(57)【要約】【課題】肉盛溶接より短期間での補修が可能なタービンロータディスクの補修方法を提供する。【解決手段】欠陥部２を除去して翼溝部を再形成するタービンロータディスクの補修方法が、ロータディスク１から欠陥部２を含む除去部３を全周にわたって除去する欠陥部除去工程と、除去部３に相当するリング状補修部材２０を円周方向に分割してなる複数の補修パーツ２１を作成する補修パーツ準備工程と、補修パーツ２１，２１間に所定の隙間２２を残した状態で、ロータディスク１のロータ外周面１ａに補修パーツ２１，２１を爆発圧接により溶着接合して一体化させる爆発圧接工程と、補修パーツ２１，２１間に残る隙間２２´を溶接により埋める隙間溶接工程と、隙間２２´の溶接部を焼鈍する溶接部焼鈍工程と、ロータディスク１の外周欠陥領域除去面に爆発圧接された補修パーツ２１，２１を機械加工して翼溝を形成する翼溝加工工程と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に翼溝部が形成されているタービンロータディスクに適用され、前記外周部に生じた欠陥部を除去して前記翼溝部を再形成するタービンロータディスクの補修方法であって、
前記タービンロータディスクから前記欠陥部を含む外周欠陥領域を全周にわたって除去する欠陥部除去工程と、
前記外周欠陥領域に相当するリング状補修部材を円周方向に分割してなる複数の補修パーツを作成する補修パーツ準備工程と、
前記補修パーツ間に所定の隙間を残した状態で、前記タービンロータディスクの外周欠陥領域除去面に前記補修パーツを爆発圧接により溶着接合して一体化させる爆発圧接工程と、
前記補修パーツ間に残る前記隙間を溶接により埋める隙間溶接工程と、
前記隙間の溶接部を焼鈍する溶接部焼鈍工程と、
前記タービンロータディスクの外周欠陥領域除去面に爆発圧接された前記補修パーツを機械加工して翼溝を形成する翼溝加工工程と、
を備えていることを特徴とするタービンロータディスクの補修方法。
【請求項２】
前記爆発圧接工程において、前記外周欠陥領域除去面と前記補修パーツとの接合面は、板厚方向を凹凸係合させた状態にして爆発圧接されることを特徴とする請求項１に記載のタービンロータディスクの補修方法。
【請求項３】
前記爆発圧接工程において、前記補修パーツの厚さ方向を複数に分割して複数段階の爆発圧接を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のタービンロータディスクの補修方法。
【請求項４】
前記爆発圧接工程において、前記補修パーツの外周に配置して爆発させる火薬の半径方向断面は、ディスク板厚方向中央を厚くした断面形状とされることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のタービンロータディスクの補修方法。
【請求項５】
前記爆発圧接工程において、前記補修パーツの外周に配置して爆発させる火薬の半径方向断面を矩形断面とし、前記矩形断面のディスク板厚方向中央内部に、前記補修パーツ側を底辺とした三角形断面の空間部を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のタービンロータディスクの補修方法。
【請求項６】
前記爆発圧接工程において、前記補修パーツの外周に配置して爆発させる火薬の円周方向に複数の着火点を設けることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のタービンロータディスクの補修方法。
【請求項７】
ロータ軸の軸方向に配置した複数のロータディスクを備え、前記ロータディスクの外周部にタービン翼を取り付ける翼溝が形成されているタービンロータにおいて、
前記翼溝の少なくとも１つが、請求項１から６のいずれか１項に記載のタービンロータディスクの補修方法により形成された補修翼溝であることを特徴とするタービンロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば蒸気タービンやガスタービンのタービンロータディスクに適用される補修方法に係り、特に、タービンロータディスクの翼溝部に生じた損傷等の欠陥部を短期間で補修能にする補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業用蒸気タービン等のタービンロータディスクにおいては、翼溝部及びその周辺等の外周部にクラック等の欠陥部が生じた場合、一般的な補修方法として溶接補修が知られている。この溶接補修は、ロータディスクに生じた欠陥部を、例えば図９及び図１０に基づいて説明する以下の手順により補修される。
【０００３】
図９（ａ）及び図１０（ａ）に示すように、ロータディスク１の外周部に割れ等の欠陥部２が生じると、図９（ｂ）に示すように、欠陥部２を含む外周（図１０（ａ）のハッチング部）を切削除去して除去部３を形成する。なお、ロータディスク１の外周部には、タービン翼を取り付ける翼溝４が形成されている。
この後、図９（ｃ）及び図１０（ｂ）に示すように、除去部３に溶接肉盛りを行うことで除去部３を埋めた肉盛部５とし、最終的に肉盛部５を機械加工することにより、欠陥部２とともに切削除去された翼溝４を再度形成する。
【０００４】
また、下記の特許文献１には、腐食環境の厳しい状態でも長時間の使用に耐えるタービンロータのＳＣＣ特性に優れた翼溝補修方法が開示されている。この翼溝補修方法では、欠陥部を機械的に除去した加工面に溶接材料を溶接して翼形状を復元した後、新しい翼溝を形成する。また、この特許文献１には、欠陥発生部を生じた翼溝を円周上で除去し、外周リングや外周二つ割れのリングを溶接する補修方法も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１１２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した溶接肉盛りを行う補修方法は、溶接及び溶接後の翼溝再加工に時間を要し、通常数か月の納期が必要である。
この理由を具体的に説明すると、除去部３に肉盛り溶接を行う場合、その大きさによっては何十パスもの溶接を行う必要があること、補修範囲によっては溶接後の応力除去焼鈍が必要になることから、翼溝形成の加工も含めて補修に要する期間が長くなる。
【０００７】
補修が長期間にわたると、例えば発電事業用のタービンの場合は発電停止期間が長期にわたり、ごみ焼却場であればごみ処理できなくなるなど、補修の納期はそれぞれの事業において経済的に大きなインパクトを有している。
そして、溶接範囲が広くなると、溶接欠陥の存在確率が上がり、さらに、溶接割れなどの施工不良の可能性も高くなる。
また、ロータディスク１の母材と肉盛部５との界面では、熱影響部の存在により経年的な二次損傷が生じることも懸念される。
【０００８】
一方、短期に補修する方法として、電子ビームを用いる手法もあるが、この場合、ロータ全体を入れる真空炉が必要となるため、寸法上の制約を受ける。
このような背景から、肉盛溶接と比較して短期間の補修を可能にするタービンロータディスクの補修方法が望まれる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、肉盛溶接より短期間で補修可能なタービンロータディスクの補修方法及びこの補修方法で補修したタービンロータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るタービンロータディスクの補修方法は、外周部に翼溝部が形成されているタービンロータディスクに適用され、前記外周部に生じた欠陥部を除去して前記翼溝部を再形成するタービンロータディスクの補修方法であって、前記タービンロータディスクから前記欠陥部を含む外周欠陥領域を全周にわたって除去する欠陥部除去工程と、前記外周欠陥領域に相当するリング状補修部材を円周方向に分割してなる複数の補修パーツを作成する補修パーツ準備工程と、前記補修パーツ間に所定の隙間を残した状態で、前記タービンロータディスクの外周欠陥領域除去面に前記補修パーツを爆発圧接により溶着接合して一体化させる爆発圧接工程と、前記補修パーツ間に残る前記隙間を溶接により埋める隙間溶接工程と、前記隙間の溶接部を焼鈍する溶接部焼鈍工程と、前記タービンロータディスクの外周欠陥領域除去面に爆発圧接された前記補修パーツを機械加工して翼溝を形成する翼溝加工工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
このような本発明によれば、爆発圧接工程により、タービンロータディスクの外周欠陥領域除去面に補修パーツを爆発圧接により溶着接合して一体化させるので、溶接肉盛りと比較して短期間での補修が可能になる。また、このような爆発圧接では、複数に分割した補修パーツ間に設けた所定の隙間を爆発圧接後に埋める局部溶接のみとなるため、溶接に要する作業時間を短縮できる。さらに、焼鈍の対象となる溶接部も溶接肉盛りと比較して小さくなるため、小電力で施工可能な部分焼鈍となる。
【００１１】
上述した発明の前記爆発圧接工程において、前記外周欠陥領域除去面と前記補修パーツとの接合面は、板厚方向を凹凸係合させた状態にして爆発圧接されることが好ましく、これにより、爆発圧接された補修パーツが板厚方向に位置ずれすることを防止または抑制できる。
【００１２】
上述した発明の前記爆発圧接工程において、前記補修パーツの厚さ方向を複数に分割して複数段階の爆発圧接を行うことが好ましく、これにより、１回の爆発圧接に使用する捕集パーツの厚さを薄くして不良接合部や未溶着の発生を防止できる。
【００１３】
上述した本発明では、前記爆発圧接工程において、前記補修パーツの外周に配置して爆発させる火薬の半径方向断面を、ディスク板厚方向中央を厚くした断面形状とすることが好ましく、これにより、火薬はディスク板厚方向中央に多く配置したかまぼこ型となる。このため、爆発時は、火薬量の多いディスク板厚中央部において発生圧力が高くなる。この結果、ディスク板厚中央から外側に向かって溶着が進むこととなり、ディスク板厚方向にも均一な溶着が得られる。
【００１４】
上述した本発明では、前記爆発圧接工程において、前記補修パーツの外周に配置して爆発させる火薬の半径方向断面を矩形断面とし、前記矩形断面のディスク板厚方向中央内部に、前記補修パーツ側を底辺とした三角形断面の空間部を設けることが好ましく、これにより、モンロー効果を利用することにより、ディスク板厚中央部において発生圧力が高くなる。この結果、板厚中央から外側に向かって溶着が進むこととなり、ディスク板厚方向にも均一な溶着が得られる。
また、空間部の形成により、必要となる火薬量の低減が可能となる。
【００１５】
上述した本発明では、前記爆発圧接工程において、前記補修パーツの外周に配置して爆発させる火薬の円周方向に複数の着火点を設けることが好ましく、これにより、全体として必要な燃焼速度を得られるようになり、溶着面の全面にわたって均一な溶着品質が得られる。この場合、複数の着火点は、電子制御により着火される。
【００１６】
本発明に係るタービンロータは、ロータ軸の軸方向に配置した複数のロータディスクを備え、前記ロータディスクの外周部にタービン翼を取り付ける翼溝が形成されているタービンロータにおいて、前記翼溝の少なくとも１つが、請求項１から４のいずれか１項に記載のタービンロータディスクの補修方法により形成された補修翼溝であることを特徴とするものである。
【００１７】
このような本発明によれば、翼溝の少なくとも１つが、請求項１から６のいずれか１項に記載のタービンロータディスクの補修方法により形成された補修翼溝であり、従って、タービンロータディスクの欠陥部が爆発圧接により短時間で修復されたタービンロータとなる。
【発明の効果】
【００１８】
上述した本発明によれば、タービンロータディスクの補修に爆発圧接を採用したことにより、肉盛溶接と比較して短期間で欠陥部を補修することが可能になる。この結果、タービンロータの補修に要する納期を短縮してタービンの運転停止期間を短縮できるため、運転停止に伴う経済的損失の低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るタービンロータディスクの補修方法の一実施形態を示す工程説明図であり、（ａ）は欠陥部除去工程、（ｂ）は爆発圧接工程、（ｃ）は隙間溶接工程を示し、（ｄ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】爆発圧接の概要を示す説明図であり、（ａ）は準備段階、（ｂ）は起爆時の状態、（ｃ）は圧着後の状態を示している。
【図３】爆発圧接工程の第１変形例を示す図で、（ａ）は火薬を矩形断面に配置した場合に予想される問題を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の問題を解消するための対策を示す説明図である。
【図４】爆発圧接工程の第２変形例を示す図で、（ａ）は火薬を矩形断面に配置した場合に予想される問題を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の問題を解消するための対策を示す説明図である。
【図５】爆発圧接工程の第３変形例を示す図で、（ａ）は補修パーツの外周に配置する火薬の半径方向（ディスク板厚方向）断面図、（ｂ）は火薬を矩形断面に配置した場合に予想される発生圧力のばらつきを示す説明図、（ｃ）は（ａ）の火薬配置を採用した場合の発生圧力を示す説明図である。
【図６】爆発圧接工程の第４変形例を示す図で、（ａ）は補修パーツの外周に配置する火薬の半径方向（ディスク板厚方向）断面図、（ｂ）は火薬を矩形断面に配置した場合に予想される発生圧力のばらつきを示す説明図、（ｃ）は（ａ）の火薬配置を採用した場合の発生圧力を示す説明図である。
【図７】爆発圧接工程の第５変形例として複数の着火点を設けた場合の説明図である。
【図８】本発明に係るタービンロータの概要を一部断面にして示す正面図である。
【図９】タービンロータディスクの欠陥部補修に適用される従来方法を示す工程図であり、（ａ）はタービンロータディスクに欠陥部を生じた状態、（ｂ）はタービンロータディスクから欠陥部を除去した状態、（ｃ）は欠陥部を除去した領域に肉盛溶接した状態を示している。
【図１０】図９に示したロータディスクの半径方向（ディスク板厚方向）断面図であり、（ａ）は図９（ａ）及び図９（ｂ）の状態を示し、（ｂ）は図９（ｃ）の状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るタービンロータディスクの補修方法及びタービンロータについて、その一実施形態を図面に基づいて説明する。
図８は、蒸気タービン等に用いられるタービンロータＲの全体概要を一部断面にして示した正面図であり、ロータ軸１０には、軸方向に所定の間隔で配置した複数段のタービンロータディスク（以下、「ロータディスク」と呼ぶ）１が設けられている。各ロータディスク１は、外周部に形成された翼溝（翼溝部）４にタービン翼６が取り付けられる。
【００２１】
さて、上述したタービンロータＲにおいては、ロータディスク１の翼溝４及びその周辺等の外周部にクラック等の欠陥部を生じると、タービンロータＲを蒸気タービンから取り外し、修理可能な工場へ搬送して補修することが必要になる。以下では、本実施形態におけるロータディスク１の補修方法について、図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すロータディスク１の補修方法は、外周部に翼溝４が形成されているロータディスク１に適用され、外周部に生じた欠陥部２を除去して翼溝４を再形成する場合に用いられる。
【００２２】
この補修方法は、欠陥除去工程と、補修パーツ準備工程と、爆発圧接工程と、隙間溶接工程と、溶接部焼鈍工程と、翼溝加工工程と、を備えている。
欠陥除去工程は、図１（ａ）に示すように、ロータディスク１から欠陥部２を含む外周欠陥領域を全周にわたって除去する工程である。すなわち、ロータディスク１の外周面から、欠陥部２を含む除去部（外周欠陥領域）３を切削除去することにより、新たに外周欠陥領域除去面となるロータ外周面１ａを形成する工程である。このように、除去部３を形成したロータディスク１´は、欠陥除去工程前のロータディスク１より小径となる。
【００２３】
次の補修パーツ準備工程では、図１（ｂ）に示すように、外周欠陥領域の除去部３に相当する形状を有するリング状補修部材２０を作成する。このリング状補修部材２０は、円周方向を複数に分割することにより、複数の補修パーツ２１とされる。換言すれば、リング状補修部材２０は、欠陥除去工程前のロータディスク１から、除去部３を形成した後のロータディスク１´を取り除いた形状となる。この補修パーツ準備工程は、実際の除去部３が確定した欠陥除去工程後に実施してもよいし、除去部３が予め分かっていれば、欠陥除去工程前に実施することも可能である。
なお、図示の構成例では、補修パーツ２１がリング状補修部材２０を２分割したものを使用しているが、３分割や４分割以上としてもよい。
【００２４】
爆発圧接工程では、図１（ｂ）に示すように、補修パーツ２１，２１間に所定の隙間２２を残した状態でロータディスク１´のロータ外周面１ａを取り囲むように配置し、ロータディスク１´のロータ外周面１ａに補修パーツ２１を爆発圧接により溶着接合して一体化させる。なお、図１（ｂ）では、図示の都合上、補修パーツ２１とロータディスク１´の間及び補修パーツ２１，２１間の隙間２２が実際より極端に示されている。
【００２５】
また、補修パーツ２１の外周には、全周にわたって火薬３０がセットされる。この火薬３０は、図１（ｄ）に示す図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図のように、ロータディスク１´の半径方向（ディスク板厚方向）断面が矩形形状となっている。すなわち、この場合の火薬３０は、補修パーツ２１の幅方向（ディスク板厚方向）及び周方向の全周にわたって、同じ厚さとなるようにセットされている。
こうして爆発圧接の準備が完了すると、円周方向の一端部側から火薬３０に点火して爆発させる。図示の構成例では、２分割した補修パーツ２１，２１毎に着火点Ｓ１，Ｓ２を設け、２箇所の着火点Ｓ１，Ｓ２で同時に点火して爆発圧接を実施する。
【００２６】
以下では、爆発圧接の概要を図２に基づいて説明する。
図２において、（ａ）は爆発圧接の準備段階、（ｂ）は起爆時の状態、（ｃ）は圧着後の状態を示している。この説明図において、図中の符号５１が母材、５２が合わせ材、５３が火薬（爆薬）、５４が雷管、５５が導線である。
図２（ａ）の準備段階では、母材５１の上に所定の間隔を設けて合わせ材５２を重ね、合わせ材５２の上には全面にわたって粉末の火薬５３をセットする。また、火薬５２の１端部側には雷管５４がセットされ、この雷管５４は、導線５５を介して図示しない起爆スイッチと接続される。
【００２７】
図２（ｂ）の爆発時には、起爆スイッチを操作することにより雷管５４に通電し、火薬５３を一端から起爆させる。この爆発エネルギーにより、合わせ材５３は母材５１の面に向けて高速駆動され、合わせ材５３及び母材５１の衝突面から液化された金属のメタルジェット５６が発生する。このメタルジェット５６は、合わせ材５３及び母材５１の表面から酸化物、窒化物、吸着ガス等を除去していく。
この結果、図２（ｃ）に示すように、爆発圧着は瞬時（２５００ｍ／秒）に完了し、従って、爆発熱が金属材料に伝わる余裕はなく、純然たる冷間圧着が施される。また、爆発圧着は、その圧着界面５７がさざ波状を呈するものとなる。
【００２８】
こうして爆発圧接工程が終了すると、図１（ｃ）に示すように、補修パーツ２１，２１間には爆発圧接前の隙間２２と略同じ隙間２２´が残っている。このため、次の隙間溶接工程では、最終的に隙間２２´を溶接により埋める溶接作業を実施する。この溶接は、全体を肉盛溶接する場合と比較して局部のみの溶接で済むため、溶接作業量が大幅に減少して短時間での作業が可能である。
また、隙間溶接工程の後には、隙間２２´の溶接部を焼鈍する溶接部焼鈍工程を実施する。この溶接部焼鈍工程は、隙間２２´の溶接部のみを焼鈍する部分焼鈍となるため、小電力での施工が可能となる。
【００２９】
こうして溶接部焼鈍工程が終了した後には、ロータディスク１Ａのロータ外周面１ａに爆発圧接された補修パーツ２１を機械加工し、補修前と同様の翼溝４を形成する翼溝加工工程が実施される。この場合、爆発圧接により翼溝４の表層に変質が予想されるため、仕上げ加工の余肉部を残しておき、爆発圧接後に余肉部を切削除去することが望ましい。
【００３０】
上述した実施形態のように、爆発圧接を行う補修方法を採用すれば、ロータディスク１に生じた欠陥部２の補修は、数か月程度の納期を要していた従来の溶接肉盛と比較して、大幅に納期を短縮することが可能になる。また、除去部３の全体を溶接肉盛する場合と比較して、隙間２２´を埋めるだけの局所溶接で済むため、この点でも納期を短縮することができる。さらに、溶接部の焼鈍も部分焼鈍でよいため、コスト低減に有効な小電力での施工が可能となる。なお、上述した補修方法は、補修対象が電子ビーム溶接のような寸法制限を受けこともない。
【００３１】
ところで、上述した実施形態の爆発圧接工程では、補修パーツ２１と爆発圧接される接合面のロータ外周面１ａが平面になると、以下に説明する問題が懸念される。このため、以下では、この問題及びこの問題を解消する第１変形例について、図３を参照して説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
すなわち、上述した実施形態では、図３（ａ）に示すように、ロータディスク１´の板厚方向断面において、上端が平面（平坦な直線状）となっている。
この場合、矩形断面とした火薬３０の燃焼速度にばらつきがあると、図中に白抜矢印で示す発生圧力には、ディスク幅方向において微妙なばらつき（アンバランス）を生じることとなる。また、上述した平面の接合面には、厳密には面の微妙な傾きが存在する。このため、接合面となるロータ外周面１ａが平面の場合には、爆発圧接工程において、発生圧力のアンバランスや接合面の微妙な傾きにより、爆発圧接された補修パーツ２１に板厚方向の位置ずれを生じることが懸念される。このような位置ずれは、追加工の手間が増える原因となるため好ましくない。
【００３３】
そこで、爆発圧接工程の第１変形例では、図３（ｂ）に示すように、ロータディスク１Ａのロータ外周面１ａ´と補修パーツ２１Ａとの接合面をＶ字型とする。すなわち、ロータ外周面１ａ´の板厚方向断面形状は、中央部付近が低くなるように両端部から緩やかに傾斜するＶ字型の凹断面形状となっている。また、Ｖ字型のロータ外周面１ａ´に爆発圧接される補修パーツ２１Ａの板厚方向断面形状は、中央部付近が高くなるように両端部から緩やかに傾斜するＶ字型の凸断面形状となっている。
【００３４】
このため、爆発圧接時において、ロータディスク１Ａのロータ外周面１ａ´と補修パーツ２１Ａとの接合面は、板厚方向でＶ字型の凹凸係合をした状態にある。従って、爆発圧接時においては、発生圧力のアンバランスや接合面の微妙な傾きに起因して、補修パーツ２１が板厚方向に位置ずれすることを防止または抑制できる。この結果、爆発圧接後に追加工する手間を低減することが可能となる。
なお、上述した接合面の凹凸係合は、ロータ外周面１ａ´側を凸断面形状とし、補修パーツ２１Ａ側を凹断面形状としてもよい。
【００３５】
また、上述した実施形態の爆発圧接工程では、補修パーツ２１の厚さが大きくなると、以下に説明する問題が懸念される。このため、以下では、この問題及びこの問題を解消する第２変形例について、図４を参照して説明する。なお、上述した実施形態及び変形例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
すなわち、補修パーツ２１が厚い場合、図４（ａ）に白抜矢印で示す発生圧力には、火薬燃焼のばらつきによる微妙なアンバランスが生じる。これが原因となり、ロータディスク１´のロータ外周面１ａと補修パーツ２１との接合面まで衝撃波が到達する時間差は大きくなり、この結果、不良接合部６０や未溶着の発生が懸念される。
【００３６】
そこで、爆発圧接工程の第２変形例では、図４（ｂ）に示すように、補修パーツ２１の厚さ方向を複数層に分割し、分割した補修パーツ毎に爆発圧接を繰り返して所要の厚さまで成形する。すなわち、図４（ｂ）に示した変形例では、厚さ方向を２分割した補修パーツ２１ａ，２１ｂを用意し、第１段階として補修パーツ２１ａを火薬３０ａでロータ外周面１´に爆発圧接する。この後、第２段階として、補修パーツ２１ａの外周面に対し、補修パーツ２１ｂを火薬３０ｂで爆発圧接する。なお、補修パーツ２１の厚さ方向を分割する分割数（層数）については、２層に限定されることはない。
【００３７】
このように、補修パーツ２１を複数層に分割して複数段階の爆発圧接を行うことで所望の厚さとする爆発圧接工程を採用すれば、１回の爆発圧接に使用する捕集パーツ２１ａ，２１ｂの厚さを薄くできるので、不良接合部６０や未溶着の発生を防止して均一な溶着が得られる。
【００３８】
次に、上述した補修方法において、爆発圧着工程の第３変形例を図５に基づいて説明する。なお、上述した実施形態及び変形例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第１変形例では、図５（ａ）に示すように、補修パーツ２１の外周に配置して爆発させる火薬３１の半径方向断面形状が、図１（ｄ）の矩形断面とは異なっている。すなわち、第３変形例の火薬３１は、ロータディスク１の板厚方向断面形状（図１（ｂ）のＡ−Ａ−断面に対応）が、ロータディスク１の板厚方向中央に円弧状の凸部３１ａを設けて厚くしたかまぼこ型の断面形状となっている。なお、凸部３１ａについては、円弧状に限定されることはない。
【００３９】
このような火薬３１は、図５（ｂ）に示す矩形断面の火薬３０において、図中に白抜矢印で示す発生圧力がディスク幅方向において微妙なばらつきを生じ、この結果、接合不良や未溶着の不良接合部６０を生じさせる可能性が指摘されていることへの対策である。
すなわち、ディスク板厚方向中央の火薬配置量を多くした断面形状の火薬３１を採用することにより、爆発時には、図５（ｃ）に白抜矢印で示すように、火薬量の多いディスク板厚中央部における発生圧力を高くすることができる。この結果、ディスク板厚中央から外側に向かって溶着が進むこととなり、従って、ディスク板厚方向にも均一な溶着が得られるようになり、未溶着等の不良接合部６０が発生しにくくなる。
【００４０】
次に、上述した補修方法において、爆発圧着工程の第４変形例を図６に基づいて説明する。なお、上述した実施形態及び変形例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第４変形例では、図６（ａ）に示すように、補修パーツ２１の外周に配置して爆発させる火薬３２の半径方向断面形状が、図１（ｄ）の矩形断面形状と異なっている。すなわち、第４変形例の火薬３２は、矩形断面のディスク板厚方向中央内部に、補修パーツ２１側を底辺とした三角形断面の空間部３２ａを設けた形状とされ、火薬３２がすり鉢状に成形されたものとなる。このような火薬３２に対して、すり鉢の谷底（空間部３２ａの頂点部分）で点火して爆発させる。
【００４１】
このような火薬３２は、図６（ｂ）に示す矩形断面の火薬３０において、図中に白抜矢印で示す発生圧力がディスク幅方向において微妙なばらつきを生じ、この結果、接合不良や未溶着の不良接合部６０を生じさせる可能性が指摘されていることへの対策であり、第１変形例とは異なる形態の対策である。
すなわち、第４変形例の火薬３２は、モンロー効果と呼ばれる爆発現象を利用し、図６（ｃ）に示すように、ディスク板厚中央部の発生圧力を高くしたものである。このモンロー効果は、火薬の爆発現象として知られており、すり鉢状に成形した火薬３２を爆発させると、エネルギーが凹型の中央部に集中し、すり鉢の上方に向かって超高速の金属噴流が発生する現象である。
【００４２】
このような火薬３２を採用しても、爆発による発生圧力は板厚中央部で高くなるため、第３変形例と同様に板厚中央部から外側に向かって溶着が進むこととなる。この結果、ディスク板厚方向にも均一な溶着が得られるようになり、従って、ディスク板厚方向にも均一な溶着が得られるようになり、未溶着等の不良接合部６０が発生しにくくなる。
また、空間部３２ａを形成した火薬３２は、必要となる火薬量の低減が可能となる。
【００４３】
次に、上述した補修方法において、爆発圧着工程の第５変形例を図７（ａ）に基づいて説明する。なお、上述した実施形態及び変形例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第５変形例では、上述した爆発圧接工程において、二分割した１つの補修パーツ２１に対して、外周に配置して爆発させる火薬３０の円周方向において異なる複数個所の着火点を設けている。図示の構成例では、５か所の着火点Ｓａ〜Ｓｅを設けているが、着火点の数については補修パーツ２１の分割数等に応じて適宜選択すればよく、従って、５か所に限定されることはない。
【００４４】
また、複数の着火点Ｓａ〜Ｓｅは、点火コントローラー３３を用いた電子制御により、所定の間隔で順次またはすべて同時に着火される。
このような複数の着火点を設ける着火により、火薬３０全体として必要な燃焼速度を得られるようになるため、爆発圧接にとる溶着面の全面にわたって均一な溶着品質が得られる。ちなみに、例えば図７（ｂ）に示すように、着火点Ｓ１の１箇所で着火して爆発させた場合と比較すれば、数十ｍ秒程度の燃焼速度を数ｍ秒程度まで速くすることができる。
【００４５】
このように、本実施形態及び変形例の補修方法によれば、ロータディスク１の補修に爆発圧接を採用したことにより、肉盛溶接と比較して短期間で欠陥部２を補修することが可能になるので、タービンロータＲの補修に要する納期の短縮に伴ってタービンの運転停止期間も短縮できるようになり、従って、運転停止に伴う経済的損失を低減できる。
また、上述した補修方法で補修した補修翼溝を１つ以上備えているタービンロータは、ロータディスク１の欠陥部２が爆発圧接により短時間で修復されたものである。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１，１Ａ，１´    タービンロータディスク（ロータディスク）
１ａ，１ａ´    ロータ外周面（外周欠陥領域除去面）
２    欠陥部
３    除去部（外周欠陥領域）
４    翼溝
５    肉盛部
６    タービン翼
１０    ロータ軸
２０    リング状補修部材
２１，２１Ａ，２１ａ，２１ｂ    補修パーツ
２２，２２´    隙間
３０，３０ａ，３０ｂ，３１，３２    火薬
３１ａ    凸部
３２ａ    空間部
３３    点火コントローラー
６０    不良接合部
Ｒ    タービンロータ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓａ〜Ｓｅ    着火点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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