专利名称：具有已修复的密封接合区的涡轮机部件及其相关方法
技术领域：
本发明总体涉及涡轮机部件修复方法，且更特定地涉及涡轮机部件中密封接合区(seal land)表面的修复。
技术背景在燃气涡轮机燃烧器和第 一 级喷嘴之间延伸的Nimonic 后过渡 件，承受从过渡件后机架和第一级喷嘴之间的密封件的相当多的磨损。 典型地，为了将后机架复原到待恢复使用的该部件的可接受的几何形 状，内部和外部密封接合区需要焊接修复。这已经产生了研发一种方法 的需要，相比常规焊接修复，该方法提供了更高效的循环周期以及更耐 磨损的已修复的密封接合区。发明内容在此描述的示范性但非限定性实施例提供一种修复已磨损的过渡 件密封接合区的方法，其包括加工已磨损的密封接合区表面或另外自其 移除材料，且将包层合金预成形件钎焊(brazing)到已加工表面上。如 在此进一步描述的，预成形件基底包括超级合金混合物。预成形件的暴 露表面然后用适当的钴基合金覆盖。在钎焊之后，包层表面加工至最终 的规格。该修复途径比焊接修复更有效且更便宜，避免焊接修复引入的 变形，且提高密封接合区区域磨损特性。因此， 一方面本发明涉及修复涡轮机部件密封接合区的方法，其包 括(a)沿大致整个密封接合区移除材料以提供预成形件接收面；(b) 将修复预成形件沿所述预成形件接收面定位且与其接合；(c)将预成 形件钎焊到所述预成形件接收面；以及(d)将预成形件的暴露面精加 工至符合规格，从而提供已修复的密封接合区。另 一发明，本发明涉及修复延伸在燃烧器和第 一级喷嘴之间的燃气 涡轮机过渡件的下游或出口端处的密封接合区的方法，密封接合区由U 形通道的一个侧壁形成，该方法包括(a)沿大致整个密封接合区移 除材料以提供预成形件接收面；(b)将修复预成形件沿所述预成形件接收面定位且与其接合；(c)将预成形件钎焊到所述预成形件接收面； 以及(d)将预成形件的暴露面精加工至符合规格，从而在所述U形通 道内提供已修复的密封接合区。又一方面，本发明涉及包括一种端部构造的燃气涡轮^几部件，该端 部构造具有适于被密封元件接合的密封接合区；所述密封接合区包括钎 焊到该部件的包层预成形件。本发明将结合以下所示的附图详细描述。
图1为过渡件的部分截取示意性侧视图，其图示后机架密封接合区 区域；图2为从图1截取的内部密封接合区的放大详图；图3为图示外部密封接合区和与密封接合区接合的密封件的截面图；图4-6为依次图示根据示范性实施例的修复方法的截面图； 图7为外部密封接合区修复预成形件的前视图；和 图8是沿图7的线9-9截取的截面。
具体实施方式
现在参见附图，特别是图1和2，图示过渡件，总体标记为10，以 包围且限制燃烧产物从燃气渴轮机的燃烧器12流动到第一级喷嘴组件 14。应当理解的是，存在燃烧器的环形阵列以产生热气体且将其流动到 第一级喷嘴组件14，这种燃烧器12和过渡件10在图1中各图示一个。如图示，过渡件10包括本体或外壳18,其包括进口端20和出口端 22以分别接收燃烧气体且将气体流动到喷嘴组件14内。过渡件10的进 口端20大体为圆形，但过渡件本体18从圆形进口端相对于涡轮机轴线 大体轴向地且径向向内地过渡，且终止于第一级喷嘴组件(或简单地"喷 嘴")14邻近的稍微弧形、大体直线的出口端22。出口或后端22包括机架24,其包括内部密封件接收通道26 (图2) 和外部密封件接收通道28。内部通道26中的密封接合区显示在图2中 30处，而外部通道28上的密封接合区显示在图3中32处。尽管内部和 外部机架构造不相同，在此描述的密封接合区修复过程对两者相同，且因此该过程仅关于图4中显示的外部密封接合区32描述。图3也图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处紧固到固定到第一级喷嘴14的支撑部件40。密封件保持器36 装配布条式密封件(cloth seal) 42，使得密封件被接收在通道28中。密 封件42定向为在通道的一侧上接合表面或密封接合区32。应当理解的 是，在涡轮机操作期间作为过渡件IO相对于第一级喷嘴14的持续移动 和振动的结果，且当密封件42沿接合区32往复移动时，该表面遭受磨 损。在这种时候由于过多的磨损当接合区32需要修复时，已经发现结 合图4-6描述如下的以下修复过程是有效的。首先，接合区表面32被预 加工以沿密封接合区移除材料至通道28的全部深度。在一个非限定性 示例中，如图4中所示，从接合区32移除0.060〃。通道28(或整个机 架24，特别是如果内部密封接合区30同时被修复)然后被气流清洗并 干燥，且通道然后被附加地清洗，例如用丙酮或其他合适的化学物(重 要的是，选择的化学物不干扰钎焊修复)。修复预成形件44然后定位 在通道内且垫补到位。在图7和8中清楚地看到，预成形件44在它的 整个长度被弯曲以在过渡件后机架24的径向外侧与狭槽或通道2 8的形 状相符。预成形件基底或基体43可以包含适当的合金材料，且优选为 Nimonic 263, Haynes 230, Inconel 617， Hastelloy X或其他适当超级合 金的任何一个与诸如BNi-9 (其商业实例是Amdry 775)或AMS 4776到 4779的适当的钎料粉末的混合物。两者的比率可以在20/SO到80/20的 范围内，优选比率为60/40。在示范性实施例中，预成形件基底43的暴 露面46可以用L605 (参见图5和6中的包层48) 、 Haynes 188或其他 适当的钴基合金覆盖。在布条式密封件和过渡件后机架由相同材料构建 的一些情况下，L605合金可能是优选的。因此，预成形件44由基体或 基底43和包层48组成。可替换地，预成形件44可以以带形式供应， 包括钎料粉末和超级合金粉末的混合物或纯钎料粉末，其中粉末悬浮在 粘合剂中。存在很多可得到的商业粘合剂，但包含聚四氟乙烯(例如 Teflon )的粘合剂是最希望的。因此，为了本披露，术语"预成形件" 意欲包括图7和8中所示的相对硬的部件，以及柔性的钎料带，其中钎 料带可以为独立的钎料填充物或与超级合金粉末混合。在示范性实施例中，预成形件44可以具有包括例如0.062〃 L605和0.035〃 Nimonic 263/Amdry 775的0.097〃总体厚度。在可替换的实施 例中，预成形件44可以为包括例如0.084〃-0.095〃L605和相应地0.002〃 BNi9钎料带的0.097〃总体厚度。在又一实施例中，预成形件44可以具有包括例如0.062〃 L605和 0.035〃 Nimonic 263/Amdry 775钎料带的0.097〃总体厚度。在预成形件44定位在通道28内且抵靠已加工的密封接合区表面 (或预成形件接收面)33被垫补以将它保持到位之后，钎料膏的熔珠50 可以沿如图5中所示的预成形件的外部边^皮施加。4f料膏可以为任何适 当的商业上可得到的钎料膏，没有添加超级合金粉末，或它可以为钎料 膏和超级合金粉末的混合物。此后，过渡件和后机架被安放到炉中。优 选的过程是真空钎焊，尽管用氩、氦或其他合适气体环境局部压力钎焊 也是可行的。示范性的过程包括以下步骤1) 抽气以达到10-3torr或更好的真空水平；2) 以最小速率10。F/min均匀升到1800。F±50。F;3) 保持在1800。F士50。F30分钟士15分钟;4) 以最小速率10。F/min均匀升到2125叩i25。F; 5 )保持在2125。F 士25。F 30分钟士15分钟；6) 在真空下炉内冷却到1975。F士150。F;7) 用氩或氦气体淬火到250。F;以及8) 在安全温度下移除部件，例如150。F。包层48的暴露面随后加工至符合规格以提供用于密封件的合适的 通道宽度，如图6中所示。应当理解的是，不同的尺寸和材料成分可以随具体应用而变化。此 外，在此描述的修复过程并不限于任何特定的密封类型或成分。尽管本发明已经结合当前认为是最可行的和优选的实施例描述，应 当理解的是，本发明并不限于所披露的实施例，但相反，意欲覆盖包括 在所附权利要求书的精神和范围内的不同修改和等价布置。零件列表过渡件io燃烧器12 喷嘴组件14 过渡件本体或外壳18 进口端20 出口端22 机架24内部密封件接收通道26 外部密封件接收通道28 密封接合区(在内部通道中)30 密封接合区(在外部通道中)32 预成形件接收面33 密封件布置34 密封件保持器或支架36 一端38 支撑部件40 密封件42预成形件基底或基体43 修复预成形件44 暴露面46 包层48 熔珠50
权利要求
.一种修复涡轮机部件密封接合区(32)的方法，包括沿大致整个密封接合区(32)移除材料以提供预成形件接收面(33)；将修复预成形件(44)沿所述预成形件接收面(33)定位且与其接合；将预成形件(44)钎焊到所述预成形件接收面(33)；以及将预成形件的暴露面(46)精加工至符合规格，从而提供已修复的密封接合区。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述涡轮机部件包括燃气涡 轮机过渡件(10)，所迷密封接合区定位在所述过渡件的出口端(22)处。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述密封接合区(32)沿所 述出口端的径向外部边延伸。
4. 根据权利要求2所述的方法，其中所述密封接合区(30)沿所 述出口端的径向内部边延伸。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述密封接合区包括大致U 形的通道(28)的一侧。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述修复预成形件(44)包 括第 一镍铬钴合金和第二镍铬硼合金的混合物。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述第一合金对所述第二合 金的比率为大约60/40。
8. 根据权利要求6所述的方法，其中所述暴露面包括施加在所述 预成形件(44)的至少部分上的包层(48)。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述包层(48)包括钴基合金。
10. —种修复延伸在燃烧器(12)和第一级喷嘴(14)之间的燃气 涡轮机过渡件(10)的下游或出口端处的密封接合区(32)的方法，密 封接合区由U形通道(28)的一个侧壁形成，该方法包括沿大致整个密封接合区(32)移除材料以提供预成形件接收面 (33);将修复预成形件(44)沿所述预成形件接收面(33)定位且与其接合；将预成形件(44)钎焊到所述预成形件接收面(33);以及 将预成形件(44)的暴露面(46)精加工至符合规格，从而在所述 U形通道内提供已修复的密封接合区。
全文摘要
一种修复涡轮机部件密封接合区的方法，包括(a)沿大致整个密封接合区移除材料以提供预成形件接收面；(b)将修复预成形件沿所述预成形件接收面定位且与其接合；(c)将预成形件钎焊到所述预成形件接收面；以及(d)将预成形件的暴露面精加工至符合规格，从而提供已修复的密封接合区。
文档编号B23P6/00GK101219511SQ20081000136
公开日2008年7月16日 申请日期2008年1月9日 优先权日2007年1月9日
发明者J·A·约翰逊, J·泽拉希, J·莫纳汉, R·索瑟, W·米格利蒂 申请人:通用电气公司