(57)【要約】【課題】タービンエンジンコンポーネントの修復方法を提供する。【解決手段】本発明のタービンエンジンコンポーネントの修復方法が、ニッケル基超合金から形成されたタービンエンジンコンポーネントを提供するステップと、タービンエンジンコンポーネントから任意の欠陥を除去する欠陥除去ステップと、タービンエンジンコンポーネントを修復を行うために溶接するステップと、を含むとともに、欠陥除去ステップは、コンポーネントが約５９３〜８７１°Ｃ（１１００〜１６００°Ｆ）の範囲内の温度にあるときに、加熱速度を約１６〜２２°Ｃ／分（約２９〜４０°Ｆ／分）の範囲内として、タービンエンジンコンポーネントを溶体化処理することを含む。溶接部の亀裂を実質的に防止するために、緩やかな溶体化後熱処理冷却速度が適用される。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル基超合金から形成されたタービンエンジンコンポーネントを提供するステップと、
前記タービンエンジンコンポーネントから任意の欠陥を除去する欠陥除去ステップと、
前記タービンエンジンコンポーネントを修復するために溶接する溶接ステップと、
を備えるとともに、前記欠陥除去ステップは、前記コンポーネントが約５９３〜８７１°Ｃ（１１００〜１６００°Ｆ）の範囲内の温度にあるときに、加熱速度を約１６〜２２°Ｃ／分（約２９〜４０°Ｆ／分）の範囲内として、前記タービンエンジンコンポーネントを溶体化処理する溶体化処理ステップを含む、
ことを特徴とするタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項２】
前記タービンエンジンコンポーネントを提供するステップが、前記ニッケル基超合金から形成された鋳造タービンエンジンコンポーネントを提供することを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項３】
前記タービンエンジンコンポーネントを提供するステップが、前記ニッケル基超合金から形成された鍛錬タービンエンジンコンポーネントを提供することを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項４】
前記欠陥除去ステップが、前記溶体化処理の前に、蛍光浸透探傷検査技法を使用して前記タービンエンジンコンポーネントを検査する検査ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項５】
前記検査ステップが、超高感度の浸透剤流体を使用して前記タービンエンジンコンポーネントを検査することを特徴とする請求項４に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項６】
前記検査ステップの前に、前記タービンエンジンコンポーネントを短い熱サイクルにかけるステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項７】
前記検査ステップの前に、前記タービンエンジンコンポーネントを軽くエッチングするステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項８】
約０．２７〜５．６°Ｃ／分（０．５〜１０°Ｆ／分）の冷却速度で、前記タービンエンジンコンポーネントを最大熱溶体化処理温度から約６７７°Ｃ（１２５０°Ｆ）未満の温度に冷却する冷却ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項９】
前記冷却ステップが、約０．２７〜０．５６°Ｃ／分（０．５〜１．０°Ｆ／分）の冷却速度で、前記タービンエンジンコンポーネントを前記最大溶体化処理温度から冷却することを特徴とする請求項８に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項１０】
前記溶体化処理ステップが、約５９３〜８７１°Ｃ（１１００〜１６００°Ｆ）の温度範囲内における時間が１７分以下となるように、前記タービンエンジンコンポーネントを維持するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項１１】
前記溶体化処理ステップが、約５９３〜８７１°Ｃ（１１００〜１６００°Ｆ）の温度範囲内における時間が１３分以下となるように、前記タービンエンジンコンポーネントを維持するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項１２】
前記溶接ステップが、前記タービンエンジンコンポーネントを修復するために電子ビーム溶接することを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項１３】
前記溶接ステップが、前記タービンエンジンコンポーネントを修復するためにＧＴＡＷ溶接することを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項１４】
前記溶接ステップが、前記タービンエンジンコンポーネントを修復するためにプラズマアーク溶接することを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項１５】
前記溶接ステップが、鍛錬交換部品を前記タービンエンジンコンポーネントに溶接することを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項１６】
前記タービンエンジンコンポーネントを提供するステップが、鋳造エンジンケースを提供するステップを含み、かつ前記溶接ステップは、少なくとも１つの鍛錬交換フランジを前記鋳造エンジンケースに溶接することを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項１７】
前記溶接ステップが、前記タービンエンジンコンポーネントの組成と実質的に同様の組成を有する材料から形成された溶接ワイヤを使用して、前記溶接ステップを実施するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項１８】
前記溶接ステップが、前記鋳造タービンエンジンコンポーネントの前記組成と適合するように選択された組成を有する溶接ワイヤを使用して、前記溶接ステップを実施するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項１９】
前記溶接されたタービンエンジンコンポーネントを溶接後熱処理にかけるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項２０】
前記溶接後熱処理にかけるステップが、前記溶接されたタービンエンジンコンポーネントが約５９３〜８７１°Ｃ（１１００〜１６００°Ｆ）の温度範囲内にあるときに、約１６〜２２°Ｃ／分（約２９〜４０°Ｆ／分）の範囲内の急速な加熱速度を使用して、前記溶接されたタービンエンジンコンポーネントを溶接後熱処理にかけることを特徴とする請求項１９に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項２１】
約０．２７〜５．６°Ｃ／分（０．５〜１０°Ｆ／分）の冷却速度で、前記溶接されたタービンエンジンコンポーネントを最大溶体化処理温度から約６７７°Ｃ（１２５０°Ｆ）未満の温度に冷却するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【請求項２２】
前記冷却するステップが、約０．２７〜０．５６°Ｃ／分（０．５〜１．０°Ｆ／分）の冷却速度で、前記溶接されたタービンエンジンコンポーネントを前記最大熱溶体化処理温度から冷却することを特徴とする請求項２１に記載のタービンエンジンコンポーネントの修復方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル基超合金から製造されたタービンエンジンコンポーネントを修復する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超合金として知られる高度に合金化されたニッケル基材料の溶接は難しく、非破壊検査によって不合格と判定された場合、欠陥のある溶接部は、再溶接、再加熱処理、再検査など修復処理を必要とする。このような状況は、溶接性を低下させ得る、炭素およびホウ素など他の元素に加えてチタン濃度およびアルミニウム濃度が高い鋳造超合金に特に該当する。
【０００３】
従来技術では、交換フランジおよび電子ビーム（ＥＢ）溶接を使用して鋳造ニッケル基超合金のガスタービンエンジン用ケースを修復することが知られている。交換フランジは、典型的には鍛錬ニッケル基超合金から形成される。これら２つのコンポーネントを接合するために使用される幾つかの電子ビーム溶接は、典型的には熱変質部（ＨＡＺ）内で、また時には溶接領域それ自体の中で生じる、制御された量の微小亀裂が発生する。これらの表面下の欠陥は、固化収縮歪みの結果や、溶接部の残留応力を低減もしくは除去するための溶接後熱処理の結果として表面まで伝播することがある。このような表面の亀裂は、それらが十分に大きい場合にのみ、蛍光浸透探傷検査（ＦＰＩ；Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｐｅｎｅｔｒａｎｔ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）技法によって検出可能である。同様の歪みにより、溶接関連の亀裂もまた伝播し、これらの亀裂は、表面下の亀裂または表面につながった亀裂として放射線探傷検査に対して検出可能になる。
【０００４】
エンジンによって動作される装置に交換フランジを電子ビーム溶接する場合、溶接後熱処理には、コンポーネントの機械的特性を回復するために適切な熱処理（溶体化、安定化および／または時効）がしばしば必要である。鋳造ケースもまた、初期の製造段階またはエンジン作動後において、溶接修復すべき局在した亀裂を有する可能性がある。このような状況では、製造費および修復作業時間を削減するために、電子ビーム溶接ではなく、ガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）処理を選択することができる。ＧＴＡＷ処理は、その性質により、電子ビーム溶接に比べてかなりの量の熱を鋳造材料内に導入する。こうした状況は、より広い溶接部および熱変質部をもたらす。付加的エネルギが、亀裂発生頻度および亀裂寸法を増大させる。エンジンの動作前において、元々の装置のケーシングなどタービンエンジンコンポーネントを修復する必要性は、亀裂、穴、鋳造ドロスなど様々な鋳造欠陥の存在に起因するものである。エンジンによって動作される鋳造ケースの修復は、通常、動作許容限界を超える亀裂によって余儀なくされる。このような亀裂は、動作応力／温度に起因する可能性や、エンジン動作や修復熱サイクル中に検出可能な寸法まで増大した鋳造欠陥である可能性もある。
【０００５】
電子ビーム（ＥＢ）によるフランジ交換修復およびＧＴＡＷによる亀裂溶接修復は共に、溶接源が溶接可能であるその能力を実証することを必要とする。蛍光浸透探傷検査（ＦＰＩ）によって視認可能な欠陥は許容されない。放射線探傷検査によって検出された欠陥は、寸法および発生頻度限界次第で許容される。しかし、破壊評価の限界も存在する。破壊評価の限界を超える欠陥は、金属組織評価によってのみ検出可能な欠陥に関するものである。金属組織評価の限界によって、微小亀裂の存在は許容されるが、この場合も、それらの寸法および発生頻度次第である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
再溶接の必要性を低減するのに、電子ビーム溶接または他の溶接方法（例えば、ＧＴＡＷ、プラズマアーク）を用いた修復方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明によれば、電子ビーム（ＥＢ）溶接を使用して、微小亀裂が実質的に存在することなく鋳造ニッケル基のガスタービンエンジン用ケースを修復する方法が提供される。
【０００８】
本発明によれば、タービンエンジンコンポーネントを修復する方法が、ニッケル基超合金から形成されたタービンエンジンコンポーネントを提供するステップと、タービンエンジンコンポーネントから任意の欠陥を除去する欠陥除去ステップと、修復を行うためにタービンエンジンコンポーネントを溶接するステップと、を含むとともに、前記欠陥除去ステップは、コンポーネントが約５９３〜８７１°Ｃ（１１００〜１６００°Ｆ）の範囲内の温度にあるときに、加熱速度を約１６〜２２°Ｃ／分（約２９〜４０°Ｆ／分）の範囲内として、タービンエンジンコンポーネントを溶体化処理することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
上述のように、本発明は、電子ビーム溶接、ＧＴＡＷまたはプラズマ溶接を用いて、ワスパロイ（Ｗａｓｐａｌｏｙ）などニッケル基超合金から形成されたタービンエンジンコンポーネントを修復する方法に関する。
【００１０】
本発明によれば、溶接前に、修復すべきタービンエンジンコンポーネントや、タービンエンジンコンポーネントに溶接しようとする任意の１つまたは複数の交換部品から、原初の欠陥のあらゆる痕跡を除去することが重要である。タービンエンジンコンポーネントや交換部品内において、あらゆる欠陥を検出するために、蛍光浸透探傷検査（ＦＰＩ）検査技法を使用することができる。ＦＰＩ感度は、「高感度」ＦＰＩ化学物質から「超高感度」ＦＰＩ化学物質に高められることが望ましい。使用され得る適切な超高感度ＦＰＩ化学物質は、Ｍａｇｎａｆｌｕｘ  Ｃｏｒｐ．によって製造されたマグナフラックス（Ｍａｇｎａｆｌｕｘ）ＺＬ３７と、Ｔｕｒｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．によって製造されたＴｕｒｃｏ  Ｐ６０Ｈ２と、を含む。鋳造ニッケル超合金の溶接が必要とされる部分に予め欠陥があると、修復されたコンポーネント内に亀裂を有する確率が非常に高くなる。欠陥は、前述の鋳造の傷ならびに使用時に生じる亀裂であるとも考えられる。「超高感度」化学物質の使用は、より多くの傷の検出を可能とし、したがってコンポーネントや１つまたは複数の交換部品を溶接する前に、標準的な混合方法によって、これらの傷が確実に除去される。
【００１１】
溶接前に原初の欠陥の痕跡が確実に除去されることを助けるために、ＦＰＩ検査前に、任意選択で、（１）短い熱サイクルを実施することが可能であり、（２）タービンエンジンコンポーネントや交換部品の溶接しようとする領域を軽く化学エッチングすることも可能である。
【００１２】
短い熱サイクルは、コンポーネントや交換部品の温度を約８０２〜８２９°Ｃ（１４７５〜１５２５°Ｆ）の範囲内の温度に上昇させるステップを含み得る。空気が許容可能な雰囲気であり、加熱速度は任意選択である。
【００１３】
代替としては、歪みを制御する必要があるとき、コンポーネントや交換部品は、空気を雰囲気とする低温窯（ｃｏｌｄ  ｏｖｅｎ）の中に配置されてもよい。コンポーネントや交換部品の温度は、約３１６°Ｃ（約６００°Ｆ）に上昇され、その温度で３０分間維持され得る。次いで、コンポーネントや交換部品の温度は、約４８２°Ｃ（約９００°Ｆ）に上昇され、その温度で３０分間維持され得る。次いで、コンポーネントや交換部品の温度は、約５３８°Ｃ（約１０００°Ｆ）に上昇され、その温度で３０分間維持され得る。次いで、コンポーネントや交換部品の温度は、約８０２〜８２９°Ｃ（１４７５〜１５２５°Ｆ）の第１の温度範囲内に維持され、その温度で４時間維持され得る。その後で、コンポーネントや交換部品の温度は、毎１５分に約５６°Ｃ（１００°Ｆ）以下の速度で、約２６０°Ｃ（５００°Ｆ）まで低下させることができる。その後の冷却速度は任意選択である。
【００１４】
亀裂を認識するＦＰＩの能力に影響を及ぼす恐れのある汚れた金属が存在しないように、溶接しようとする領域を軽く化学エッチングする。既存の亀裂の痕跡すべてを除去することなく溶接すると、修復溶接による亀裂が生じる確率が大幅に上昇する。軽い化学エッチングの手順は以下の通りでもよい。塩化鉄（ｆｅｒｒｉｃ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）の溶液を使用して３〜５分の間、連続的に湿らせた露出領域をふきとりエッチング（ｓｗａｂ  ｅｔｃｈｉｎｇ）し、完全に水で洗浄し、次いで、あらゆる残存している亀裂に対して、露出領域で、高感度、好ましくは超高感度の蛍光浸透探傷検査（ＦＰＩ）を行う。
【００１５】
約１０１０〜１０７９°Ｃ（１８５０〜１９７５°Ｆ）の広い範囲内で溶体化処理をすると、領域中に、溶体化処理前には許容可能であったが、許容できない欠陥がしばしば露呈される。このような挙動の明白な理由は、既存の表面下の欠陥が、熱処理中に受けた熱歪みによって表面まで伝播したことであり、従って、ＦＰＩによる検出が可能となる。もう１つの可能性は、約５９３〜８７１°Ｃ（１１００〜１６００°Ｆ）に亘る広い温度範囲の中間温度に曝されている間に、付加的な歪みが、ワスパロイなどのニッケル基超合金に生じた固体析出（時効）反応によって引き起こされたことである。これらの析出反応は、合金中に結晶学的変化を引き起こし、熱処理後に、より小さい格子定数をもたらすことになる。さらに、これらの収縮歪みは、溶接前に溶体化温度までコンポーネントが加熱されるときに、亀裂を生じさせる恐れがある。このような亀裂のメカニズムは、歪み時効亀裂または溶接後熱処理亀裂として知られている。
【００１６】
さらに、本発明によれば、歪み時効亀裂が生じる機会を最小限に抑えるために、コンポーネントが約５９３〜８７１°Ｃ（１１００〜１６００°Ｆ）の析出温度範囲内にある時間が可能な限り短い時間になるように、溶接すべきニッケル基超合金製のコンポーネントや交換部品に対する溶体化処理サイクルは、それらが鋳造品や鍛錬品であるかどうかに関わらず、約１６〜２２°Ｃ／分（約２９〜４０°Ｆ／分）の範囲内の急速な加熱速度が適用される熱処理サイクルに改良される。理想的には、コンポーネントや交換部品は、約５９３〜８７１°Ｃ（１１００〜１６００°Ｆ）の範囲内に１７分より長く保持すべきではなく、好ましくは１３分より長く保持すべきではない。コンポーネントや交換部品が所望の溶体化温度に到達した後に、約３．０〜５．０時間の間、所定温度に維持され、次いで空気中で冷却される。前述の溶体化処理過程の改良のポイントは、時効歪みが進展する可能性（溶接前に亀裂が発生しやすくなる）のある時間を最小限に抑えることである。従来技術の処理は、このような温度範囲内において加熱速度を制御しなかった。コンポーネントや交換部品が溶体化処理された後、残留応力が実質的にゼロまたはゼロ付近まで低減されていることに留意されたい。したがって、溶体化処理温度から冷却していく間においては、歪み時効亀裂が生じる恐れがない。
【００１７】
溶体化処理によって、γ’粒子を溶解させることで、延性を増大させるとともに対応する強度を減少させて、溶接性が向上することが知られている。ニッケル基超合金の高温延性を増大させると、亀裂を生じさせることなく溶接および他の歪みに適応することが可能になる。鋳造ニッケル基超合金の従来技術の溶体化処理は、空気冷却と同等の速度で、典型的には約１７〜２２°Ｃ／分（３０〜４０°Ｆ／分）の速度で冷却することが必要であった。しかし、溶体化処理温度範囲から約６７７°Ｃ（１２５０°Ｆ）未満まで、冷却速度を比較的緩やかにすると、溶接性を向上させる際に非常に効果的である。本発明によれば、冷却速度は、約０．２７〜５．６°Ｃ／分（０．５〜１０°Ｆ／分）である。好ましくは、冷却速度は、約０．２７〜０．５６°Ｃ／分（０．５〜１．０°Ｆ／分）である。このことにより、γ’粒子の析出が冷却中に生じる時間が大幅に長くなり、これはまたγ’粒子寸法が大幅に増大することをも可能にし、これによりγ’粒子の硬化能力が低下し、したがって高温延性が向上する。
【００１８】
図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂに示されているように、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって、ワスパロイなどのニッケル基超合金の鋳造形態および鍛錬形態の両方におけるγ’粒子の寸法が、従来の熱処理による場合よりも大幅に大きいことが立証される。図１Ａでは、２％のサブミクロンサイズのγ’粒子が存在していた。図１Ｂでは１４％のサブミクロンサイズのγ’粒子が存在していた。黒い粒子は、γマトリックス中に存在するγ’相である。両方の顕微鏡写真は、ＡＧ−２１試薬でエッチングされたものであり、倍率は、約２０００倍である。図２Ａおよび図２Ｂでは、緩やかに冷却した後で、サブミクロンサイズのγ’粒子の体積が実質的に不変であるように見えたが、サブミクロンサイズのγ’は、０．３ミクロンから０．４〜０．５ミクロンに増大した。両方の顕微鏡写真は、ＡＧ−２１試薬でエッチングされたものであり、倍率は、約２０００倍である。重要な点は、粒子境界のカーバイド析出量、典型的にはＭ23Ｃ6カーバイド（Ｍが金属原子であり、多くの場合、クロム）が、緩やかな冷却処理によってほぼ排除されていることである。次に、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂを参照されたい。このような緩やかな冷却処理によって、熱変質部（ＨＡＺ）の微小亀裂が通常発生する、粒子境界の延性を大幅に増大させる。図３Ａおよび図３Ｂでは、両方の顕微鏡写真は、カリングス（Ｋａｌｌｉｎｇｓ）試薬でエッチングされたものであり、倍率は、約２０００倍である。図４Ａおよび図４Ｂでは、両顕微鏡写真は、王水試薬（Ａｑｕａ  Ｒｅｇｉａ）でエッチングされたものである。図４Ａの倍率は、約１００００倍であり、図４Ｂは約４０００倍である。
【００１９】
溶接を行うときに、鋳造タービンエンジンコンポーネントに交換部品を溶接するために、あるいはタービンエンジンコンポーネントの修復を行うために、溶接ワイヤを使用することができる。ガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）処理は、常に溶接ワイヤの使用を実質的に伴う。電子ビーム（ＥＢ）溶接は、溶接を要する特徴部に応じて任意選択で溶接ワイヤを使用する。従来技術の標準的な処理を利用して鋳物の溶接性を向上させるためには、ワスパロイなどの幾つかのニッケル基超合金の鋳造版は、同じ合金の鍛錬形態に対して重要な組成上の差異がある。本発明は、溶接ワイヤが必要であるとき、従来の溶接ワイヤの組成を使用するのではなく、鋳造ニッケル基超合金と実質的に同じ組成を有する溶接ワイヤを使用することが好ましい。使用され得る溶接ワイヤ組成の一例は、１８〜２１重量％のクロム、１２〜１５重量％のコバルト、３．５〜５．０重量％のモリブデン、２．７５〜３．５重量％のチタン、１．２〜１．６重量％のアルミニウム、０．００３〜０．０１重量％のボロン、０．０２〜０．１重量％の炭素、および残部のニッケルからなる。溶接ワイヤは直径が小さいことが好ましい。溶接中には、適切な溶込みを得るのに見合った最小限の熱が導入される。
【００２０】
本発明の他の態様は、溶接前溶体化処理の緩やかな冷却速度によって生じた微細構造特徴部を除去し、かつ特定の機械的特性を回復するために、溶接されたコンポーネントに適用される溶接後熱処理を変更するものである。このような変更は、溶接前溶体化処理の急速な加熱速度と同様の理由のために、同様の急速な加熱速度を用いる。
【００２１】
溶接後熱処理に続いて、修復されたコンポーネントは、高感度または超高感度の蛍光浸透探傷検査および放射線探傷検査を使用して検査され得る。任意選択で、これらの検査が溶接前に実行されてもよい。特定の用途に関して必要であると考えられる場合には、視覚的探傷、渦電流探傷、または超音波探傷検査のような他の技法もまた使用することができる。
【００２２】
上述のように、鋳造ニッケル基超合金製ケースに対するフランジ交換修復のために電子ビーム溶接を使用することは、本発明以前には、亀裂発生の問題のために許容されなかった。本発明の方法を使用すると、鋳造ニッケル基超合金製ケースに交換フランジを電子ビーム溶接することが可能となり、それにより優れた溶接部が形成される。重要な点は、鍛錬ワスパロイコンポーネント同士の間の溶接部でごく普通に発見された微小亀裂が、本発明の直接的な成果として、鋳造ワスパロイ製ケースに存在しなかったことである。
【００２３】
それほど合金化が進んでいない鋳造超合金製ケースのための従来技術によるフランジ交換修復は、ケースコンポーネントが清浄化され、ＦＰＩおよび放射線探傷検査が行われ、何らかの溶接性向上を実現するために溶体化処理され、ＥＢ溶接され、完全な熱処理（溶体化、安定化および時効）が行われ、最終的にＦＰＩ／放射線探傷検査されることを必要としていた。
【００２４】
本発明の方法の使用においては、超高感度ＦＰＩおよび放射線探傷検査によって示された既存の亀裂または摩耗をいずれも完全に除去することが、高度の溶接性を保証するために重要である。ニッケル基超合金溶接ワイヤは、一般に、フランジ交換のためのＥＢ溶接では使用されない。しかし、このような溶接ワイヤは、技術的な視点から使用可能であり、本発明の範囲から除外されるものではない。さらに、鍛錬超合金製の回転コンポーネントの摩耗や亀裂が生じたシーリング特徴部（しばしばナイフエッジまたはシールフィン（ｓｅａｌ  ｆｉｎ）と呼ばれる）の修復には、溶接ワイヤの使用が必要である。本発明では、超高感度ＦＰＩ方法および放射線探傷検査が、溶接後溶体化処理の後に上記の緩やかな冷却速度が適用されることと同様に、鋳造ニッケル基超合金コンポーネントや鍛錬ニッケル基超合金コンポーネントのＥＢ溶接に使用される。溶接前溶体化温度および溶接後溶体化温度まで、急速な加熱速度の必要性は、ＥＢ溶接においても該当する。本発明は、鍛錬ニッケル基超合金製フランジを鋳造ニッケル基超合金製ケースに容易に取り付けることを可能とする。コンポーネントをその所望の飛行に耐える状態に修復することを可能にするように、１つまたは複数のフランジ交換を行うことができる。緩やかな冷却速度は、鋳造、鍛錬どちらのケースコンポーネントにも適切に適用され得る。さらに、鋳造コンポーネントのみが緩やかに冷却される場合であっても、溶接を行うことは可能である。
【００２５】
オンボード型接線方向噴射ダクト（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｏｎ−ｂｏａｒｄ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｄｕｃｔ）など各種の鋳造ニッケル基超合金コンポーネントが、本発明を使用してＧＴＡＷ溶接修復され得る。本発明を使用して鍛錬フランジを適切に交換することが可能であることに基づいて、亀裂や摩耗を修復するためにＧＴＡＷ溶接が使用される場合、あるいはフランジやケース中間部の交換、ならびにボルト穴亀裂の修復のためにＥＢ溶接が使用される場合、低圧タービン用ケースなどの鍛錬ニッケル基超合金製ケースもまた、本発明から利益を享受する。鍛錬ワスパロイコンポーネントに施される従来のＥＢ処理およびＧＴＡＷ処理は、歪みの懸念があるために、溶体化処理を行わない。したがって、溶接性は、本発明におけるすべてのステップが適用された場合ほど頑丈ではない。このような場合であっても、本発明による鍛錬材料の高い溶接性に基づいて、従来の大量の再溶接および他の処理の反復が、著しく削減されることになる。熱膨張差ツーリングの利用は、歪みが生じやすい鍛錬超合金製ケースの溶体化処理中に寸法を調節する助けとなる。
【００２６】
ＧＴＡＷ処理による場合と同様に、ＥＢ溶接は、コンポーネントに与える熱を最小限とするように、溶接パラメータ（例えば、ビーム電流、集束電流、ビーム振動パラメータなど）を使用して行うとともに、必要な溶込みがなされ、溶接部アンダカットおよび他の有害な影響を回避する。
【００２７】
本発明は、移行式アークおよび非移行式アークの両方のプラズマ溶接でも機能し得る。
【００２８】
本発明の方法は、ワスパロイ、ＩＮ−７３８、ＩＮ−７９２、ＩＮ−９３９、他を含めて、多様な鋳造および鍛錬ニッケル基合金に使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】従来の溶体化処理にかけられ、引き続いて従来通りに約１７〜２２°Ｃ／分（３０〜４０°Ｆ／分）の冷却速度が伴うワスパロイ試料の鍛錬版を示す顕微鏡写真。
【図１Ｂ】従来の溶体化処理にかけられ、次いで約０．５６°Ｃ／分（１°Ｆ／分）の速度で、約６７７°Ｃ（１２５０°Ｆ）未満まで緩やかに冷却されたワスパロイ試料の鍛錬版を示す顕微鏡写真。
【図２Ａ】ワスパロイ試料の鋳造版を示す顕微鏡写真。
【図２Ｂ】緩やかな冷却後のワスパロイ試料の鋳造版を示す顕微鏡写真。
【図３Ａ】ワスパロイ試料の鍛錬版を示す顕微鏡写真。
【図３Ｂ】緩やかな冷却後のワスパロイ試料の鍛錬版を示す顕微鏡写真。
【図４Ａ】ワスパロイ試料の鋳造版を示す顕微鏡写真。
【図４Ｂ】緩やかな冷却後のワスパロイ試料の鋳造版を示す顕微鏡写真。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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