專利名稱：具有已修復的密封接合區的渦輪機部件及其相關方法
技術領域：
本發明總體涉及渦輪機部件修復方法，且更特定地涉及渦輪機部件中密封接合區(seal land)表面的修復。
技術背景在燃氣渦輪機燃燒器和第 一 級噴嘴之間延伸的Nimonic 后過渡 件，承受從過渡件后機架和第一級噴嘴之間的密封件的相當多的磨損。 典型地，為了將后機架復原到待恢復使用的該部件的可接受的幾何形 狀，內部和外部密封接合區需要焊接修復。這已經產生了研發一種方法 的需要，相比常規焊接修復，該方法提供了更高效的循環周期以及更耐 磨損的已修復的密封接合區。發明內容在此描述的示范性但非限定性實施例提供一種修復已磨損的過渡 件密封接合區的方法，其包括加工已磨損的密封接合區表面或另外自其 移除材料，且將包層合金預成形件釬焊(brazing)到已加工表面上。如 在此進一步描述的，預成形件基底包括超級合金混合物。預成形件的暴 露表面然后用適當的鈷基合金覆蓋。在釬焊之后，包層表面加工至最終 的規格。該修復途徑比焊接修復更有效且更便宜，避免焊接修復引入的 變形，且提高密封接合區區域磨損特性。因此， 一方面本發明涉及修復渦輪機部件密封接合區的方法，其包 括(a)沿大致整個密封接合區移除材料以提供預成形件接收面；(b) 將修復預成形件沿所述預成形件接收面定位且與其接合；(c)將預成 形件釬焊到所述預成形件接收面；以及(d)將預成形件的暴露面精加 工至符合規格，從而提供已修復的密封接合區。另 一發明，本發明涉及修復延伸在燃燒器和第 一級噴嘴之間的燃氣 渦輪機過渡件的下游或出口端處的密封接合區的方法，密封接合區由U 形通道的一個側壁形成，該方法包括(a)沿大致整個密封接合區移 除材料以提供預成形件接收面；(b)將修復預成形件沿所述預成形件接收面定位且與其接合；(c)將預成形件釬焊到所述預成形件接收面； 以及(d)將預成形件的暴露面精加工至符合規格，從而在所述U形通 道內提供已修復的密封接合區。又一方面，本發明涉及包括一種端部構造的燃氣渦輪^幾部件，該端 部構造具有適于被密封元件接合的密封接合區；所述密封接合區包括釬 焊到該部件的包層預成形件。本發明將結合以下所示的附圖詳細描述。


圖1為過渡件的部分截取示意性側視圖，其圖示后機架密封接合區 區域；圖2為從圖1截取的內部密封接合區的放大詳圖；圖3為圖示外部密封接合區和與密封接合區接合的密封件的截面圖；圖4-6為依次圖示根據示范性實施例的修復方法的截面圖； 圖7為外部密封接合區修復預成形件的前視圖；和 圖8是沿圖7的線9-9截取的截面。
具體實施方式
現在參見附圖，特別是圖1和2，圖示過渡件，總體標記為10，以 包圍且限制燃燒產物從燃氣渴輪機的燃燒器12流動到第一級噴嘴組件 14。應當理解的是，存在燃燒器的環形陣列以產生熱氣體且將其流動到 第一級噴嘴組件14，這種燃燒器12和過渡件10在圖1中各圖示一個。如圖示，過渡件10包括本體或外殼18,其包括進口端20和出口端 22以分別接收燃燒氣體且將氣體流動到噴嘴組件14內。過渡件10的進 口端20大體為圓形，但過渡件本體18從圓形進口端相對于渦輪機軸線 大體軸向地且徑向向內地過渡，且終止于第一級噴嘴組件(或簡單地"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包括機架24,其包括內部密封件接收通道26 (圖2) 和外部密封件接收通道28。內部通道26中的密封接合區顯示在圖2中 30處，而外部通道28上的密封接合區顯示在圖3中32處。盡管內部和 外部機架構造不相同，在此描述的密封接合區修復過程對兩者相同，且因此該過程僅關于圖4中顯示的外部密封接合區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定向為在通道的一側上接合表面或密封接合區32。應當理解的 是，在渦輪機操作期間作為過渡件IO相對于第一級噴嘴14的持續移動 和振動的結果，且當密封件42沿接合區32往復移動時，該表面遭受磨 損。在這種時候由于過多的磨損當接合區32需要修復時，已經發現結 合圖4-6描述如下的以下修復過程是有效的。首先，接合區表面32被預 加工以沿密封接合區移除材料至通道28的全部深度。在一個非限定性 示例中，如圖4中所示，從接合區32移除0.060〃。通道28(或整個機 架24，特別是如果內部密封接合區30同時被修復)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物(重 要的是，選擇的化學物不干擾釬焊修復)。修復預成形件44然后定位 在通道內且墊補到位。在圖7和8中清楚地看到，預成形件44在它的 整個長度被彎曲以在過渡件后機架24的徑向外側與狹槽或通道2 8的形 狀相符。預成形件基底或基體43可以包含適當的合金材料，且優選為 Nimonic 263, Haynes 230, Inconel 617， Hastelloy X或其他適當超級合 金的任何一個與諸如BNi-9 (其商業實例是Amdry 775)或AMS 4776到 4779的適當的釬料粉末的混合物。兩者的比率可以在20/SO到80/20的 范圍內，優選比率為60/40。在示范性實施例中，預成形件基底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 適當的鈷基合金覆蓋。在布條式密封件和過渡件后機架由相同材料構建 的一些情況下，L605合金可能是優選的。因此，預成形件44由基體或 基底43和包層48組成。可替換地，預成形件44可以以帶形式供應， 包括釬料粉末和超級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，術語"預成形件" 意欲包括圖7和8中所示的相對硬的部件，以及柔性的釬料帶，其中釬 料帶可以為獨立的釬料填充物或與超級合金粉末混合。在示范性實施例中，預成形件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。在可替換的實施 例中，預成形件44可以為包括例如0.084〃-0.095〃L605和相應地0.002〃 BNi9釬料帶的0.097〃總體厚度。在又一實施例中，預成形件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。在預成形件44定位在通道28內且抵靠已加工的密封接合區表面 (或預成形件接收面)33被墊補以將它保持到位之后，釬料膏的熔珠50 可以沿如圖5中所示的預成形件的外部邊^皮施加。4f料膏可以為任何適 當的商業上可得到的釬料膏，沒有添加超級合金粉末，或它可以為釬料 膏和超級合金粉末的混合物。此后，過渡件和后機架被安放到爐中。優 選的過程是真空釬焊，盡管用氬、氦或其他合適氣體環境局部壓力釬焊 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格以提供用于密封件的合適的 通道寬度，如圖6中所示。應當理解的是，不同的尺寸和材料成分可以隨具體應用而變化。此 外，在此描述的修復過程并不限于任何特定的密封類型或成分。盡管本發明已經結合當前認為是最可行的和優選的實施例描述，應 當理解的是，本發明并不限于所披露的實施例，但相反，意欲覆蓋包括 在所附權利要求書的精神和范圍內的不同修改和等價布置。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 進口端20 出口端22 機架24內部密封件接收通道26 外部密封件接收通道28 密封接合區(在內部通道中)30 密封接合區(在外部通道中)32 預成形件接收面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預成形件基底或基體43 修復預成形件44 暴露面46 包層48 熔珠50
權利要求
.一種修復渦輪機部件密封接合區(32)的方法，包括沿大致整個密封接合區(32)移除材料以提供預成形件接收面(33)；將修復預成形件(44)沿所述預成形件接收面(33)定位且與其接合；將預成形件(44)釬焊到所述預成形件接收面(33)；以及將預成形件的暴露面(46)精加工至符合規格，從而提供已修復的密封接合區。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述渦輪機部件包括燃氣渦 輪機過渡件(10)，所迷密封接合區定位在所述過渡件的出口端(22)處。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中所述密封接合區(32)沿所 述出口端的徑向外部邊延伸。
4. 根據權利要求2所述的方法，其中所述密封接合區(30)沿所 述出口端的徑向內部邊延伸。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中所述密封接合區包括大致U 形的通道(28)的一側。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中所述修復預成形件(44)包 括第 一鎳鉻鈷合金和第二鎳鉻硼合金的混合物。
7. 根據權利要求6所述的方法，其中所述第一合金對所述第二合 金的比率為大約60/40。
8. 根據權利要求6所述的方法，其中所述暴露面包括施加在所述 預成形件(44)的至少部分上的包層(48)。
9. 根據權利要求8所述的方法，其中所述包層(48)包括鈷基合金。
10. —種修復延伸在燃燒器(12)和第一級噴嘴(14)之間的燃氣 渦輪機過渡件(10)的下游或出口端處的密封接合區(32)的方法，密 封接合區由U形通道(28)的一個側壁形成，該方法包括沿大致整個密封接合區(32)移除材料以提供預成形件接收面 (33);將修復預成形件(44)沿所述預成形件接收面(33)定位且與其接合；將預成形件(44)釬焊到所述預成形件接收面(33);以及 將預成形件(44)的暴露面(46)精加工至符合規格，從而在所述 U形通道內提供已修復的密封接合區。
全文摘要
一種修復渦輪機部件密封接合區的方法，包括(a)沿大致整個密封接合區移除材料以提供預成形件接收面；(b)將修復預成形件沿所述預成形件接收面定位且與其接合；(c)將預成形件釬焊到所述預成形件接收面；以及(d)將預成形件的暴露面精加工至符合規格，從而提供已修復的密封接合區。
文檔編號B23P6/00GK101219511SQ20081000136
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月9日 優先權日2007年1月9日
發明者J·A·約翰遜, J·澤拉希, J·莫納漢, R·索瑟, W·米格利蒂 申請人:通用電氣公司