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JP2012112290A - Repairing method for damaged high-temperature parts of gas turbine, and high-temperature parts of gas turbine - Google Patents

Repairing method for damaged high-temperature parts of gas turbine, and high-temperature parts of gas turbine Download PDF

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JP2012112290A
JP2012112290A JP2010261133A JP2010261133A JP2012112290A JP 2012112290 A JP2012112290 A JP 2012112290A JP 2010261133 A JP2010261133 A JP 2010261133A JP 2010261133 A JP2010261133 A JP 2010261133A JP 2012112290 A JP2012112290 A JP 2012112290A
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JP
Japan
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layer
repair
gas turbine
damage
repair material
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2010261133A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Daizo Saito
大蔵 斎藤
Reki Takaku
歴 高久
Hiroaki Yoshioka
洋明 吉岡
Kazuhiro Kitayama
和弘 北山
Kazutoshi Ishibashi
和利 石橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2010261133A priority Critical patent/JP2012112290A/en
Publication of JP2012112290A publication Critical patent/JP2012112290A/en
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

【課題】補修後の高温部品の機械的強度を、使用前の高温部品の機械的強度と同等にし、簡易な方法でコーティング層を形成することができるガスタービンの高温部品の損傷補修方法、およびこの損傷補修方法により補修されたガスタービンの高温部品を提供する。
【解決手段】実施形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法は、動翼13の基材40の表面に形成されたコーティング層41を除去し、き裂30を有する基材40の表面の全体にろう付け補修材60を配置する。ろう付け補修材60が配置された基材40を拡散熱処理し、き裂30を補修するとともに、コーティング層41が除去された基材40の表面の全体を、溶融したろう付け補修材で覆い補修材層70を形成する。補修材層70が形成された基材40に、加圧熱処理、溶体化熱処理および時効熱処理を施し、補修材層70に積層してセラミックス層71を形成する。
【選択図】図4
A method for repairing damage to a high-temperature part of a gas turbine, in which the mechanical strength of the high-temperature part after repair is made equal to the mechanical strength of the high-temperature part before use, and a coating layer can be formed by a simple method, and A high-temperature part of a gas turbine repaired by this damage repair method is provided.
A method for repairing damage to a high-temperature part of a gas turbine according to an embodiment removes a coating layer (41) formed on the surface of a base material (40) of a rotor blade (13), and the entire surface of the base material (40) having a crack (30). The brazing repair material 60 is disposed. The base material 40 on which the brazing repair material 60 is disposed is subjected to diffusion heat treatment to repair the crack 30, and the entire surface of the base material 40 from which the coating layer 41 has been removed is covered with a molten brazing repair material for repair. The material layer 70 is formed. The base material 40 on which the repair material layer 70 is formed is subjected to a pressure heat treatment, a solution heat treatment and an aging heat treatment, and is laminated on the repair material layer 70 to form a ceramic layer 71.
[Selection] Figure 4

Description

本発明の実施形態は、ガスタービンの高温部品の損傷補修方法、およびこの損傷補修方法により補修されたガスタービンの高温部品に関する。   Embodiments described herein relate generally to a damage repair method for a high-temperature part of a gas turbine, and a high-temperature part of a gas turbine repaired by the damage repair method.

ガスタービン発電プラントでは、ガスタービンと同軸に設けられた圧縮機の駆動によって圧縮された圧縮空気、および燃料を燃焼器に導入し、これらを燃焼器ライナの燃焼室内で燃焼させる。燃焼により発生した高温の燃焼ガスは、トランジションピースを経て、静翼および動翼からなるタービン部へ導入され、膨張して動翼を回転駆動させる。ガスタービン発電プラントでは、この回転駆動による運動エネルギを利用して、発電機などが回転駆動して発電を行っている。   In a gas turbine power plant, compressed air and fuel compressed by driving a compressor provided coaxially with a gas turbine are introduced into a combustor, and these are combusted in a combustion chamber of a combustor liner. The high-temperature combustion gas generated by the combustion is introduced into a turbine section composed of a stationary blade and a moving blade through a transition piece, and expands to rotate the moving blade. In the gas turbine power generation plant, a generator is rotated to generate electric power using the kinetic energy generated by the rotation drive.

この種のガスタービンの高温部品である、燃焼器ライナ、トランジションピース、静翼および動翼は、Ni基、Co基、またはNi−Fe基の超合金などで形成されているが、ガスタービンの運転に伴って種々の損傷が発生する。まず、これらの高温部品は、高温の燃焼ガス雰囲気に曝されるため材質劣化が生じる。さらに、動翼については、高速回転により生ずる遠心応力の作用により、クリープ損傷が蓄積する。また、ガスタービンの高温部品は、起動時においては、低温環境域から高温環境域に、停止時においては、高温環境域から低温環境域にそれぞれ推移する段階で熱疲労が生じ、疲労損傷が蓄積する。これらの損傷(材質劣化、クリープ損傷、疲労損傷)は重畳して蓄積する。   Combustor liners, transition pieces, stationary blades, and moving blades, which are high-temperature parts of this type of gas turbine, are formed of Ni-base, Co-base, or Ni-Fe-base superalloys. Various damages occur during operation. First, since these high-temperature parts are exposed to a high-temperature combustion gas atmosphere, material deterioration occurs. Furthermore, creep damage accumulates on the rotor blades due to the action of centrifugal stress caused by high-speed rotation. In addition, high temperature components of gas turbines undergo thermal fatigue at the stage of transition from a low temperature environment region to a high temperature environment region at start-up and from a high temperature environment region to a low temperature environment region at stop, and fatigue damage accumulates. To do. These damages (material deterioration, creep damage, fatigue damage) accumulate and accumulate.

ところで、ガスタービンの高温部品の保守管理は、機器の設計段階で決まるクリープあるいは疲労寿命と、実機の運転、立地上の環境により設定される設計寿命とに基づいて、同一機種あるいは同一運転形態をとるガスタービンを分類し、分類された各グループの先行機の実績を用いて設計寿命を補正し、後続機の保守管理を行っている。近年では、ガスタービンの高温部品の劣化、損傷診断を効率的に精度良く予測する保守管理方法が実施されつつある。いずれの保守管理方法においても、ガスタービンの高温部品は、必要に応じて定検毎に補修が繰り返えされ、管理寿命に到達した後に一律に廃却となり、高価な新品と交換される。   By the way, the maintenance management of the high-temperature parts of the gas turbine is based on the same model or the same operation mode based on the creep or fatigue life determined at the design stage of the equipment and the design life set by the operation of the actual machine and the location environment. The gas turbines to be taken are classified, the design life is corrected using the results of the preceding machines in each group, and the maintenance of the subsequent machines is performed. In recent years, maintenance management methods for efficiently and accurately predicting deterioration and damage diagnosis of high-temperature components of gas turbines are being implemented. In any maintenance management method, the high-temperature components of the gas turbine are repeatedly repaired at regular inspections as necessary, and after reaching the management life, they are uniformly discarded and replaced with expensive new ones.

例えば、ガスタービンの動翼の定検毎の補修において、き裂などの損傷が発生していた場合には、動翼の表面に形成されているコーティング層を除去する。ここで、コーティング層は、一般的に、基材の表面に形成された、金属材料からなる金属層(ボンド層)と、この金属層上に形成された、セラミックス材料からなるセラミックス層(トップ層)を備えている。   For example, when damage such as a crack has occurred in the repair of each moving blade of the gas turbine, the coating layer formed on the surface of the moving blade is removed. Here, the coating layer generally includes a metal layer (bond layer) made of a metal material formed on the surface of a base material, and a ceramic layer (top layer) made of a ceramic material formed on the metal layer. ).

コーティング層を除去する際、まず、セラミックス層をブラスト処理によって除去した後、金属層を化学処理によって除去する。化学処理では、金属層を除去する薬剤が収容された薬剤槽に動翼を浸漬して金属層を除去する。この際、動翼に形成されたすべての金属層を除去するため、例えば、すでに金属層が除去された部分も、他の金属層が除去されるまで化学処理される。そのため、金属層が除去された動翼の基材の表面は局部的に侵食され、微細な凹部が形成されることがある。   When removing the coating layer, first, the ceramic layer is removed by blasting, and then the metal layer is removed by chemical treatment. In the chemical treatment, the metal layer is removed by immersing the moving blade in a chemical tank containing a chemical for removing the metal layer. At this time, in order to remove all the metal layers formed on the rotor blade, for example, a portion where the metal layer has already been removed is also chemically treated until another metal layer is removed. Therefore, the surface of the base material of the rotor blade from which the metal layer has been removed may be locally eroded and fine concave portions may be formed.

そして、コーティング層を除去した後、損傷部を除去し、この損傷が除去された除去部を、例えば溶接やろう付けによって補修する。そして、熱処理等を施して、再び、金属層(ボンド層)およびセラミックス層(トップ層)を形成してコーティング層を構成する。すなわち、従来の損傷補修方法では、損傷が除去された除去部を、溶接やろう付けによって補修する工程の後、金属層(ボンド層)を形成する工程、さらにセラミックス層(トップ層)を形成する工程を備えていた。   Then, after removing the coating layer, the damaged portion is removed, and the removed portion from which the damage has been removed is repaired by, for example, welding or brazing. Then, heat treatment or the like is performed to again form a metal layer (bond layer) and a ceramic layer (top layer) to form a coating layer. That is, in the conventional damage repair method, after the step of repairing the removed portion from which damage has been removed by welding or brazing, a step of forming a metal layer (bond layer) and a ceramic layer (top layer) are formed. It was equipped with a process.

特開2000−212783号公報JP 2000-212783 A

上記した従来の損傷補修方法では、コーティング層を除去する際の化学処理において、動翼などの高温部品を構成する基材の表面が侵食され、微細な凹部を形成することがあった。また、コーティング層を除去した後、蛍光浸透探傷検査によって、損傷箇所の確認を行うが、上記した、化学処理によって形成された基材の表面の微細な凹部は検知されないことが多い。そのため、損傷部を溶接やろう付けによって補修した後、基材の表面に微細な凹部を有した状態で、金属層(ボンド層)を形成し、さらにセラミックス層(トップ層)が形成される。   In the conventional damage repairing method described above, in the chemical treatment for removing the coating layer, the surface of the base material constituting the high-temperature part such as the moving blade may be eroded to form fine recesses. In addition, after removing the coating layer, the damaged portion is confirmed by fluorescent penetrant inspection, but the above-described fine concave portions on the surface of the substrate formed by the chemical treatment are often not detected. For this reason, after repairing the damaged part by welding or brazing, a metal layer (bond layer) is formed with a fine recess on the surface of the substrate, and a ceramic layer (top layer) is further formed.

また、従来の損傷補修方法では、金属層をプラズマ溶射で形成するため、微細な凹部の形状によっては、金属層を構成する材料が凹部の先端まで達しないことがあった。そのため、金属層が基材から剥離しやすくなり、剥離した場合は、局部的に高温に曝されることで、機械的強度が低下するとうい問題があった。   Moreover, in the conventional damage repair method, since the metal layer is formed by plasma spraying, the material constituting the metal layer may not reach the tip of the recess depending on the shape of the minute recess. Therefore, the metal layer is easily peeled off from the base material, and when peeled off, there is a problem that the mechanical strength is lowered due to local exposure to high temperature.

本発明が解決しようとする課題は、補修後の高温部品の機械的強度を、使用前の高温部品の機械的強度と同等にすることができるとともに、簡易な方法でコーティング層を形成することができるガスタービンの高温部品の損傷補修方法、およびこの損傷補修方法により補修されたガスタービンの高温部品を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is that the mechanical strength of the high-temperature part after repair can be made equal to the mechanical strength of the high-temperature part before use, and the coating layer can be formed by a simple method. It is an object of the present invention to provide a method for repairing damage to a high temperature component of a gas turbine, and a high temperature component of a gas turbine repaired by the damage repair method.

実施形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法は、ガスタービンを構成する高温部品に生じた損傷を補修する方法である。この損傷補修方法は、前記高温部品を構成する基材の表面に形成されたコーティング層を除去するコーティング層除去工程と、前記コーティング層が除去された、損傷を有する前記基材の表面の全体に、ろう付け補修材を配置する補修材配置工程と、ろう付け補修材が配置された前記基材を拡散熱処理し、ろう付け補修材を溶融させて損傷を補修するとともに、前記コーティング層が除去された前記基材の表面の全体を、溶融したろう付け補修材で覆い補修材層を形成する補修材層形成工程とを具備する。さらに、この損傷補修方法は、前記補修材層が形成された前記基材に、高圧下で熱処理する加圧熱処理、非加熱下で熱処理する溶体化熱処理および時効熱処理を施す回復処理工程と、前記基材の表面に形成された前記補修材層に積層して、セラミックス材料からなるセラミックス層を形成するセラミックス層形成工程とを具備する。   The damage repair method for a high-temperature part of a gas turbine according to the embodiment is a method for repairing damage caused to a high-temperature part constituting the gas turbine. The damage repairing method includes a coating layer removing step for removing a coating layer formed on a surface of a base material constituting the high-temperature component, and an entire surface of the damaged base material from which the coating layer has been removed. A repairing material placement step for placing the brazing repair material, diffusion heat treatment of the base material on which the brazing repair material is placed, melting the brazing repair material, repairing the damage, and removing the coating layer A repair material layer forming step of covering the entire surface of the base material with a molten brazing repair material and forming a repair material layer. Further, the damage repair method includes a recovery treatment step of subjecting the base material on which the repair material layer has been formed to a pressure heat treatment to heat-treat under high pressure, a solution heat treatment to heat-treat under non-heating, and an aging heat treatment, A ceramic layer forming step of forming a ceramic layer made of a ceramic material by laminating on the repair material layer formed on the surface of the base material.

本発明に係る第1の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法が適用されるガスタービンの一部の構成の子午断面を示した図である。It is the figure which showed the meridian section of the structure of a part of gas turbine to which the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention is applied. 本発明に係る第1の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法が適用されるガスタービンの動翼の斜視図である。It is a perspective view of a moving blade of a gas turbine to which a damage repair method for high-temperature components of a gas turbine according to a first embodiment of the present invention is applied. 本発明に係る第1の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法が適用されるガスタービンの動翼の断面の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of cross section of the moving blade of the gas turbine to which the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention is applied. 本発明に係る第1の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための流れ図である。It is a flowchart for demonstrating the process of the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程における動翼の断面の一部を示している。It is a figure for demonstrating the process of the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention, and has shown a part of cross section of the moving blade in each process. 本発明に係る第1の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程における動翼の断面の一部を示している。It is a figure for demonstrating the process of the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention, and has shown a part of cross section of the moving blade in each process. 本発明に係る第1の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程における動翼の断面の一部を示している。It is a figure for demonstrating the process of the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention, and has shown a part of cross section of the moving blade in each process. 本発明に係る第1の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程における動翼の断面の一部を示している。It is a figure for demonstrating the process of the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention, and has shown a part of cross section of the moving blade in each process. 本発明に係る第2の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための流れ図である。It is a flowchart for demonstrating the process of the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第2の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程における動翼の断面の一部を示している。It is a figure for demonstrating the process of the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 2nd Embodiment which concerns on this invention, and has shown a part of cross section of the moving blade in each process. 本発明に係る第2の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程における動翼の断面の一部を示している。It is a figure for demonstrating the process of the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 2nd Embodiment which concerns on this invention, and has shown a part of cross section of the moving blade in each process. 本発明に係る第2の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程における動翼の断面の一部を示している。It is a figure for demonstrating the process of the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 2nd Embodiment which concerns on this invention, and has shown a part of cross section of the moving blade in each process. 本発明に係る第2の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程における動翼の断面の一部を示している。It is a figure for demonstrating the process of the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 2nd Embodiment which concerns on this invention, and has shown a part of cross section of the moving blade in each process. 本発明に係る第2の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程における動翼の断面の一部を示している。It is a figure for demonstrating the process of the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 2nd Embodiment which concerns on this invention, and has shown a part of cross section of the moving blade in each process. 本発明に係る実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法によって形成された補修層の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the repair layer formed by the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of embodiment which concerns on this invention. 従来の動翼における金属層(ボンド層)の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the metal layer (bond layer) in the conventional moving blade. 本発明に係る実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法によって形成された補修層の線膨張係数の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the linear expansion coefficient of the repair layer formed by the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法によって補修された動翼のクリ−プ破断時間の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the creep rupture time of the moving blade repaired with the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第2の実施の形態のガスタービンの高温部品の損傷補修方法によって補修された動翼のクリ−プ破断時間の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the creep rupture time of the moving blade repaired with the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of 2nd Embodiment which concerns on this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明に係る第1の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法が適用されるガスタービン10の一部の構成の子午断面を示した図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a meridional section of a part of a configuration of a gas turbine 10 to which a method for repairing high temperature components of a gas turbine 10 according to a first embodiment of the present invention is applied.

図1に示すように、ガスタービン10は、ケーシング11内に、複数のロータディスク12を軸方向に有し、各ロータディスク12の周囲に動翼13が複数枚植設されたタービンロータ14が貫設されている。また、動翼13の前方には静翼15が配置されて、静翼15と動翼13とにより1つのタービン段落を構成する。また、静翼15は、シュラウドセグメント16、リテイニングリング17、サポートリング18を介してケーシング11に支持されている。このタービン段落は、燃焼ガスの流れ方向(図1の矢印方向)の上流側から下流側へ向かって、第1段落、第2段落、第3段落と称される。   As shown in FIG. 1, a gas turbine 10 includes a turbine rotor 14 having a plurality of rotor disks 12 in an axial direction in a casing 11, and a plurality of rotor blades 13 implanted around each rotor disk 12. It is penetrating. Further, a stationary blade 15 is disposed in front of the moving blade 13, and the stationary blade 15 and the moving blade 13 constitute one turbine stage. The stationary blade 15 is supported by the casing 11 via a shroud segment 16, a retaining ring 17, and a support ring 18. The turbine paragraphs are referred to as a first paragraph, a second paragraph, and a third paragraph from the upstream side to the downstream side in the flow direction of the combustion gas (the arrow direction in FIG. 1).

このような構成を備えるガスタービン10において、図示しない圧縮機からの圧縮空気と燃料とが図示しないに燃料器ライナの燃焼室内で混合され燃焼して燃焼ガスとなる。この燃焼ガスは、図示しないトランジションピースを介して、静翼15および動翼13からなる複数のタービン段落を備えるタービン部に導入される。タービン部に導入された燃焼ガスは、タービン部で膨張し、動翼13が植設されたタービンロータ14を回転させる。このタービンロータ14の回転を利用して、発電機などを回転駆動して発電を行う。   In the gas turbine 10 having such a configuration, compressed air and fuel from a compressor (not shown) are mixed in a combustion chamber of a fuel liner and burnt to become combustion gas, not shown. The combustion gas is introduced into a turbine section including a plurality of turbine stages including the stationary blades 15 and the moving blades 13 through a transition piece (not shown). The combustion gas introduced into the turbine section expands in the turbine section and rotates the turbine rotor 14 in which the moving blades 13 are implanted. Utilizing the rotation of the turbine rotor 14, a generator is rotated to generate power.

ガスタービン10を構成する高温部品として、例えば、動翼13、静翼15、シュラウドセグメント16などが例示される。なお、以下において、高温部品として、主に動翼13を例示して説明する。   Examples of the high-temperature components that constitute the gas turbine 10 include a moving blade 13, a stationary blade 15, and a shroud segment 16. In the following description, the moving blade 13 is mainly exemplified and described as a high-temperature component.

図2は、本発明に係る第1の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法が適用されるガスタービン10の動翼13の斜視図である。図3は、本発明に係る第1の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法が適用されるガスタービン10の動翼13の断面の一部を示す図である。   FIG. 2 is a perspective view of the moving blade 13 of the gas turbine 10 to which the damage repairing method for high-temperature components of the gas turbine 10 according to the first embodiment of the present invention is applied. FIG. 3 is a diagram illustrating a part of a cross section of the moving blade 13 of the gas turbine 10 to which the damage repairing method for high-temperature components of the gas turbine 10 according to the first embodiment of the present invention is applied.

図2に示す動翼13は、発電プラントのガスタービンに使用され、設計寿命に到達して廃却処分となった動翼である。動翼13は、翼有効部13a、プラットフォーム部13b、シャンク部13c、植込部13dで構成されている。図2および図3に示すように、動翼13の、例えば、翼有効部13aには、損傷であるき裂30が発生している。   The moving blade 13 shown in FIG. 2 is a moving blade that has been used for a gas turbine of a power plant and has been disposed of after reaching its design life. The moving blade 13 includes a blade effective portion 13a, a platform portion 13b, a shank portion 13c, and an implanted portion 13d. As shown in FIGS. 2 and 3, a crack 30, which is a damage, has occurred in the blade effective portion 13 a of the moving blade 13, for example.

高温の燃焼ガスに曝される翼有効部13aを構成する基材40の表面には、図3に示すように、コーティング層41が形成されている。この従来の構成を備えるコーティング層41は、基材40の表面に形成された金属材料からなる金属層42、およびこの金属層42の表面に積層して形成されたセラミックス材料からなるセラミックス層43を備える。ここで、金属層42は、いわゆるボンド層として機能し、セラミックス層43は、いわゆるトップ層として機能する。これらの金属層42およびセラミックス層43を備えるコーティング層41を有する動翼13は、広く一般的に使用されている。   As shown in FIG. 3, a coating layer 41 is formed on the surface of the base material 40 constituting the blade effective portion 13 a exposed to the high-temperature combustion gas. The coating layer 41 having this conventional configuration includes a metal layer 42 made of a metal material formed on the surface of the substrate 40 and a ceramic layer 43 made of a ceramic material formed by being laminated on the surface of the metal layer 42. Prepare. Here, the metal layer 42 functions as a so-called bond layer, and the ceramic layer 43 functions as a so-called top layer. The rotor blade 13 having the coating layer 41 including the metal layer 42 and the ceramic layer 43 is widely used in general.

動翼13の翼有効部13aの基材は、例えば、表1に示す化学組成のNi基超合金一方向凝固材で構成されている。金属層42は、例えば、NiCoCrAlY系、NiCrAlY系、CoCrAlY系などの金属で構成されている。セラミックス層43は、ジルコニア系のセラミックスで構成されている。また、金属層42は、例えば、高速フレーム溶射(HVOF)、真空プラズマ溶射(VPS)などによって形成され、セラミックス層43は、例えば、大気プラズマ溶射(APS)などによって形成される。   The base material of the blade effective portion 13a of the rotor blade 13 is made of, for example, a Ni-based superalloy unidirectionally solidified material having a chemical composition shown in Table 1. The metal layer 42 is made of, for example, a metal such as NiCoCrAlY, NiCrAlY, or CoCrAlY. The ceramic layer 43 is made of zirconia ceramic. The metal layer 42 is formed by, for example, high-speed flame spraying (HVOF), vacuum plasma spraying (VPS), or the like, and the ceramic layer 43 is formed by, for example, atmospheric plasma spraying (APS).

Figure 2012112290
Figure 2012112290

ここでは、上記した、金属層42およびセラミックス層43を備えるコーティング層41を有する動翼13の翼有効部13aに発生した損傷の補修方法について説明する。また、損傷として、き裂を例示して説明する。   Here, the repair method of the damage which generate | occur | produced in the blade | wing effective part 13a of the moving blade 13 which has the coating layer 41 provided with the metal layer 42 and the ceramic layer 43 mentioned above is demonstrated. Moreover, a crack is illustrated and demonstrated as damage.

図4は、本発明に係る第1の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための流れ図である。図5〜図8は、本発明に係る第1の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程における動翼13の断面の一部を示している。   FIG. 4 is a flowchart for explaining the steps of the damage repair method for high-temperature components of the gas turbine 10 according to the first embodiment of the present invention. 5-8 is a figure for demonstrating the process of the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine 10 of 1st Embodiment based on this invention, and a part of cross section of the moving blade 13 in each process Is shown.

まず、補修を施す動翼13を目視によって観察し、き裂30の有無、き裂30の発生箇所、コーティング層41の剥離などを確認する。   First, the moving blade 13 to be repaired is visually observed to confirm the presence or absence of the crack 30, the occurrence location of the crack 30, the peeling of the coating layer 41, and the like.

続いて、図5に示すように、動翼13の翼有効部13aを構成する基材40の表面に形成されたコーティング層41を除去する(コーティング層除去工程(ステップS50))。   Subsequently, as shown in FIG. 5, the coating layer 41 formed on the surface of the base material 40 constituting the blade effective portion 13a of the rotor blade 13 is removed (coating layer removal step (step S50)).

コーティング層41を除去する工程において、まず、翼有効部13aの最も外側に形成されたセラミックス層43(トップ層)を除去する。セラミックス層43は、例えば、アルミナなどからなる粒子をセラミックス層43に高速で吹き付けるブラスト処理などによって除去される。そして、セラミックス層43を除去した後、金属層42(ボンド層)を除去する。金属層42は、例えば、金属層42を除去する、塩酸、リン酸などの薬剤が収容された薬剤槽に、動翼13翼有効部13aを浸漬する化学処理などによって除去される。   In the step of removing the coating layer 41, first, the ceramic layer 43 (top layer) formed on the outermost side of the blade effective portion 13a is removed. The ceramic layer 43 is removed by, for example, a blasting process in which particles made of alumina or the like are sprayed onto the ceramic layer 43 at a high speed. Then, after removing the ceramic layer 43, the metal layer 42 (bond layer) is removed. The metal layer 42 is removed by, for example, chemical treatment in which the blade 13 effective portion 13a is immersed in a chemical tank in which a chemical such as hydrochloric acid or phosphoric acid is removed.

なお、この化学処理は、動翼13の翼有効部13aに形成された金属層42がすべて除去されるまで行われるため、すでに金属層42が除去された部分も、他の金属層42が除去されるまで化学処理される。そのため、金属層42が除去された翼有効部13aの基材40の表面は侵食され、微細な凹部が形成される部分も存在する。   Since this chemical treatment is performed until the metal layer 42 formed on the blade effective portion 13a of the rotor blade 13 is completely removed, the other metal layer 42 is also removed from the portion where the metal layer 42 has already been removed. Chemical treatment until done. Therefore, the surface of the base material 40 of the blade effective portion 13a from which the metal layer 42 has been removed is eroded, and there is a portion where a fine recess is formed.

続いて、コーティング層41が除去された翼有効部13aの表面全体(き裂30を含む)を洗浄する(ステップS51)。洗浄工程では、例えば、炭化水素などの有機溶剤が浸み込んだウエスなどを用いて、翼有効部13aの表面の汚れや油分などが拭き取られる。また、他の洗浄方法として、例えば、炭化水素などの有機溶剤が収容された溶剤槽に動翼13を浸漬し、超音波を用いて洗浄する方法も例示できる。   Subsequently, the entire surface (including the crack 30) of the blade effective portion 13a from which the coating layer 41 has been removed is washed (step S51). In the cleaning step, for example, dirt or oil on the surface of the blade effective portion 13a is wiped off using a waste or the like in which an organic solvent such as hydrocarbon is immersed. Moreover, as another cleaning method, for example, a method of immersing the moving blade 13 in a solvent tank containing an organic solvent such as hydrocarbon and cleaning it using ultrasonic waves can be exemplified.

続いて、洗浄された動翼13の翼有効部13aに発生しているき裂を、例えば、蛍光浸透探傷検査などによって検出する(ステップS52)。なお、前述したように、コーティング層除去工程(ステップS50)において、翼有効部13aの基材40の表面に、化学処理による侵食によって形成された凹部は検出されないこともある。   Subsequently, a crack generated in the blade effective portion 13a of the cleaned moving blade 13 is detected by, for example, fluorescent penetrant inspection (step S52). As described above, in the coating layer removing step (step S50), the concave portion formed by erosion by chemical treatment may not be detected on the surface of the base material 40 of the blade effective portion 13a.

続いて、図6に示すように、き裂30を有する、翼有効部13aの基材40の表面の全体に、ろう付け補修材60を配置する(補修材配置工程(ステップS53))。   Then, as shown in FIG. 6, the brazing repair material 60 is arrange | positioned to the whole surface of the base material 40 of the blade effective part 13a which has the crack 30 (repair material arrangement | positioning process (step S53)).

ろう付け補修材60は、後述する拡散熱処理によって溶融するNi基溶融合金粉末と、このNi基溶融合金粉末よりも融点が高く、拡散熱処理によって溶融しないNi基非溶融合金粉末とを配合して構成された配合粉末を備えている。Ni基溶融合金粉末は、例えば、JIS Z3265で規定されている、BNi−1、BNi−1A、BNi−2、BNi−3、BNi−4、BNi−5、BNi−6、BNi−7のNi基合金や、Ni−Cr−W−Fe−Si−B系、Ni−Si−B系、Ni−Co−Cr−Mo−Fe−B系、Ni−Cr−B系、Ni−Co−Si−B系のNi基合金などで構成される。Ni基非溶融合金粉末は、MarM247、Rene80、Rene142、CMSX4、GTD111、IN738、Hastelloy XなどのNi基合金で構成される。   The brazing repair material 60 is composed of a Ni-based molten alloy powder that is melted by a diffusion heat treatment, which will be described later, and a Ni-based non-molten alloy powder that has a higher melting point than the Ni-based molten alloy powder and does not melt by the diffusion heat treatment. Prepared powder. The Ni-based molten alloy powder is, for example, Ni of BNi-1, BNi-1A, BNi-2, BNi-3, BNi-4, BNi-5, BNi-6, and BNi-7 specified by JIS Z3265. Base alloys, Ni-Cr-W-Fe-Si-B, Ni-Si-B, Ni-Co-Cr-Mo-Fe-B, Ni-Cr-B, Ni-Co-Si- It is composed of a B-based Ni-based alloy or the like. The Ni-based non-molten alloy powder is composed of Ni-based alloys such as MarM247, Rene80, Rene142, CMSX4, GTD111, IN738, Hastelloy X, and the like.

ろう付け補修材60として、上記したNi基合金で構成される、Ni基溶融合金粉末とNi基非溶融合金粉末とを配合して構成された配合粉末そのものを使用してもよい。また、ろう付け補修材60は、この配合粉末に、ろう付け用のバインダ材料を添加してペースト状に構成されてもよい。ろう付け補修材60は、例えば、刷毛による塗布やスプレー噴射による吹き付けなどによって、翼有効部13aの基材40の表面全体に配置される。なお、き裂30の幅が大きな部分には、この配置段階でろう付け補修材60がき裂30の内部にも配置されることもある。   As the brazing repair material 60, a blended powder itself composed of the Ni-based molten alloy powder and the Ni-based non-molten alloy powder, which are composed of the Ni-based alloy described above, may be used. Moreover, the brazing repair material 60 may be configured in a paste form by adding a brazing binder material to the blended powder. The brazing repair material 60 is disposed on the entire surface of the base material 40 of the blade effective portion 13a by, for example, application by brush or spraying by spraying. It should be noted that the brazing repair material 60 may also be disposed inside the crack 30 at the placement stage in a portion where the width of the crack 30 is large.

続いて、ろう付け補修材60が配置された動翼13を真空熱処理炉内に設置し、拡散熱処理を施す(補修材層形成工程(ステップS54))。この拡散熱処理の温度は、1000〜1250℃で、この温度で、20分〜4時間保持される。この拡散熱処理によって、ろう付け補修材60のうち、Ni基溶融合金粉末が溶融し、図7に示すように、き裂30内部に、溶融したNi基溶融合金粉末とともにNi基非溶融合金粉末が導入される。また、拡散熱処理によって、翼有効部13aの基材40の表面全体にろう付け補修材60が広がり、翼有効部13aの基材40の表面全体が均一にろう付け補修材60で覆われ、補修材層70が形成される。   Subsequently, the rotor blade 13 on which the brazing repair material 60 is disposed is placed in a vacuum heat treatment furnace, and diffusion heat treatment is performed (repair material layer forming step (step S54)). The temperature of this diffusion heat treatment is 1000 to 1250 ° C., and this temperature is maintained for 20 minutes to 4 hours. As a result of this diffusion heat treatment, the Ni-based molten alloy powder of the brazing repair material 60 is melted, and as shown in FIG. be introduced. Further, by diffusion heat treatment, the brazing repair material 60 spreads over the entire surface of the base material 40 of the blade effective portion 13a, and the entire surface of the base material 40 of the blade effective portion 13a is uniformly covered with the brazing repair material 60. A material layer 70 is formed.

補修材層70の厚みは、10〜50μm程度である。この補修材層70の厚みは、従来の動翼13における金属層42(ボンド層)の厚さ(100〜300μm程度)よりも薄く形成することができる。そのため、補修材層70を、金属層42よりも少量の材料で形成することができ、補修コストを削減することができる。   The thickness of the repair material layer 70 is about 10 to 50 μm. The thickness of the repair material layer 70 can be formed thinner than the thickness (about 100 to 300 μm) of the metal layer 42 (bond layer) in the conventional rotor blade 13. Therefore, the repair material layer 70 can be formed with a smaller amount of material than the metal layer 42, and the repair cost can be reduced.

ここで、補修材層70を構成する材料の線膨張係数は、翼有効部13aの基材40を構成する材料の線膨張係数の0.8〜1.2倍の範囲であることが好ましい。補修材層70を構成する材料の線膨張係数をこの範囲とすることで、基材40と補修材層70との間での熱伸び差が小さく、耐剥離性を向上させることができるからである。また、補修材層70を構成する材料の線膨張係数を、翼有効部13aの基材40を構成する材料の線膨張係数の0.9〜1.1倍の範囲とすることがさらに好ましい。   Here, the linear expansion coefficient of the material constituting the repair material layer 70 is preferably in the range of 0.8 to 1.2 times the linear expansion coefficient of the material constituting the base member 40 of the blade effective portion 13a. By setting the linear expansion coefficient of the material constituting the repair material layer 70 within this range, the difference in thermal elongation between the base material 40 and the repair material layer 70 is small, and the peel resistance can be improved. is there. The linear expansion coefficient of the material constituting the repair material layer 70 is more preferably in the range of 0.9 to 1.1 times the linear expansion coefficient of the material constituting the base material 40 of the blade effective portion 13a.

また、補修材層70は、前述した従来の動翼13の翼有効部13aにおける金属層42(ボンド層)として機能させることができる。すなわち、補修材層形成工程(ステップS54)の一工程において、き裂30を補修するとともに、従来の動翼13の翼有効部13aにおける金属層42(ボンド層)として機能する補修材層70を形成することができる。また、コーティング層除去工程(ステップS50)の化学処理において、翼有効部13aの基材40の表面に形成された凹部内にもろう付け補修材60が入り込み、凹部を補修材層70で覆うことができる。   Further, the repair material layer 70 can function as the metal layer 42 (bond layer) in the blade effective portion 13a of the conventional moving blade 13 described above. That is, in one process of the repair material layer formation process (step S54), the repair material layer 70 that repairs the crack 30 and functions as the metal layer 42 (bond layer) in the blade effective portion 13a of the conventional moving blade 13 is provided. Can be formed. Further, in the chemical treatment of the coating layer removing step (step S50), the brazing repair material 60 enters the recess formed on the surface of the base 40 of the blade effective portion 13a, and the recess is covered with the repair material layer 70. Can do.

さらに、ろう付け補修材60に、翼有効部13aの基材40を構成する材料の化学組成に近いNi基非溶融合金粉末を含むことで、拡散熱処理後において、補修材層70が基材40と同等レベルの機械的強度を有することができる。ここで、従来の動翼13の翼有効部13aにおける金属層42(ボンド層)は、基材40の機械的強度よりも低いため、使用中の応力を金属層42(ボンド層)に負担することはできない。これに対して、補修材層70は、上記したように、基材40と同等レベルの機械的強度を有することから、応力を負担する断面積が大きくなるため、動翼13に発生する応力が小さくなり、より信頼性を向上することができる。   Furthermore, the brazing repair material 60 contains the Ni-based non-molten alloy powder close to the chemical composition of the material constituting the base material 40 of the blade effective portion 13a, so that the repair material layer 70 becomes the base material 40 after the diffusion heat treatment. Can have the same level of mechanical strength. Here, since the metal layer 42 (bond layer) in the blade effective portion 13a of the conventional moving blade 13 is lower than the mechanical strength of the base material 40, the metal layer 42 (bond layer) bears stress during use. It is not possible. On the other hand, since the repair material layer 70 has a mechanical strength equivalent to that of the base material 40 as described above, the cross-sectional area that bears the stress is increased, so that the stress generated in the rotor blade 13 is increased. It becomes small and can improve reliability more.

続いて、補修材層70が形成された動翼13に、加圧熱処理、溶体化熱処理および時効熱処理を施す(回復処理工程(ステップS55))。   Subsequently, a pressure heat treatment, a solution heat treatment, and an aging heat treatment are performed on the rotor blade 13 on which the repair material layer 70 is formed (recovery treatment step (step S55)).

ここで、補修材層形成工程(ステップS54)において拡散熱処理された動翼13を一旦常温まで冷却してから回復処理工程(ステップS55)を実施してもよい。また、拡散熱処理された動翼13を冷却せずに、拡散熱処理に続けて回復処理工程(ステップS55)を実施してもよい。   Here, after the moving blade 13 subjected to the diffusion heat treatment in the repair material layer forming step (step S54) is once cooled to room temperature, the recovery processing step (step S55) may be performed. Further, the recovery treatment step (step S55) may be performed subsequent to the diffusion heat treatment without cooling the rotor blade 13 subjected to the diffusion heat treatment.

加圧熱処理において、補修材層70が形成された動翼13は、高圧下で熱処理される。この加圧熱処理における熱処理温度は、処理対象材(補修材層70が形成された動翼13)の強化析出相が固溶する温度以上、かつ形状を一定に保持し得る温度以下に設定される。また、圧力は、耐力から設定し、局部的な溶解部を回復し得る圧力以上で、形状を一定に保持し得る圧力に設定される。この加圧熱処理を施すことによって、基材40の材料劣化を回復することができるとともに、基材40と補修材層70の補修材との間で相互拡散が生じ、界面の結合力が向上される。   In the pressure heat treatment, the rotor blade 13 on which the repair material layer 70 is formed is heat treated under high pressure. The heat treatment temperature in this pressure heat treatment is set to be equal to or higher than the temperature at which the strengthened precipitation phase of the material to be treated (the moving blade 13 on which the repair material layer 70 is formed) is dissolved and below the temperature at which the shape can be kept constant. . The pressure is set from the proof stress, and is set to a pressure at which the shape can be kept constant above the pressure at which the locally dissolved portion can be recovered. By performing this pressure heat treatment, the material deterioration of the base material 40 can be recovered, and mutual diffusion occurs between the base material 40 and the repair material of the repair material layer 70, thereby improving the bonding force at the interface. The

溶体化処理と時効熱処理は、非加圧下で行われ、それぞれの温度やその温度に保持される時間は、動翼13の基材40を構成する材料や基材40の形状などに応じて、標準的な条件で行うことが望ましい。   The solution treatment and the aging heat treatment are performed under no pressure, and the respective temperatures and the time for which the temperature is maintained depend on the material constituting the base material 40 of the rotor blade 13, the shape of the base material 40, and the like. It is desirable to carry out under standard conditions.

続いて、図8に示すように、補修材層70で覆われた、翼有効部13aの基材40の表面に、補修材層70に積層してセラミックス材料からなるセラミックス層71を形成する(セラミックス層形成工程(ステップS56))。このセラミックス層71は、従来の動翼13におけるセラミックス層43(トップ層)と同じ機能を発揮する。そのため、セラミックス層71を構成するセラミックス材料は、従来の動翼13のセラミックス層43(トップ層)を構成する材料と同じ材料で構成される。例えば、セラミックス層71を構成するセラミックス材料として、ジルコニア系のセラミックスが使用される。また、セラミックス層71は、例えば、大気プラズマ溶射(APS)などによって形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 8, a ceramic layer 71 made of a ceramic material is formed on the surface of the base material 40 of the blade effective portion 13 a covered with the repair material layer 70 by being laminated on the repair material layer 70 ( Ceramic layer forming step (step S56)). This ceramic layer 71 exhibits the same function as the ceramic layer 43 (top layer) in the conventional rotor blade 13. Therefore, the ceramic material constituting the ceramic layer 71 is composed of the same material as the material constituting the ceramic layer 43 (top layer) of the conventional rotor blade 13. For example, zirconia ceramics are used as the ceramic material constituting the ceramic layer 71. The ceramic layer 71 is formed by, for example, atmospheric plasma spraying (APS).

セラミックス層71が形成された動翼13を目視により観察し、セラミックス層71の剥離や、セラミックス層71が形成されていない部分がないかなどを確認する。
以上の工程を経て損傷の補修が完了する。
The moving blade 13 on which the ceramic layer 71 is formed is visually observed to confirm whether the ceramic layer 71 is peeled off or there is no portion where the ceramic layer 71 is not formed.
The repair of damage is completed through the above steps.

なお、上記した損傷の補修方法において、動翼13の翼有効部13aにき裂30が発生していることが明らかな場合には、翼有効部13aの基材40の表面全面に補修材層70を形成するため、き裂を検出する工程(ステップS52)を省略することもできる。   In the damage repair method described above, when it is clear that the crack 30 is generated in the blade effective portion 13a of the rotor blade 13, the repair material layer is formed on the entire surface of the base material 40 of the blade effective portion 13a. In order to form 70, the step of detecting a crack (step S52) can be omitted.

また、ここでは、金属層42およびセラミックス層43を備えるコーティング層41を有する、従来の動翼13に発生した損傷の補修方法について説明したが、例えば、上記した本実施の形態の損傷の補修方法で補修された動翼13を、再び、上記した本実施の形態の損傷の補修方法で補修することもできる。この場合、コーティング層41の除去する工程において、化学処理によって除去されるのは、補修材層70である。   Further, here, the repair method for damage generated in the conventional rotor blade 13 having the coating layer 41 including the metal layer 42 and the ceramic layer 43 has been described. For example, the damage repair method of the present embodiment described above The rotor blade 13 repaired in (3) can be repaired again by the damage repairing method of the present embodiment described above. In this case, in the step of removing the coating layer 41, the repair material layer 70 is removed by chemical treatment.

上記したように、第1の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法によれば、補修材層形成工程(ステップS54)の一工程において、き裂30を補修するとともに、従来の動翼13における金属層42(ボンド層)として機能する補修材層70を形成することができる。そのため、補修工程を削減することができ、従来よりも簡易な方法で損傷を補修することができる。また、コーティング層除去工程(ステップS50)の化学処理において、動翼13の翼有効部13aの基材40の表面に形成された凹部内にもろう付け補修材60が入り込み、凹部を補修材層70で覆うことができる。そのため、基材40の表面と補修材層70とが密に接合し、補修材層70の剥離などを防止することができる。   As described above, according to the damage repair method for high-temperature components of the gas turbine 10 according to the first embodiment, the crack 30 is repaired in one process of the repair material layer forming process (step S54), and the conventional method. The repair material layer 70 that functions as the metal layer 42 (bond layer) in the rotor blade 13 can be formed. Therefore, the repair process can be reduced, and damage can be repaired by a simpler method than before. Further, in the chemical treatment of the coating layer removing step (step S50), the brazing repair material 60 also enters the recess formed on the surface of the base material 40 of the blade effective portion 13a of the rotor blade 13, and the recess is the repair material layer. 70. Therefore, the surface of the base material 40 and the repair material layer 70 are closely joined, and peeling of the repair material layer 70 can be prevented.

さらに、補修材層70に、動翼13の基材40を構成する材料の化学組成に近いNi基非溶融合金粉末を含むことで、拡散熱処理後において、補修材層70が基材40と同等レベルの機械的強度を有することができる。   Furthermore, the repair material layer 70 includes the Ni-based non-molten alloy powder close to the chemical composition of the material constituting the base material 40 of the rotor blade 13, so that the repair material layer 70 is equivalent to the base material 40 after the diffusion heat treatment. Can have a level of mechanical strength.

なお、ここでは、従来の動翼13に発生した損傷の補修方法について説明したが、上記した損傷の補修方法は、例えば、静翼15に発生した損傷を補修する場合にも適用することができる。そして、上記した同様の作用効果を得ることができる。   In addition, although the repair method of the damage which generate | occur | produced in the conventional moving blade 13 was demonstrated here, the above-mentioned repair method of damage is applicable also when repairing the damage which generate | occur | produced in the stationary blade 15, for example. . And the same effect as mentioned above can be obtained.

(第2の実施の形態)
第2の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法は、第1の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法に、損傷を除去する工程が付加されたものである。そのため、ここでは、主にこの異なる工程について説明する。
(Second Embodiment)
The damage repairing method for high-temperature parts of the gas turbine 10 according to the second embodiment is obtained by adding a step of removing damage to the damage repairing method for high-temperature parts of the gas turbine 10 according to the first embodiment. . Therefore, here, the different steps will be mainly described.

図9は、本発明に係る第2の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための流れ図である。図10〜図14は、本発明に係る第2の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法の工程を説明するための図であり、各工程における動翼13の断面の一部を示している。なお、第1の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法において説明した構成と同一の構成部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。   FIG. 9 is a flowchart for explaining the steps of the damage repair method for high-temperature components of the gas turbine 10 according to the second embodiment of the present invention. FIGS. 10-14 is a figure for demonstrating the process of the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine 10 of 2nd Embodiment which concerns on this invention, and a part of cross section of the moving blade 13 in each process Is shown. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the structure demonstrated in the damage repair method of the high temperature components of the gas turbine 10 of 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted or simplified.

ここでは、前述した第1の実施の形態と同様に、金属層42およびセラミックス層43を備えるコーティング層41を有する動翼13の翼有効部13aに発生した損傷の補修方法について説明する。また、損傷として、き裂を例示して説明する。   Here, as in the first embodiment described above, a method for repairing damage generated in the blade effective portion 13a of the rotor blade 13 having the coating layer 41 including the metal layer 42 and the ceramic layer 43 will be described. Moreover, a crack is illustrated and demonstrated as damage.

まず、補修を施す動翼13を目視によって観察し、き裂30の有無、き裂30の発生箇所、コーティング層41の剥離などを確認する。   First, the moving blade 13 to be repaired is visually observed to confirm the presence or absence of the crack 30, the occurrence location of the crack 30, the peeling of the coating layer 41, and the like.

続いて、図10に示すように、第1の実施の形態と同様に、動翼13の翼有効部13aを構成する基材40の表面に形成されたコーティング層41を除去する(コーティング層除去工程(ステップS80))。   Subsequently, as shown in FIG. 10, as in the first embodiment, the coating layer 41 formed on the surface of the base material 40 constituting the blade effective portion 13a of the rotor blade 13 is removed (coating layer removal). Step (Step S80)).

続いて、第1の実施の形態と同様に、コーティング層41が除去された翼有効部13aの表面全体(き裂30を含む)を洗浄する(ステップS81)。   Subsequently, as in the first embodiment, the entire surface (including the crack 30) of the blade effective portion 13a from which the coating layer 41 has been removed is washed (step S81).

続いて、第1の実施の形態と同様に、洗浄された動翼13の翼有効部13aに発生しているき裂を、例えば、蛍光浸透探傷検査などによって検知する(ステップS82)。   Subsequently, as in the first embodiment, a crack generated in the blade effective portion 13a of the cleaned moving blade 13 is detected by, for example, fluorescent penetrant inspection (step S82).

続いて、翼有効部13aの基材40に生じたき裂30を、砥石等を用いて研削して除去する(損傷除去工程(ステップS83))。き裂30が除去された部分は、例えば、図11に示すように、基材40の表面側に溝断面積が広くなるテーパー状の開先溝90となる。   Subsequently, the crack 30 generated in the base material 40 of the blade effective portion 13a is removed by grinding using a grindstone or the like (damage removal step (step S83)). For example, as shown in FIG. 11, the portion from which the crack 30 has been removed becomes a tapered groove groove 90 whose groove cross-sectional area is widened on the surface side of the substrate 40.

続いて、図12に示すように、開先溝90を有する、翼有効部13aの基材40の表面の全体に、ろう付け補修材60を配置する(補修材配置工程(ステップS84))。この際、開先溝90の内部にもろう付け補修材60が配置される。なお、ろう付け補修材60は、第1の実施の形態と同様の材料で構成される。   Then, as shown in FIG. 12, the brazing repair material 60 is arrange | positioned to the whole surface of the base material 40 of the blade | wing effective part 13a which has the groove 90 (repair material arrangement | positioning process (step S84)). At this time, the brazing repair material 60 is also arranged inside the groove groove 90. In addition, the brazing repair material 60 is comprised with the material similar to 1st Embodiment.

続いて、ろう付け補修材60が配置された動翼13を真空熱処理炉内に設置し、拡散熱処理を施す(補修材層形成工程(ステップS85))。この拡散熱処理の温度は、1000〜1250℃で、この温度で、20分〜4時間保持される。この拡散熱処理によって、ろう付け補修材60のうち、Ni基溶融合金粉末が溶融し、図13に示すように、開先溝90の内部、および翼有効部13aの基材40の表面全体にろう付け補修材60が広がり、翼有効部13aの基材40の表面全体が均一にろう付け補修材60で覆われ、補修材層70が形成される。補修材層70の厚みは、10〜50μm程度である。この補修材層70の厚みは、従来の動翼13における金属層42(ボンド層)の厚さ(100〜300μm程度)よりも薄く形成することができる。そのため、補修材層70を、金属層42よりも少量の材料で形成することができ、補修コストを削減することができる。   Subsequently, the rotor blade 13 on which the brazing repair material 60 is disposed is placed in a vacuum heat treatment furnace, and diffusion heat treatment is performed (repair material layer forming step (step S85)). The temperature of this diffusion heat treatment is 1000 to 1250 ° C., and this temperature is maintained for 20 minutes to 4 hours. By this diffusion heat treatment, the Ni-based molten alloy powder of the brazing repair material 60 is melted, and the brazing groove 90 and the entire surface of the base 40 of the blade effective portion 13a are brazed as shown in FIG. The brazing repair material 60 spreads, the entire surface of the base material 40 of the blade effective portion 13a is uniformly covered with the brazing repair material 60, and the repair material layer 70 is formed. The thickness of the repair material layer 70 is about 10 to 50 μm. The thickness of the repair material layer 70 can be formed thinner than the thickness (about 100 to 300 μm) of the metal layer 42 (bond layer) in the conventional rotor blade 13. Therefore, the repair material layer 70 can be formed with a smaller amount of material than the metal layer 42, and the repair cost can be reduced.

ここで、第1の実施の形態と同様に、補修材層70を構成する材料の線膨張係数は、翼有効部13aの基材40を構成する材料の線膨張係数の0.8〜1.2倍の範囲であることが好ましい。また、補修材層70を構成する材料の線膨張係数を、翼有効部13aの基材40を構成する材料の線膨張係数の0.9〜1.1倍の範囲とすることがさらに好ましい。   Here, as in the first embodiment, the linear expansion coefficient of the material forming the repair material layer 70 is 0.8 to 1.4 of the linear expansion coefficient of the material forming the base member 40 of the blade effective portion 13a. It is preferable that the range is twice. The linear expansion coefficient of the material constituting the repair material layer 70 is more preferably in the range of 0.9 to 1.1 times the linear expansion coefficient of the material constituting the base material 40 of the blade effective portion 13a.

また、補修材層70は、前述した従来の動翼13の翼有効部13aにおける金属層42(ボンド層)として機能させることができる。すなわち、補修材層形成工程(ステップS85)の一工程において、開先溝90をろう付け補修材60で埋めるとともに、従来の動翼13の翼有効部13aにおける金属層42(ボンド層)として機能する補修材層70を形成することができる。また、コーティング層除去工程(ステップS80)の化学処理において、翼有効部13aの基材40の表面に形成された凹部内にもろう付け補修材60が入り込み、凹部を補修材層70で覆うことができる。   Further, the repair material layer 70 can function as the metal layer 42 (bond layer) in the blade effective portion 13a of the conventional moving blade 13 described above. That is, in one step of the repair material layer forming step (step S85), the groove groove 90 is filled with the brazing repair material 60 and functions as the metal layer 42 (bond layer) in the blade effective portion 13a of the conventional rotor blade 13. The repair material layer 70 to be formed can be formed. Further, in the chemical treatment of the coating layer removing step (step S80), the brazing repair material 60 enters the recess formed on the surface of the base 40 of the blade effective portion 13a, and the recess is covered with the repair material layer 70. Can do.

さらに、ろう付け補修材60に、翼有効部13aの基材40を構成する材料の化学組成に近いNi基非溶融合金粉末を含むことで、拡散熱処理後において、補修材層70が基材40と同等レベルの機械的強度を有することができる。ここで、従来の動翼13の翼有効部13aにおける金属層42(ボンド層)は、基材40の機械的強度よりも低いため、使用中の応力を金属層42(ボンド層)に負担することはできない。これに対して、補修材層70は、上記したように、基材40と同等レベルの機械的強度を有することから、応力を負担する断面積が大きくなるため、動翼13に発生する応力が小さくなり、より信頼性を向上することができる。   Furthermore, the brazing repair material 60 contains the Ni-based non-molten alloy powder close to the chemical composition of the material constituting the base material 40 of the blade effective portion 13a, so that the repair material layer 70 becomes the base material 40 after the diffusion heat treatment. Can have the same level of mechanical strength. Here, since the metal layer 42 (bond layer) in the blade effective portion 13a of the conventional moving blade 13 is lower than the mechanical strength of the base material 40, the metal layer 42 (bond layer) bears stress during use. It is not possible. On the other hand, since the repair material layer 70 has a mechanical strength equivalent to that of the base material 40 as described above, the cross-sectional area that bears the stress is increased, so that the stress generated in the rotor blade 13 is increased. It becomes small and can improve reliability more.

続いて、補修材層70が形成された動翼13に、加圧熱処理、溶体化熱処理および時効熱処理を施す(回復処理工程(ステップS86))。   Subsequently, a pressure heat treatment, a solution heat treatment, and an aging heat treatment are performed on the rotor blade 13 on which the repair material layer 70 is formed (recovery treatment step (step S86)).

ここで、補修材層形成工程(ステップS85)において拡散熱処理された動翼13を一旦常温まで冷却してから回復処理工程(ステップS86)を実施してもよい。また、拡散熱処理された動翼13を冷却せずに、拡散熱処理に続けて回復処理工程(ステップS86)を実施してもよい。   Here, the moving blade 13 that has been subjected to the diffusion heat treatment in the repair material layer forming step (step S85) may be once cooled to room temperature, and then the recovery processing step (step S86) may be performed. Further, the recovery treatment step (step S86) may be performed following the diffusion heat treatment without cooling the rotor blade 13 subjected to the diffusion heat treatment.

加圧熱処理、溶体化熱処理および時効熱処理は、第1の実施の形態における加圧熱処理、溶体化熱処理および時効熱処理と同様の処理が行われる。   The pressure heat treatment, solution heat treatment and aging heat treatment are the same as the pressure heat treatment, solution heat treatment and aging heat treatment in the first embodiment.

続いて、図14に示すように、補修材層70で覆われた、翼有効部13aの基材40の表面に、補修材層70に積層してセラミックス材料からなるセラミックス層71を形成する(セラミックス層形成工程(ステップS87))。このセラミックス層71は、従来の動翼13におけるセラミックス層43(トップ層)と同じ機能を発揮する。セラミックス層71を構成するセラミックス材料およびセラミックス層71の形成方法は、第1の実施の形態におけるものと同じである。   Subsequently, as shown in FIG. 14, a ceramic layer 71 made of a ceramic material is formed on the surface of the base material 40 of the blade effective portion 13 a covered with the repair material layer 70 by being laminated on the repair material layer 70 ( Ceramic layer forming step (step S87)). This ceramic layer 71 exhibits the same function as the ceramic layer 43 (top layer) in the conventional rotor blade 13. The ceramic material constituting the ceramic layer 71 and the method for forming the ceramic layer 71 are the same as those in the first embodiment.

セラミックス層71が形成された動翼13を目視により観察し、セラミックス層71の剥離や、セラミックス層71が形成されていない部分がないかなどを確認する。
以上の工程を経て損傷の補修が完了する。
The moving blade 13 on which the ceramic layer 71 is formed is visually observed to confirm whether the ceramic layer 71 is peeled off or there is no portion where the ceramic layer 71 is not formed.
The repair of damage is completed through the above steps.

なお、ここでは、金属層42およびセラミックス層43を備えるコーティング層41を有する、従来の動翼13に発生した損傷の補修方法について説明したが、例えば、上記した本実施の形態の損傷の補修方法で補修された動翼13を、再び、上記した本実施の形態の損傷の補修方法で補修することもできる。この場合、コーティング層41の除去する工程において、化学処理によって除去されるのは、補修材層70である。   In addition, although the repair method of the damage which generate | occur | produced in the conventional moving blade 13 which has the coating layer 41 provided with the metal layer 42 and the ceramic layer 43 was demonstrated here, for example, the repair method of the damage of this embodiment mentioned above The rotor blade 13 repaired in (3) can be repaired again by the damage repairing method of the present embodiment described above. In this case, in the step of removing the coating layer 41, the repair material layer 70 is removed by chemical treatment.

上記したように、第2の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法によれば、補修材層形成工程(ステップS85)の一工程において、き裂30を除去することで形成された開先溝90をろう付け補修材60で埋めるとともに、従来の動翼13における金属層42(ボンド層)として機能する補修材層70を形成することができる。そのため、補修工程を削減することができ、従来よりも簡易な方法で損傷を補修することができる。また、コーティング層除去工程(ステップS80)の化学処理において、動翼13の基材40の表面に形成された凹部内にもろう付け補修材60が入り込み、凹部を補修材層70で覆うことができる。そのため、基材40の表面と補修材層70とが密に接合し、補修材層70の剥離などを防止することができる。   As described above, according to the damage repair method for high-temperature components of the gas turbine 10 according to the second embodiment, the crack 30 is removed in one process of the repair material layer forming process (step S85). The groove groove 90 can be filled with the brazing repair material 60 and the repair material layer 70 functioning as the metal layer 42 (bond layer) in the conventional rotor blade 13 can be formed. Therefore, the repair process can be reduced, and damage can be repaired by a simpler method than before. Further, in the chemical treatment of the coating layer removing step (step S80), the brazing repair material 60 also enters the recess formed on the surface of the base 40 of the rotor blade 13, and the recess is covered with the repair material layer 70. it can. Therefore, the surface of the base material 40 and the repair material layer 70 are closely joined, and peeling of the repair material layer 70 can be prevented.

さらに、補修材層70に、動翼13の基材40を構成する材料の化学組成に近いNi基非溶融合金粉末を含むことで、拡散熱処理後において、補修材層70が基材40と同等レベルの機械的強度を有することができる。   Furthermore, the repair material layer 70 includes the Ni-based non-molten alloy powder close to the chemical composition of the material constituting the base material 40 of the rotor blade 13, so that the repair material layer 70 is equivalent to the base material 40 after the diffusion heat treatment. Can have a level of mechanical strength.

なお、ここでは、従来の動翼13に発生した損傷の補修方法について説明したが、上記した損傷の補修方法は、例えば、静翼15に発生した損傷を補修する場合にも適用することができる。そして、上記した同様の作用効果を得ることができる。   In addition, although the repair method of the damage which generate | occur | produced in the conventional moving blade 13 was demonstrated here, the above-mentioned repair method of damage is applicable also when repairing the damage which generate | occur | produced in the stationary blade 15, for example. . And the same effect as mentioned above can be obtained.

(金属層42および補修材層70の断面の評価)
ここでは、本実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法によって形成された補修材層70と、従来の動翼13における金属層42(ボンド層)との断面を比較する。
(Evaluation of cross sections of metal layer 42 and repair material layer 70)
Here, the cross section of the repair material layer 70 formed by the damage repair method for high-temperature parts of the gas turbine 10 of the present embodiment and the metal layer 42 (bond layer) in the conventional rotor blade 13 will be compared.

図15は、本実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法によって形成された補修材層70の断面を示す図である。図16は、従来の動翼13における金属層42(ボンド層)の断面を示す図である。補修材層70および金属層42(ボンド層)ともに動翼13の翼有効部13aの基材40の表面に形成されている。これらの断面は、光学顕微鏡を使用して観察したものである。   FIG. 15 is a view showing a cross section of the repair material layer 70 formed by the damage repair method for high-temperature components of the gas turbine 10 of the present embodiment. FIG. 16 is a view showing a cross section of the metal layer 42 (bond layer) in the conventional rotor blade 13. Both the repair material layer 70 and the metal layer 42 (bond layer) are formed on the surface of the base 40 of the blade effective portion 13a of the rotor blade 13. These cross sections were observed using an optical microscope.

図15および図16に示すように、補修材層70は、金属層42に比べて薄く形成されていることがわかる。   As shown in FIGS. 15 and 16, it can be seen that the repair material layer 70 is formed thinner than the metal layer 42.

(線膨張係数の評価)
ここでは、本実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法によって形成された補修材層70の線膨張係数を評価した。
(Evaluation of linear expansion coefficient)
Here, the linear expansion coefficient of the repair material layer 70 formed by the damage repair method for high-temperature parts of the gas turbine 10 of the present embodiment was evaluated.

補修材層70を構成するろう付け補修材60のNi基溶融合金粉末として、Ni−15.2Cr−4B(Crを5.2質量%、Bを4質量%含有し、残部がNiからなるNi基合金)の粉末を使用した。ろう付け補修材60のNi基非溶融合金粉末として、Ni−9.5Co−14Cr−3Al−4.9Ti−2.8Ta−1.5Mo−3.8W−0.01B−0.1C(Coを9.5質量%、Crを14質量%、Alを3質量%、Tiを4.9質量%、Taを2.8質量%、Moを1.5質量%、Wを3.8質量%、Bを0.01質量%、Cを0.1質量%含有し、残部がNiからなるNi基合金)の粉末を使用した。なお、このNi基非溶融合金粉末を構成するNi基合金の化学組成は、前述した表1に示したものと同じである。   As Ni-based molten alloy powder of the brazing repair material 60 constituting the repair material layer 70, Ni-15.2Cr-4B (Ni containing 5.2% by mass of Cr and 4% by mass of B, with the balance being Ni) (Base alloy) powder was used. Ni-9.5Co-14Cr-3Al-4.9Ti-2.8Ta-1.5Mo-3.8W-0.01B-0.1C (Co is used as the Ni-based non-molten alloy powder of the brazing repair material 60. 9.5 mass%, Cr 14 mass%, Al 3 mass%, Ti 4.9 mass%, Ta 2.8 mass%, Mo 1.5 mass%, W 3.8 mass%, A Ni-based alloy powder containing 0.01% by mass of B and 0.1% by mass of C and the balance of Ni was used. The chemical composition of the Ni-based alloy constituting the Ni-based non-molten alloy powder is the same as that shown in Table 1 described above.

上記した、Ni基溶融合金粉末とNi基非溶融合金粉末とを配合して、ろう付け補修材60を作製した。このろう付け補修材60を、真空中において、1000〜1250℃の温度範囲で2時間保持して熱処理した。その後、直径が4mm、長さが20mmの円柱状の試験片を作製した。   The brazing repair material 60 was produced by blending the Ni-based molten alloy powder and the Ni-based non-molten alloy powder described above. This brazing repair material 60 was heat-treated in a vacuum at a temperature range of 1000 to 1250 ° C. for 2 hours. Thereafter, a cylindrical test piece having a diameter of 4 mm and a length of 20 mm was produced.

作製した試験片の線膨張係数を、20〜1000℃の範囲で、JIS Z 2285の金属材料の線膨張係数の測定方法に準じて測定した。   The linear expansion coefficient of the produced test piece was measured in the range of 20 to 1000 ° C. according to the method for measuring the linear expansion coefficient of the metal material of JIS Z 2285.

図17は、本実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法によって形成された補修材層70の線膨張係数の測定結果を示す図である。なお、図17には、補修材層70の線膨張係数を動翼13の翼有効部13aの基材40の線膨張係数で除した結果が示されている。   FIG. 17 is a diagram showing the measurement result of the linear expansion coefficient of the repair material layer 70 formed by the damage repair method for high-temperature parts of the gas turbine 10 of the present embodiment. FIG. 17 shows a result obtained by dividing the linear expansion coefficient of the repair material layer 70 by the linear expansion coefficient of the base material 40 of the blade effective portion 13a of the rotor blade 13.

図17に示すように、測定した温度範囲において、補修材層70の線膨張係数は、動翼13の翼有効部13aの基材40の線膨張係数とほぼ等しく、補修材層70の線膨張係数を動翼13の翼有効部13aの基材40の線膨張係数で除した値(線膨張係数比)は0.9〜1.1の範囲であった。   As shown in FIG. 17, in the measured temperature range, the linear expansion coefficient of the repair material layer 70 is substantially equal to the linear expansion coefficient of the base material 40 of the blade effective portion 13 a of the moving blade 13, and the linear expansion coefficient of the repair material layer 70. A value (linear expansion coefficient ratio) obtained by dividing the coefficient by the linear expansion coefficient of the base member 40 of the blade effective portion 13a of the rotor blade 13 was in the range of 0.9 to 1.1.

(クリ−プ破断時間の評価)
ここでは、第1の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法によって補修された動翼、第2の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法によって補修された動翼のクリ−プ破断時間を測定した。なお、比較のため、使用されていない新品の動翼のクリ−プ破断時間も測定した。
(Evaluation of creep rupture time)
Here, the moving blade repaired by the method for repairing high-temperature parts of the gas turbine 10 according to the first embodiment, and the moving blade repaired by the method for repairing high-temperature parts of the gas turbine 10 according to the second embodiment. The creep rupture time was measured. For comparison, the creep rupture time of a new rotor blade that was not used was also measured.

第1の実施の形態または第2の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法によって補修された動翼は、発電プラントのガスタービンに使用され、設計寿命に到達して廃却処分となった動翼であり、表1に示す化学組成のNi基合金で構成されているものを使用した。   The moving blades repaired by the damage repairing method for the high-temperature parts of the gas turbine 10 of the first embodiment or the second embodiment are used in the gas turbine of the power plant, reach the design life and are discarded. The blades that were made of a Ni-based alloy having the chemical composition shown in Table 1 were used.

ろう付け補修材60は、上記した線膨張係数を評価において使用した、Ni基溶融合金粉末とNi基非溶融合金粉末とを配合し、ろう付け用のバインダ材料を添加してペースト状に作製された。このろう付け補修材60を、動翼の基材の表面に刷毛によって塗布した。   The brazing repair material 60 is prepared in a paste form by blending a Ni-based molten alloy powder and a Ni-based non-molten alloy powder used in the evaluation of the above-described linear expansion coefficient and adding a binder material for brazing. It was. The brazing repair material 60 was applied to the surface of the rotor blade base material with a brush.

ろう付け補修材60が配置された動翼を真空熱処理炉内に設置し、1000〜1250℃の温度で、2時間の拡散熱処理を施した。その後、加圧熱処理を施した。そして、一旦常温に冷却した後、1121℃の温度で、2時間の間溶体化処理を施し、843℃の温度で、24時間の時効処理を施した。   The moving blade on which the brazing repair material 60 was placed was placed in a vacuum heat treatment furnace, and subjected to diffusion heat treatment at a temperature of 1000 to 1250 ° C. for 2 hours. Thereafter, pressure heat treatment was performed. And after cooling to normal temperature once, the solution treatment was performed for 2 hours at the temperature of 1121 degreeC, and the aging treatment for 24 hours was performed at the temperature of 843 degreeC.

クリープ破断試験は、JIS Z 2271に基づいて、各動翼において同じ温度および同じ応力で実施された。また、各動翼を3個ずつ用意し、各動翼の内部から試験片を切り出し、各試験片に対してクリープ破断試験を実施した。   The creep rupture test was performed at the same temperature and the same stress on each blade based on JIS Z 2271. In addition, three moving blades were prepared, and test pieces were cut out from the inside of each moving blade, and a creep rupture test was performed on each test piece.

図18は、第1の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法によって補修された動翼のクリ−プ破断時間の測定結果を示す図である。図19は、第2の実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法によって補修された動翼のクリ−プ破断時間の測定結果を示す図である。図18および図19には、使用されていない新品の動翼(新しい動翼)のクリ−プ破断時間の測定も示している。   FIG. 18 is a diagram illustrating a measurement result of the creep rupture time of the moving blade repaired by the damage repairing method for the high-temperature parts of the gas turbine 10 of the first embodiment. FIG. 19 is a diagram illustrating a measurement result of creep rupture time of a moving blade repaired by the damage repairing method for high-temperature parts of the gas turbine 10 according to the second embodiment. 18 and 19 also show the measurement of the creep rupture time of a new blade that is not in use (new blade).

図18および図19に示すように、補修された動翼のクリ−プ破断時間は、新品の動翼のクリ−プ破断時間と同等の値を示すことがわかる。   As shown in FIGS. 18 and 19, it can be seen that the creep rupture time of the repaired moving blade shows a value equivalent to the creep rupture time of the new moving blade.

上記した実施の形態において、損傷としてき裂を例示して説明したが、酸化またはエロージョンによって様々な方向に窪んだ複数の減肉部に対しても、上記した実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法を適用することができる。また、この場合においても、き裂に、上記した実施の形態のガスタービン10の高温部品の損傷補修方法を適用した場合と同様の作用効果を得ることができる。   In the above-described embodiment, the crack has been exemplified and described as damage, but the high temperature of the gas turbine 10 of the above-described embodiment is also applied to a plurality of thinned portions that are recessed in various directions due to oxidation or erosion. Part damage repair methods can be applied. Also in this case, the same effect as that obtained when the damage repairing method for high-temperature components of the gas turbine 10 according to the above-described embodiment is applied to the crack.

以上説明した実施形態によれば、補修後の高温部品の機械的強度を、使用前の高温部品の機械的強度と同等にすることができるとともに、簡易な方法でコーティング層を形成することが可能となる。   According to the embodiment described above, the mechanical strength of the high-temperature part after repair can be made equal to the mechanical strength of the high-temperature part before use, and a coating layer can be formed by a simple method. It becomes.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention.

10…ガスタービン、11…ケーシング、12…ロータディスク、13…動翼、13a…翼有効部、13b…プラットフォーム部、13c…シャンク部、13d…植込部、14…タービンロータ、15…静翼、16…シュラウドセグメント、17…リテイニングリング、18…サポートリング、30…き裂、40…基材、41…コーティング層、42…金属層、43、71…セラミックス層、60…ろう付け補修材、70…補修材層、90…開先溝。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Gas turbine, 11 ... Casing, 12 ... Rotor disc, 13 ... Rotor blade, 13a ... Blade effective part, 13b ... Platform part, 13c ... Shank part, 13d ... Implantation part, 14 ... Turbine rotor, 15 ... Stator blade 16 ... shroud segment, 17 ... retaining ring, 18 ... support ring, 30 ... crack, 40 ... substrate, 41 ... coating layer, 42 ... metal layer, 43, 71 ... ceramic layer, 60 ... brazing repair material 70 ... repair material layer, 90 ... groove groove.

Claims (9)

ガスタービンを構成する高温部品に生じた損傷を補修するガスタービンの高温部品の損傷補修方法であって、
前記高温部品を構成する基材の表面に形成されたコーティング層を除去するコーティング層除去工程と、
前記コーティング層が除去された、損傷を有する前記基材の表面の全体に、ろう付け補修材を配置する補修材配置工程と、
ろう付け補修材が配置された前記基材を拡散熱処理し、ろう付け補修材を溶融させて損傷を補修するとともに、前記コーティング層が除去された前記基材の表面の全体を、溶融したろう付け補修材で覆い補修材層を形成する補修材層形成工程と、
前記補修材層が形成された前記基材に、高圧下で熱処理する加圧熱処理、非加熱下で熱処理する溶体化熱処理および時効熱処理を施す回復処理工程と、
前記基材の表面に形成された前記補修材層に積層して、セラミックス材料からなるセラミックス層を形成するセラミックス層形成工程と
を具備することを特徴とするガスタービンの高温部品の損傷補修方法。
A method for repairing damage to a high-temperature part of a gas turbine for repairing damage caused to a high-temperature part constituting the gas turbine,
A coating layer removing step for removing the coating layer formed on the surface of the base material constituting the high temperature component;
A repair material placement step of placing a brazing repair material on the entire surface of the damaged substrate from which the coating layer has been removed;
The base material on which the brazing repair material is disposed is subjected to diffusion heat treatment, the brazing repair material is melted to repair damage, and the entire surface of the base material from which the coating layer has been removed is melted and brazed. A repair material layer forming step of covering with a repair material to form a repair material layer;
A recovery treatment step of subjecting the base material on which the repair material layer has been formed to a pressure heat treatment to heat-treat under high pressure, a solution heat treatment to heat-treat under non-heating, and an aging heat treatment;
A method for repairing damage to a high-temperature component of a gas turbine, comprising: a ceramic layer forming step of forming a ceramic layer made of a ceramic material by laminating the repair material layer formed on the surface of the base material.
ガスタービンを構成する高温部品に生じた損傷を補修するガスタービンの高温部品の損傷補修方法であって、
前記高温部品を構成する基材の表面に形成されたコーティング層を除去するコーティング層除去工程と、
前記基材に生じた損傷を除去する損傷除去工程と、
損傷が除去された部分および前記基材の表面の全体に、ろう付け補修材を配置する補修材配置工程と、
ろう付け補修材が配置された前記基材を拡散熱処理し、ろう付け補修材を溶融させて損傷を補修するとともに、前記コーティング層が除去された前記基材の表面の全体を、溶融したろう付け補修材で覆い補修材層を形成する補修材層形成工程と、
前記補修材層が形成された前記基材に、高圧下で熱処理する加圧熱処理、非加熱下で熱処理する溶体化熱処理および時効熱処理を施す回復処理工程と、
前記基材の表面に形成された前記補修材層に積層して、セラミックス材料からなるセラミックス層を形成するセラミックス層形成工程と
を具備することを特徴とするガスタービンの高温部品の損傷補修方法。
A method for repairing damage to a high-temperature part of a gas turbine for repairing damage caused to a high-temperature part constituting the gas turbine,
A coating layer removing step for removing the coating layer formed on the surface of the base material constituting the high temperature component;
A damage removing step for removing damage caused to the substrate;
A repair material placement step of placing a brazing repair material over the damaged part and the entire surface of the base material;
The base material on which the brazing repair material is disposed is subjected to diffusion heat treatment, the brazing repair material is melted to repair damage, and the entire surface of the base material from which the coating layer has been removed is melted and brazed. A repair material layer forming step of covering with a repair material to form a repair material layer;
A recovery treatment step of subjecting the base material on which the repair material layer has been formed to a pressure heat treatment to heat-treat under high pressure, a solution heat treatment to heat-treat under non-heating, and an aging heat treatment;
A method for repairing damage to a high-temperature component of a gas turbine, comprising: a ceramic layer forming step of forming a ceramic layer made of a ceramic material by laminating the repair material layer formed on the surface of the base material.
前記ろう付け補修材が、前記拡散熱処理によって溶融するNi基溶融合金粉末と、前記Ni基溶融合金粉末よりも融点が高く、前記拡散熱処理によって溶融しないNi基非溶融合金粉末とを配合して構成された配合粉末を含む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の高温部品の損傷補修方法。   The brazing repair material is composed of a Ni-based molten alloy powder that is melted by the diffusion heat treatment and a Ni-based non-molten alloy powder that has a higher melting point than the Ni-based molten alloy powder and does not melt by the diffusion heat treatment. The method for repairing damage to a high-temperature part of a gas turbine according to claim 1, wherein the mixed powder is contained. 前記補修材層を構成する材料の線膨張係数が、前記基材を構成する材料の線膨張係数の0.8〜1.2倍の範囲であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のガスタービンの高温部品の損傷補修方法。   4. The linear expansion coefficient of the material constituting the repair material layer is in the range of 0.8 to 1.2 times the linear expansion coefficient of the material constituting the base material. 5. A method for repairing damage to a high-temperature part of a gas turbine according to claim 1. 前記損傷がき裂であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のガスタービンの高温部品の損傷補修方法。   The method of repairing damage to a high-temperature part of a gas turbine according to any one of claims 1 to 4, wherein the damage is a crack. 前記コーティング層が、前記基材の表面に形成された金属材料からなる金属層、および前記金属層の表面に積層して形成されたセラミックス材料からなるセラミックス層を備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のガスタービンの高温部品の損傷補修方法。   The said coating layer is equipped with the metal layer which consists of a metal material formed on the surface of the said base material, and the ceramic layer which consists of a ceramic material formed by laminating | stacking on the surface of the said metal layer, It is characterized by the above-mentioned. The damage repair method of the high temperature components of the gas turbine of any one of thru | or 5. 前記コーティング層が、前記基材の表面に形成された前記補修材層、および前記補修材層の表面に積層して形成されたセラミックス材料からなるセラミックス層を備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のガスタービンの高温部品の損傷補修方法。   The said coating layer is equipped with the ceramic layer which consists of the said repair material layer formed in the surface of the said base material, and the ceramic material formed by laminating | stacking on the surface of the said repair material layer, The Claim 1 thru | or The method for repairing damage to a high-temperature part of a gas turbine according to any one of claims 5 to 6. 前記高温部品が、動翼または静翼であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載のガスタービンの高温部品の損傷補修方法。   The method of repairing damage to a high-temperature part of a gas turbine according to any one of claims 1 to 7, wherein the high-temperature part is a moving blade or a stationary blade. 請求項1乃至8のいずれか1項記載のガスタービンの高温部品の損傷補修方法によって、損傷が補修されたことを特徴とするガスタービンの高温部品。   9. A high-temperature part of a gas turbine, wherein the damage is repaired by the damage repairing method for a high-temperature part of a gas turbine according to any one of claims 1 to 8.
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