專利名稱：具有已修復(fù)的密封接合區(qū)的渦輪機(jī)部件及其相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及渦輪機(jī)部件修復(fù)方法，且更特定地涉及渦輪機(jī)部件中密封接合區(qū)(seal land)表面的修復(fù)。
技術(shù)背景在燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器和第 一 級(jí)噴嘴之間延伸的Nimonic 后過渡 件，承受從過渡件后機(jī)架和第一級(jí)噴嘴之間的密封件的相當(dāng)多的磨損。 典型地，為了將后機(jī)架復(fù)原到待恢復(fù)使用的該部件的可接受的幾何形 狀，內(nèi)部和外部密封接合區(qū)需要焊接修復(fù)。這已經(jīng)產(chǎn)生了研發(fā)一種方法 的需要，相比常規(guī)焊接修復(fù)，該方法提供了更高效的循環(huán)周期以及更耐 磨損的已修復(fù)的密封接合區(qū)。發(fā)明內(nèi)容在此描述的示范性但非限定性實(shí)施例提供一種修復(fù)已磨損的過渡 件密封接合區(qū)的方法，其包括加工已磨損的密封接合區(qū)表面或另外自其 移除材料，且將包層合金預(yù)成形件釬焊(brazing)到已加工表面上。如 在此進(jìn)一步描述的，預(yù)成形件基底包括超級(jí)合金混合物。預(yù)成形件的暴 露表面然后用適當(dāng)?shù)拟捇辖鸶采w。在釬焊之后，包層表面加工至最終 的規(guī)格。該修復(fù)途徑比焊接修復(fù)更有效且更便宜，避免焊接修復(fù)引入的 變形，且提高密封接合區(qū)區(qū)域磨損特性。因此， 一方面本發(fā)明涉及修復(fù)渦輪機(jī)部件密封接合區(qū)的方法，其包 括(a)沿大致整個(gè)密封接合區(qū)移除材料以提供預(yù)成形件接收面；(b) 將修復(fù)預(yù)成形件沿所述預(yù)成形件接收面定位且與其接合；(c)將預(yù)成 形件釬焊到所述預(yù)成形件接收面；以及(d)將預(yù)成形件的暴露面精加 工至符合規(guī)格，從而提供已修復(fù)的密封接合區(qū)。另 一發(fā)明，本發(fā)明涉及修復(fù)延伸在燃燒器和第 一級(jí)噴嘴之間的燃?xì)?渦輪機(jī)過渡件的下游或出口端處的密封接合區(qū)的方法，密封接合區(qū)由U 形通道的一個(gè)側(cè)壁形成，該方法包括(a)沿大致整個(gè)密封接合區(qū)移 除材料以提供預(yù)成形件接收面；(b)將修復(fù)預(yù)成形件沿所述預(yù)成形件接收面定位且與其接合；(c)將預(yù)成形件釬焊到所述預(yù)成形件接收面； 以及(d)將預(yù)成形件的暴露面精加工至符合規(guī)格，從而在所述U形通 道內(nèi)提供已修復(fù)的密封接合區(qū)。又一方面，本發(fā)明涉及包括一種端部構(gòu)造的燃?xì)鉁u輪^幾部件，該端 部構(gòu)造具有適于被密封元件接合的密封接合區(qū)；所述密封接合區(qū)包括釬 焊到該部件的包層預(yù)成形件。本發(fā)明將結(jié)合以下所示的附圖詳細(xì)描述。


圖1為過渡件的部分截取示意性側(cè)視圖，其圖示后機(jī)架密封接合區(qū) 區(qū)域；圖2為從圖1截取的內(nèi)部密封接合區(qū)的放大詳圖；圖3為圖示外部密封接合區(qū)和與密封接合區(qū)接合的密封件的截面圖；圖4-6為依次圖示根據(jù)示范性實(shí)施例的修復(fù)方法的截面圖； 圖7為外部密封接合區(qū)修復(fù)預(yù)成形件的前視圖；和 圖8是沿圖7的線9-9截取的截面。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參見附圖，特別是圖1和2，圖示過渡件，總體標(biāo)記為10，以 包圍且限制燃燒產(chǎn)物從燃?xì)饪瘦啓C(jī)的燃燒器12流動(dòng)到第一級(jí)噴嘴組件 14。應(yīng)當(dāng)理解的是，存在燃燒器的環(huán)形陣列以產(chǎn)生熱氣體且將其流動(dòng)到 第一級(jí)噴嘴組件14，這種燃燒器12和過渡件10在圖1中各圖示一個(gè)。如圖示，過渡件10包括本體或外殼18,其包括進(jìn)口端20和出口端 22以分別接收燃燒氣體且將氣體流動(dòng)到噴嘴組件14內(nèi)。過渡件10的進(jìn) 口端20大體為圓形，但過渡件本體18從圓形進(jìn)口端相對(duì)于渦輪機(jī)軸線 大體軸向地且徑向向內(nèi)地過渡，且終止于第一級(jí)噴嘴組件(或簡(jiǎn)單地"噴 嘴")14鄰近的稍微弧形、大體直線的出口端22。出口或后端22包括機(jī)架24,其包括內(nèi)部密封件接收通道26 (圖2) 和外部密封件接收通道28。內(nèi)部通道26中的密封接合區(qū)顯示在圖2中 30處，而外部通道28上的密封接合區(qū)顯示在圖3中32處。盡管內(nèi)部和 外部機(jī)架構(gòu)造不相同，在此描述的密封接合區(qū)修復(fù)過程對(duì)兩者相同，且因此該過程僅關(guān)于圖4中顯示的外部密封接合區(qū)32描述。圖3也圖示已知的密封件布置34，其中密封件保持器或支架36在 一端38處緊固到固定到第一級(jí)噴嘴14的支撐部件40。密封件保持器36 裝配布條式密封件(cloth seal) 42，使得密封件被接收在通道28中。密 封件42定向?yàn)樵谕ǖ赖囊粋?cè)上接合表面或密封接合區(qū)32。應(yīng)當(dāng)理解的 是，在渦輪機(jī)操作期間作為過渡件IO相對(duì)于第一級(jí)噴嘴14的持續(xù)移動(dòng) 和振動(dòng)的結(jié)果，且當(dāng)密封件42沿接合區(qū)32往復(fù)移動(dòng)時(shí)，該表面遭受磨 損。在這種時(shí)候由于過多的磨損當(dāng)接合區(qū)32需要修復(fù)時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)結(jié) 合圖4-6描述如下的以下修復(fù)過程是有效的。首先，接合區(qū)表面32被預(yù) 加工以沿密封接合區(qū)移除材料至通道28的全部深度。在一個(gè)非限定性 示例中，如圖4中所示，從接合區(qū)32移除0.060〃。通道28(或整個(gè)機(jī) 架24，特別是如果內(nèi)部密封接合區(qū)30同時(shí)被修復(fù))然后被氣流清洗并 干燥，且通道然后被附加地清洗，例如用丙酮或其他合適的化學(xué)物(重 要的是，選擇的化學(xué)物不干擾釬焊修復(fù))。修復(fù)預(yù)成形件44然后定位 在通道內(nèi)且墊補(bǔ)到位。在圖7和8中清楚地看到，預(yù)成形件44在它的 整個(gè)長(zhǎng)度被彎曲以在過渡件后機(jī)架24的徑向外側(cè)與狹槽或通道2 8的形 狀相符。預(yù)成形件基底或基體43可以包含適當(dāng)?shù)暮辖鸩牧?，且?yōu)選為 Nimonic 263, Haynes 230, Inconel 617， Hastelloy X或其他適當(dāng)超級(jí)合 金的任何一個(gè)與諸如BNi-9 (其商業(yè)實(shí)例是Amdry 775)或AMS 4776到 4779的適當(dāng)?shù)拟F料粉末的混合物。兩者的比率可以在20/SO到80/20的 范圍內(nèi)，優(yōu)選比率為60/40。在示范性實(shí)施例中，預(yù)成形件基底43的暴 露面46可以用L605 (參見圖5和6中的包層48) 、 Haynes 188或其他 適當(dāng)?shù)拟捇辖鸶采w。在布條式密封件和過渡件后機(jī)架由相同材料構(gòu)建 的一些情況下，L605合金可能是優(yōu)選的。因此，預(yù)成形件44由基體或 基底43和包層48組成。可替換地，預(yù)成形件44可以以帶形式供應(yīng)， 包括釬料粉末和超級(jí)合金粉末的混合物或純釬料粉末，其中粉末懸浮在 粘合劑中。存在很多可得到的商業(yè)粘合劑，但包含聚四氟乙烯(例如 Teflon )的粘合劑是最希望的。因此，為了本披露，術(shù)語"預(yù)成形件" 意欲包括圖7和8中所示的相對(duì)硬的部件，以及柔性的釬料帶，其中釬 料帶可以為獨(dú)立的釬料填充物或與超級(jí)合金粉末混合。在示范性實(shí)施例中，預(yù)成形件44可以具有包括例如0.062〃 L605和0.035〃 Nimonic 263/Amdry 775的0.097〃總體厚度。在可替換的實(shí)施 例中，預(yù)成形件44可以為包括例如0.084〃-0.095〃L605和相應(yīng)地0.002〃 BNi9釬料帶的0.097〃總體厚度。在又一實(shí)施例中，預(yù)成形件44可以具有包括例如0.062〃 L605和 0.035〃 Nimonic 263/Amdry 775釬料帶的0.097〃總體厚度。在預(yù)成形件44定位在通道28內(nèi)且抵靠已加工的密封接合區(qū)表面 (或預(yù)成形件接收面)33被墊補(bǔ)以將它保持到位之后，釬料膏的熔珠50 可以沿如圖5中所示的預(yù)成形件的外部邊^(qū)皮施加。4f料膏可以為任何適 當(dāng)?shù)纳虡I(yè)上可得到的釬料膏，沒有添加超級(jí)合金粉末，或它可以為釬料 膏和超級(jí)合金粉末的混合物。此后，過渡件和后機(jī)架被安放到爐中。優(yōu) 選的過程是真空釬焊，盡管用氬、氦或其他合適氣體環(huán)境局部壓力釬焊 也是可行的。示范性的過程包括以下步驟1) 抽氣以達(dá)到10-3torr或更好的真空水平；2) 以最小速率10。F/min均勻升到1800。F±50。F;3) 保持在1800。F士50。F30分鐘士15分鐘;4) 以最小速率10。F/min均勻升到2125叩i25。F; 5 )保持在2125。F 士25。F 30分鐘士15分鐘；6) 在真空下爐內(nèi)冷卻到1975。F士150。F;7) 用氬或氦氣體淬火到250。F;以及8) 在安全溫度下移除部件，例如150。F。包層48的暴露面隨后加工至符合規(guī)格以提供用于密封件的合適的 通道寬度，如圖6中所示。應(yīng)當(dāng)理解的是，不同的尺寸和材料成分可以隨具體應(yīng)用而變化。此 外，在此描述的修復(fù)過程并不限于任何特定的密封類型或成分。盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合當(dāng)前認(rèn)為是最可行的和優(yōu)選的實(shí)施例描述，應(yīng) 當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不限于所披露的實(shí)施例，但相反，意欲覆蓋包括 在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的不同修改和等價(jià)布置。零件列表過渡件io燃燒器12 噴嘴組件14 過渡件本體或外殼18 進(jìn)口端20 出口端22 機(jī)架24內(nèi)部密封件接收通道26 外部密封件接收通道28 密封接合區(qū)(在內(nèi)部通道中)30 密封接合區(qū)(在外部通道中)32 預(yù)成形件接收面33 密封件布置34 密封件保持器或支架36 一端38 支撐部件40 密封件42預(yù)成形件基底或基體43 修復(fù)預(yù)成形件44 暴露面46 包層48 熔珠50
權(quán)利要求
.一種修復(fù)渦輪機(jī)部件密封接合區(qū)(32)的方法，包括沿大致整個(gè)密封接合區(qū)(32)移除材料以提供預(yù)成形件接收面(33)；將修復(fù)預(yù)成形件(44)沿所述預(yù)成形件接收面(33)定位且與其接合；將預(yù)成形件(44)釬焊到所述預(yù)成形件接收面(33)；以及將預(yù)成形件的暴露面(46)精加工至符合規(guī)格，從而提供已修復(fù)的密封接合區(qū)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述渦輪機(jī)部件包括燃?xì)鉁u 輪機(jī)過渡件(10)，所迷密封接合區(qū)定位在所述過渡件的出口端(22)處。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述密封接合區(qū)(32)沿所 述出口端的徑向外部邊延伸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述密封接合區(qū)(30)沿所 述出口端的徑向內(nèi)部邊延伸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述密封接合區(qū)包括大致U 形的通道(28)的一側(cè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述修復(fù)預(yù)成形件(44)包 括第 一鎳鉻鈷合金和第二鎳鉻硼合金的混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一合金對(duì)所述第二合 金的比率為大約60/40。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述暴露面包括施加在所述 預(yù)成形件(44)的至少部分上的包層(48)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述包層(48)包括鈷基合金。
10. —種修復(fù)延伸在燃燒器(12)和第一級(jí)噴嘴(14)之間的燃?xì)?渦輪機(jī)過渡件(10)的下游或出口端處的密封接合區(qū)(32)的方法，密 封接合區(qū)由U形通道(28)的一個(gè)側(cè)壁形成，該方法包括沿大致整個(gè)密封接合區(qū)(32)移除材料以提供預(yù)成形件接收面 (33);將修復(fù)預(yù)成形件(44)沿所述預(yù)成形件接收面(33)定位且與其接合；將預(yù)成形件(44)釬焊到所述預(yù)成形件接收面(33);以及 將預(yù)成形件(44)的暴露面(46)精加工至符合規(guī)格，從而在所述 U形通道內(nèi)提供已修復(fù)的密封接合區(qū)。
全文摘要
一種修復(fù)渦輪機(jī)部件密封接合區(qū)的方法，包括(a)沿大致整個(gè)密封接合區(qū)移除材料以提供預(yù)成形件接收面；(b)將修復(fù)預(yù)成形件沿所述預(yù)成形件接收面定位且與其接合；(c)將預(yù)成形件釬焊到所述預(yù)成形件接收面；以及(d)將預(yù)成形件的暴露面精加工至符合規(guī)格，從而提供已修復(fù)的密封接合區(qū)。
文檔編號(hào)B23P6/00GK101219511SQ20081000136
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月9日
發(fā)明者J·A·約翰遜, J·澤拉希, J·莫納漢, R·索瑟, W·米格利蒂 申請(qǐng)人:通用電氣公司