[go: up one dir, main page]

CZ300898B6 - Vysoce legovaná navarovací slitina a opravená soucástka turbíny - Google Patents

Vysoce legovaná navarovací slitina a opravená soucástka turbíny Download PDF

Info

Publication number
CZ300898B6
CZ300898B6 CZ20003643A CZ20003643A CZ300898B6 CZ 300898 B6 CZ300898 B6 CZ 300898B6 CZ 20003643 A CZ20003643 A CZ 20003643A CZ 20003643 A CZ20003643 A CZ 20003643A CZ 300898 B6 CZ300898 B6 CZ 300898B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
alloy
blade
nickel
weight
percent
Prior art date
Application number
CZ20003643A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20003643A3 (cs
Inventor
Gitahi Mukira@Charles
Robert Jackson@Melvin
Todd Frost@Aaron
Maurice Beltran@Adrian
Original Assignee
General Electric Company
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Company filed Critical General Electric Company
Publication of CZ20003643A3 publication Critical patent/CZ20003643A3/cs
Publication of CZ300898B6 publication Critical patent/CZ300898B6/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/002Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3033Ni as the principal constituent
    • B23K35/304Ni as the principal constituent with Cr as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/055Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/056Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/28Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3061Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers by welding, brazing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/90Alloys not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/20Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/80Repairing, retrofitting or upgrading methods
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Vysoce legovaná navarovací slitina, obsahující nikl a legovací prvky, které jsou v tuhém roztoku v niklové matrici, pricemž slitina obsahuje od 10 do 15 % hmotn. Co, od 18 do 22 % hmotn. Cr, od 0,5 do 1,3 % hmotn. Al, od 3,5 do 4,5 % hmotn. Ta, od 1 do 2 % hmotn. Mo, od 13,5 do 17,0 % hmotn. W, až 0,08 % hmotn. C, až 0,06 % hmotn. Zr, až 0,015 % hmotn. B, od 0,4 do 1,2 % hmotn. Mn, od 0,1 do 0,3 % hmotn. Si a zbytek niklu a eventuelne prítomné typické necistoty. Rešení se také týká opravená soucástka turbíny, obsahující nedotcenou cást a opravenou cást, pricemž opravená cást v podstate sestává ze slitiny výše uvedeného složení.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká součástek turbín. Zejména se týká vysoce legované navařovací slitiny a opravené součástky turbíny, používající vysoce legovanou navařovací slitinu.
io Dosavadní stav techniky
Účinnost plynových turbín závisí zčásti na míře úniku spalin netěsnostmi mezi lopatkami a přilehlou věncovou nebo bandážovou částí turbíny na statoru. Pro minimalizování mezery jsou konce lopatek zpravidla podrobovány přesnému obrábění. Vzhledem k tolerancím obrábění, roz15 dílům mezi součástkami, vyplývajícím z tepelné roztažnosti, a dynamickým účinkům, dochází v typickém případě k určitému tření mezi konci lopatek a věncovou nebo bandážovou částí turbíny na statoru.
Vzhledem k třecímu dotyku, jako po prodloužené době provozu, je základní materiál lopatky obnažován, což zpravidla vede ke korozi a/nebo oxidaci lopatky. Prodloužená koroze a oxidace vede ke zvýšeným netěsnostem mezi lopatkou a přilehlou věncovou nebo bandážovou částí turbíny na statoru a k výsledné ztrátě účinnosti. Bylo až dosud běžné opotřebené součástky opravovat, a to jako nákladově efektivní alternativa vůči výměně, a to s ohledem na relativně vysoké náklady částí turbíny, jako jsou lopatky. Při běžných způsobech oprav se používá v „rekon25 strukčním“ procesu obnovy lopatky do jejího geometrického tvaru, odpovídajícího původnímu tvaru nebo tvaru blízkého původního tvaru, navařovací drát vytvořený ze svařitelné vysoce legované slitiny. Například je možné použít navarovacího drátu z vysoce legované slitiny na bázi niklu v obloukovém navařovacím procesu s wolframovou elektrodou, a to násobnými průchody po oblasti konce lopatky z vysoce legované slitiny na bázi niklu. Po navarování se oblast konce obrábí.
I když existuje řada průmyslově dostupných navařovacích slitin pro opravy, je nadále poptávka po dalších zdokonalených navařovacích slitinách, zejména slitinách na bázi niklu pro součástky z vysoce legovaných slitin na bázi niklu. Z tohoto hlediska autoři zjistili potřebu vysoce legované slitiny na bázi niklu, která by měla zvýšenou tažnost za studená pro umožňování svaření při teplotě tažnost za studená pro umožňování sváření při teplotě místnosti (tj. bez předehřívání opravované součástky), dobrou odolnost proti oxidaci a potřebnou vysokou pevnost v tahu při vysokých teplotách a odolnost proti tečení.
Podstata vynálezu
Vynález přináší vysoce legovanou navařovací slitinu, obsahující nikl a legovací prvky, které jsou v tuhém roztoku v niklové matrici (přičemž tvoří slitinu typu označovanou podle terminologie v angličtině také jako „slitina se zpevněním tuhým roztokem“ [solid solution strengthened alloy], to je se zpevněním, vzhledem k čistému kovu matrice, dosaženým tuhým roztokem legovacích prvků), přičemž slitina obsahuje od 10 do 15 % hmotn. CO, od 18 do 22 % hmotn. Cr, od 0,5 do 1,3 % hmotn. Al, od 3,5 do 4,5 % hmotn. Ta, od 1 do 2 % hmotn. Mo, od 13,5 do 17,0% hmotn. W, od 0,08 % hmotn. C, až 0,06 % hmotn. Zr, až 0,015 % hmotn. B, od 0,4 do 1,2 % hmotn. Mn, od 0,1 do 0,3 % hmotn. Si, zbytek nikl a eventuelně přítomné typické nečistoty,
S výhodou je uhlík přítomný v množství ne menším než 0,02 % hmotn, zirkonium je přítomné v množství ne menším než 0,01 % hmotn a bor je přítomný v množství ne menším než 0,005 % ío hmotn.
Podle výhodného provedení vynálezu slitina obsahuje přibližně 13,5 % hmotn. Co, přibližně 20 % hmotn. Cr, přibližně 0,8 % hmotn. Al, přibližně 4 % hmotn. Ta, přibližně 1,5 % hmotn. Mo, přibližně 15,5 % hmotn. W, přibližně 0,05 % hmotn. C, přibližně 0,03 % hmotn. Zr, až přibližně 0,01 % hmotn. B, přibližně 0,7 % hmotn. Mn, přibližně 0,2 % hmotn. Si, zbytek nikl a eventuelně přítomné typické nečistoty.
Vynález dále přináší opravenou součástku turbíny, obsahující nedotčenou část a opravenou část, přičemž opravená část v podstatě sestává z od 10 do 15 hmotn. % Co, od 18 do 22 % hmotn, Cr, od 0,5 do 1,3 % hmotn. Al, od 3,5 do 4,5 % hmotn. Ta, od 1 do 2 % hmotn. Mo, od 13,5 do 17,0 hmotn. % W, až 0,08 % hmotn. C, až 0,06 % hmotn. Zr, až 0,015 % hmotn. B, od 0,4 do 1,2 % hmotn. Mn, od 0,1 do 0,3 % hmotn. Si, zbytek nikl a typické nečistoty.
Například je součástka lopatka, a opravená část je koncová část lopatky. Lopatka může být lopatka s prostorově zakřiveným tvarem pro zařízení turbíny na vyvíjení výkonu. Dále může být lopatkou lopatky turbínového leteckého motoru. Součástkou také může být dýza nebo statorová lopatka turbíny. Opravená část může být s výhodou umístěna podél náběžné okrajové části dýzy nebo statorové lopatky.
Vynález tedy navrhuje opravenou součástku turbíny a navarovací slitinu pro opravování takových součástek. Součástka turbíny je v typickém případě tvořena vysoce legovanou slitinou,
-7CL JUU9V9 BO známou odolností při vysokých teplotách v podobě například vysoké pevnosti v tahu, odolnosti proti tečení, odolnosti proti oxidaci a odolnosti proti korozi. Součástka z vysoce legované slitiny je v typickém případě tvořena slitinou na bázi niklu, přičemž nikl je jediný prvek ve vysoce legované slitině, který má výrazně nejvyšší hmotnostní podíl. Příkladné vysoce legované slitiny na bázi niklu obsahují nejméně okolo 40 % hmotn. Ni a nejméně jednu složku ze skupiny sestávající z kobaltu, chrómu, hliníku, wolframu, molybdenu, titanu a železa. Příklady vysoce legovaných slitin na bázi niklu jsou označovány obchodními označeními ínconel®, Nimonic®, Rene® (např. Rene®80-, Rene®95, Rene®141 a Rene®N5), a Udimet®, a zahrnují směrově ztuhlé a jednokrystalové vysoce legované slitiny.
Tvar součástky turbíny může být různý a může se jednat o obložení spalovacích komor, klenby spalovacích komor, bandáže nebo věncové Části, rotorové lopatky včetně prostorově zakřivených lžičkovitých lopatek pro turbíny, dýzy nebo statorové lopatky. Termíny „lopatky“ a „prostorově zakřivené lopatky“ se zde používají zaměnitelně. V typickém případě je lopatka leteckého turbí15 nového motoru a „prostorově zakřivená lopatka“ je otáčivá lopatka lžícovitého tvaru pro pozemní turbínu na vyvíjení výkonu. V případě rotorové lopatky je opravovanou částí v typickém případě koncová část, která se opotřebovává v důsledku třecího dotyku s okolní bandážovou nebo věncovou částí na statoru. V případě dýzy nebo statorové lopatky je opravovanou oblastí v typickém případě náběžný (přední) okraj, který je vystaven opotřebení v důsledku vystavení plynům o vysoké teplotě, proudících velkou rychlostí. Navařovací slitina pro opravy může být použita samotná, jako případný (výplňový) materiál, nebo v kombinaci s vložkou, jako je obrysově tvarovaná deska nebo deskovitý útvar, která je navařena na místo určení podél náběžné hrany dýzy nebo lopatky.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 perspektivní pohled na opravenou turbínovou lopatku vysokotlakého stupně turbíny, obr. 2 diagram znázorňující izotermní oxidaci slitiny podle vynálezu a na trhu dostupné slitiny, při teplotě 1038 °C (1900 °F) a obr. 3 diagram znázorňující izotermní oxidaci slitiny podle vynálezu a na trhu dostupné slitiny, při teplotě 1093 ŮC (2000 °F).
Příklady provedení vynálezu
Obr. 1 znázorňuje příklad opravované lopatky, zejména rotorové lopatky 10 s prostorově zakřiveným tvarem na vyvíjení výkonu. Lopatka obsahuje aerodynamickou profilovou část 12 a nožkovou část 14 závěsu. Aerodynamická profilová část 12 má nedotčenou část 16 a opravovanou část 18. Před opravou se rotorová lopatka z turbíny vyjme a vyčistí se běžným způsobem pro odstranění nanesených cizích materiálů, jakož i jakýchkoli produktů oxidace a koroze. Z oblasti blízké konci lopatky se sejme čištěný povlak, a konec lopatky se do blízkosti dutiny konce lopatky obrousí, a po té se provede oprava navařovacím postupem. V typickém případě se použije obloukového navařování s ochranou inertním plynem a s wolframovou elektrodou (TIG/WIG), i když mohou být použity i jiné navařovací postupy, jako obloukové navařování kovovou elektrodou s plynovou ochranou, odporové navařování, navařování elektronovým svazkem, navarováním plazmatem a laserové svařování. Při svařování TIG/WIG se vyvíjí teplo mezi zpracovávaným předmětem, t.j. koncem lopatky j_0 v daném příkladě, a wolframovou elektrodou. Navařovací drát ze slitiny na bázi niklu, mající výše uvedené složení, se použije jako výplňový (přídavný) kov. Provede se více průchodů okolo obvodu konce lopatky, čímž se konec lopatky rekonstruuje do přibližně původní geometrie. Opravovací proces se dokončí přídavným obráběním, jakož i jakýmikoli povlakovacími procesy (např. povlaky ve formě vrstvy překrývající podklad, difuzním povlakováním, povlaky vytvářející tepelnou bariéru, atd.) pro další ochranu lopatky.
CZ JVUtfW Bb
Podle vynálezu obsahuje vysoce legovaná navařovací slitina, obsahující nikl a legovací prvky, které jsou v tuhém roztoku v niklové matrici, od 10 do 15 % hmotn. Co, od 18 do 22 % hmotn. Cr, od 0,5 do 1,3 % hmotn. Al, od 3,5 do 4,5 % hmotn. Ta, od 1 do 2 % hmotn. Mo, od 13,5 do 17,0 % hmotn. W, až 0,08 % hmotn. C, až 0,06 % hmotn. Zr, až 0,015 % hmotn. B, od 0,4 do 1,2 % hmotn. Mn, od 0,1 do 0,3 % hmotn. Si a zbytek niklu. V případě konkrétní slitiny je uhlík přítomný v množství ne menším než 0,02 % hmotn., zirkonium je přítomné v množství menším než 0,01 % hmotn., a bor je přítomný v množství menším než 0,005 % hmotn. V přednostním provedení slitina obsahuje přibližně 13,5 % hmotn. Co, přibližně 20 % hmotn. Cr, přibližně 0,8 % hmotn. Al, přibližně 4 % hmotn. Ta, Cr, přibližně 0,8 % hmotn. Al, přibližně 4 % hmotn. io Ta, přibližně 1,5 % hmotn, Mo, přibližně 15,5 % hmotn. W, přibližně 0,05 % hmotn. C, přibližně 0,03 % hmotn. Zr, až přibližně 0,01 % hmotn. B, přibližně 0,7 % hmotn. Mn, přibližně 0,2 % hmotn. Si a zbytek Ni, Slitina může obsahovat typické nečistoty.
Podle jiného (druhého) provedení obsahuje vysoce legovaná navařovací slitina, obsahující nikl a legovací prvky, které jsou v tuhém roztoku v niklové matrici, až 10 % hmotn. Co, od 18 do 22 % hmotn. Cr, od 0,2 do 0,7 % hmotn. Al, od 15 do 28 % hmotn. souhrnu žárovzdomých prvků, až 0,09 % hmotn. % C, až 0,06 % hmotn. Zr, až 0,015 % hmotn. B, od 0,4 do 1,2 % hmotn. Mn, od 0,2 do 0,45 % hmotn. Si, a zbytek Ni. Žárovzdomé prvky se zpravidla volí ze skupiny Ta, Mo a W. V jednom příkladě zahrnují žárovzdomé prvky Mo a W, přičemž souhrn Mo a W je v rozmezí 16-20 % hmotn.. V přednostním provedení jsou žárovzdomé prvky vytvořeny jen wolframem, přítomným v množství 17 až 19 % hmotn. Podobně jako u prvního provedení obsahuje jeden konkrétní příklad druhého provedení uhlík v množství ne menším než 0,02 % hmotn., zirkonium v množství ne menším než 0,01 % hmotn. a bor v množství ne menším než 0,005 % hmotn.. Slitina může obsahovat typické nečistoty.
V konkrétním případě druhého provedení slitina obsahuje přibližně 21 % hmotn. Cr, přibližně 0,4 % hmotn. Al, přibližně 18 % hmotn. W, přibližně 0,07 % hmotn. C, přibližně 0,03 % hmotn. Zr, až přibližně 0,01 % hmotn. B, přibližně 0,7 % hmotn. Mn, přibližně 0,35 % hmotn. Si a zbytek Ni. Druhé provedení zpravidla neobsahuje žádný lanthan, neboť tento prvek byl shledán jako ovlivňující nežádoucím způsobem vlastnosti slitiny. Slitiny podle druhého provedení tak zpravidla sestávají z výše uvedených složek, a jsou bez lanthanu.
Porovnání slitiny (A) podle vynálezu, několika slitin (B-H a J-M) podle druhého provedení, a na trhu dostupné slitiny IN 625 (X), je uvedeno v následující tabulce. Slitiny J-M se liší od slitin B35 H dalšími obměnami obsahu Co a Mn.
-4Tabulka
Vzorek Ni Co Cr Al Ti Ta Nb
A 43,89 13,55 19,68 0,83 4,16
B 57,51 0,00 20,75 0,41 6,67
D 59,06 0,00 21,05 0,41 0,00
E 52,73 0,00 19,98 0,41 6,42
F 57,40 0,00 20,82 0,42 3/34
G 54,37 0,00 20,13 0,41 6,47
H 55,76 0,00 20,59 0,41 6,61
X 62,95 21,50 0,20 0,20 3,60
J 51,09 9,34 21,60 0,42
K 60,42 0,00 21,61 0,42
L 51,43 9,34 21,60 0,42
M 60,75 0,00 21,61 0,42
Vzorek HO W Fe < 3 Zr B Mn Si
A 1,47 15,50 0 ,05 0,03 0,01 0,67 0,17
B 0,00 13,55 0 ,06 0,03 0,01 0,67 0,35
D 0,00 18,33 0 ,07 0,03 0,01 0,70 0,35
E 1,98 17,39 0 ,06 0,03 0,01 0,65 0,35
F 1,03 15,85 0 ,06 0,03 0,01 0,70 0,35
G 0,00 17,52 0 ,06 0,03 0,01 0,66 0,35
H 2,05 13,44 0 ,06 0,03 0,01 0,70 0,35
X 9,00 2,50 0 /05
J 16,03 0 ,07 0,03 0,01 1,05 0,36
K 16,04 0 ,07 0,03 0,01 1,05 0,36
L 16,03 0 ,07 0,03 0,01 0,72 0,36
M 16,03 0 ,07 0,03 0,01 0,72 0,36
Navařovací slitiny podle provedení vynálezu jsou buď odlévány, s podrobením směrovému tuhnutí (DS-directionally soíidified), do obdélníkových ingotů o velikosti 15 cm x 3 cm x lem, nebo ze protlačují za tepla na tyče o průměru okolo 2 cm. Po té se vytvoří elektrojiskrovým obráběním (EDM-electro discharge machining) oxidační tmy a podrobí se ízotermnímu oxidačnímu ío zpracování. Výsledky pro vybrané slitiny jsou uvedeny na obr. 2 a 3. Osa y, na níž je vynesena změna hmotnosti, představuje míru oxidace. Hmotnosti vzorků byly pravidelně měřeny v průběhu zpracování (přibližně jednou denně). Jak je zřetelně patrné z grafů, vykazuje slitina podle provedení dle vynálezu ve srovnání s běžně dostupnou slitinou X zřetelně vyšší odolnost proti oxidaci. Při vystavení teplotě 1038 °C (1900 °F) pro dobu 600 hodin ztrácejí slitiny A a D méně
-5CZ 300898 B6 než 40 mg/cm2, konkrétněji méně než 30 mg/cm2 v důsledku oxidace. Konkrétně ztrácí slitina D méně než 10 mg/cm2 při stejných podmínkách.
Navařovací slitiny byly testovány na životnost do lomu u směrově ztuhlých vzorků. Směrové ztuhnutí bylo provedeno u některých slitin pro eliminaci účinku odlišných struktur zrn. Jiné byly deformovány za tepla pro vytvoření zdravých jemnozmných stejnoosých struktur. Slitina A vykazovala vůči slitině X přibližně trojnásobné zlepšení životnosti do lomu při teplotě 1093 °C (2000 °F), 206,6 MPa (3 ksi). Slitina D vykazovala větší než čtyřnásobné zlepšení v životnosti do lomu vůči slitině X. Podobné výsledky byly vykazovány také u dalších navrhovaných slitin.
Některé navařovací slitiny podle výše uvedených provedení byly také podrobeny zkoušce tupých svarů. V tomto případě byly slitiny použity jako přídavný materiál při svařování TIG/WIG mezi dvěma deskami z vysoce letované slitiny na bázi niklu. Srovnávací zkoušky ukázaly, že slitina A vykazovala přibližně 30% zvýšení životností do lomu vůči běžně dostupné slitině IN 617, při teplotě 1093 °C (2000 °F) a 20,68 MPa (3 ksi), a zvýšení životnosti do lomu o 600 % vzhledem ke slitině IN 617 při teplotě 1038 °C (1900 QF) a 34,47 MPa (5 ksi). Podobně vykazovala slitina D přibližně a 34,47 MPa (5 ksi). Podobně vykazovala slitina D přibližně 40% zvýšení životnosti do lomu vůči slitině IN 617 při teplotě 1093 °C (2000 °F) a 20,68 MPa (3 ksi), a 35% zvýšení životnosti do lomu vůči slitině IN 617 při teplotě 1038 °C (1900 °F) a 34,47 MPa (5 ksi). Výše uvedené výsledky demonstrují, že slitiny mají dostatečné vlastnosti z hlediska odolnosti proti tečení pro potřeby oprav konců lopatek.
Dále prokazují zkoušky pevnosti v tahu při teplotě místnosti, že slitiny mají dostatečnou mez kluzu, mez pevnosti v tahu a dostatečné vlastnosti z hlediska tažnosti, takže jsou snadno svaři25 telné při teplotě místnosti. To znamená, že slitiny vykazují potřebnou tažnost při teplotě místnosti. Slitiny mají zpravidla mez kluzu nejméně okolo 275,8 MPa (40 ksi) a mez pevnosti v tahu nejméně okolo 517,11 MPa (75 ksi), v typickém případě nejméně 551,82 MPa až 620,53 MPa (80 až 90 ksi). Dále ukazují zkoušky v tahu při vysokých teplotách, že slitiny mají dostatečnou pevnost v tahu pro účely použití pro opravu konců lopatek, přičemž slitiny vykazují pevnost v tahu přibližně 137,36 MPa až 172,37 MPa (20 až 25 ksi) při 982,2 °C (1800 °F).
Vynález tak přináší vysoce legované slitiny, obsahující nikl a legovací prvky, které jsou v tuhém roztoku v niklové matrici, které mají potřebnou svaritelnost při teplotě místnosti, pevnost při vysokých teplotách, dobré vlastnosti z hlediska lomu při tečení při vysokých teplotách a odolnost proti oxidaci při vysokých teplotách. I když byla popsána konkrétní provedení vynálezu, rozumí se, že odborníci v oboru mohou provést jejich obměny, které stále spadají do rozsahu připojených patentových nároků.

Claims (9)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    45 1. Vysoce legovaná navařovací slitina, obsahující nikl a legovací prvky, které jsou v tuhém roztoku v niklové matrici, přičemž slitina obsahuje: od 10 do 15 % hmotn. CO, od 18 do 22 % hmotn. Cr, od 0,5 do 1,3 % hmotn. Al,
    50 od 3,5 do 4,5 % hmotn. Ta, od 1 do 2 % hmotn. Mo, od 13,5 do 17,0% hmotn. W, až 0,08 % hmotn. C,
    -fiCZ JUVO7O DD až 0,06 % hmotn. Zr, až 0,015% hmotn. B, od 0,4 do 1,2 % hmotn. Mn, od 0,1 do 0,3 % hmotn. Si,
    5 zbytek nikl a eventuelně přítomné typické nečistoty.
  2. 2. Slitina podle nároku 1, vyznačená tím, že uhlík je přítomný v množství ne menším než 0,02 % hmotn., zirkonium je přítomné v množství ne menším než 0,01 % hmotn a bor je přítomný v množství ne menším než 0,005 % hmotn.
    to
  3. 3. Slitina podle nároku 2, vyznačená tím, že obsahuje přibližně 13,5 % hmotn. Co, přibližně 20 % hmotn. Cr, přibližně 0,8 % hmotn. Al,
    15 přibližně
  4. 4 % hmotn. Ta, přibližně 1,
  5. 5 % hmotn. Mo, přibližně 15,5% hmotn. W, přibližně 0,05 % hmotn. C, přibližně 0,03 % hmotn. Zr,
    20 až přibližně 0,01 % hmotn. B, přibližně 0,7 % hmotn. Mn, přibližně 0,2 % hmotn. Si, a zbytek nikl a eventuelně přítomné typické nečistoty.
    25 4. Opravená součástka turbíny, obsahující nedotčenou Část a opravenou část, přičemž opravená část v podstatě sestává z od 10 do 15 hmotn. % Co, od 18 do 22 % hmotn. Cr, od 0,5 do 1,3 % hmotn. Al,
    30 od 3,5 do 4,5 % hmotn. Ta, od 1 do 2 % hmotn. Mo, od 13,5 do 17,0 hmotn. % W, až 0,08 % hmotn. C, až 0,06 % hmotn. Zr,
    35 až 0,015 % hmotn. B, od 0,4 do 1,2 % hmotn. Mn, od 0,1 do 0,3 % hmotn. Si, zbytek nikl a typické nečistoty.
    40 5. Součástka podle nároku 4, vyznačená tím, že součástkou je lopatka, a opravenou částí je koncová část lopatky.
  6. 6. Součástka podle nároku 5, vyznačená tím, že lopatkou je lopatka sprostorově zakřiveným tvarem pro zařízení turbíny na vyvíjení výkonu.
  7. 7. Součástka podle nároku 6, vyznačená tím, že lopatkou je lopatka turbínového leteckého motoru.
    -7CZ 300898 B6
  8. 8. Součástka podle nároku 4, vyznačená tím, že součástkou je dýza nebo statorová lopatka turbíny.
  9. 9. Součástka podle nároku 8, vyznačená tím, že opravená část je umístěna podél 5 náběžné okrajové části dýzy nebo statorové lopatky.
CZ20003643A 1999-10-04 2000-10-03 Vysoce legovaná navarovací slitina a opravená soucástka turbíny CZ300898B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/411,104 US6354799B1 (en) 1999-10-04 1999-10-04 Superalloy weld composition and repaired turbine engine component

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20003643A3 CZ20003643A3 (cs) 2002-04-17
CZ300898B6 true CZ300898B6 (cs) 2009-09-09

Family

ID=23627579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20003643A CZ300898B6 (cs) 1999-10-04 2000-10-03 Vysoce legovaná navarovací slitina a opravená soucástka turbíny

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6354799B1 (cs)
EP (1) EP1090711B1 (cs)
JP (1) JP4731002B2 (cs)
KR (1) KR100720229B1 (cs)
CZ (1) CZ300898B6 (cs)
DE (1) DE60021820T2 (cs)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6495793B2 (en) * 2001-04-12 2002-12-17 General Electric Company Laser repair method for nickel base superalloys with high gamma prime content
JP3842717B2 (ja) 2002-10-16 2006-11-08 株式会社日立製作所 溶接材料、溶接構造物、ガスタービン動翼及びガスタービン動翼又は静翼の補修方法
US7547478B2 (en) * 2002-12-13 2009-06-16 General Electric Company Article including a substrate with a metallic coating and a protective coating thereon, and its preparation and use in component restoration
US7009137B2 (en) * 2003-03-27 2006-03-07 Honeywell International, Inc. Laser powder fusion repair of Z-notches with nickel based superalloy powder
US7546684B2 (en) 2004-07-27 2009-06-16 General Electric Company Method for repair and replacement of combustor liner panel
ITMI20042483A1 (it) * 2004-12-23 2005-03-23 Nuovo Pignone Spa Turbina a vapore
ITMI20042481A1 (it) * 2004-12-23 2005-03-23 Nuovo Pignone Spa Turbina a vapore
ITMI20042488A1 (it) * 2004-12-23 2005-03-23 Nuovo Pignone Spa Turbina a vapore
US7587818B2 (en) * 2004-12-23 2009-09-15 General Electric Company Repair of gas turbine blade tip without recoating the repaired blade tip
US7278829B2 (en) * 2005-02-09 2007-10-09 General Electric Company Gas turbine blade having a monocrystalline airfoil with a repair squealer tip, and repair method
JP4546318B2 (ja) * 2005-04-15 2010-09-15 株式会社日立製作所 Ni基合金部材とその製造法及びタービンエンジン部品並びに溶接材料とその製造法
US20070039176A1 (en) * 2005-08-01 2007-02-22 Kelly Thomas J Method for restoring portion of turbine component
US8618440B2 (en) * 2007-01-04 2013-12-31 Siemens Energy, Inc. Sprayed weld strip for improved weldability
US20080164301A1 (en) * 2007-01-10 2008-07-10 General Electric Company High temperature laser welding
JP4417977B2 (ja) 2007-04-25 2010-02-17 株式会社日立製作所 ガスタービン翼およびその製造方法
US20090057275A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-05 General Electric Company Method of Repairing Nickel-Based Alloy Articles
JP5618643B2 (ja) * 2010-06-14 2014-11-05 株式会社東芝 ガスタービン動翼の補修方法およびガスタービン動翼
US8956700B2 (en) 2011-10-19 2015-02-17 General Electric Company Method for adhering a coating to a substrate structure
WO2014134041A1 (en) 2013-02-28 2014-09-04 United Technologies Corporation System and method low heat weld
US8951358B2 (en) * 2013-03-15 2015-02-10 Honeywell International Inc. Cleaning compositions and methods
EP3431222B1 (en) * 2014-04-04 2020-01-22 Special Metals Corporation Weldment and method for producing a weldment
US9434017B2 (en) 2014-06-30 2016-09-06 General Electric Company Braze methods and components with heat resistant materials
US20170044903A1 (en) * 2015-08-13 2017-02-16 General Electric Company Rotating component for a turbomachine and method for providing cooling of a rotating component
CN105200269B (zh) * 2015-11-09 2017-05-31 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种中间层合金及其制备方法和使用方法
EP3642455B1 (en) 2017-06-20 2021-12-29 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Life extension of power turbine disks exposed to in-service corrosion damage
CN108274187A (zh) * 2018-04-27 2018-07-13 苏州艾弗伦智能技术有限公司 一种复杂曲面零件缺陷修复系统及修复方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB783955A (en) * 1952-06-30 1957-10-02 Jessop William & Sons Ltd Improvements in or relating to nickel-chromium-cobalt alloys
US3859060A (en) * 1971-08-06 1975-01-07 Int Nickel Co Nickel-chromi um-cobalt-molybdenum alloys
US4219592A (en) * 1977-07-11 1980-08-26 United Technologies Corporation Two-way surfacing process by fusion welding

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3869284A (en) * 1973-04-02 1975-03-04 French Baldwin J High temperature alloys
US4101713A (en) * 1977-01-14 1978-07-18 General Electric Company Flame spray oxidation and corrosion resistant superalloys
JPH0651239B2 (ja) * 1985-08-02 1994-07-06 大同特殊鋼株式会社 粉末肉盛用Ni基合金粉末
US4897519A (en) * 1988-03-14 1990-01-30 Westinghouse Electric Co. More creep resistant turbine rotor, and procedures for repear welding of low alloy ferrous turbine components
JP3181157B2 (ja) * 1993-09-30 2001-07-03 三菱重工業株式会社 ガスタービン動翼の補修法
US5783318A (en) * 1994-06-22 1998-07-21 United Technologies Corporation Repaired nickel based superalloy
JPH10193174A (ja) * 1996-12-27 1998-07-28 Daido Steel Co Ltd 酸化物分散強化型合金溶接用溶加材
US6302649B1 (en) * 1999-10-04 2001-10-16 General Electric Company Superalloy weld composition and repaired turbine engine component

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB783955A (en) * 1952-06-30 1957-10-02 Jessop William & Sons Ltd Improvements in or relating to nickel-chromium-cobalt alloys
US3859060A (en) * 1971-08-06 1975-01-07 Int Nickel Co Nickel-chromi um-cobalt-molybdenum alloys
US4219592A (en) * 1977-07-11 1980-08-26 United Technologies Corporation Two-way surfacing process by fusion welding

Also Published As

Publication number Publication date
CZ20003643A3 (cs) 2002-04-17
KR20010050822A (ko) 2001-06-25
DE60021820T2 (de) 2006-04-20
JP2001123237A (ja) 2001-05-08
KR100720229B1 (ko) 2007-05-22
JP4731002B2 (ja) 2011-07-20
US6354799B1 (en) 2002-03-12
EP1090711B1 (en) 2005-08-10
EP1090711A1 (en) 2001-04-11
DE60021820D1 (de) 2005-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ300898B6 (cs) Vysoce legovaná navarovací slitina a opravená soucástka turbíny
CZ300494B6 (cs) Vysoce legovaná navarovací slitina a opravená soucástka turbíny
CN106563929B (zh) 修复和制造涡轮发动机部件的方法及涡轮发动机部件
RU2505616C2 (ru) Сварочный присадочный материал, применение сварочного присадочного материала и конструктивный элемент
US5622638A (en) Method for forming an environmentally resistant blade tip
US7915566B2 (en) Weld filler, use of the weld filler and welding process
US5395584A (en) Nickel-base superalloy compositions
US4219592A (en) Two-way surfacing process by fusion welding
JP5350603B2 (ja) 超合金タービンブレードを熱処理するための固定治具の使用方法
RU2265505C2 (ru) Сварка изделий из суперсплавов
EP0774015B1 (en) Method for repairing substrates
CA2052346C (en) Welding high-strength nickel base superalloys
JP3629920B2 (ja) ガスタービン用ノズル,発電用ガスタービン,Co基合金及び溶接材料
JP3218567B2 (ja) 高強力ニッケル基超合金類の溶接
US6468367B1 (en) Superalloy weld composition and repaired turbine engine component
US20090285715A1 (en) Welding Additive Material, Welding Methods And Component
EP2298489A1 (en) Superalloy composition and method of forming a turbine engine component
US6565680B1 (en) Superalloy weld composition and repaired turbine engine component
JP2018168851A (ja) 拡散合金インサートを用いた難溶接超合金部品のロウ付け構造補修
CA3083306C (en) Alloy for gas turbine applications with high oxidation resistance
Frederick et al. Laser Weld Repair of Service Exposed IN738 and GTD111 Buckets

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20181003