(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセグメント（１０）を有するタービンシュラウドを使用状態から取り外し、各セグメント（１０）のシュラウド流路表面（１２）、前後レール（１４，１６）および左右側部（１８）の表面に耐食性、耐酸化性および寸法特性を回復することにより、タービンシュラウドを修復する方法であって、
（ａ）使用状態から取り外したタービン・シュラウドセグメント（１０）をクリーニングして緩く付着した表面汚染物を除去する工程と、
（ｂ）修復すべきシュラウドセグメント表面から以前に塗布されている被覆材料を除去する工程と、
（ｃ）シュラウドセグメント基体材料と適合性の第１材料を塗布して、修復すべき表面にあるボイドを埋める工程と、
（ｄ）こうして修復された表面を機械加工して滑らかな表面とする工程と、
（ｅ）つぎに、高速オキシ燃料溶射法を用いて、耐食性、耐酸化性、こすれ耐性材料の粉末をシュラウドセグメントの側部表面および流路表面にＨＶＯＦ溶射して、シュラウドセグメントの流路表面の元の寸法を回復する工程と、
（ｆ）つぎに、各シュラウドセグメント（１０）を所定の寸法に機械加工する工程と、そして
（ｇ）耐食性および耐酸化性にすぐれたアルミナイドを前後レール（１４，１６）の表面およびシュラウド流路表面（１２）に塗布する工程
を含む、タービンシュラウドの修復方法。
【請求項２】
前記耐食性、耐酸化性粉末がＢＣ−５２である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記耐食性、耐酸化性粉末がＭＣｒＡｌＹ（Ｘ）（式中のＭはＮｉ、Ｃｏおよびこれらの組合せからなる群から選ばれる元素を示し、Ｘは所望に応じて加えられる、Ｔｉ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂ、Ｃ、Ｈｆ、Ｚｒおよびこれらの組合せよりなる群から選ばれる元素を示す）である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記耐食性材料を厚さ０．００５〜０．１５０インチ（０．１２７〜３．８１ｍｍ）に溶射する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記耐食性材料を厚さ０．００５〜０．０１０インチ（０．１２７〜０．２５４ｍｍ）に溶射する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
さらに、溶射直前に、複数のシュラウドセグメント（１０）をリング構造に組み立てる工程を含む、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記工程（ｄ）の後、前記工程（ｅ）の前に、ＨＳ−１８８、Ｌ−６０５、ＲｅｎｅＮ５およびＲｅｎｅ１４２よりなる材料群から選ばれる超合金材料を、ＴＩＧまたはＰＴＡ法により溶接付着することによって、シュラウドセグメントの側部（１８）に肉盛りする工程をさらに含む、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
第１材料を塗布する工程において、シュラウドセグメント基体材料と適合性で、融点がシュラウドセグメント基体材料の融点より低い合金を塗布する、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
ＨＶＯＦ溶射工程を、酸素、オキシプロピレン、酸素／水素混合物および灯油よりなる群から選ばれるオキシ燃料を用いて行う、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記工程（ｄ）の後、前記工程（ｅ）の前に、シュラウドセグメント（１０）の基体材料と適合性の超合金材料を溶接付着することにより、シュラウドセグメント（１０）の側部（１８）に肉盛りして使用により摩耗した材料を復元することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記タービン・シュラウドセグメント（１０）の基体材料が超合金であり、前記第１材料が超合金である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記超合金がニッケル基超合金である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ニッケル基超合金がＲｅｎｅＮ５であり、前記第１材料がＲｅｎｅＮ５と適合性である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ニッケル基超合金がＩＮ−７３８であり、前記第１材料がＩＮ−７３８と適合性である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記タービンシュラウドのベース材料がコバルト基超合金である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記耐食性、耐酸化性溶射粉末がＭＣｒＡｌＹ（Ｘ）（式中のＭはＮｉ、Ｃｏおよびこれらの組合せからなる群から選ばれる元素を示し、Ｘは所望に応じて加えられる、Ｔｉ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂ、Ｃ、Ｈｆ、Ｚｒおよびこれらの組合せよりなる群から選ばれる元素を示す）である、請求項１０乃至請求項１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２耐食性材料を厚さ０．００５〜０．０１０インチ（０．１２７〜０．２５４ｍｍ）に溶射する、請求項１０乃至請求項１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、溶射直前に、複数のシュラウドセグメント（１０）をリング構造に組み立てる工程を含む、請求項１０乃至請求項１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記工程（ｂ）が活性拡散修繕（ＡＤＨ）法を用いて実施される、請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
【０００２】
【技術分野】
この発明は、高圧タービンシュラウドの修復に関する。この発明は、特に、高速オキシ燃料（ＨＶＯＦ＝ｈｉｇｈ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｏｘｙｆｕｅｌ）溶射法およびこのような修復に適当な材料を用いて高圧タービンシュラウドを修復する方法に関する。
【０００３】
【従来技術】
ガスタービンエンジンでは、エンジンのタービン部分でシュラウドがロータブレードの先端を包囲する構成が代表的である。加圧空気と燃料を燃焼室で燃やして、そこに流れる媒体ガスに熱エネルギーを加える。燃焼室からの流出物は高温ガスからなり、これはエンジンのタービン部分を通る環状流路を下流に流れる。タービンへの入口のノズル案内ベーンにより媒体ガスを、エンジンロータから半径方向外向きに延在する多数のブレードに差し向ける。タービンケースにより支持された環状シュラウドがタービンブレードの先端を包囲し、ブレードを横切って流れる媒体ガスを流路に閉じこめる。ブレード先端とシュラウドとのクリアランスを最小にして、ブレード先端付近での媒体ガスの漏れを防止する。シュラウドはブレードの先端に対してこすれ表面を提供する。設計意図は、ブレード先端がシュラウドをこすり、こうしてタービンエアーホイルをバイパスする空気の量を減らすことにある。タービンエアーホイルをバイパスする空気を少なくすれば、エンジンの効率がよくなる。シュラウドの二次的な機能は、ケースを高熱流路ガスから熱的に遮蔽することである。
【０００４】
したがって、シュラウドは回転するタービンブレード先端からの摩滅にさらされる。同時に、シュラウドは、燃焼室で燃焼させた高熱流路ガスにもさらされる。この高熱ガスは、長期間にわたって、シュラウドの腐食および高温酸化をもたらすだけでなく、シュラウド表面の浸食の原因ともなる。したがって、シュラウドは、高熱ガスの腐食および酸化作用に対して耐食性、耐酸化性であり、シュラウド表面に沿った高熱ガスの定常流れに対して耐浸食性であり、同時にまたタービンブレードシール歯との接触の結果として耐摩耗性またはこすれ順応性であるように設計しなければならない。
【０００５】
エンジンを長期間にわたって使用するにつれて、シュラウドの表面はブレード先端のこすれ表面から摩耗されがちである。また、高熱ガスがシュラウド流路表面を機械的に浸食するので、ある程度の浸食も生じる。そのほかに、シュラウド表面へのガスの腐食作用により、シュラウド表面の腐食や酸化もある程度起こる。
【０００６】
シュラウド材料は高価であるので、高価な超合金材料から形成され、正確なぴったり合った公差に機械加工されたシュラウドを廃棄するのではなく、エンジンのサイズによって決まる所定の公差にしたがってシュラウドを元の寸法に復元することによりシュラウドを修復し、また流路表面に耐食性を回復するのが望ましい。従来、このような復元は、低圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ＝ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｐｌａｓｍａ  ｓｐｒａｙ）または熱高密度化被覆（ＴＤＣ＝ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｄｅｎｓｉｆｉｅｄ  ｃｏａｔｉｎｇ）を用いて行っている。これらの方法はいずれも有効な修復や復元を達成するが、両者ともいくつかの制約がある。たとえば、ＶＰＳおよびＬＰＰＳ法では、ＭＣｒＡｌＹを真空室で加熱基体上に溶射するが、修復をうまく行うには減圧を維持しなければならないので、この方法は漏れにきわめて敏感になる。ＬＰＰＳ法で一度に処理できる部品の数は限られる。その上、ＬＰＰＳは予熱を必要とし、また溶接法と相まって、部品にかなりのゆがみを生じる。この方法は、この方法で修復されたシュラウドが他の方法の場合より高い温度で使用できるという利点を有するが、材料が付着する溶着速度がきわめて遅い。その結果として、シュラウドが修復される寸法が最小またはそれ以下となるか、修復中にシュラウドに更に材料を付加するのに大きなコストがかかることになる。その結果、この方法は遅く、時間がかかり、非常に高コストである。ＴＤＣ法はロウ付けプレホーム（粉末の形態でもよい）を使用し、すべての表面上で側部と流路を肉盛りする。プレホームは通常結合材としてエポキシを含有する。その結果、部品が望ましくない、場合によっては容認できない、気孔を含むことになる。当然、ＴＤＣ法で修復した部品の品質はプレホームの品質に依存する。ＴＤＣ法に使用される材料は通常、融点降下剤、たとえばケイ素、ホウ素またはこれらの組合せを含有する。これらの材料は約２３００°Ｆ以下の温度で溶融するように設計されているので、ベース材料の初期溶融温度より低い温度で塗布しなければならない。これらの材料を用いて修復されたシュラウドは約２２５０°Ｆ以上の用途に使用できない。
【０００７】
約２２５０°Ｆ以上の温度に耐える、耐酸化性、耐食性、こすれ順応性材料を塗布することで、エンジン運転後の高圧タービンシュラウドを修復して、シュラウドの寿命を長くし、エンジンのコスト的に有利な運転を可能にする、修復方法が望まれている。
【０００８】
【発明の概要】
本発明は、タービンの使用状態から取り外したタービンシュラウドを修復する方法を提供する。この修復により、シュラウドに耐食性、耐酸化性を回復し、そして同時に、シュラウド流路表面、シュラウドの前後レールおよびシュラウドの左右側部に寸法特性を回復する。本方法は一連の工程からなる。シュラウドは高熱燃焼ガスからの２３００°Ｆを超える極めて高い温度にさらされるので、燃焼生成物および酸化副生物を含む緩く付着した表面汚染物がこのような温度でシュラウドの露出表面に生じる。タービンシュラウドを使用状態から取り外した後、このような緩く付着した表面汚染物を最初に除去しなければならない。このクリーニングにより、使用状態に置かれる前にシュラウドに塗布されていることのある被覆材料が露出する。つぎの工程では、使用状態に置かれる前にシュラウドに塗布され、まだシュラウド上に残っている残存被覆材料を除去する。これらの皮膜（コーティング）は、シュラウドに耐食性、耐酸化性または可削性またはこれらの特性すべてを付与するために塗布されたものである。皮膜の除去後、活性拡散修繕（ＡＤＨ＝ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｈｅａｌｅｄ）または分配合金成分修繕（ＰＡＣＨ＝ｐａｒｔｉｔｉｏｎｅｄ  ａｌｌｏｙ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｈｅａｌｉｎｇ）材料をシュラウドの露出表面に塗布して、シュラウドの運転寿命の間に生じたか、最初の製造時にシュラウドに形成された、現存するボイド、たとえばひび割れや穴を埋める。ボイドを埋めたら、こうして塗布した順応性材料を機械加工して、残りの復元工程に役立つ滑らかな表面とする。つぎに、必要に応じて、シュラウドのベース材料と適合性の超合金材料を溶接付着することにより、シュラウドの端部を修復する。この肉盛りは、エンジンの運転中に摩耗したシュラウドベース材料を復元する。つぎに、高速オキシ燃料溶射法（ＨＶＯＦ＝ｈｉｇｈ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｏｘｙｆｕｅｌ  ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いて、耐食性、耐酸化性およびこすれ順応性材料をシュラウドの流路表面ならびにシュラウドの側面（前方および後方レール）に溶射する。このプロセスで、フィラー（溶加）材料は最初粉末であり、これをＨＶＯＦ法で基体に溶射する。このフィラー材料はいかなる耐食性、耐酸化性およびこすれ耐性粉末でもよいが、ＭＣｒＡｌＹおよび超合金、代表的にはＮｉ基超合金が適当であることを確認した。十分な材料を修復基体に溶射し、少なくとも基体を新しいシュラウドに必要な最小寸法まで復元する。つぎにシュラウドを、新しいシュラウドについて設定された公差範囲内の寸法である所定の寸法に機械加工する。最後に、所望に応じて、シュラウドにアルミナイドを塗布して、耐酸化性をさらに向上させる。
【０００９】
本発明は、エンジンに用いるシュラウドを修復し、復元する現行技術の改良である。ＴＤＣ法で修復したシュラウドと違って、本発明により修復したシュラウドは、ホウ素やケイ素のような融点降下剤の添加による温度制限がない。本発明は、減圧が不要であり、プロセスが早く、安く、効率よく、操作が簡単であるので、低圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ）よりも有利である。ほかに、プロセス変動が少なく、過不足の起こりがちな予熱が不要であるなどの利点がある。きわめて重要なことに、部品のゆがみがいちじるしく少なく、したがってシュラウドセグメントを当初の図面公差に復元する作業をより簡単にかつ少ない機械加工で達成することができる。本発明の他の特徴や利点は、本発明の原理を具体的にわかりやすく表現した添付図面に関連した、以下の好適な実施例についての詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１０】
【発明の詳細な記述】
図１は、タービンエンジン・シュラウド組立体の断面図であり、シュラウドセグメント１０を示す。図において、シュラウドセグメント１０は、流路表面１２を有する。図には分かりやすいように、シュラウドセグメントの流路表面１２に近接した先端５２を有するタービンブレード５０も示されている。図２は、図１のシュラウドセグメント１０の斜視図である。シュラウドセグメントは前方端１４と後方端１６とを有する。図３に示すように、それぞれ側部１８を有する多数のシュラウドセグメントを一緒に組み立てて、タービンブレードを取り囲む円筒の形状をなすシュラウド組立体を形成する。高熱の燃焼ガスが燃焼器からエンジンの内部に沿って高速で流れ、かつシュラウドセグメントの前方端１４から後方端１６までシュラウド流路表面１２を横切るにつれて、タービンブレードが回転する。図から分かるように、シュラウドセグメントおよびブレード間の公差（トレランス）が小さくなればなるほど、シュラウド流路から逃げ出すガスの量が少なくなるので、エンジンの運転効率がよくなる。
【００１１】
図１において、タービンブレード５０は、その先端５２が、通常こすれ順応性材料からなるシュラウドセグメントの流路表面１２に食い込むように設計されている。もちろん、エンジン寿命の続く間、回転ブレードが固定シュラウド組立体に対していろいろな運転温度で作用することから、ブレード５２と流路表面１２間の隙間（クリアランス）は徐々に増加する。さらに、高熱の燃焼ガスがエンジン内部に沿って、前方レールから後方レールへシュラウド組立体を横切って流れるにつれて、シュラウド組立体から材料の機械的浸食も起こり、これによってもブレードとシュラウド組立体との間のクリアランスが増加する。また、高熱の燃焼ガスは種々の望ましくない副生物を含有し、これらがシュラウド組立体材料の酸化のみならず、腐食も起こす。シュラウド組立体は多数のシュラウドセグメントを一緒に組み立ててリングを形成したものであるので、シュラウド流路材料が上述したプロセスのいずれかで除去されるにつれて、シュラウドセグメント間にシュラウド側部１８に沿って隙間（ギャップ）が発生する。最終的に、エンジン効率が減少し続けるので、シュラウドセグメントなどのエンジン部品を、寸法的にも材料的にも、その当初の状態に復元することによりエンジンを再生する必要がある。
【００１２】
タービンの使用状態から取り外したタービンシュラウド組立体を修復し、シュラウドセグメント１０に耐食性を回復し、シュラウドセグメントの寸法を新しいシュラウドセグメントに設定された寸法公差内に復元する方法では、まず最初、摩耗したセグメント１０をクリーニングして緩く付着した表面汚染物や腐食または酸化生成物を除かなくてはならない。周知の脱脂クリーニング法を用いることができる。つぎにセグメントを研磨またはグリットブラスト処理して、強固に付着した酸化物を除去する。つぎに、セグメントを酸ストリッピングして、アルミナイドを除去し、ついでフッ素イオンクリーニング（ＦＩＣ＝ｆｌｕｏｒｉｄｅ−ｉｏｎ  ｃｌｅａｎｉｎｇ）する。この酸ストリッピングによりアルミナイドの形態の材料がセグメントから除去されるので、ここでセグメントは原型寸法未満となる。この時点で、これは望ましくない状態ではない。その後の材料の付加およびシュラウドセグメント面の機械加工でも弦形現象の補正もできるからである。弦形現象は、シュラウドセグメントが高温使用中に弓状に曲がる傾向を意味する。
【００１３】
つぎに、活性拡散修繕（ＡＤＨ）法を用いて、ボイド、たとえばシュラウドセグメントにもともと機械加工された穴や使用中に発生した亀裂を除去することにより、シュラウドセグメントの表面を復元する。ＡＤＨ法は、ここに先行技術として援用する、米国特許第５，５２３，１７０号（１９９６年６月４日発行）および第５，５６１，８２７号（１９９６年１０月１日発行）に記載されている。代表的には、ＡＤＨ法に用いる材料をシュラウドセグメントを構成するベース材料と適合させ、好ましくは基体ベース材料と同一とし、こうすれば添加した元素で活性拡散修繕を行うことができる。しかし、使用材料をシュラウドセグメントのベース材料と適合性の他の合金とすることができる。周知のＡＤＨ法により表面を修復した後、この修復した表面を機械加工して、後続の作業に適当な滑らかな基体を形成し、そして少なくとも１つのシュラウド表面を機械加工して、その後の機械加工の出発点、通常、新しいシュラウドセグメントの所定の基準表面を確立する。
【００１４】
この時点から、シュラウドセグメントの修復は、シュラウドセグメント基体のベース材料の状態に応じて、２つの手順のいずれかによって行うことができる。第１の手順は、代表的には、基体材料が使用中にひどく腐食する傾向をもたない場合に用いる。たとえば重量％表示でＮｉ１０％、Ｃ０．６％、Ｍｎ０．１％、Ｓｉ０．４％、Ｃｒ２２．５％、Ｆｅ１．５％、Ｂ０．０１％、Ｚｒ０．５％、Ｗ７％、Ｔａ３．５％、残部Ｃｏおよび不可避的不純物の公称組成を有するＭＡＲ−Ｍ−５０９、重量％表示でＣｒ２０％、Ｎｉ１０％、Ｗ１５％、Ｆｅ３％、Ｓｉ１％、Ｍｎ１．５％、Ｃ０．１％、残部Ｎｉおよび不可避的不純物の公称組成を有するＬ６０５、重量％表示でＣｏ７．５％、Ｃｒ７％、Ａｌ６．２％、Ｔａ６．５％、Ｗ５％、Ｒｅ３％、Ｍｏ１．５％、Ｈｆ０．１５％、Ｃ０．０５％、Ｂ０．００４％、残部Ｎｉおよび不可避的不純物の公称組成を有するＲｅｎｅＮ５、または重量％表示でＣｏ８．５％、Ｃｒ１６％、Ａｌ３．４％、Ｔｉ３．８％、Ｔａ１．７５％、Ｗ２．６％、Ｔａ１．７５％、Ｂ０．０１２％、Ｚｒ０．１２％、Ｃｂ０．０５％、残部Ｎｉおよび不可避的不純物の公称組成を有するＩＮ−７３８である場合に用いる。代表的には粉末の形態の、耐環境性にすぐれた、こすれ順応性の材料、たとえばＭＣｒＡｌＹ（Ｘ）（式中のＭはＣｏおよびＮｉおよびこれらの組合せからなる群から選ばれる元素を示し、ＸはＴｉ、Ｔａ、Ｒｅ、ＭｏおよびＷよりなる固溶体強化剤およびγ’形成剤およびＢ、Ｃ、ＨｆおよびＺｒよりなる粒界強化剤およびこれらの組合せよりなる群から選ばれる元素を示す）または重量％表示でＣｒ１８％、Ａｌ６．５％、Ｃｏ１０％、Ｔａ６％、Ｒｅ２％、Ｒｅ０．５％、Ｈｆ０．５％、Ｙ０．３％、Ｓｉ１％、Ｚｒ０．０１５％、Ｂ０．０１５％、Ｃ０．０６％、残部Ｎｉおよび不可避的不純物の公称組成を有するＢＣ−５２をＨＶＯＦ法で塗布する。まず、複数のシュラウドセグメントをリング構造に組み立てる。ＨＶＯＦ装置を装備したロボットを、代表的には約１２０°以上の円弧だけ回転させ、シュラウドセグメントのシュラウド流路表面１２および前方レール１４および後方レール１６に材料を肉盛りする。ＨＶＯＦ法により材料を厚さ０．００５〜０．１５０インチ、好ましくは厚さ０．００５〜０．０１０インチに塗布する。ＨＶＯＦ法は、酸化物の形成を防止する保護シールドとして高速ガスを使用し、そして酸化物を含有しない高密度の皮膜を広い範囲の厚さに塗布することのできる、比較的低温の溶射法である。ＨＶＯＦ法は、代表的には、酸素、オキシプロピレン、酸素／水素混合物、灯油など種々の燃料ガスのいずれかを使用する。燃料ガスの流れは２０００〜５０００ｆｔ／秒の範囲とすることができる。もちろん、溶射の温度は使用する燃料ガスの燃焼温度に依存するが、代表的には３０００〜５０００°Ｆの範囲である。所望の量の材料を塗布した後、代表的にはシュラウドセグメントを図面公差より大きくした後、シュラウドセグメントを所定の図面寸法まで機械加工する。この機械加工は、以前に機械加工した基準表面に基づいて機械加工操作を設定することにより行う。機械加工は、代表的には、適用可能な使用条件の必要に応じて、先にＡＤＨ法により充填した穴の復元も含む。機械加工後、耐酸化性をさらに高めるために、シュラウドセグメントの側部１８にアルミナイドを塗布する。このアルミナイドは、ＰｔＡｌまたはＮｉＡｌとすることができ、その塗布手段は特に限定されない。
【００１５】
第２の手順では、シュラウドセグメントのベース材料が使用中に腐食する傾向のある合金、たとえばＲｅｎｅＮ５からなる場合、通常のタングステン不活性ガス（ＴＩＧ＝ｔｕｎｇｓｔｅｎ  ｉｎｅｒｔ  ｇａｓ）溶接法またはプラズマ・タングステン・アーク（ＰＴＡ＝ｐｌａｓｍａ  ｔｕｎｇｓｔｅｎ  ａｒｃ）修復法を用いて溶接により、シュラウドの側部１８を復元する。フィラー金属（溶加材）は、超合金、たとえば、ＲｅｎｅＮ５、Ｌ６０５、重量％表示でＣ０．１％、Ｍｎ１．２５％、Ｓｉ０．４％、Ｃｒ２２％、Ｆｅ３．５％、Ｎｉ２２％、Ｗ１５．５％、残部Ｃｏおよび不可避的不純物の公称組成を有するＨＳ１８８、または重量％表示でＣｏ１２％、Ｃｒ６．８％、Ａｌ６．１５％、Ｔａ６．３５％、Ｗ４．９％、Ｒｅ２．８％、Ｍｏ１．５％、Ｈｆ１．５％、Ｃ０．１２％、Ｆｅ０．２％、Ｍｎ０．０１％、Ｂ０．０１５％、残部Ｎｉおよび不可避的不純物の公称組成を有するＲｅｎｅ１４２である。側部が腐食されるので、クリーニング工程で寸法は最小以下に小さくされ、そしてこの修復で最終寸法を図面公差またはそれよりわずかに大きい値に復元する。これらの寸法を復元して最初の図面要求を満たす部品を提供するのにＨＶＯＦ法を用いることもできるが、現存の設定では、表面にいちじるしく過剰に溶射し、その後過剰に溶射された表面を長い時間機械加工する必要がある。あるいは、シュラウドセグメントを再び取り付けて、ＨＶＯＦ修復することもできるが、これも時間がかかり、ＴＩＧまたはＰＴＡによる修復ほど効率がよくない。
【００１６】
この修復後、シュラウドセグメントには、ＨＶＯＦ法を用いて耐食性材料、好ましくは上述したＭＣｒＡｌＹを、好ましくは厚さ０．００５〜０．０１０インチに塗布するが、同材料を約０．１５０インチ以下またはそれ以上の厚さまで塗布し、シュラウドセグメントを前述したとおりに機械加工してもよい。機械加工後、耐食性、耐酸化性材料の追加皮膜を蒸着法により塗布し、裸の機械加工表面を保護する。この追加の耐食性、耐酸化性材料を蒸着法により塗布して、材料が蒸気の形態で基体材料の内部キャビティに侵入するのを可能にする。この第２手順では、シュラウドセグメントの基体が耐食性および耐酸化性に関して他の基体ほど良好な挙動を示さないことが知られているので、上記方法は好ましい。さらに、酸ストリッピングやＦＩＣなどのクリーニング方法は、冷却穴にも波及し、元の耐食性、耐酸化性皮膜を除去してしまうので、上記のような内部キャビティや冷却穴への材料浸透を可能にする蒸着などの方法を用いて、このような基体に保護を再度与えることが必要である。蒸着法を用いて塗布できる耐食性材料は多数あるが、蒸着皮膜としてはＮｉＡｌ材料が好ましい。
実施例１
シュラウドをエンジンから取り外し、本発明の方法により修復した。シュラウドはＭＡＲ−Ｍ−５０９製で、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹを厚さ０．００５〜０．０１５インチにＨＶＯＦ塗布し、ついで機械加工することにより修復した後、アルミナイド皮膜を付けた。実験室試験では、このシュラウドはＲｅｎｅ８０ブレードに対して、シュラウド温度１８００°Ｆにて侵入速度２ミル（０．００２インチ）とされる。同様のシュラウドをＶＰＳおよびＴＤＣ修復方法により修復し、同じ条件で試験した。試験後、これらのシュラウドを検査したところ、異なる方法で塗布した皮膜のこすれ特性に有意の差がなかった。ＨＶＯＦこすれ深さは、ＨＶＯＦ修復シュラウドの場合約５ｘＥ−０６から２．５ｘＥ−０５インチまで変化したが、ＴＤＣ修復シュラウドの場合０から約２．５ｘＥ−０５インチまで変化した。ＶＰＳ修復シュラウドでは測定値が一つしか得られず、その値は５ｘＥ−０６インチであった。塗布皮膜の厚さ０．００５〜０．０１０インチに対して、これらの差は有意でない。
実施例２
シュラウドをエンジンから取り外した。シュラウドセグメントをＨＶＯＦおよびＶＰＳ法により修復した。シュラウド基体材料はＩｎｃｏｎｅｌＩＮ−７３８であった。このシュラウドを再びエンジンに組み込み、激しいこすれを開始するようブレード先端クリアランスを小さく設定して、試験した。流路最高温度は２１５０°Ｆであった。試験後に、異なる方法で塗布した皮膜のこすれ特性に視覚上の差異はなかった。
【００１７】
本発明による、使用状態から取り外したシュラウドを修復する方法は、時間とコスト面の大幅な改良を実現し、部品のゆがみが競合する修復技術で修復した部品より少ない。ＴＤＣ法で修復した部品より耐熱温度が高い。またＶＰＳ法で修復した部品よりプロセス変動が小さい。以上、本発明の方法を特定の実施態様および実施例について説明した。当業者であれば、特許請求の範囲から逸脱することなく、本発明に種々の変更や改変を加えうることが理解できるはずである。
【図面の簡単な説明】
【図１】シュラウド組立体の断面図であり、タービンブレードの先端に隣接するシュラウド流路表面を有するシュラウドセグメント、シュラウドサポート、シュラウドハンガーサポートおよびサポートケースを示す。
【図２】シュラウドセグメントの斜視図である。
【図３】一連のシュラウドセグメントを組み立ててタービンブレードのまわりに円筒の一部を形成した状態のシュラウド組立体の部分的斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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