铸钢部件的修补方法
【专利摘要】本发明的目的在于在现场对因热应力而在铸钢部件的表面产生的龟裂可靠地进行修补。在本发明中，将钢部件的表面部(11)的含有龟裂(12)的部分去除而形成凹部(15)，向凹部(15)嵌入比铸钢部件软且由与铸钢部件能够焊接的金属形成的第一修补部件(20)(纯镍制部件等)，且通过点焊将嵌入的第一修补部件(20)和铸钢部件接合。另外，以与龟裂(12)的长边方向交叉的方式，且以横跨在嵌入的第一修补部件(20)之上的方式，焊接比铸钢部件软且由与铸钢部件能够焊接的金属形成的带状的第二修补部件(30)。
【专利说明】
铸钢部件的修补方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及对因热应力而在铸钢部件的表面产生的龟裂进行修补的修补方法。
【背景技术】
[0002]火力发电设备、原子能发电设备等的铸钢部件由于多长期间处于高温、高压条件下，因此它们受到因热应力而引起的蠕变损伤，进而因此而产生龟裂。
[0003]在修补这种龟裂的情况下，通常采用将龟裂的表面附近削除，在其之上进行堆焊而进行热处理的方法。例如，如专利文献I所记载，在修补涡轮叶表面的情况下进行以下热处理，即，在表面的龟裂形成切削面，对该切削面的周围进行加热，在加热的状态下用镍系合金等焊接材料进行焊接、堆焊，并在逐渐冷却后对堆焊部进行切削而析出γ ' (gammaprime)相。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2011-214541号公报
【发明内容】
[0007]发明所要解决的课题
[0008]然而，对于火力发电设备、原子能发电设备等的铸钢部件，由于蒸汽轮机机室、蒸汽轮机的阀等大型部件较多，因此，在进行热处理的情况下，不能将这些部件带回工厂。因此，不得不在现场进行热处理，但是，因为在现场能够进行的热处理的规模有限，所以，其结果，热处理不充分，反而产生修补部分脆化而变得易于破裂等问题。
[0009]本发明鉴于这种情况而提出，其目的在于提供一种对因热应力而在铸钢部件的表面产生的龟裂在现场可靠地进行修补的修补方法。
[0010]用于解决课题的方案
[0011]用于实现上述的目的的本发明之一是对因热应力而在铸钢部件的表面产生的龟裂进行修补的修补方法，上述修补方法的特征在于，将上述铸钢部件的表面部的含有上述龟裂的部分去除而形成凹部，向上述凹部嵌入比上述铸钢部件软且由与上述铸钢部件能够焊接的金属形成的第一修补部件，通过点焊，接合上述嵌入的第一修补部件和上述铸钢部件。
[0012]如本发明所述，通过将比铸钢部件软且由与铸钢部件能够焊接的金属形成的第一修补部件嵌入去除了龟裂的部分，从而该第一修补部件能够将对自身(位于龟裂的去除部分的凹部)施加的热应力分到周围。由此，能够防止从修补部分产生龟裂。另外，在本发明中，通过容易在现场施工的点焊进行第一修补部件与铸钢部件的焊接。由此，能够在现场对因热应力而在铸钢部件的表面产生的龟裂可靠地进行修补。
[0013]另外，本发明的另一个的特征在于，以与上述龟裂的长边方向交叉的方式，且以横跨在上述嵌入的第一修补部件之上的方式，焊接比上述铸钢部件软且由与上述铸钢部件能够焊接的金属形成的带状的第二修补部件。
[0014]与龟裂的长边方向交叉的方向为易于施加热应力的方向。因此，如本发明所述，通过以与龟裂的长边方向交叉的方式，且以横跨在第一修补部件之上的方式，焊接比铸钢部件软的第二修补部件，从而能够可靠地防止来自修补部分的龟裂的产生。
[0015]另外，本发明的另一个的特征在于，通过点焊进行接合装配的上述第二修补部件和上述铸钢部件的主体。
[0016]根据本发明，对于第二修补部件的焊接也进行点焊来接合，因此，能够容易地进行在现场的施工。
[0017]另外，本发明的另一个的特征在于，上述第一修补部件及上述第二修补部件由相同的原料形成。
[0018]由于第一修补部件及第二修补部件由相同的原料形成，从而能够将对修补部分施加的热应力均匀地分散至周围，因此，能够有效地抑制来自修补部分的龟裂的产生。
[0019]此外，作为该情况下的第一修补部件及第二修补部件，例如，适于应用镍的纯度为99.9%以上的金属制部件。
[0020]发明的效果
[0021 ]根据本发明，能够提供一种对因热应力而在铸钢部件的表面产生的龟裂在现场可靠地进行修补的修补方法。
【附图说明】
[0022]图1是说明蒸汽轮机气缸的外壳部件的一例的图。
[0023]图2是龟裂12的放大图。
[0024]图3是表示基于切削线13的龟裂部分的去除的图。
[0025]图4是说明第一修补部件20的结构的图。
[0026]图5是说明第一修补部件20向凹部15的装配的图。
[0027]图6是说明对第一修补部件20和主材料的表面部11进行固定的点焊的图。
[0028]图7是说明第二修补部件30的结构的图。
[0029]图8是说明第二修补部件30向槽部16装配的图。
[0030]图9是说明对第二修补部件30和主材料进行固定的点焊的图。
【具体实施方式】
[0031]本实施方式的铸钢部件的修补方法能够应用于因热应力而产生的铸钢部件的龟裂的修补，能够应用于例如类似图1所示的、设于火力发电厂、原子能发电厂等的蒸汽轮机气缸的外壳部件10。
[0032]蒸汽轮机气缸的外壳部件10由CrMoV铸钢等铸钢部件构成，伴随其启动、停止而受到热应力。因此，蒸汽轮机气缸的外壳部件10受到蠕变损伤，从而在内侧的表面部11产生龟裂12。龟裂12例如，如该图所示，呈曲折状。以下，以该龟裂12的修补方法为例，对本实施方式的铸钢部件的修补方法进行说明。
[0033]图2是龟裂12的放大图。首先，在本实施方式的修补方法中，如本图所示，对在表面部11产生的龟裂12确定龟裂12的长边方向(第一方向)和与之正交的方向，即龟裂12的短边方向(第二方向)。然后，用游标卡尺等测量该长边方向的龟裂12的长度及短边方向的龟裂12的长度。
[0034]需要修补的龟裂12的长边方向的长度为例如5mm?100mm，龟裂12的短边方向的长度为例如0.1mm?10mm。如图2所示，在本实施方式中，龟裂12的长边方向的长度设为L，且短边方向的长度设为W。
[0035]然后，将该龟裂12去除。为了便于说明，如图3所示，在本实施方式中，在主材料的表面设定包围龟裂12整体的矩形的切削线13。切削线13的长边13a的方向与先前设定的龟裂12的长边方向平行，切削线13的短边13b的方向与先前设定的龟裂12的短边方向平行。
[0036]切削线13的长边13a的长度为例如Imm?120mm左右。另外，切削线13的短边13b的长度为例如Imm?30mm左右。如本图所示，在本实施方式中，切削线13的长边13a设为L2，切削线13的短边13b设为W2。
[0037]然后，基于该切削线13将龟裂12和其周围去除。即，如图3所示，沿着切削线13将表面部11削除至深度方向的中途。该作业利用例如钻、立铣床等工具进行。
[0038]此外，削除表面部11的深度需要比认为龟裂12进展的深度更深。在不清楚龟裂12向内部进展的程度的情况下，可以一边确认龟裂的有无，一边一点点地反复进行切削。
[0039]此外，具体而言，削除深度为例如Imm?10mm左右。如图3所示，在本实施方式，形成作为具有深度方向的边14的大致长方体的空间的凹部15，边14具有长度D2。
[0040]接下来，用图4所示的修补部件(以下，称为第一修补部件20)修补如上所述地形成的凹部15。第一修补部件20成形为与凹部15相同的形状。为了便于说明，在本实施方式中，形成为具有长度L2的边21、长度W2的边22以及长度D2的边23的长方体状的部件。
[0041]然后，将该第一修补部件20如图5所示地埋设于凹部15。具体而言，使第一修补部件20的边21和切削线13的长边13a、第一修补部件20的边22和切削线13的短边13b、第一修补部件20的边23和凹部15的深度方向的边14分别对应，从而将第一修补部件20嵌入凹部15，且从表面侧对第一修补部件20进行敲击而将其按入。
[0042]在此，第一修补部件20的原料是比表面部11的原料(铸钢)软的金属制原料。该理由如下。即，这是因为，产生了龟裂12的表面部11是易于受热应力的部位，因此，通过向此嵌入比作为表面部11的原料的铸钢软的第一修补部件20，将对该第一修补部件20施加的热应力分散至周围，从而极难产生来自于修补部分的龟裂。
[0043]作为这种第一修补部件20的原料，为例如纯镍。优选镍的纯度至少为99.9%以上。另外，在镍以外的金属中，应用例如铬、铁、铝等，优选该情况下的纯度为99.9999%以上。
[0044]然后，如图6的符号24所示，点焊第一修补部件20。即，在表面部11通过点焊接合第一修补部件20的角部和主材料。此外，在图6的例中，点焊了四角。该点焊例如能够通过TIG(Tungsten Inert Gas)焊进行。
[0045]第一修补部件20需要为能够如上所述地进行点焊的金属制原料。上述的纯镍等满足该条件。
[0046]然后，再对通过第一修补部件20修补的部分进行加强。图7是用于该加强的部件(以下，称为第二修补部件30)。如该图所示，第二修补部件30是带状部件。
[0047]第二修补部件30装配于主材料的表面部11。图8是说明第二修补部件30向主材料的装配的图。如该图所示，在装配第二修补部件30时，在主材料的表面部11形成有槽部16。
[0048]槽部16通过沿着设于主材料的表面的矩形的切削线17切削表面部11而形成。槽部16具有在装配第二修补部件30时与第二修补部件30嵌合的形状。槽部16通过例如刀具、立铣床等工具而形成。此外，槽部16也可以通过研磨等其它机械加工来去除表面部11而形成。
[0049]如该图所不，槽部16设置成横跨在第一修补部件20之上，槽部16的长边方向设为与第一修补部件20的长边方向(第一方向)交叉的方向。槽部16的长边方向优选为与长边方向形成的角为大致直角(80?90度)的方向(与龟裂12的短边方向平行的方向)。在本实施方式中，也使槽部16的长边方向与长边方向形成的角为大致直角。
[0050]另外，优选槽部16的深度设计成，与第二修补部件30的厚度一致，且在装配了第二修补部件30时，修补部分的主材料的表面变平坦。在本实施方式中，也使槽部16的深度与第二修补部件30的厚度一致。
[0051]此外，槽部16的长边方向的长度为例如5mm?100mm，槽部16的短边方向(与第一修补部件20的长边方向平行的方向)的长度为例如Imm?20mm，槽部16的深度方向的长度为例如Imm?20mm。在本实施方式中，如图8所示，设槽部16的长边方向的长度为L3、短边方向的长度为W3、且深度方向(壁厚方向)的长度为D3。因此，第二修补部件30的长边方向的长度为L3，宽度方向的长度为W3，厚度方向的长度为D3。
[0052]此外，第二修补部件30的原料与第一修补部件20相同，为能够进行点焊的金属制原料。而且，优选第二修补部件30的原料与第一修补部件20相同且为比表面部11软的金属制原料。通过第一修补部件20的原料与第二修补部件30的原料相同，从而将对修补部分时间的热应力均匀地分散至周围，因此，能够有效地抑制来自修补部分的龟裂的产生。
[0053]作为这种第二修补部件30的原料的例，能够列举上述的纯镍，且优选其纯度至少为99.9%以上。另外，在镍以外的金属中，能够使用例如铬、铁、铝等，但优选该情况下的纯度为99.9999%以上。
[0054]最后，通过点焊将嵌入槽部16的第二修补部件30和主材料固定。即，如图9的符号31所示，通过点焊将第二修补部件30的四个角部的每一个和切削线17的四个角部的每一个固定。此外，该点焊例如通过TIG(Tungsten Inert Gas)焊来进行。
[0055]由此，通过将第二修补部件30安装于与第一修补部件20的长边方向交叉的方向、即与龟裂12的长边方向交叉的方向，能够有效地防止来自修补部分的龟裂的产生。即，与龟裂12的产生方向(龟裂12的长边方向)交叉的方向为易于施加热应力的方向，因此，通过将第二修补部件30与第一修补部件20同样地形成为比铸钢部件软的原料，能够有效地防止龟裂的产生。
[0056]另外，该情况下，第二修补部件30与主材料的焊接与第一修补部件20的情况相同地通过点焊进行，因此能够容易地进行在现场的施工。
[0057]如以上所说明地，在本实施方式的修补方法中，通过将比作为修补对象部件的铸钢部件软且由与铸钢部件能够焊接的金属形成的第一修补部件20嵌入凹部15，从而该第一修补部件20能够将对修补部分时间的热应力分到周围，因此，能够防止来自修补部分的龟裂的产生。从而，能够对因热应力而在铸钢部件的表面产生的龟裂可靠地进行修补。
[0058]特别地，因热应力而产生的龟裂易于产生在部件的表面。因此，将第一修补部件20形成与凹部15嵌合的形状，且使埋入凹部15的第一修补部件20与凹部15的表面接触，从而能够有效地防止来自凹部15的表面的龟裂的产生。
[0059]另外，在本实施方式的修补方法中，通过容易在现场施工的点焊进行第一修补部件20及第二修补部件30与主材料的焊接。从而，即使在类似于设于火力发电厂、原子能发电厂等的大型的铸钢部件产生龟裂的情况下，也能够在现场对该龟裂可靠地进行修补。
[0060]以上的实施方式的说明用于使本发明的理解简单，并非限定本发明。本发明只要不脱离其宗旨能够进行变化、改良，并且包括其等效物。
[0061]例如，在图8、9中，第二修补部件30设置有多个，但是在龟裂12短的情况下，也可以仅设置一个。
[0062]符号的说明
[0063]10—涡轮机机壳的外壳部件，11一表面部，12—龟裂，13—切削线，13a—长边，13b—短边，14一深度方向的边，15—凹部，16—槽部，17—切削线，20—第一修补部件，21 —边，22一边，23一边，30一第二修补部件ο
【主权项】
1.一种铸钢部件的修补方法，是对因热应力而在铸钢部件的表面产生的龟裂进行修补的修补方法，上述修补方法的特征在于， 将上述铸钢部件的表面部的含有上述龟裂的部分去除而形成凹部， 向上述凹部嵌入比上述铸钢部件软且由与上述铸钢部件能够焊接的金属形成的第一修补部件， 通过点焊，接合上述嵌入的第一修补部件和上述铸钢部件。2.根据权利要求1所述的铸钢部件的修补方法， 以与上述龟裂的长边方向交叉的方式，且以横跨在上述嵌入的第一修补部件之上的方式，焊接比上述铸钢部件软且由与上述铸钢部件能够焊接的金属形成的带状的第二修补部件。3.根据权利要求2所述的铸钢部件的修补方法，其特征在于， 通过点焊进行接合装配的上述第二修补部件和上述铸钢部件的主体。4.根据权利要求2或3所述的铸钢部件的修补方法，其特征在于， 上述第一修补部件及上述第二修补部件由相同的原料形成。5.根据权利要求4所述的铸钢部件的修补方法，其特征在于， 上述第一修补部件及上述第二修补部件为镍的纯度为99.9%以上的金属制部件。
【文档编号】B23K31/00GK105980101SQ201480075520
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年2月13日
【发明人】西田秀高
【申请人】中国电力株式会社