(57)【要約】【課題】一方向凝固翼であるタービン動翼において、そのプラットホームに生じた損傷を適切に補修することができる手段の提供を課題とする。【解決手段】クラック部分を完全に貫き、遠心力方向に向かって先細りとなる貫通孔４を形成する損傷部分除去工程と、インサート材５を貫通孔４に嵌め込むインサート材取り付け工程と、これらの接触部分をレーザー溶接する溶接工程とを有するプラットホーム補修方法を採用した。また、この補修方法により補修されたタービン動翼を採用した。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向凝固翼からなるタービン動翼のプラットホームの損傷部分を補修する方法であって、
前記損傷部分を、前記プラットホームの肉厚方向に貫いて取り除くとともに、このタービン動翼を回転させたときの遠心力方向に向かって断面が先細りとなる貫通部を形成する損傷部分除去工程と、
前記貫通部に嵌合するインサート材を、前記貫通部に嵌め込むインサート材取り付け工程と、
前記貫通部及び前記インサート材間の接触部分を、レーザーで溶接する溶接工程と
を有することを特徴とする、タービン動翼のプラットホーム補修方法。
【請求項２】
一方向凝固翼からなり、
プラットホームが、回転させたときの遠心力方向に向かって断面が先細りとなる貫通部と、この貫通部に嵌め込まれた状態でレーザー溶接されたインサート材とを備えて補修されている
ことを特徴とするタービン動翼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービン動翼のプラットホーム補修方法と、この補修方法を用いて補修されたタービン動翼とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用タービン動翼及びタービン静翼は、一定期間運転後に割れが生じて問題となることがあり、その対策としては、新たなものに換装する方法がとられている。すなわち、タービン動翼に適用されているＮｉ及びＣＯ基超合金は、高温強度化元素Ａｌ，Ｔｉ，Ｗ等を含有しているため、アーク溶接等の溶融溶接では溶接割れが生じやすく、溶接が難しいためである。
溶融溶接の他の方法としては、例えば特開平９−１６８９２７号公報に、割れ発生部を凹部形状に削除後、この凹部にタービン動翼と同質の補助材を当てがうと同時にろう材を挿入し、ロウ付け接合する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、タービン動翼の中でも、いわゆるＤＳ翼（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄ　Ｂｌａｄｅ；一方向凝固翼）は、溶接補修後の再熱処理にて、ＤＳ表面に細かい結晶粒界が出来て、ＤＳ翼のメリットが薄れてしまうという理由により、溶融溶接で割れを補修することができない。そこで、割れが生じた表面部分のみを表面的に削り取って補助材をロウ付けする上記補修方法を適用することも考えられるが、どのくらいの深さまで削り取れば良いのかを目視で判断するのが困難な場合があり、必ずしも適切な補修を行うことができない恐れがある。また、この補助材を用いた従来の補修方法では、確実な固定が確保されていないと、タービン動翼の遠心力に耐えきれずに補助材が剥離してしまう恐れもある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、一方向凝固翼であるタービン動翼において、そのプラットホームに生じた損傷を適切に補修することができる手段の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１に記載のタービン動翼のプラットホーム補修方法は、一方向凝固翼からなるタービン動翼のプラットホームの損傷部分を補修する方法であって、前記損傷部分を、前記プラットホームの肉厚方向に貫いて取り除くとともに、このタービン動翼を回転させたときの遠心力方向に向かって断面が先細りとなる貫通部を形成する損傷部分除去工程と、前記貫通部に嵌合するインサート材を、前記貫通部に嵌め込むインサート材取り付け工程と、前記貫通部及び前記インサート材間の接触部分を、レーザーで溶接する溶接工程とを有することを特徴とする。
【０００６】
上記請求項１に記載のタービン動翼のプラットホーム補修方法によれば、その損傷部分除去工程で、損傷部分を表面的に削り取るのではなく、この損傷部分周辺の疑わしい部分をも含めて完全に取り除くので、補修後のプラットホームに新たな損傷が生じる恐れを低減させることができる。また、インサート材取り付け工程で取り付けられたインサート材は、遠心力方向に向かって断面先細りな貫通部に対して楔のように嵌合しているため、タービン動翼の遠心力によって吹き飛ばされることがなく、むしろ、より強固に嵌め込まれるようになる。また、溶接工程では、従来の溶融溶接ではなく、レーザー溶接を採用しているので、一方向凝固翼でも確実な溶接固定を得ることができる。
【０００７】
請求項２に記載のタービン動翼は、一方向凝固翼からなり、プラットホームが、回転させたときの遠心力方向に向かって断面が先細りとなる貫通部と、この貫通部に嵌め込まれた状態でレーザー溶接されたインサート材とを備えて補修されていることを特徴とする。
【０００８】
上記請求項２に記載のタービン動翼によれば、損傷部分を完全に取り除いて貫通部とすることにより、この損傷部分周辺の疑わしい部分をも含めて完全に取り除いているので、補修後のプラットホームに新たな損傷が生じる恐れを低減させることができるようになっている。また、インサート材が、遠心力方向に向かって断面先細りな貫通部に対して楔のように嵌合しているため、タービン動翼の遠心力によって吹き飛ばされることがなく、むしろ、より強固に嵌め込まれるようになる。また、このインサート材は、従来の溶融溶接ではなく、レーザー溶接で固定されているので、一方向凝固翼でも確実に溶接固定されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のタービン動翼のプラットホーム補修方法と、この補修方法を用いて補修されたタービン動翼との一実施形態を、図面を参照しながら以下に説明するが、本発明がこれに限定解釈されるものでないことは勿論である。
【００１０】
図１に、本実施形態のプラットホーム補修方法が適用されるタービン動翼１を示す。同図に示すように、このタービン動翼１は、翼部２と、該翼部２と一体に形成され、図示されないロータ側に固定されるプラットホーム３とを備えた一方向凝固翼である。そして、このタービン動翼１のプラットホーム３には、長時間の運転疲労に伴うクラック３ａ（損傷部分）が、同図のＡ部に発生しているため、以下の各工程により補修を行う。
【００１１】
まず、損傷部分除去工程では、図２に示すように、クラック３ａを、プラットホーム３の肉厚方向（紙面上下方向）に、例えば円盤形状に貫いて取り除く。この時、クラック３ａの全てを取り除くように注意する。そして、図３に示すように、この貫いた部分に、タービン動翼１を回転させたときの遠心力方向（紙面矢印方向）に向かって断面が段階的に先細りとなる貫通孔４（貫通部）を形成する。
【００１２】
この貫通孔４は、同図に示すように、前記ロータに近い回転軸線側に形成された回転中心側貫通部４ａと、前記遠心力方向に重ね合わせて見た場合に、回転中心側貫通部４ａよりも相対的に面積の狭い回転外側貫通部４ｂとで構成されている。そして、これら回転中心側貫通部４ａと回転外側貫通部４ｂとの間には、相対的な面積の違いにより、押さえ付け面４ｃが形成されている。
【００１３】
続くインサート材取り付け工程では、図４に示すように、貫通孔４の孔形状に合致する外形状（嵌合する外形状）のインサート材５を、機械加工により別途用意する。このインサート材の材質としては、補修されるタービン動翼１の材質と同じものを採用するのが好ましい。そして、このインサート材５を、前記回転中心側貫通部４ａの側より、貫通孔４内に隙間なく嵌め込む。
【００１４】
続く溶接工程では、同じく図４に示すように、貫通孔４及びインサート材５間の接触部分を、例えばＹＡＧレーザーを用いてレーザー溶接６する。なお、このレーザー溶接６は、インサート材５が、振動や自重によって貫通孔４から外れるのを防ぐことを主たる目的として行うものであり、タービン動翼１を回転させた際の遠心力を持たせるためのものではない。すなわち、インサート材５に作用する遠心力は、このインサート材５が当接する前記押さえ付け面４ｃが押さえ込むことにより、保持されている。
【００１５】
以上説明のプラットホーム補修方法によれば、前記損傷部分除去工程で、クラック３ａを表面的に削り取るのではなく、このクラック３ａ周辺の疑わしい部分をも含めて完全に取り除くので、補修後のプラットホーム３に新たな損傷が生じる恐れを低減させることができる。また、前記インサート材取り付け工程で取り付けられたインサート材５は、遠心力方向に向かって断面先細りな貫通孔４の押さえ付け面４ｃに当接するように嵌合しているため、タービン動翼１の遠心力によって吹き飛ばされることがない。また、前記溶接工程では、従来の溶融溶接ではなく、レーザー溶接を採用しているので、一方向凝固翼でも確実な溶接固定を得ることができる。
【００１６】
このように、補修後のプラットホーム３に新たな損傷が生じる恐れを低減させることができ、また、タービン動翼１の遠心力によってインサート材５が吹き飛ばされることがなく、また、レーザー溶接によって一方向凝固翼でも確実な溶接固定を得ることができるので、プラットホーム３に生じたクラック３ａを適切に補修することが可能となる。
【００１７】
なお、貫通孔４及びインサート材５の形状としては、遠心力方向に向かって断面が先細りとなる形状であればよく、上記実施形態の段付き形状に限らず、例えば図５に示すように、無段の楔断面形状を採用しても良い。この場合においても、上記実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のタービン動翼のプラットホーム補修方法によれば、補修後のプラットホームに新たな損傷が生じる恐れを低減させることができ、また、タービン動翼の遠心力によってインサート材が吹き飛ばされることがなく、また、レーザー溶接によって一方向凝固翼でも確実な溶接固定を得ることができる。したがって、プラットホームに生じた損傷を適切に補修することが可能となる。
【００１９】
本発明の請求項２に記載のタービン動翼によれば、損傷部分を完全に取り除いて貫通部とすることで、プラットホームに新たな損傷が生じる恐れを低減できるようになっている。また、そのインサート材が、タービン動翼の遠心力によって吹き飛ばされることがなく、なおかつ、レーザー溶接によって確実に溶接固定されている。したがって、プラットホームに生じた損傷を適切に補修されたタービン動翼となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】損傷部を有するタービン動翼の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明のタービン動翼のプラットホーム補修方法の一実施形態における、損傷部分除去工程を説明するための図であって、図１のＡ部の拡大断面図である。
【図３】同プラットホーム補修方法における同損傷部分除去工程の続きを説明する拡大断面図である。
【図４】同プラットホーム補修方法におけるインサート材取り付け工程及び溶接工程を説明する拡大断面図である。
【図５】同プラットホーム補修方法の変形例を説明する図であって、図４に相当する拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・タービン動翼
３・・・プラットホーム
３ａ・・・クラック（損傷部分）
４・・・貫通孔（貫通部）
５・・・インサート材
【図１】
2004084604.tif 000003
【図２】
2004084604.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004084604.tif 000006
【図５】
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