(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温下で使用されるガスタービン高温部品の補正・変形修正の際、不具合を確認把握する受入検査工程と、
ＨＩＰ処理による材質劣化の回復および重量物の重量を利用した変形修正を同時に行う回復処理・変形修正工程と、
前記部品の組織および形状寸法を製作時の状態に回復させる溶体化熱処理工程および時効熱処理工程と、
時効熱処理工程後、前記部品を検査する出荷前検査工程とを有し、
前記変形修正で利用する重量物は、予め作成しておいた変形量−重量物重量の相関を示すマスターカーブを用いて重量物の重量を設定し、設定した重量の重量物をガスタービン高温部品の変形した部分に装着することを特徴とするガスタービン高温部品の補修・変形修正方法。
【請求項２】
高温下で使用されるガスタービン高温部品の補正・変形修正の際、不具合を確認把握する受入検査工程と、
ＨＩＰ処理による材質劣化の回復および重量物の重量を利用した変形修正を同時に行う回復処理・変形修正工程と、
回復処理・変形修正工程後、前記部品を検査する出荷前検査工程とを有し、
前記変形修正で利用する重量物は、予め作成しておいた変形量−重量物重量の相関を示すマスターカーブを用いて重量物の重量を設定し、設定した重量の重量物をガスタービン高温部品の変形した部分に装着することを特徴とするガスタービン高温部品の補修・変形修正方法。
【請求項３】
ガスタービン高温部品は、燃焼器ライナ、トラジションピース、静翼および方動翼のうち、いずれかを選択することを特徴とする請求項１または２記載のガスタービン高温部品の補修・変形修正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長期間に亘る運転の結果、材質劣化や変形を引き起したガスタービン高温部品を再生させる際に有効なガスタービン高温部品の補修・変形修正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電用や航空機用のガスタービンは、温度１０００℃以上の作動ガスに膨張仕事をさせる過酷な状態であり、累積運転時間が多くなってくると、その高温部品に材質劣化や変形が現われてくる。
【０００３】
このため、ガスタービン高温部品、例えば燃焼器ライナ、トラジションピース（燃焼器尾筒）、静翼、動翼等は、Ｎｉ基超合金等の析出強化型合金等を使用している。
【０００４】
また、ガスタービン高温部品は、使用する析出強化型合金が高価であるため、できるだけ廃棄や新規製作を行わず、劣化、変形したものを補修・修正して再使用している。
【０００５】
この場合、材質劣化の補修手段には、ＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing）による材質再生が行われ、かなりの効果を出している。
【０００６】
このような手法を用いて、翼等の材質劣化を補修する技術には、例えば特許文献１や特許文献２等が開示されている。
【０００７】
他方、例えば翼変形の修復技術は、対象部分を修正するものでなく、タービン軸の円周上に沿って配置する翼列の配置に手を加え、隣り合う翼の頂部に設けたシュラウドの接触面積が小さくなり過ぎないように、シュラウド隙間を適正寸法に調整するものである。
【０００８】
具体的には、翼を鍛造によって製作する際、翼有効部（作動流体通過部分）に生じた捩れ歪みや曲がり歪み等の矯正を、プレス機械等を用いて翼腹側および翼背側のそれぞれから押圧力を与える手法である。
【０００９】
このような手法を用いて翼等の変形を修復する技術には、例えば、特許文献３や特許文献４等が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−３３５８０２号公報
【特許文献２】特開２００１−７４２４５号公報
【特許文献３】特開平８−２７６２１６号公報
【特許文献４】特開２００４−８４６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１，２に開示されたＨＩＰ処理を用いる材質再生化処理は、良好な成果を収めているものの、ＨＩＰ処理が不活性ガスによる等方加圧を加えているので、変形を修復させることに適していない。
【００１１】
このため、隣り合う翼のシュラウドの接触面積が小さくなり過ぎないように、プレス機械の押圧力を利用するとともに、翼の配置の際、手を加えて調整を行っている。
【００１２】
このため、調整に時間とコストがかかるとともに、調整によって隣り合う翼の接触面積が確保できても全体のバランス調整が難しくなる。
【００１３】
また、どのように配置しても接触面積を確保できない場合もある。
【００１４】
他方、特許文献３，４に開示されたプレス機械等を用い、翼に押圧力を与えて変形を修復する技術は、変形を修復させることに好適であっても、翼等に押圧力を加えるだけでは翼等の材質劣化を補修させることが難しい。
【００１５】
このように、材質劣化補修技術といい、形状・寸法の変形修復技術といい、補修、修復のための個々の技術に対しては優れていても、両方を同時に満たす技術は、未だ実現していない。
【００１６】
特に、上述の補修技術および修復技術は、多くの作業時間、コストおよび作業員の労力を必要とするだけに、より簡素にしてより早く補修、修復が同時に行いえる新たな技術の実現が望まれていた。
【００１７】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、対象製品の材質劣化補修施工および変形修復施工を同時に行い得るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、高温下で使用されるガスタービン高温部品の補正・変形修正の際、不具合を確認把握する受入検査工程と、ＨＩＰ処理による材質劣化の回復および重量物の重量を利用した変形修正を同時に行う回復処理・変形修正工程と、前記部品の組織および形状寸法を製作時の状態に回復させる溶体化熱処理工程および時効熱処理工程と、時効熱処理工程後、前記部品を検査する出荷前検査工程とを有し、前記変形修正で利用する重量物は、予め作成しておいた変形量−重量物重量の相関を示すマスターカーブを用いて重量物の重量を設定し、設定した重量の重量物をガスタービン高温部品の変形した部分に装着することを特徴とする方法である。
【００１９】
また、本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、高温下で使用されるガスタービン高温部品の補正・変形修正の際、不具合を確認把握する受入検査工程と、ＨＩＰ処理による材質劣化の回復および重量物の重量を利用した変形修正を同時に行う回復処理・変形修正工程と、回復処理・変形修正工程後、前記部品を検査する出荷前検査工程とを有し、前記変形修正で利用する重量物は、予め作成しておいた変形量−重量物重量の相関を示すマスターカーブを用いて重量物の重量を設定し、設定した重量の重量物をガスタービン高温部品の変形した部分に装着することを特徴とする方法である。
【００２０】
また、本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、回復処理工程は、ＨＩＰ処理方法である。
【００２１】
また、本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、変形修正工程は、予め作成しておいた変形量−重量物重量の相関を示すマスターカーブを用いて重量物の重量を設定し、設定した重量物の重量をガスタービン高温部品の変形した部分に装着する方法である。
【００２２】
また、本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、ガスタービン高温部品は、燃焼器ライナ、トラジションピース、静翼および方動翼のうち、いずれかを選択する方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法は、高温部品の補修・変形修正の際、受入検査工程、溶体化熱処理、時効熱処理工程、出荷前工程のほかに回復処理・変形修正工程を加え、高温部品の材質劣化および変形修正を同時に行い得る工程にしているので、作業時間をより一層短縮させて作業員の労力軽減を図ることができ、作業効率をより一層改善して保全対策に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００２５】
図１は、本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法の第１実施形態を示すフローチャートである。
【００２６】
本発明に係るガスタービン高温部品は、例えばガスタービン翼等に適用するもので、このガスタービン翼等の補修、変形修正にあたり、翼の形状変化、変形を調査、把握する受入検査（ステップ１）、翼の材質劣化および変形修正を同時に行う翼回復処理・変形修正施工（ステップ２）、翼の組織を当初の状態に調整する溶体化熱処理（ステップ３）および時効熱処理（ステップ４）、翼処理施工後の出荷前検査（ステップ５）の各ステップが採られる。
【００２７】
まず、ステップ１の受入検査工程では、例えば、設計寿命に到達し、廃却予定となったＮｉ基超合金であるインコネル７３８ＬＣ製の翼に対して適用しており、翼表面の亀裂、減肉、凹み、異物付着等を目視確認し、欠陥等が目視確認できないとき、蛍光浸透探傷検査を行い、さらに、ハイトゲージ等を用いて翼頂部に設けたシュラウドの翼根元部からの高さを計測し、設計当初の変形有無を確認する。
【００２８】
ステップ１で、翼の材質劣化および変形が確認されると、ステップ２では、翼回復処理と変形修正の施工が同時に行われる。
【００２９】
翼回復は、ＨＩＰ処理が約４時間に亘って行われる。このＨＩＰ処理は、例えば電気炉に収容する翼をヒータ等で約１１９０℃に加熱するとともに、ガス、例えばアルゴンガスを１０００気圧にして封入する。
【００３０】
その際、翼のうち、シュラウドの変形修正も行われる。この変形は、図２に示すように、翼１の頂部に設けたシュラウド２が製作当初、実線で示す位置にあったものが、運転中、高温燃焼ガスに晒されて、クリープ変形を起し、破線で示す位置に変形することがある。
【００３１】
この場合、変形量は、ステップ１で示したように、ハイトゲージ等を用いて計測されているので、変形量に見合う重量物３が破線で示す位置に変形するシュラウド２ａに装着される。この重量物３の設定は、図３に示すように、シュラウド２ａの修正量と重量物３の重量との関係を予めマスターカーブとして作成しておき、このマスターカーブから重量物３の重量が選択される。
【００３２】
シュラウド２ａの変形は、翼の腹側方向に多く見受けられるので、翼腹側のシュラウド２ａの変形をハイトゲージ等できめ細かく計測される。
【００３３】
ステップ２での翼回復処理、変形修正工程が終ると、ステップ３では溶体化熱処理が行われ、続いてステップ４では時効熱処理が行われる。
【００３４】
溶体化熱処理は、例えば、電気炉で、温度約１１２１℃の加熱状態の下、約２時間に亘って行われ、さらにステップ４の時効熱処理では、温度約８３４℃の加熱状態の下、約４時間に亘って行われ、翼の組織および形状寸法を製作時の状態に回復させる。
【００３５】
ステップ４の時効熱処理工程が終ると、最後に、ステップ５の出荷前検査工程が行われる。ステップ５の出荷前検査工程は、ステップ１の受入検査工程を行ったと同様に、亀裂、減肉等の目視検査、目視検査ができないときの蛍光浸透探傷検査、ハイトゲージを用いた形状寸法検査が行われ、翼が製作当初に回復したことが確認されたとき、出荷される。
【００３６】
このように、本実施形態は、翼の補修、変形修正にあたり、翼の材質劣化を回復させる回復処理と同時に翼変形を修正する変形修正処理を同時に行い得る手法に構成するので、作業時間をより一層短縮させて作業者の労力を軽減させることができる。
【００３７】
図４は、本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法の第２実施形態を示すフローチャートである。
【００３８】
本発明に係るガスタービン高温部品は、例えばガスタービン燃焼器のライナやガスタービン翼のうち、動翼等に適用するもので、これらガスタービン高温部品の補修、変形修正にあたり、第１実施形態と同様に、高温部品の形状変化、変形を調査、把握する受入検査工程（ステップＡ）、高温部品の材質劣化および変形修正を同時に行う高温部品回復処理・変形修正工程（ステップＢ）、高温部品処理施工後の出荷前検査工程（ステップＣ）の各ステップが採られる。
【００３９】
ここで、第１実施形態と異なるところは、溶体化熱処理および時効熱処理が用いられていない点である。
【００４０】
これは、ハステロイＸ材を燃焼器ライナに用いるとき、高温部品回復・変形修正工程の際、図５に示すように、破線で示すガスタービン燃焼器４の変形域Ｐに重量物３を装着し、ＨＩＰ処理のときに変形を修正するだけで良く、第１実施形態のように、溶体化熱処理、事項熱処理を必要としないことに基づく。
【００４１】
なお、上述ステップＡ，Ｂ，Ｃは、第１実施形態と同一のステップを採る。
【００４２】
このように、本実施形態は、ガスタービン高温部品の補修、変形修正にあたり、ステップＡの受入検査工程、ステップＢの高温部品回復処理・変形修正工程およびステップＣの出荷前検査工程の簡素なステップに構成するので、作業時間をより一層短縮させて作業者の労力を軽減させることができる。
【００４３】
なお、本実施形態は、ハステロイ材を用いた燃焼器ライナを適用対象としたが、この例に限らず、Ｎｉ基超合金であるＵ５００材、Ｕ５２０材、ＩＮ９８９材、ＭａｒＭ２４７材、ＩＮ７９２材を用いたガスタービン動翼やガスタービン燃焼器のトラジションピース、あるいはガスタービン静翼にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法の第１実施形態を示すフローチャート。
【図２】本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法のうち、ガスタービン翼のシュラウドの変形修正を示す概念図。
【図３】本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法のうち、ガスタービン翼のシュラウドの変形修正の際に使用する修正量および重量物の重量の関係を示すマスフーカーブ。
【図４】本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法の第２実施形態を示すフローチャート。
【図５】本発明に係るガスタービン高温部品の補修・変形修正方法のうち、燃焼器ライナの変形修正を示す概念図。
【符号の説明】
【００４５】
１  翼
２，２ａ  シュラウド
３  重量物
４  ガスタービン燃焼器
【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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