、少なくとも損傷部１０ａ内をシート状のろう付け補修材１５の溶融物で充填できる程度に、シート状のろう付け補修材１５が配置される。
FIG. 6 is a schematic diagram of a cross section of the
図７は、拡散ろう付け工程Ｓ６において、ろう付け補修材の溶融固化物１７をろう付けした基材１０の断面の模式図である。補修材配置工程Ｓ５の後、基材１０に配置されたシート状のろう付け補修材１５を拡散熱処理し、シート状のろう付け補修材１５を溶融してシート状のろう付け補修材１５の融液を損傷部１０ａに充填し、ろう付け補修材の融液を固化してろう付け補修材の溶融固化物１７を損傷部１０ａにろう付けする（拡散ろう付け工程Ｓ６）。拡散熱処理は、シート状のろう付け補修材１５を配置した基材１０を真空熱処理炉内に装入して実施される。
FIG. 7 is a schematic diagram of a cross-section of the
シート状のろう付け補修材１５は、拡散熱処理によって溶融する低融点のニッケル基溶融合金粉末と、ニッケル基溶融合金粉末よりも融点が高く、かつ、拡散熱処理によって溶融しない高融点のニッケル基非溶融合金粉末とを配合して構成された配合粉末とを含む。シート状のろう付け補修材１５の厚さは、例えば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。
The sheet-like
シート状のろう付け補修材１５は、例えば、次のようにして製造される。まず、有機物系などのバインダーに上記した配合粉末を添加して混合し、混合物を調製する。そして、得られた混合物を、例えばスプレーなどによって、剥離紙に塗布する。続いて、塗布した混合物を、例えばローラなどによって、所定の厚さに圧延し、所定のサイズに切断することで、シート状のろう付け補修材１５が製造される。
The sheet-like
ニッケル基非溶融合金粉末の融点よりも低融点のニッケル基溶融合金粉末は、例えば、ＪＩＳ Ｚ３２６５で規定されているＢＮｉ−１、ＢＮｉ−１Ａ、ＢＮｉ−２、ＢＮｉ−３、ＢＮｉ−４、ＢＮｉ−５、ＢＮｉ−６、ＢＮｉ−７などのニッケル基合金や、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ系などのニッケル基合金などで構成される。 For example, BNi-1, BNi-1A, BNi-2, BNi-3, BNi-4, BNi defined in JIS Z3265 are used as the nickel-base molten alloy powder having a melting point lower than that of the nickel-based non-molten alloy powder. -5, BNi-6, BNi-7 and other nickel-base alloys, Ni-Cr-W-Fe-Si-B, Ni-Si-B, Ni-Co-Cr-Mo-Fe-B, It is composed of nickel-based alloys such as Ni-Cr-B and Ni-Co-Si-B.
ニッケル基溶融合金粉末の融点よりも高融点のニッケル基非溶融合金粉末は、例えば、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（Praxair社製）、ハステロイＸ（Praxair社製）、ＩＮ６１７（Praxair社製）、ＩＮ７４０（Praxair社製）、ＩＮ７３８ＬＣ（Praxair社製）などのニッケル基耐熱合金などで構成される。 The nickel-based non-molten alloy powder having a melting point higher than that of the nickel-based molten alloy powder is, for example, Nimonic 263 (Praxair), Hastelloy X (Praxair), IN617 (Praxair), IN740 (Praxair) , IN738LC (Praxair) and other nickel-base heat-resistant alloys.
シート状のろう付け補修材１５について、ニッケル基溶融合金粉末とニッケル基非溶融合金粉末とを合計した質量に対するニッケル基溶融合金粉末の質量は、１０以上３５％以下であることが好ましい。当該質量比が１０％未満の場合には、シート状のろう付け補修材１５の溶融時における基材１０の外表面１０１に対するシート状のろう付け補修材１５の融液のぬれ性が低下し、シート状のろう付け補修材１５の融液が損傷部１０ａへ十分に充填できないことがある。一方、当該質量比が３５％を超えると、シート状のろう付け補修材１５の融液のぬれ性が過剰に増加し、シート状のろう付け補修材１５の融液が基材１０の外表面１０１から流れ落ちてしまい、損傷部１０ａに充填されるシート状のろう付け補修材１５の融液の量が十分でないことがある。
Regarding the
拡散熱処理において、シート状のろう付け補修材１５に含まれるニッケル基溶融合金粉末が溶融し、溶融したニッケル基溶融合金の融液とともにニッケル基非溶融合金粉末が損傷部１０ａの内部を充填する。融液を冷却した後、ニッケル基溶融合金の融液は固化し、ニッケル基溶融合金の溶融固化物およびニッケル基非溶融合金粉末からなるろう付け補修材の溶融固化物１７が損傷部１０ａを含む基材１０の外表面１０１にろう付けされる。このとき、補修材の溶融固化物１７は、損傷部１０ａの内部を充填している。
In the diffusion heat treatment, the nickel-based molten alloy powder contained in the sheet-like
シート状のろう付け補修材１５の拡散熱処理を真空雰囲気中で施すことで、後述する予酸化工程Ｓ８における酸化保護皮膜１８の形成の制御を容易かつ精度よく行うことができる。拡散熱処理の条件については、温度が１０００℃以上１２００℃以下、時間が２０分以上１時間以下であることが好ましい。拡散熱処理の温度を１０００℃以上１２００℃以下とすることで、ニッケル基溶融合金粉末を十分に溶融することができ、溶融したニッケル基溶融合金粉末やニッケル基非溶融合金粉末を構成する原子を基材１０内へ拡散させることができる。また、拡散熱処理の時間を２０分以上１時間以下とすることで、補修するタービン用部品の温度がほぼ均一になり、各部位で生じている損傷の補修が同時に達成することができる。
By performing the diffusion heat treatment of the sheet-like
なお、上記では、シート状のろう付け補修材１５を用いる態様について説明したが、シート状のろう付け補修材の代わりにスラリー状のろう付け補修材を用いてもよい。スラリー状のろう付け補修材は、ニッケル基溶融合金粉末、ニッケル基非溶融合金粉末、有機物系などのバインダーなどを含む。スラリー状のろう付け補修材は、バインダーに、シート状のろう付け補修材１５と同様のニッケル基溶融合金粉末およびニッケル基非溶融合金粉末を添加して、例えば、混合機などによって混合することで製造される。
In addition, although the aspect using the sheet-like
図８は、表面仕上げ工程Ｓ７において、外表面１０１を仕上げ加工した基材１０の断面の模式図である。拡散ろう付け工程Ｓ６の後、ろう付け補修材の溶融固化物１７をろう付けした基材１０の外表面１０１を仕上げ加工する（表面仕上げ工程Ｓ７）。仕上げ加工は、基材１０の外表面１０１側に突出したろう付け補修材の溶融固化物１７を除去し、基材１０の厚さを均一にする。仕上げ加工は、例えば、砥石などを用いたグラインダなどを用いて行う。
FIG. 8 is a schematic view of a cross section of the
図９は、予酸化工程Ｓ８において、基材１０の外表面１０１上およびろう付け補修材の溶融固化物１７の表面上ならびに内表面１０２上に、酸化保護皮膜１８，１９を形成した基材１０の断面の模式図である。表面仕上げ工程Ｓ７の後、ろう付け補修材の溶融固化物１７を熱処理し、ろう付け補修材の溶融固化物１７の表面上に酸化保護皮膜１８を形成する（予酸化工程Ｓ８）。予酸化工程Ｓ８では、ろう付け補修材の溶融固化物１７の耐酸化性を向上させるために、ろう付け補修材全体を熱処理することにより予酸化させる。ろう付け補修材の溶融固化物１７が予酸化されると、酸化保護皮膜１８がろう付け補修材の溶融固化物１７の表面上に形成される。酸化保護皮膜１８は、高温時であっても構造的に安定である。予酸化工程Ｓ８におけるろう付け補修材の溶融固化物１７の熱処理は、大気中で実施される。例えば、予酸化は、損傷部１０ａにろう付け補修材の溶融固化物１７を充填した基材１０を大気炉内に装入して実施される。熱処理の条件については、温度が７００℃以上９００℃以下、時間が１時間以上２時間以下であることが好ましい。熱処理の条件が上記範囲内であると、表面に強固な酸化保護皮膜が形成され、かつ不要な熱処理の工数が削減できる。なお、予酸化工程Ｓ８では、予酸化工程Ｓ８の熱処理によって、ろう付け補修材の溶融固化物１７の表面上に加えて、基材１０の外表面１０１上および内表面１０２上にも酸化保護皮膜が形成される。
FIG. 9 shows the
図１０は、酸化保護皮膜除去工程Ｓ９において、内表面１０２上に形成された酸化保護皮膜１９を除去した基材１０の断面の模式図である。予酸化工程Ｓ８の後、予酸化工程Ｓ８で形成された基材１０の内表面１０２上の酸化保護皮膜１９を除去する（酸化保護皮膜除去工程Ｓ９）。酸化保護皮膜除去工程Ｓ９は、上述の酸化層除去工程Ｓ２における酸化層１３の除去の方法と同様に、アルミナなどからなる研磨剤の粒子を高速で吹き付けるブラスト処理や、フッ化水素雰囲気中で熱処理（例えば、温度が１０００℃）して還元されることで、酸化保護皮膜１９を除去する。
FIG. 10 is a schematic view of a cross section of the
基材１０の内表面１０２上に形成された酸化保護皮膜１９を除去した後、基材１０を洗浄する（第２の洗浄工程Ｓ１０）。第２の洗浄工程Ｓ１０は、上述の第１の洗浄工程Ｓ４の洗浄の方法と同様に、炭化水素などの有機溶剤を浸み込ませたウエスなどを用いて、基材１０の内表面１０２や外表面１０１、酸化保護皮膜１８の表面に付着した汚れを拭き取る。また、基材１０を有機溶媒に浸漬させた後、有機溶媒中の基材１０を超音波処理して基材１０を洗浄してもよい。なお、第２の洗浄工程Ｓ１０は、実施の形態のタービン用部品の補修方法における必須の工程ではないものの、後述のリコーティング工程Ｓ１１において、リコーティング層２２を基材１０の表面上に形成するときに、基材１０が第２の洗浄工程Ｓ１０の実施によって洗浄されていることが好ましい。
After removing the oxidation
図１１は、リコーティング工程Ｓ１１において、内表面１０２上にリコーティング層２１を形成した基材１０の断面の模式図、すなわち、損傷部１０ａを補修したタービン用部品３の断面の模式図である。第２の洗浄工程Ｓ１０の後、酸化保護皮膜１９を除去した基材１０の内表面１０２上に、リコーティング層２２を形成する（リコーティング工程Ｓ１１）。リコーティング層２２は、ボンドコート２０およびトップコート２１を含む層である。リコーティング工程Ｓ１１は、基材１０の内表面１０２上にボンドコート２０を形成した後、ボンドコート２０の表面上にトップコート２１を形成する。リコーティング工程Ｓ１１で形成されるボンドコート２０は、上述のボンドコート１１と同様に、例えば、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）、真空プラズマ溶射（ＶＰＳ）などにより金属粉末を溶射することによって形成され、ＮｉＣｏＣｒＡｌＹなどの合金で構成される。また、リコーティング工程Ｓ１１で形成されるトップコート２１は、上述のトップコート１２と同様に、例えば、大気プラズマ溶射（ＡＰＳ）などによって形成され、微小量のＹ２Ｏ３を含有して安定化されたＺｒＯ２などのセラミックスで構成される。なお、ボンドコート２０の組成は、ボンドコート１１の組成と同じであってもよいし、異なってもよい。また、トップコート２１の組成は、トップコート１２の組成と同じであってもよいし、異なってもよい。
FIG. 11 is a schematic diagram of a cross section of the
以上の工程を経て、タービン用部品の損傷部の補修が完了する。ただし、本発明の効果を損なわない限りにおいて、既知の工程を適宜追加してもよい。 Through the above steps, the repair of the damaged part of the turbine component is completed. However, as long as the effects of the present invention are not impaired, known steps may be added as appropriate.
なお、上記において、基材１０の外表面１０１に形成された損傷部１０ａが基材１０の内表面１０２に至っていない一例について説明したが、損傷部１０ａが基材１０の内表面１０２に至っている場合においても、上記した方法と同様の方法で損傷部を補修することができる。
In the above description, an example in which the damaged
実施の形態のタービン用部品の補修方法が適用されるタービン用部品としては、例えば、ガスタービンの構成部材であるトランジションピースが挙げられる。図１２は、実施の形態のタービン用部品の補修方法が適用されるトランジションピース３０を有するガスタービン９０の一部断面の模式図である。
Examples of the turbine component to which the turbine component repair method according to the embodiment is applied include a transition piece that is a constituent member of a gas turbine. FIG. 12 is a schematic diagram of a partial cross section of a gas turbine 90 having a
図１２に示すように、ガスタービン９０は、外気を圧縮する圧縮機６０と、圧縮機６０で加圧された空気と燃料とを混合して燃焼させる燃焼器ライナ７０と、燃焼器ライナ７０で生成した燃焼ガスをタービン部８０に導くトランジションピース部５０と、トランジションピース部５０を通過した燃焼ガスにより回転駆動するタービン部８０とを備えている。
As shown in FIG. 12, the gas turbine 90 includes a
圧縮機６０は、圧縮機ケーシング６１内に、動翼６２を植設した圧縮機ロータ６３を備えている。動翼６２は、周方向に複数植設され、軸方向に複数段の動翼翼列を構成している。また、圧縮機ケーシング６１の内周には、静翼６４が複数配置され、静翼翼列を構成している。そして、静翼翼列と動翼翼列とが軸方向に交互に構成されている。動翼６２が回転することで、外部の空気が圧縮されつつガスタービン９０内に導かれる。
The
燃焼器ライナ７０は、例えば、カン型の燃焼器からなり、圧縮機６０の外周側に均等に複数備えられている。燃焼器ライナ７０では、圧縮機６０で加圧された空気と燃料とを混合して燃焼させて、燃焼ガスが生成する。
The
トランジションピース部５０は、詳細に後述するが、燃焼器ライナ７０の出口側端部に接続され、燃焼器ライナ７０からの燃焼ガスを整流しつつタービン部８０に導く。
As will be described in detail later, the
タービン部８０は、タービンケーシング８１内に、動翼８２を植設したタービンロータ８３を備えている。動翼８２は、周方向に複数植設され、軸方向に複数段の動翼翼列を構成している。また、タービンケーシング８１の内周には、静翼８４が複数配置され、静翼翼列を構成している。そして、静翼翼列と動翼翼列とが軸方向に交互に構成されている。タービン部８０に導入された燃焼ガスは、静翼８４を経て動翼８２に噴射され、これにより動翼８２およびタービンロータ８３が回転する。そして、タービンロータ８３に連結された発電機（図示しない）において、回転エネルギが電気エネルギに変換される。
The turbine unit 80 includes a turbine rotor 83 in which a moving
次に、トランジションピース部５０について説明する。図１３は、実施の形態のタービン用部品の補修方法が適用されるトランジションピース３０を有するトランジションピース部５０の、燃焼ガスの流れ方向に沿う断面の模式図である。
Next, the
図１３に示すように、トランジションピース部５０は、燃焼器ライナ７０からの燃焼ガスを内部に流通してタービン部８０に導くトランジションピース３０と、トランジションピース３０の外周を間隙空間を介して覆うように設けられた外筒４０とを備える、二重管構造によって構成されている。
As shown in FIG. 13, the
外筒４０には、圧縮機６０からの空気の一部をトランジションピース３０の基材１０の外表面１０１に向けて噴出するための複数の噴出孔４１が形成されている。圧縮機６０からの空気の一部は、冷却空気ＣＡとして機能する。
A plurality of ejection holes 41 for ejecting a part of the air from the
トランジションピース３０の上流側端部（図１３ではトランジションピース３０の左側端部）は、円形に開口している。この開口端部には、円筒状の燃焼器ライナ７０の出口側端部（図１３では燃焼器ライナ７０の右側端部）が嵌合している。一方、トランジションピース３０の下流側端部（図１３ではトランジションピース３０の右側端部）は、矩形または扇形に開口している。このように、トランジションピース３０における、燃焼ガスが流れる方向に垂直な断面の形状は、上流の円形から矩形または扇形に変形している。また、燃焼ガスに曝されるトランジションピース３０の基材１０の内表面１０２上には、コーティング層１４が形成されている。
The upstream end portion of the transition piece 30 (the left end portion of the
外筒４０は、トランジションピース３０の形状に対応した形状を有し、燃焼器外筒７１側の端部（図１３では外筒４０の左側端部）は、円形に開口し、静翼８４側の端部（図１３では外筒４０の右側端部）は、矩形または扇形に開口している。また、外筒４０の燃焼器外筒７１側の端部（図１３では外筒４０の左側端部）には、燃焼器ライナ７０の外周を間隙空間を介して覆うように設けられた、円筒状の燃焼器外筒７１の出口側端部（図１３では燃焼器外筒７１の右側端部）が嵌合している。
The
図１４は、実施の形態のタービン用部品の補修方法が適用されるトランジションピース３０の斜視図である。図１４に示すトランジションピース３０は、発電プラントにおいて長期間に亘って使用されたものである。このトランジションピース３０の基材１０の外表面１０１には、き裂や減肉などの損傷部１０ａが発生している。トランジションピース３０の基材１０の内表面１０２上には、コーティング層１４が形成されている。コーティング層１４は、基材１０の内表面１０２上に形成されたボンドコート、およびボンドコートの表面に積層して形成されたトップコートを備える。
FIG. 14 is a perspective view of a
なお、上記説明では、実施の形態の補修方法が適用されるタービン用部品の一例として、トランジションピースを示したが、必ずしもこのようなものに限定されない。実施の形態の補修方法が適用されるタービン用部品としては、ガスタービンの構成部品の中でも、高温の作動流体に曝される高温部品である、燃焼器ライナ、静翼、動翼などが挙げられる。上述したトランジションピース、燃焼器ライナ、静翼、動翼などの基材は、例えばＮｉ基、Ｃｏ基またはＮｉ−Ｆｅ基などの耐熱超合金で形成されている。 In the above description, the transition piece is shown as an example of the turbine component to which the repair method according to the embodiment is applied, but the transition piece is not necessarily limited to this. Examples of turbine parts to which the repair method of the embodiment is applied include combustor liners, stationary blades, moving blades, and the like, which are high-temperature parts exposed to high-temperature working fluid, among the components of the gas turbine. . Base materials such as the transition piece, combustor liner, stationary blade, and moving blade described above are formed of a heat-resistant superalloy such as a Ni base, a Co base, or a Ni—Fe base, for example.
なお、実施の形態のタービン用部品の補修方法が適用される例が静翼および動翼である場合、トランジションピースや燃焼器ライナの構成とは異なり、静翼および動翼の内表面および外表面は、それぞれトランジションピースや燃焼器ライナの外表面および内表面に相当する。つまり、トランジションピースや燃焼器ライナの外表面は、タービンの作動流体と接する表面であり、トランジションピースや燃焼器ライナの内表面は、タービンの冷却流体と接する表面である。それに応じて、トランジションピースや燃焼器ライナを補修する場合には、上記のトランジションピースの外表面に施す各処理を、トランジションピースや燃焼器ライナの内表面に施し、上記のトランジションピースの内表面に施す各処理を、トランジションピースや燃焼器ライナの外表面に施す。 In addition, when the example to which the turbine part repair method of the embodiment is applied is a stationary blade and a moving blade, the inner surface and the outer surface of the stationary blade and the moving blade are different from the configuration of the transition piece and the combustor liner. Correspond to the outer and inner surfaces of the transition piece and combustor liner, respectively. That is, the outer surface of the transition piece or combustor liner is the surface that contacts the working fluid of the turbine, and the inner surface of the transition piece or combustor liner is the surface that contacts the cooling fluid of the turbine. Accordingly, when repairing the transition piece or combustor liner, each treatment applied to the outer surface of the transition piece is applied to the inner surface of the transition piece or combustor liner, and applied to the inner surface of the transition piece. Each treatment is applied to the outer surface of the transition piece or combustor liner.
また、実施の形態のタービン用部品の補修方法が適用される例として、ガスタービン用部品を挙げたが、必ずしもこのようなものに限定されない。実施の形態のタービン用部品の補修方法が適用される例としては、ＣＯ２タービン用部品であってもよい。ＣＯ２タービン用部品としては、ガスタービン用部品と同様の構成部品が挙げられる。実施の形態のタービン用部品の補修方法は、ＣＯ２タービン用部品に適用した場合であっても、ガスタービン用部品に適用した場合と同様の効果を得ることができる。 In addition, as an example to which the method for repairing a turbine component according to the embodiment is applied, a gas turbine component has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this. As an example to which the turbine component repair method of the embodiment is applied, a CO 2 turbine component may be used. Examples of the components for CO 2 turbine include the same components as the components for gas turbine. Even when the turbine component repair method according to the embodiment is applied to a CO 2 turbine component, the same effect as that applied to a gas turbine component can be obtained.
上記したように、実施の形態のタービン用部品の補修方法によれば、タービン用部品に生じたき裂や減肉などの損傷部にろう付けしたろう付け補修材の溶融固化物を予酸化し、ろう付け補修材の溶融固化物の表面上に積極的に酸化保護皮膜を形成することによって、タービン用部品の損傷部をろう付け補修材によって補修し、損傷部に充填したろう付け補修材の溶融固化物の耐酸化性を向上することができる。さらに、ろう付け補修材に、タービン用部品の基材を構成する材料、またはその材料の組成に近い材料を含ませることで、拡散ろう付け工程後において、ろう付け補修材の溶融固化物で充填された損傷部は基材と同等レベルの機械的強度を有することができる。 As described above, according to the method for repairing a turbine component of the embodiment, pre-oxidized molten solidified product of the brazing repair material brazed to a damaged portion such as a crack or thinning generated in the turbine component, By actively forming an oxidation protective film on the surface of the melted solidified material of the brazing repair material, the damaged part of the turbine part is repaired by the brazing repair material, and the brazed repair material filled in the damaged part is melted. The oxidation resistance of the solidified product can be improved. Furthermore, the brazing repair material is filled with the molten solidified material of the brazing repair material after the diffusion brazing process by including the material constituting the base of the turbine component or a material close to the composition of the material. The damaged part can have a mechanical strength equivalent to that of the substrate.
以下、実施例を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されない。 Hereinafter, a detailed description will be given with reference to examples. In addition, this invention is not limited at all by these Examples.
（実施例１）
タービン用部品として、ガスタービンを備える発電プラントに使用された、管理寿命に到達する前のトランジションピースを用いた。トランジションピースの基材は、ニッケル基耐熱合金から形成されている。トランジションピースの基材について、使用前の組成比（質量比）を表１に示す。なお、基材の内表面上には、基材の表面に形成されたＮｉＣｏＣｒＡｌＹ系のボンドコートと、ボンドコートの表面に積層して形成されたジルコニア系のトップコートとを有するコーティング層が形成されている。
Example 1
As a turbine component, a transition piece used for a power plant including a gas turbine before reaching the management life was used. The base material of the transition piece is formed from a nickel-base heat resistant alloy. Table 1 shows the composition ratio (mass ratio) of the transition piece base material before use. A coating layer having a NiCoCrAlY bond coat formed on the substrate surface and a zirconia top coat formed on the bond coat surface is formed on the inner surface of the substrate. ing.
はじめに、ガスタービンに使用された管理寿命に到達する前のトランジションピースを受入れて、トランジションピースの損傷検査を行った。基材の外表面にはき裂や高温酸化による減肉などの損傷部が生じていた。続いて、アルミナ粒子を用いたブラスト装置で、基材の外表面上に自然に形成された酸化層を機械的に除去した。このとき、劣化したコーティング層を新しくするため、コーティング層も同時にブラスト装置で除去した。酸化層およびコーティング層を除去した後、基材の内表面および外表面全体を洗浄した。基材の洗浄方法は、有機溶剤を浸み込ませたウエスを用いて、基材表面に付着した油分などの汚れを拭き取った。 First, the transition piece used for the gas turbine before the end of the management life was received, and the transition piece was inspected for damage. Damaged parts such as cracks and thinning due to high temperature oxidation occurred on the outer surface of the substrate. Subsequently, the oxide layer naturally formed on the outer surface of the substrate was mechanically removed by a blasting apparatus using alumina particles. At this time, in order to renew the deteriorated coating layer, the coating layer was also simultaneously removed by a blasting apparatus. After removing the oxide layer and the coating layer, the entire inner and outer surfaces of the substrate were cleaned. As a method for cleaning the base material, dirt such as oil adhering to the surface of the base material was wiped off using a waste impregnated with an organic solvent.
次に、損傷部を含む基材の外表面に有機溶剤を塗布した後、損傷部を覆うように、有機溶剤の塗布面にシート状のろう付け補修材を貼り付けた。シート状のろう付け補修材は、以下のように製造した。すなわち、拡散熱処理によって溶融する低融点のニッケル基溶融合金粉末（ＢＮｉ−５）と拡散熱処理によって溶融しない高融点のニッケル基非溶融合金粉末（Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３）とを配合して得られた配合粉末に、既知のバインダーをさらに配合して、混合物を調製した。そして、調製した混合物を剥離紙に塗布した。剥離紙に塗布した混合物を所定のサイズに圧延し、シート状のろう付け補修材を得た。 Next, after applying the organic solvent to the outer surface of the base material including the damaged part, a sheet-like brazing repair material was applied to the application surface of the organic solvent so as to cover the damaged part. The sheet-like brazing repair material was manufactured as follows. That is, to a blended powder obtained by blending a low melting point nickel-based molten alloy powder (BNi-5) that melts by diffusion heat treatment and a high melting point nickel-based non-melted alloy powder (Nimonic 263) that does not melt by diffusion heat treatment, A mixture was prepared by further blending known binders. And the prepared mixture was apply | coated to the release paper. The mixture applied to the release paper was rolled to a predetermined size to obtain a sheet-like brazing repair material.
そして、ろう付け補修材を貼り付けた基材を真空熱処理炉内に装入し、真空雰囲気中でろう付け補修材の拡散熱処理を施した。拡散熱処理の温度は１０００〜１２００℃、時間は２０分〜１時間とした。拡散熱処理を施すことにより、ろう付け補修材に含まれる高融点のニッケル基非溶融合金粉末は溶融せずに低融点のニッケル基溶融合金粉末は溶融され、ニッケル基溶融合金粉末の融液が冷却されて、ニッケル基溶融合金の溶融固化物およびニッケル基非溶融合金粉末からなるろう付け補修材の溶融固化物が損傷部の内部にろう付けされた。ろう付け補修材の溶融固化物が損傷部にろう付けされた後、砥石を用いたグラインダで基材の外表面を仕上げ加工した。 And the base material which affixed the brazing repair material was inserted in the vacuum heat processing furnace, and the diffusion heat processing of the brazing repair material was performed in the vacuum atmosphere. The temperature of the diffusion heat treatment was 1000 to 1200 ° C., and the time was 20 minutes to 1 hour. By performing diffusion heat treatment, the high melting point nickel-based non-molten alloy powder contained in the brazing repair material is not melted, but the low melting point nickel-based molten alloy powder is melted, and the melt of the nickel-based molten alloy powder is cooled. Then, a molten solidified product of a brazing repair material made of a nickel-based molten alloy melt and a nickel-based non-molten alloy powder was brazed inside the damaged part. After the melted and solidified material of the brazing repair material was brazed to the damaged part, the outer surface of the base material was finished with a grinder using a grindstone.
次に、基材を大気炉内に装入し、ろう付け補修材の溶融固化物に対して大気中で予酸化を施した。予酸化の温度は７００℃〜９００℃、時間は２０分〜１時間とした。予酸化を施すことにより、ろう付け補修材の溶融固化物の表面上および基材の外表面上に高温で安定な酸化保護皮膜を形成させた。その後、予酸化によって基材の内表面上に形成された酸化保護皮膜について、アルミナ粒子を用いたブラスト装置で機械的に除去した。基材の内表面上に形成された酸化保護皮膜を除去した後、有機溶剤を浸み込ませたウエスを用いて、基材の内表面および外表面を洗浄した。その後、酸化保護皮膜を除去した基材の内表面上に、リコーティング層を形成した。こうして、トランジションピースの損傷部を補修した。 Next, the base material was placed in an atmospheric furnace, and the molten solidified product of the brazing repair material was preoxidized in the air. The pre-oxidation temperature was 700 ° C. to 900 ° C., and the time was 20 minutes to 1 hour. By performing pre-oxidation, an oxidation protective film stable at a high temperature was formed on the surface of the melt-solidified product of the brazing repair material and the outer surface of the base material. Thereafter, the oxidation protective film formed on the inner surface of the base material by pre-oxidation was mechanically removed with a blast apparatus using alumina particles. After removing the oxidation protective film formed on the inner surface of the base material, the inner surface and the outer surface of the base material were washed with a waste soaked with an organic solvent. Thereafter, a recoating layer was formed on the inner surface of the substrate from which the oxidation protective film was removed. In this way, the damaged part of the transition piece was repaired.
損傷部を補修したトランジションピースについて、耐酸化性および機械的強度の評価試験を行った。耐酸化性の評価試験では、評価試験前後の試験片の質量変化量を測定した。すなわち、トランジションピースの各部位を補修した中から３個の試験片を採取し、評価試験前の試験片の質量（ｍ１）を測定した。次に、各試験片に対して電気炉を用いて、８００℃で最大１０００時間までの大気中で酸化試験を行い、その後、評価試験後の試験片の質量（ｍ２）を測定した。そして、評価試験後の試験片の質量（ｍ２）から評価試験前の試験片の質量（ｍ１）を引いて、試験片の質量変化量（ｍ２−ｍ１）を求めた。また、機械的強度の評価試験では、トランジションピースの各部位を補修した中から３個の試験片を採取し、各試験片の引張強さを測定した。引張強さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に基づいて、同じ試験環境下で実施した。なお、実施例１の試験片は、基材、ろう付け補修材の溶融固化物および酸化保護皮膜を含む。 The transition piece in which the damaged part was repaired was subjected to an evaluation test of oxidation resistance and mechanical strength. In the oxidation resistance evaluation test, the mass change amount of the test piece before and after the evaluation test was measured. That is, three test pieces were collected from the repaired parts of the transition piece, and the mass (m1) of the test piece before the evaluation test was measured. Next, each test piece was subjected to an oxidation test in the atmosphere up to 1000 hours at 800 ° C. using an electric furnace, and then the mass (m2) of the test piece after the evaluation test was measured. Then, the mass (m1) of the test piece before the evaluation test was subtracted from the mass (m2) of the test piece after the evaluation test to obtain the mass change amount (m2-m1) of the test piece. In the mechanical strength evaluation test, three test pieces were collected from the repaired parts of the transition piece, and the tensile strength of each test piece was measured. The tensile strength was carried out in the same test environment based on JIS Z 2241. In addition, the test piece of Example 1 contains a base material, a molten solidified product of a brazing repair material, and an oxidation protective film.
（比較例１）
実施例１において、予酸化を施さない以外は、実施例１と同じ方法でトランジションピースの損傷部を補修し、実施例１と同じ方法で耐酸化性および機械的強度の評価試験を行った。なお、比較例１の試験片は、基材およびろう付け補修材の溶融固化物を含み、酸化保護皮膜を含まない。
(Comparative Example 1)
In Example 1, except that pre-oxidation was not performed, the damaged part of the transition piece was repaired by the same method as in Example 1, and an oxidation resistance and mechanical strength evaluation test was performed by the same method as in Example 1. In addition, the test piece of Comparative Example 1 includes a base material and a melt-solidified product of the brazing repair material, and does not include an oxidation protective film.
図１５は、実施例１および比較例１における、補修したトランジションピースの耐酸化性の評価試験の結果を示すグラフである。比較例１に比べて、実施例１で補修したトランジションピースについては、いずれも質量変化量がほぼ半分に減少した。また、図１６は、実施例１および比較例１における、補修したトランジションピースの機械的強度の評価試験の結果を示すグラフである。実施例１で補修したトランジションピースは、比較例１とほぼ同等の引張強さであった。 FIG. 15 is a graph showing the results of the evaluation test of the oxidation resistance of the repaired transition piece in Example 1 and Comparative Example 1. Compared to Comparative Example 1, all of the transition pieces repaired in Example 1 had their mass change decreased by almost half. FIG. 16 is a graph showing the results of the evaluation test of the mechanical strength of the repaired transition piece in Example 1 and Comparative Example 1. The transition piece repaired in Example 1 had almost the same tensile strength as Comparative Example 1.
（実施例２）
実施例１において、管理寿命に到達する前のトランジションピースを用いる代わりに、管理寿命を超過した約４０，０００時間使用後のトランジションピースを用いた以外は、実施例１と同じ方法でトランジションピースの損傷部を補修し、実施例１と同じ方法で耐酸化性および機械的強度の評価試験を行った。なお、実施例２で用いたトランジションピースのき裂および減肉の深度は、実施例１で用いたトランジションピースに比べて、使用時間が長いため、より深くなっていた。この場合でもトランジションピースの損傷部を補修することができた。さらには、トランジションピースの補修部は、実施例１と同様に、耐酸化性に優れていた。
(Example 2)
In Example 1, instead of using the transition piece before reaching the management life, the transition piece after use for about 40,000 hours exceeding the management life was used in the same manner as in Example 1, The damaged portion was repaired, and an oxidation resistance and mechanical strength evaluation test was performed in the same manner as in Example 1. Note that the depth of cracking and thinning of the transition piece used in Example 2 was deeper because the use time was longer than that of the transition piece used in Example 1. Even in this case, the damaged part of the transition piece could be repaired. Furthermore, the repair part of the transition piece was excellent in oxidation resistance as in Example 1.
（実施例３）
実施例１において、管理寿命に到達する前のトランジションピースを用いる代わりに、管理寿命を超過した約５０，０００時間使用後のトランジションピースを用いた以外は、実施例１と同じ方法でトランジションピースの損傷部を補修し、実施例１と同じ方法で耐酸化性および機械的強度の評価試験を行った。なお、実施例３で用いたトランジションピースのき裂および減肉の深度は、実施例１および実施例２で用いたトランジションピースに比べて、使用時間が長いため、より深くなっていた。
Example 3
In Example 1, instead of using the transition piece before reaching the management life, the transition piece after use for about 50,000 hours exceeding the management life was used in the same manner as in Example 1, The damaged portion was repaired, and an oxidation resistance and mechanical strength evaluation test was performed in the same manner as in Example 1. The depth of cracking and thinning of the transition piece used in Example 3 was deeper because the use time was longer than that of the transition piece used in Example 1 and Example 2.
（比較例２）
実施例３において、予酸化を施さない以外は、実施例３と同じ方法でトランジションピースの損傷部を補修し、実施例１と同じ方法で耐酸化性および機械的強度の評価試験を行った。
(Comparative Example 2)
In Example 3, the damaged part of the transition piece was repaired by the same method as in Example 3 except that pre-oxidation was not performed, and an oxidation resistance and mechanical strength evaluation test was performed by the same method as in Example 1.
図１７は、実施例３および比較例３における、補修したトランジションピースの耐酸化性の評価試験の結果を示すグラフである。比較例３に比べて、実施例３で補修したトランジションピースについては、いずれも質量変化量がほぼ半分に減少した。また、図１８は、実施例３および比較例３における、補修したトランジションピースの機械的強度の評価試験の結果を示すグラフである。実施例３で補修したトランジションピースは、比較例３とほぼ同等の引張強さであった。つまり、実施例３では、実施例１および実施例２と同様に、トランジションピースの損傷部を補修することができ、トランジションピースの補修部は耐酸化性に優れていた。 FIG. 17 is a graph showing the results of the evaluation test of the oxidation resistance of the repaired transition piece in Example 3 and Comparative Example 3. Compared to Comparative Example 3, all the transition pieces repaired in Example 3 had their mass change decreased by almost half. FIG. 18 is a graph showing the results of the evaluation test of the mechanical strength of the repaired transition piece in Example 3 and Comparative Example 3. The transition piece repaired in Example 3 had almost the same tensile strength as Comparative Example 3. That is, in Example 3, similarly to Example 1 and Example 2, it was possible to repair the damaged part of the transition piece, and the repaired part of the transition piece was excellent in oxidation resistance.
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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
１…損傷していないタービン用部品、２…損傷しているタービン用部品、３…補修したタービン用部品、１０…基材、１０ａ…損傷部、１１…ボンドコート、１２…トップコート、１３…酸化層、１４…コーティング層、１５…シート状のろう付け補修材、１７…ろう付け補修材の溶融固化物、１８，１９…酸化保護皮膜、２０…ボンドコート、２１…トップコート、２２…リコーティング層、３０…トランジションピース、４０…外筒、４１…噴出孔、５０…トランジションピース部、６０…圧縮機、６１…圧縮機ケーシング、６２…動翼、６３…圧縮機ロータ、６４…静翼、７０…燃焼器ライナ、７１…燃焼器外筒、８０…タービン部、８１…タービンケーシング、８２…動翼、８３…タービンロータ、８４…静翼、９０…ガスタービン、１０１…基材の外表面、１０２…基材の内表面、Ｓ１…受入検査工程、Ｓ２…酸化層除去工程、Ｓ３…コーティング層除去工程、Ｓ４…第１の洗浄工程、Ｓ５…補修材配置工程、Ｓ６…拡散ろう付け工程、Ｓ７…表面仕上げ工程、Ｓ８…予酸化工程、Ｓ９…酸化保護皮膜除去工程、Ｓ１０…第２の洗浄工程、Ｓ１１…リコーティング工程。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
損傷部を有する前記タービン用部品の基材の外表面上に形成された酸化層を除去する酸化層除去工程と、
前記タービン用部品の基材の内表面上に形成されたコーティング層を除去するコーティング層除去工程と、
前記基材の外表面に形成された前記損傷部を覆うように、前記基材の外表面上にろう付け補修材を配置する補修材配置工程と、
前記ろう付け補修材を拡散熱処理し、前記ろう付け補修材を溶融してろう付け補修材の融液を前記損傷部に充填し、前記ろう付け補修材の融液を固化してろう付け補修材の溶融固化物を前記損傷部にろう付けする拡散ろう付け工程と、
前記ろう付け補修材の溶融固化物をろう付けした前記基材の外表面を仕上げ加工する表面仕上げ工程と、
前記表面仕上げ工程でろう付け補修したタービン部用品を熱処理し、前記ろう付け補修材の溶融固化物の表面上に酸化保護皮膜を形成する予酸化工程と、
前記予酸化工程で形成された前記基材の内表面上の酸化保護皮膜を除去する酸化保護皮膜除去工程と、
前記基材の内表面上にリコーティング層を形成するリコーティング工程と、
を備えることを特徴とするタービン用部品の補修方法。 An acceptance inspection step of receiving the turbine component after use of the turbine component and performing a damage inspection of the turbine component;
An oxide layer removing step of removing an oxide layer formed on the outer surface of the base material of the turbine component having a damaged portion;
A coating layer removing step of removing the coating layer formed on the inner surface of the base material of the turbine component;
A repair material placement step of placing a brazing repair material on the outer surface of the base material so as to cover the damaged portion formed on the outer surface of the base material;
The brazing repair material is subjected to diffusion heat treatment, the brazing repair material is melted, the melt of the brazing repair material is filled in the damaged portion, and the brazing repair material melt is solidified to braze the repair material. A diffusion brazing step of brazing the molten solidified product to the damaged part;
A surface finishing step of finishing the outer surface of the base material brazed with the molten solidified product of the brazing repair material;
A pre-oxidation step of heat-treating the turbine parts repaired in the surface finishing step and forming an oxidation protective film on the surface of the melt-solidified product of the brazing repair material;
An oxidation protective film removing step for removing the oxidation protective film on the inner surface of the base material formed in the pre-oxidation step;
A recoating step of forming a recoating layer on the inner surface of the substrate;
A method for repairing a turbine component, comprising:
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