PL194259B1

PL194259B1 - Segment dyszy turbiny i sposób jego naprawiania

Info

Publication number: PL194259B1
Application number: PL343748A
Authority: PL
Inventors: James Walter Caddell Jr.; James Michael Caldwell
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2007-05-31
Also published as: KR100495573B1; CN100371126C; JP4659968B2; JP2001152873A; BR0005334B1; US20030215329A1; US6785961B1; EP1099508A2; EP1099508B1; CN1295900A; TR200003284A2; MXPA00011074A; BR0005334A; EP1099508A3; PL343748A1; KR20010060282A; DE60036351D1; DE60036351T2; SG90191A1

Abstract

1. Sposób naprawiania segmentu dyszy turbiny, posiadajacego, co najmniej dwie lopatki umieszczo- ne pomiedzy opaskami zewnetrznymi i wewnetrzny- mi, znamienny tym, ze rozdziela sie segment (10) dyszy na pierwsza pojedyncza jednostke (24), za- wierajaca jedna z lopatek (12), oraz druga pojedyn- cza jednostke (26), zawierajaca druga lopatke (14), po czym laczy sie pierwsza pojedyncza jednostke (24) z nowo wyprodukowana pojedyncza jednostka (28) uksztaltowana podobne do drugiej pojedynczej jed- nostki (26). 19. Segment dyszy turbiny, znamienny tym, ze zawiera opaski zewnetrzna i wewnetrzna oraz pierw- sze idrugie lopatki (12, 14) umieszczone pomiedzy opaskami zewnetrznymi i wewnetrznymi (16, 18), przy czym pierwsza lopatka (12) iprzylegajace do niej fragmenty opaski zewnetrznej i wewnetrznej (16, 18) stanowia pierwszy fragment segmentu (10) dyszy, a druga lopatka (14) i odpowiednie przylegajace do niej fragmenty opaski zewnetrznej i wewnetrznej (16, 18) stanowia drugi fragment segmentu (10) dyszy, przy czym fragment pierwszy byl wczesniej uzywany, a fragment drugi jest nowo wyprodukowany. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest segment dyszy turbiny i sposób jego naprawiania.

Tego typu sposób jest stosowany zwłaszcza dla turbin gazowych.

Znane są turbiny gazowe, zawierające sprężarkę, która dostarcza powietrze pod ciśnieniem do zespołu komory spalania, w którym powietrze jest mieszane z paliwem i zapalane w celu wytworzenia gorących gazów spalinowych. Gazy te przepływają dalej do jednej albo większej ilości turbin, które pobierają z nich energię w celu napędzania sprężarki i wykonywania użytecznej pracy, takiej jak napędzanie samolotu podczas lotu. Silniki samolotowe typowo zawierają stacjonarną dyszę turbiny, umieszczoną na wylocie z zespołu komory spalania. Dysza zawiera wiele rozmieszczonych na obwodzie łopatek, które prowadzą gazy spalinowe do wirnika turbiny, umieszczonego za dyszą. Dysze turbiny są typowo podzielone na segmenty dookoła ich obwodu, przy czym każdy segment dyszy posiada jedną albo więcej łopatek umieszczonych pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną opaską, które tworzą promieniowe granice dla przepływu gorących gazów spalinowych przepływających przez dyszę.

Segmenty dyszy są wystawione podczas pracy na działanie wysokiej temperatury i powodującego korozję strumienia gazowego, który ogranicza efektywny czas użytkowania tych składników. Zgodnie z tym segmenty dyszy są typowo wytwarzane z kobaltu odpornego na wysokie temperatury albo z superstopów bazujących na niklu, oraz często są powlekane materiałami odpornymi na korozję i/lub wysokie temperatury. Ponadto segmenty dyszy są zwykle wewnętrznie chłodzone za pomocą powietrza chłodzącego pobieranego ze sprężarki, w celu wydłużenia okresu użytkowania. Nawet przy zastosowaniu takich środków fragmenty segmentów dyszy, a zwłaszcza łopatki, mogą pęknąć, skorodować albo być w inny sposób uszkodzone tak, że segmenty dyszy muszą być naprawione albo zastąpione, w celu utrzymywania bezpiecznej, sprawnej pracy silnika. Ponieważ segmenty dyszy mają złożone ukształtowanie, są wykonane z względnie kosztownych materiałów, oraz są kosztowne w wytwarzaniu, ogólnie bardziej pożądane jest ich naprawianie, jeśli jest to możliwe.

Znane są sposoby naprawiania dysz, obejmujące naprawę pęknięć i przywrócenie wymiarów powierzchni płata. Jednak takie istniejące naprawy są ograniczone przez miejscowe odkształcenia i grubości ścianek poniżej minimum, które są przekraczane w wyniku powtarzanych procesów naprawiania i usuwania chemicznego. Tak więc segmenty dyszy mogą zostać uszkodzone do punktu, w którym nie mogą one być naprawione za pomocą znanych sposobów naprawiania. W segmentach dyszy turbiny posiadających dwie albo więcej łopatek często okazuje się, że jedna z łopatek nadaje się do naprawy, podczas kiedy druga łopatka nie nadaje się do naprawy. W celu uniknięcia złomowania w takiej sytuacji całego segmentu dyszy poszukiwano technik umożliwiających uratowanie nadającej się do naprawy części segmentu dyszy.

Z opisu patentowego USA nr 4,176,433, zgłoszonym 4 grudnia 1979 na rzecz Jask W. Lee, et al. znany jest sposób naprawy segmentów dyszy (nazywanych tutaj grupami łopatek turbiny), w którym nadająca się do naprawy łopatka z uszkodzonego segmentu jest oddzielana od nie nadającej się do naprawy części segmentu. Ta uratowana łopatka jest następnie łączona z dopełniającą ją nadającą się do naprawy łopatką, która została podobnie uratowana z innego uszkodzonego segmentu. Chociaż technika ta ratuje nadające się do naprawy łopatki, które w innym przypadku byłyby złomowane, to czas użytkowania naprawionego segmentu dyszy nie jest bardzo wydłużony, ponieważ zawiera on używane łopatki, dla których ograniczona jest ilość przyszłych napraw, którym mogą być poddane. Ponadto technika ta jest możliwa do stosowania tylko tak długo, jak długo możliwe jest łączenie odpowiednio dopełniających się uratowanych łopatek.

Zgodnie z tym istnieje zapotrzebowanie na sposób naprawiania segmentów dyszy turbiny, w którym nadające się do naprawy łopatki są ratowane w taki sposób, że okres użytkowania segmentu dyszy jest znacznie wydłużony.

Sposób naprawiania segmentu dyszy turbiny, według wynalazku posiadającego, co najmniej dwie łopatki umieszczone pomiędzy opaskami zewnętrznymi i wewnętrznymi, charakteryzuje się tym, że rozdziela się segment dyszy na pierwszą pojedynczą jednostkę zawierającą jedną z łopatek, oraz drugą pojedynczą jednostkę zawierającą drugą łopatkę, po czym łączy się pierwszą pojedynczą jednostkę z nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką ukształtowaną podobne do drugiej pojedynczej jednostki.

Korzystne jest, gdy rozdzielając segment dyszy na pierwszą i drugą pojedynczą jednostkę przecina się opaskę zewnętrzną i opaskę wewnętrzną pomiędzy dwoma łopatkami.

PL 194 259 B1

Korzystne jest, gdy dodatkowo naprawia się uszkodzenia pierwszej pojedynczej jednostki.

Korzystne jest, gdy część uszkodzeń pierwszej pojedynczej jednostki naprawia się przed połączeniem pierwszej pojedynczej jednostki znowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką, a część uszkodzeń pierwszej pojedynczej jednostki naprawia się po połączeniu pierwszej pojedynczej jednostki z nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką.

Korzystne jest, gdy nowo wyprodukowanej pojedynczej jednostce nadaje się kształt technologiczny, który jest większy niż kształt drugiej pojedynczej jednostki.

Korzystne jest, gdy ponadto wykonuje się nawarstwiania stopu na segmencie dyszy po połączeniu pierwszej pojedynczej jednostki z nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką.

Korzystne jest, gdy segment dyszy poddaje się obróbce do jego kształtu projektowanego po wykonaniu nawarstwiania stopu.

Korzystne jest, gdy nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostkę wytwarza się z tego samego materiału, co pierwsza pojedyncza jednostka.

Korzystne jest, gdy nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostkę wytwarza się z materiału, który posiada ulepszone właściwości materiałowe w stosunku do materiału, z którego jest wykonana pierwsza pojedyncza jednostka.

Korzystne jest, gdy oddziela się pierwszą pojedynczą jednostkę od nowo wyprodukowanej pojedynczej jednostki, po czym łączy się nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostkę z inną nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką posiadającą ukształtowanie podobne do ukształtowania pierwszej pojedynczej jednostki.

Sposób naprawiania segmentu dyszy turbiny, według wynalazku, posiadającego nadającą się do naprawy łopatkę i nie nadającą się do naprawy łopatkę, umieszczone pomiędzy pierwszą opaską zewnętrzną i pierwszą opaską wewnętrzną, charakteryzuje się tym, że dostarcza się nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostkę, zawierającą łopatkę umieszczoną pomiędzy drugą opaską zewnętrzną, mającą pierwszą powierzchnię przyłączeniową i drugą opaską wewnętrzną posiadającą drugą powierzchnię przyłączeniową, a następnie rozcina się pierwszą opaskę zewnętrzną i pierwszą opaskę wewnętrzną segmentu dyszy pomiędzy dwoma łopatkami na dwie części, przy czym dzieli się segment dyszy na pierwszą pojedynczą jednostkę zawierającą łopatkę nadającą się do naprawy oraz drugą pojedynczą jednostkę zawierającą łopatkę, nie nadającą się do naprawy, przy czym pierwsza pojedyncza jednostka zawiera trzecią powierzchnię przyłączeniową na pierwszej opasce zewnętrznej oraz czwartą powierzchnię przyłączeniową na pierwszej opasce wewnętrznej, a następnie naprawia się uszkodzenia pierwszej pojedynczej jednostki oraz łączy się pierwszą pojedynczą jednostkę z nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką poprzez łączenie pierwszych i trzecich powierzchni przyłączeniowych ze sobą, oraz drugich i czwartych powierzchni przyłączeniowych ze sobą.

Korzystne jest, gdy wnowo wyprodukowanej pojedynczej jednostce nadaje się kształt technologiczny, który jest większy, niż kształt drugiej pojedynczej jednostki.

Korzystne jest, gdy wykonuje się nawarstwianie stopu na segmencie dyszy, po połączeniu pierwszej pojedynczej jednostki znowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką.

Korzystne jest, gdy obrabia się segment dyszy do jego kształtu projektowanego, po wykonaniu nawarstwienia stopu.

Korzystne jest, gdy obrabia się trzecią i czwartą powierzchnię przyłączeniową przed połączeniem pierwszej pojedynczej jednostki znowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką.

Korzystne jest, gdy oddziela się pierwszą pojedynczą jednostkę od nowo wyprodukowanej pojedynczej jednostki, a następnie łączy się nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostkę z drugą nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką posiadającą ukształtowanie podobne do pierwszej pojedynczej jednostki.

Segment dyszy turbiny, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że zawiera opaski zewnętrzną i wewnętrzną oraz pierwsze i drugie łopatki umieszczone pomiędzy opaskami zewnętrznymi i wewnętrznymi, przy czym pierwsza łopatka i przylegające do niej fragmenty opaski zewnętrznej i wewnętrznej stanowią pierwszy fragment segmentu dyszy, a druga łopatka i odpowiednie przylegające

PL 194 259 B1 do niej fragmenty opaski zewnętrznej i wewnętrznej stanowią drugi fragment segmentu dyszy, przy czym fragment pierwszy był wcześniej używany, a fragment drugi jest nowo wyprodukowany.

Korzystne jest, gdy fragment pierwszy i drugi sąztego samego materiału.

Korzystne jest, gdy fragment drugi jest z materiału o ulepszonych właściwościach niż materiał pierwszego fragmentu.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig.1 - przedstawia widok perspektywiczny segmentu dyszy turbiny, który wymaga naprawy, fig. 2 - widok perspektywiczny segmentu dyszy turbiny z fig. 1 po rozdzieleniu dwóch łopatek, fig. 3 - widok perspektywiczny pojedynczej jednostki nowej dyszy używanej w sposobie naprawiania według niniejszego wynalazku, fig. 4 - widok perspektywiczny segmentu dyszy turbiny z fig. 1 po naprawieniu za pomocą sposobu według niniejszego wynalazku, fig. 5 - schemat przedstawiający jeden harmonogram napraw według niniejszego wynalazku.

Według rysunku, na którym identyczne numery odnośników oznaczają te same elementy na różnych figurach, fig. 1 przedstawia segment 10 dyszy turbiny, posiadający łopatkę pierwszą i drugą 12 i14. Łopatki 12 i14 są umieszczone pomiędzy łukową opaską zewnętrzną 16 i łukową opaską wewnętrzną 18. Łopatki 12i14 tworzą płaty tak ukształtowane, aby optymalnie kierować gazy spalinowe do wirnika turbiny (nie pokazanego) umieszczonego za nimi.

Opaski zewnętrzna i wewnętrzna 16i18 tworzą odpowiednio zewnętrzną i wewnętrzną granicę promieniową dla gazu przepływającego przez segment 10 dyszy. Łopatki 12i14 korzystnie posiadają wiele ukształtowanych wnich tradycyjnych otworów chłodzących 20 i szczelin 22 krawędzi spływu. Segment 10 dyszy jest korzystnie wykonany z superstopu o wysokiej jakości, takiego jak superstop bazujący na kobalcie albo niklu, oraz może być powleczony materiałem odpornym na korozję i/lub powłoką bariery cieplnej. Turbina gazowa będzie zawierała wiele takich segmentów 10 rozmieszczonych na obwodzie w pierścieniowym ukształtowaniu.

Chociaż sposoby naprawy według niniejszego wynalazku są opisane tutaj w odniesieniu do dwu-łopatkowego segmentu dyszy, to powinno być zrozumiane, że wynalazek niniejszy może być równie dobrze stosowany dla segmentów dyszy posiadających więcej niż dwie łopatki.

Podczas pracy silnika segment 10 dyszy może doświadczyć uszkodzenia, które może być spowodowane przez miejscowe podwyższenie temperatury strumienia gazowego albo przez uderzenie w niego obcego obiektu. Jak wspomniano powyżej, część segmentu 10 dyszy może zostać uszkodzona do punktu, w którym nie może być ona naprawiona za pomocą znanych sposobów naprawy. Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu naprawiania segmentu dyszy, w którym jedna z łopatek 12i14 nie nadaje się do naprawy, podczas kiedy druga łopatka nadaje się do naprawy. Przykładowo, łopatka pierwsza 12 jest przedstawiona na fig. 1, jako względnie mało uszkodzona i stąd możliwa do naprawienia. Łopatka druga 14 jest przedstawiona na fig. 1, jako rozlegle uszkodzona tak, że nie nadaje się do naprawy. Jednak powinno być zrozumiane, że niniejszy wynalazek znalazłby również zastosowanie dla segmentu dyszy, w który łopatka pierwsza 12 nie nadawałaby się do naprawy, a łopatka druga 14 nadawałaby się do naprawy.

Niniejszy wynalazek obejmuje sposób naprawiania segmentu 10 dyszy, w którym nie nadająca się do naprawy łopatka 14i część sąsiadującego z nią ukształtowania są zastępowane nowo wyprodukowanym odlewem. Sposób obejmuje podstawowe etapy oddzielania nadającej się do naprawy łopatki 12 od nie nadającej się do naprawy łopatki 14 poprzez przecięcie opasek zewnętrznej i wewnętrznej 16 i 18. Tak więc segment 10 jest rozdzielony na pierwszy i drugi fragmenty albo „pojedyncze jednostki” 24 i 26 (patrz fig. 2). Tak jak używany tutaj, termin „pojedyncza jednostka” dotyczy układu pojedynczej łopatki umieszczonej pomiędzy przylegającym do niej fragmentem opaski zewnętrznej 16 i przylegającym do niej fragmentem opaski wewnętrznej 18. Pierwsza pojedyncza jednostka 24 zawiera nadającą się do naprawy łopatkę 12 i stąd nadaje się do uratowania, a druga pojedyncza jednostka 26 zawiera nie nadającą się do naprawy łopatkę 14istąd nie nadaje się do uratowania. Nadająca się do uratowania pojedyncza jednostka 24 jest następnie dołączana do nowo wyprodukowanej pojedynczej jednostki 28 tak, aby spowodować powstanie naprawionego segmentu dyszy. Jak widać na fig. 3, nowa pojedyncza jednostka 28 zawiera łopatkę 30 umieszczoną pomiędzy zewnętrznymi i wewnętrznymi fragmentami opasek 32 i34. Lewe krawędzie (patrząc na fig. 3) zewnętrznego i wewnętrznego fragmentu opasek 32i34 tworzą powierzchnie przyłączeniowe odpowiednio 36 i 38.

Sposób naprawiania, według niniejszego wynalazku, obejmuje początkowy etap badania używanych segmentów dyszy wcelu zidentyfikowania takich segmentów 10, które posiadają jedną łopatkę, która nadaje się do naprawy, oraz drugą łopatkę, która nie nadaje się do naprawy. Kiedy

PL 194 259 B1 odpowiedni segment 10 zostanie zidentyfikowany, wtedy powinien być pozbawiony wszystkich materiałów powlekających (takich jak powłoki chroniące przed korozją i odporne na wysokie temperatury), które mogą się na nim znajdować. Materiał powłokowy może zostać usunięty za pomocą dowolnej odpowiedniej techniki, takiej jak oczyszczanie strumieniowo-ścierne, kąpiele chemiczne itym podobne, albo kombinacji takich technik. Dodatkowo można złagodzić resztkowe naprężenia w segmencie 10. Bez złagodzenia naprężeń późniejsza obróbka i naprawa mogą spowodować odkształcenie i niedopasowanie pomiędzy opaskami 16 i 18 nadającej się do uratowania pojedynczej jednostki 28. Złagodzenie naprężeń może być osiągnięte w dowolny znany sposób, taki jak wystawienie segmentu 10 dyszy na działanie względnie wysokiej temperatury i kontrolowanego ciśnienia przez wystarczający czas.

Następnym etapem jest oddzielenie nadającej się do naprawy łopatki 12 od nie nadającej się do naprawy łopatki 14. Oddzielenie łopatki może być wykonane przed usunięciem materiału powłokowego i złagodzeniem resztkowych naprężeń. Jednak preferuje się, aby etap łagodzenia naprężeń był wykonywany przed oddzieleniem. Jest to spowodowane faktem, że łagodzenie naprężenia w segmencie 10 stanowiącym jedną część utrzymuje opaski 16 i 18 w wymiarach bliskich początkowym, bez dodatkowego mocowania. Utrzymanie wymiarów opasek ułatwia późniejsze połączenie nowej pojedynczej jednostki 28z uratowaną pojedynczą jednostką 24.

Oddzielenie jest osiągane poprzez przecięcie opasek zewnętrznych i wewnętrznych 16 i 18 na dwie części, wzdłuż zasadniczo osiowych wycięć zlokalizowanych pomiędzy dwoma łopatkami 12i 14. Cięcie może być wykonywane za pomocą dowolnych tradycyjnych środków, takich jak tarcza ściernicy albo cięcie za pomocą wyładowań elektrycznych. Po przecięciu nadająca się do uratowania pojedyncza jednostka 24 utrzymuje fragmenty opasek zewnętrznych i wewnętrznych 16 i 18, które przylegają do nadającej się do naprawy łopatki 12. Jak pokazano na fig. 2, przecięte powierzchnie zewnętrznych i wewnętrznych fragmentów opasek 16 i 18 tworzą powierzchnie przyłączeniowe odpowiednio 40 i 42, które będą łączone z odpowiadającymi im powierzchniami przyłączeniowymi 36 i 38 nowej pojedynczej jednostki 28. Korzystnie wycięcia opasek (pokazane na fig. 1 liniami przerywanymi) są wykonane bliżej nie nadającej się do naprawy łopatki 14 niż nadającej się do naprawy łopatki 12 tak, aby pozostawić nadmiar materiału opaski na nadającej się do uratowania pojedynczej jednostce 24. Umożliwia to obróbkę fragmentów opasek 16i 18.

Po oddzieleniu, nie nadająca się do uratowania pojedyncza jednostka 26, zawierająca nie nadającą się do naprawy łopatkę 14, jest złomowana, a zewnętrzne i wewnętrzne fragmenty opasek 16i 18 na nadającej się do uratowania pojedynczej jednostce 24 są tak obrabiane, że powierzchnie przyłączeniowe 40 i 42 będą wymiarowo dopasowane do powierzchni przyłączeniowych 36 i 38 nowej pojedynczej jednostki 28. Obróbka powierzchni przyłączeniowych 40 i 42 zapewnia także, że fragmenty opasek 16 i 18 są odpowiednio zwymiarowane tak, że kiedy nadająca się do uratowania pojedyncza jednostka 24 i nowa pojedyncza jednostka 28 są połączone ze sobą, to odległość pomiędzy pierwszą łopatką 12 i łopatką 30 nowej pojedynczej jednostki 28 spełnia wymagania dotyczące obszaru przepływu dla gazu segmentu 10 dyszy.

Następnym etapem poprzedzającym połączenie dwóch pojedynczych jednostek 24i 28 jest wykonanie początkowej naprawy nadającej się do naprawy łopatki 12 za pomocą znanych technik naprawiania, takich jak lutowanie stopu, spawanie i tym podobne. Celem etapu początkowej naprawy jest naprawienie względnie niewielkich uszkodzeń, takich jak małe pęknięcia w nadającej się do naprawy łopatce 12.

Nowa pojedyncza jednostka 28 jest korzystnie wytwarzana poprzez sposób odlewania i obróbki, który jest podobny do tego stosowanego do wytwarzania tradycyjnych segmentów dyszy, oczywiście za wyjątkiem tego, że nowa pojedyncza jednostka 28 zawiera pojedynczą łopatkę 30. Przed połączeniem z nadającą się do uratowania pojedynczą jednostką 24, nowa pojedyncza jednostka 28 jest wstępnie obrabiana wcelu usunięcia nadmiaru materiału. Ponadto nowa pojedyncza jednostka 28 jest wstępnie obrabiana do kształtu technologicznego, który jest nieco większy niż kształt projektowany, nie nadającej się do uratowania pojedynczej jednostki 26. Ten kształt technologiczny zapewnia gładką powierzchnię styku pomiędzy dwoma pojedynczymi jednostkami po połączeniu i ostatecznej obróbce.

Kiedy pojedyncze jednostki 24 i 28 zostaną przygotowane, wtedy są one łączone ze sobą, jak pokazano na fig. 4, w celu odrestaurowania segmentu 10 dyszy. Dwie pojedyncze jednostki 24i 28 są łączone ze sobą poprzez przymocowanie powierzchni przyłączeniowych 40 i 42 nadającej się do uratowania pojedynczej jednostki 24 z odpowiadającymi im powierzchniami przyłączeniowymi 36 i 38 nowej pojedynczej jednostki 28. Przymocowanie może być osiągnięte w tradycyjny sposób za pomocą dowolnego odpowiedniego sposobu, obejmującego lutowanie, spawanie albo zgrzewanie dyfuzyjne.

PL 194 259 B1

W jednym preferowanym przykładzie wykonania nowa pojedyncza jednostka 28 jest wytwarzana ztego samego materiału, co nadająca się do uratowania pojedyncza jednostka 24, wcelu wytworzenia odrestaurowanego segmentu 10 dyszy, który utrzymuje swoje początkowe właściwości materiałowe. Jednak w innym preferowanym przykładzie wykonania, nowa pojedyncza jednostka 28 jest wytwarzana z innego materiału, korzystnie ze stopu posiadającego ulepszone właściwości materiałowe. Powodem często jest to, że podczas okresu użytkowania składnika turbiny gazowej takiego jak segment dyszy opracowane zostały ulepszone stopy odpowiednie do stosowania dla takich składników. Tradycyjnie pracownicy obsługujący silniki, musieliby zastąpić istniejące składniki nowymi składnikami wytworzonymi z ulepszonego stopu, wcelu zrealizowania ulepszonych właściwości materiałowych. Jednak poprzez wytworzenie nowej pojedynczej jednostki 28 z ulepszonego stopu naprawiony segment 10 dyszy będzie uzyskiwał, częściowo, ulepszone właściwości materiałowe.

Dodatkowo, podczas kolejnej naprawy segmentu 10 dyszy za pomocą sposobu według niniejszego wynalazku, nadająca się do naprawy łopatka 12 może stać się nie nadającą się do naprawy. Wtym przypadku zastąpienie niemożliwej do uratowania części segmentu 10 inną nową pojedynczą jednostką wytworzoną z ulepszonego stopu spowodowałoby posiadanie przez cały segment 10 ulepszonych właściwości materiałowych bez ponoszenia kosztów zamówienia całej zamiennej części.

Po połączeniu dwóch pojedynczych jednostek 24 i 28 ze sobą powstaje odrestaurowany segment 10 dyszy posiadający używany fragment (odpowiadający nadającej się do uratowania pojedynczej jednostce 24) oraz nowo wyprodukowany fragment (odpowiadający nowej pojedynczej jednostce 28). Następnym etapem jest zakończenie naprawy nadającej się do naprawy łopatki 12 i sąsiedniego ukształtowania. Chociaż etap naprawy początkowej, opisany powyżej, spowodował naprawę względnie małych uszkodzeń, to muszą być naprawione gorsze uszkodzenia, takie jak duże pęknięcia i starte powierzchnie. Taka dodatkowa naprawa może być wykonana za pomocą standardowej techniki nawarstwiania stopu. Ogólnie wymaga to pokrycia segmentu 10 dyszy odpowiednim proszkiem albo pastą stopową, a następnie podgrzania segmentu 10 wcelu dyfuzji do niego dodanego stopu.

Potem cały segment 10, zawierający nowo wytworzony fragment, jest obrabiany do jego kształtu projektowanego. Wykonanie nawarstwiania stopu i końcowej obróbki po połączeniu dwóch pojedynczych jednostek 24 i 28 zapewnia, że nie ma żadnych stopni albo nieciągłości na styku dwóch pojedynczych jednostek. Na koniec w znany sposób są ponownie nakładane odpowiednie powłoki zabezpieczające przed korozją albo wysoką temperaturą, które były wcześniej zastosowane.

Jak opisano powyżej, sposób naprawiania według niniejszego wynalazku polega na badaniu używanych segmentów dyszy wcelu zidentyfikowania segmentów, które posiadają nadającą się do naprawy łopatkę i nie nadająca się do naprawy łopatkę. Przy takim podejściu tylko segmenty określone jako posiadające nadające się i nie nadające się do naprawy łopatki byłyby poddane sposobowi naprawy według niniejszego wynalazku. Alternatywnie sposób naprawy według niniejszego wynalazku mógłby być przeprowadzany na podstawie harmonogramu. Na przykład fig. 5 przedstawia jeden harmonogram dla dwu-łopatkowego segmentu dyszy, w którym łopatki są regularnie zastępowane nowo wyprodukowanymi pojedynczymi jednostkami za pomocą sposobu opisanego powyżej. Chociaż opisany jest jeden możliwy harmonogram, to powinno być zauważone, że można równie dobrze zastosować inne harmonogramy.

Na fig.5 segment 10 dyszy jest przedstawiony schematycznie w różnych okresach jego okresu użytkowania. W każdym przypadku lewa połowa bloku oznacza jedną pojedynczą jednostkę, a prawa połowa bloku oznacza drugą pojedynczą jednostkę. Najbardziej lewy obraz na figurze przedstawia segment będący nową częścią. Tak więc każdy segment jest nowy jeśli jest oznaczony literą N. Następnym obrazem jest segment podczas jego pierwszej naprawy. Tutaj przyjmując, że żadna łopatka nie została w sposób nienormalny uszkodzona, każda pojedyncza jednostka jest poddawana tradycyjnej naprawie. Tak więc każda pojedyncza jednostka została raz naprawiona, co oznaczono jako R1. Następny obraz to segment w czasie jego drugiej naprawy. W tym momencie pojedyncza jednostka będąca w gorszym stanie jest oddzielana od drugiej pojedynczej jednostki i zastępowana nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką za pomocą etapów opisanych powyżej, które obejmują standardową naprawę drugiej pojedynczej jednostki. Tak więc jedna pojedyncza jednostka jest nowa (oznaczona przez N), a druga pojedyncza jednostka została raz zreperowana (oznaczona przez R1). Ostatni obraz to segment podczas jego czwartej naprawy. Tutaj pojedyncza jednostka, która nie została wymieniona podczas trzeciej naprawy jest zastępowana nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką, a druga pojedyncza jednostka jest poddawana standardowej naprawie. Tak więc jedna pojedyncza

PL 194 259 B1 jednostka jest nowa (oznaczona przez N), a druga pojedyncza jednostka została raz naprawiona (oznaczona przez R1). Odtąd sekwencja byłaby powtarzana tak, że nowa zastępcza pojedyncza jednostka zmieniałaby się z jednej strony na drugą.

Powyżej opisano sposób naprawiania segmentu dyszy turbiny, dzięki któremu znacznie wydłuża się okres użytkowania segmentu dyszy. Chociaż opisano konkretne przykłady wykonania niniejszego wynalazku, to dla osób znających temat będzie jasne, że można dokonywać dla nich różnych modyfikacji, bez odchodzenia od ducha i zakresu wynalazku określonego w dołączonych zastrzeżeniach patentowych.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób naprawiania segmentu dyszy turbiny, posiadającego co najmniej dwie łopatki umieszczone pomiędzy opaskami zewnętrznymi i wewnętrznymi, znamienny tym, że rozdziela się segment (10) dyszy na pierwszą pojedynczą jednostkę (24), zawierającą jedną z łopatek (12), oraz drugą pojedynczą jednostkę (26), zawierającą drugą łopatkę (14), po czym łączy się pierwszą pojedynczą jednostkę (24) z nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką (28) ukształtowaną podobne do drugiej pojedynczej jednostki (26).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozdzielając segment (10) dyszy na pierwszą i drugą pojedynczą jednostkę (24, 26) przecina się opaskę zewnętrzną (16) i opaskę wewnętrzną (18) pomiędzy dwoma łopatkami (12, 14).
3. Sposób według zastrz.1, znamienny tym, że dodatkowo naprawia się uszkodzenia pierwszej pojedynczej jednostki (24).
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że część uszkodzeń pierwszej pojedynczej jednostki (24) naprawia się przed połączeniem pierwszej pojedynczej jednostki (24) z nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką (28), a część uszkodzeń pierwszej pojedynczej jednostki (24) naprawia się po połączeniu pierwszej pojedynczej jednostki (24) z nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką (28).
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nowo wyprodukowanej pojedynczej jednostce (28) nadaje się kształt technologiczny, który jest większy niż kształt drugiej pojedynczej jednostki (26).
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto wykonuje się nawarstwiania stopu na segmencie (10) dyszy po połączeniu pierwszej pojedynczej jednostki (24) z nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką (28) .
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że segment (10) dyszy poddaje się obróbce do jego kształtu projektowanego po wykonaniu nawarstwiania stopu.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostkę (28) wytwarza się z tego samego materiału co pierwsza pojedyncza jednostka (24).
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostkę (28) wytwarza się z materiału, który posiada ulepszone właściwości materiałowe w stosunku do materiału, z którego jest wykonana pierwsza pojedyncza jednostka (24).
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że oddziela się pierwszą pojedynczą jednostkę (24) od nowo wyprodukowanej pojedynczej jednostki (28), po czym łączy się nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostkę (28) z inną nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką (28) posiadającą ukształtowanie podobne do ukształtowania pierwszej pojedynczej jednostki (24).
11. Sposób naprawiania segmentu dyszy turbiny, posiadającego nadającą się do naprawy łopatkę i nie nadającą się do naprawy łopatkę umieszczone pomiędzy pierwszą opaską zewnętrzną i pierwszą opaską wewnętrzną, znamienny tym, że dostarcza się nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostkę (28), zawierającą łopatkę (30) umieszczoną pomiędzy drugą opaską zewnętrzną (32) mającą pierwszą powierzchnię przyłączeniową (36) i drugą opaską wewnętrzną (34) posiadającą drugą powierzchnię przyłączeniową (38), a następnie rozcina się pierwszą opaskę zewnętrzną (16) i pierwszą opaskę wewnętrzną (18) segmentu (10) dyszy pomiędzy dwoma łopatkami (12, 14) na dwie części, przy czym podzieli się segment (10) dyszy na pierwszą pojedynczą jednostkę (24), zawierającą łopatkę nadającą się do naprawy (12) oraz drugą pojedynczą jednostkę (26), zawierającą łopatkę nie nadającą się do naprawy (14), przy czym pierwsza pojedyncza jednostka (24) zawiera trzecią powierzchnię przyłączeniową (40) na pierwszej opasce zewnętrznej (16) oraz czwartą powierzchnię przyłączeniową (42) na pierwszej opasce wewnętrznej (18), a następnie naprawia się

PL 194 259 B1 uszkodzenia pierwszej pojedynczej jednostki (24) oraz łączy się pierwszą pojedynczą jednostkę (24) z nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką (28) poprzez łączenie pierwszych i trzecich powierzchni przyłączeniowych (36, 40) ze sobą oraz drugich i czwartych powierzchni przyłączeniowych (38, 42) ze sobą.
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że wnowo wyprodukowanej pojedynczej jednostce (28) nadaje się kształt technologiczny, który jest większy niż kształt drugiej pojedynczej jednostki (24).
13. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że wykonuje się nawarstwianie stopu na segmencie (10) dyszy, po połączeniu pierwszej pojedynczej jednostki (24) z nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką (28).
14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że obrabia się segment (10) dyszy do jego kształtu projektowanego, po wykonaniu nawarstwienia stopu.
15. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostkę (28) wytwarza sięz tego samego materiału co pierwsza pojedyncza jednostka (24).
16. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostkę (28) wytwarza się z materiału, który posiada ulepszone właściwości materiałowe w stosunku do materiału, z którego jest wykonana pierwsza pojedyncza jednostka (24).
17. Sposób według zastrz.11, znamienny tym, że obrabia się trzecią i czwartą powierzchnię przyłączeniową (40, 42) przed połączeniem pierwszej pojedynczej jednostki (24) znowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką (28).
18. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że oddziela się pierwszą pojedynczą jednostkę (24) od nowo wyprodukowanej pojedynczej jednostki (28), a następnie łączy się nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostkę (28) z drugą nowo wyprodukowaną pojedynczą jednostką posiadającą ukształtowanie podobne do pierwszej pojedynczej jednostki (24).
19. Segment dyszy turbiny, znamienny tym, że zawiera opaski zewnętrzną i wewnętrzną oraz pierwsze i drugie łopatki (12, 14) umieszczone pomiędzy opaskami zewnętrznymi i wewnętrznymi (16, 18), przy czym pierwsza łopatka (12) i przylegające do niej fragmenty opaski zewnętrznej i wewnętrznej (16, 18) stanowią pierwszy fragment segmentu (10) dyszy, a druga łopatka (14) i odpowiednie przylegające do niej fragmenty opaski zewnętrznej i wewnętrznej (16, 18) stanowią drugi fragment segmentu (10) dyszy, przy czym fragment pierwszy był wcześniej używany, a fragment drugi jest nowo wyprodukowany.
20. Segment dyszy według zastrz. 19, znamienny tym, że fragment pierwszy i drugi są z tego samego materiału.
21. Segment dyszy według zastrz. 19, znamienny tym, że fragment drugi jest z materiału o ulepszonych właściwościach niż materiał pierwszego fragmentu.