タービン高温部品の補修方法、ガスタービン動翼、およびガスタービン
【課題】タービン高温部品の補修方法を提供する。
【解決手段】金属からなり、上面、第１、第２の側面を有する板状部材を含むタービン高温部品の補修方法であって、板状部材の上面と第１の側面の間を面取りして、第１の側面、上面それぞれに対して第１、第２の境界線を有する面取り面を形成する工程と、第１、第２の境界線の中間より、第１の側面側を、第１の狙い位置として、面取り面上に、肉盛り溶接して、第１の肉盛り部を形成する工程と、第２の境界線と、上面と第２の側面の第３の境界線との間を第２の狙い位置として、上面上に、肉盛り溶接して、第２の肉盛り部を形成する工程と、第１の境界線と、第１の狙い位置と、の間を第３の狙い位置として、第１の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第３の肉盛り部を形成する工程と、第２、第３の境界線の間を第４の狙い位置として、第２の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第４の肉盛り部を形成する工程と、を具備する。
【解決手段】金属からなり、上面、第１、第２の側面を有する板状部材を含むタービン高温部品の補修方法であって、板状部材の上面と第１の側面の間を面取りして、第１の側面、上面それぞれに対して第１、第２の境界線を有する面取り面を形成する工程と、第１、第２の境界線の中間より、第１の側面側を、第１の狙い位置として、面取り面上に、肉盛り溶接して、第１の肉盛り部を形成する工程と、第２の境界線と、上面と第２の側面の第３の境界線との間を第２の狙い位置として、上面上に、肉盛り溶接して、第２の肉盛り部を形成する工程と、第１の境界線と、第１の狙い位置と、の間を第３の狙い位置として、第１の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第３の肉盛り部を形成する工程と、第２、第３の境界線の間を第４の狙い位置として、第２の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第４の肉盛り部を形成する工程と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン高温部品の補修方法、ガスタービン動翼、およびガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンにおいて、燃焼温度の高温化により、その燃焼効率向上を図ることができる。そのため、１９９０年代は静翼入口ガス温度が１１００℃のものが主流であったが、２０００年代に入り１３００℃、１５００℃の機種が開発され、運用されるようになってきている。ガスタービン動翼の先端にチップスキーラが配置される。チップスキーラは、高温の燃焼ガスにさらされるほか、反対側の面にあるシュラウドセグメントと摺れることによって、高温酸化やエロージョンなどによって損耗を受けやすい。チップスキーラに損耗が生じると、チップスキーラは補修され、再使用される（例えば、特許文献１参照）。例えば、ＴＩＧ（Tungusten Inert Gas）溶接、レーザ溶接等による肉盛溶接によって、チップスキーラを補修できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３３９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
補修後のチップスキーラの形状は、使用前のチップスキーラの形状と略同一とする必要がある。このため、チップスキーラの補修において、チップスキーラの幅以上に肉盛し、その後に、余肉部を研削することによって、補修後のチップスキーラの幅を使用前のチップスキーラの幅と同一としている。
航空機用ガスタービン動翼のチップスキーラでは、その幅が比較的狭いため、１回の肉盛でチップスキーラ幅以上の肉盛が可能である。しかしながら、産業用ガスタービンではチップスキーラの幅が広く、１回の肉盛でチップスキーラ幅以上に肉盛することが困難である。また、金属のぬれ性の関係で、チップスキーラのエッジを狙って肉盛しても、チップスキーラの幅を超える肉盛は困難である。
上記に鑑み、本発明は、比較的幅広な部品への対応を図った、タービン高温部品の補修方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係るタービン高温部品の補修方法は、金属からなり、上面、第１、第２の側面を有する板状部材を含むタービン高温部品の補修方法であって、前記板状部材の上面と第１の側面の間を面取りして、前記第１の側面、前記上面それぞれに対して第１、第２の境界線を有する面取り面を形成する工程と、前記第１、第２の境界線の中間より、前記第１の側面側を、第１の狙い位置として、前記面取り面上に、肉盛り溶接して、第１の肉盛り部を形成する工程と、前記第２の境界線と、前記上面と前記第２の側面の第３の境界線と、の間を第２の狙い位置として、前記上面上に、肉盛り溶接して、第２の肉盛り部を形成する工程と、前記第１の境界線と、前記第１の狙い位置と、の間を第３の狙い位置として、前記第１の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第３の肉盛り部を形成する工程と、前記第２、第３の境界線の間を第４の狙い位置として、前記第２の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第４の肉盛り部を形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、比較的幅広な部品への対応を図った、タービン高温部品の補修方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ガスタービン翼１０を表す斜視図である。
【図２】チップスキーラ１２の断面形状を表す断面図である。
【図３】ガスタービン翼１０（チップスキーラ１２）の構成材料の一例を表す図である。
【図４】第１の実施形態に係るチップスキーラ１２の補修手順の一例を表すフロー図である。
【図５Ａ】図４に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図５Ｂ】図４に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図５Ｃ】図４に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図５Ｄ】図４に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図５Ｅ】図４に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図５Ｆ】図４に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図６】本発明の比較例に係る補修手順で肉盛り溶接されたチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図７】第２の実施形態に係るチップスキーラ１２の補修手順の一例を表すフロー図である。
【図８】図７に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図９】実施例１に係る肉盛り溶接後の溶接部の断面組織の拡大写真である。
【図１０】比較例に係る肉盛り溶接後の溶接部の断面組織の拡大写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、産業用ガスタービン用のガスタービン翼（動翼）１０を表す斜視図である。図２は、図１の線Ａ−Ａに沿う、チップスキーラ１２の断面形状を表す断面図である。ガスタービン翼１０は、ガスタービン翼本体１１、チップスキーラ１２を有する。チップスキーラ１２は、ガスタービン翼本体１１の先端に配置され、上面１３、外周面１４、内周面１５を有する。
なお、見易さのために、断面図（図２，および以降の図５Ａ〜５Ｆ，図６，図８）において、ハッチングを省略している。
【０００９】
ガスタービン翼１０（チップスキーラ１２）の構成材料として、Ｎｉ基超合金が用いられる。Ｎｉ基超合金は、γ’相（Ｎｉ３Ａｌ相）を析出し強化した合金であり、高温時の耐久性を有する。図３に示すように、ガスタービン翼１０（チップスキーラ１２）の構成材料（Ｎｉ基超合金）として、ＧＴＤ−１１１、ＩＮ７３８ＬＣ等を用いることができる。
【００１０】
既述のように、産業用ガスタービンを使用することで、チップスキーラ１２が損耗し、補修の必要性が生じる。
【００１１】
以下、チップスキーラ１２の補修方法を説明する。図４は、第１の実施形態に係るチップスキーラ１２の補修手順の一例を表すフロー図である。図５Ａ〜図５Ｆは、図４に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。この補修方法は、産業用ガスタービンのような比較的幅広のチップスキーラ１２の補修に適する。
【００１２】
（１）面取り（ステップＳ１１、図５Ａ）
チップスキーラ１２の上面１３と外周面１４の間を面取りする。この結果、外周面１４と上面１３それぞれに対して第１、第２の境界線Ｌ１、Ｌ２を有する面取り面１６が形成される。
【００１３】
その後、次のステップＳ１２以降に示すように、１層２パスで肉盛り溶接が行われる。溶接の熱源としてレーザ、溶接の溶加材として金属粉末を用いる、レーザ溶接を用いることができる。なお、レーザ溶接では、レーザの照射方向が上面１３の垂直方向であるのが通例である（チップスキーラ１２を垂直に立てる）。
【００１４】
ここで、面取り面１６と外周面１４のなす角度θが４５°以上（９０°未満）とするのが好ましい。レーザ溶接時において、金属粉末の効率的な使用が可能となる。角度θが４５°より小さいと、金属粉末が面取り面１６からこぼれ落ち易くなり、溶接に用いられない金属粉末の量が増加する。
【００１５】
また、面取り面１６の上面１３に沿った幅Ｗ１が、チップスキーラ１２の幅Ｗの１／４以上１／２以下であることが好ましい。このようにすることで、チップスキーラ１２本来の幅Ｗよりも幅広の肉盛りが容易となる。
【００１６】
（２）面取り面１６への肉盛り溶接（ステップＳ１２、図５Ｂ）
面取り面１６上に、肉盛り溶接する。即ち、外周面１４に沿って一周するように、面取り面１６上への溶接がなされ（１パス目の溶接）、第１の肉盛り部Ｎ１が形成される。このとき、第１、第２の境界線Ｌ１、Ｌ２の中間より、外周面１４側を、第１の狙い位置Ｔ１として、溶接がなされる。第１の肉盛り部Ｎ１の外周面１４側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
【００１７】
（３）上面１３への肉盛り溶接（ステップＳ１３、図５Ｃ）
上面１３上に、肉盛り溶接する。即ち、内周面１５に沿って一周するように、上面１３上への溶接がなされ（２パス目の溶接）、第２の肉盛り部Ｎ２が形成される。このとき、第２の境界線Ｌ２と、上面１３と内周面１５間の第３の境界線Ｌ３と、の間を第２の狙い位置Ｔ２として、溶接がなされる。
【００１８】
ここで、第２の肉盛り部Ｎ２を形成するときの、単位長さ当たりでの溶加材の供給量が、第１の肉盛り部Ｎ１を形成するとき（ステップＳ１２）の単位長さ当たりでの溶加材の供給量より、多いことが好ましい。面取り面１６の上面１３に沿った幅Ｗ１が、チップスキーラ１２の幅Ｗの１／４以上１／２以下であることと対応させて、溶加材の供給量が調整される。即ち、本実施形態では、偶数番目の肉盛り部を形成するときの、単位長さ当たりでの溶加材の供給量が、奇数番目の肉盛り部を形成するときの単位長さ当たりでの溶加材の供給量より、多いことが好ましい。
【００１９】
（４）第１の肉盛り部Ｎ１への肉盛り溶接（ステップＳ１４、図５Ｄ）
第１の肉盛り部Ｎ１上に、肉盛り溶接する。即ち、外周面１４に沿って一周するように、第１の肉盛り部Ｎ１上への溶接がなされ（３パス目の溶接）、第３の肉盛り部Ｎ３が形成される。このとき、第１の境界線Ｌ１と、第１の狙い位置Ｔ１と、の間を第３の狙い位置Ｔ３として、溶接がなされる。これは、第３の狙い位置Ｔ３が第１の狙い位置Ｔ１より外周面１４側であることを意味する。第３の肉盛り部Ｎ３の外周面１４側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
【００２０】
（５）第２の肉盛り部Ｎ２への肉盛り溶接（ステップＳ１５、図５Ｅ）
第２の肉盛り部Ｎ２上に、肉盛り溶接する。即ち、内周面１５に沿って一周するように、第２の肉盛り部Ｎ２上への溶接がなされ（４パス目の溶接）、第４の肉盛り部Ｎ４が形成される。このとき、第２、第３の境界線Ｌ２、Ｌ３の間を第４の狙い位置Ｔ４として、溶接がなされる。
【００２１】
ここで、第４の狙い位置Ｔ４が第２の狙い位置Ｔ２より内周面１５側であることが好ましい。第４の肉盛り部Ｎ３の内周面１５側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
【００２２】
また、第４の肉盛り部Ｎ４を形成するときの、単位長さ当たりでの溶加材の供給量が、第１、第３の肉盛り部Ｎ１、Ｎ３を形成するとき（ステップＳ１２、Ｓ１４））の単位長さ当たりでの溶加材の供給量より、多いことが好ましい。面取り面１６の上面１３に沿った幅Ｗ１が、チップスキーラ１２の幅Ｗの１／４以上１／２以下であることと対応させて、溶加材の供給量が調整される。
【００２３】
その後、ステップＳ１４、Ｓ１５が適宜に繰り返され、１層２パスの肉盛り溶接が行われる（図５Ｆ）。
即ち、第３の肉盛り部Ｎ３上に、肉盛り溶接して、第５の肉盛り部Ｎ５が形成される。同様に、第４の肉盛り部Ｎ４上、第５の肉盛り部Ｎ５上、第６の肉盛り部Ｎ６上にそれぞれに肉盛り溶接して、第６の肉盛り部Ｎ６、第７の肉盛り部Ｎ７、第８の肉盛り部Ｎ８が形成される。
【００２４】
このとき、第５、第７の肉盛り部Ｎ５、Ｎ７形成時の第５、第７の狙い位置Ｔ５、Ｔ７は、第３の狙い位置Ｔ３と同様に、第１の境界線Ｌ１と、第１の狙い位置Ｔ１と、の間である。即ち、３番目以降の奇数番のパスでの狙い位置（第３、第５、第７の狙い位置Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７）が、第１の狙い位置Ｔ１よりも、外周面１４側とする。第３、第５、第７の肉盛り部Ｎ３、Ｎ５、Ｎ７の外周面１４側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
なお、３番目以降の奇数番のパスでの狙い位置（第３、第５、第７の狙い位置Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７）を同一としても差し支えない。
【００２５】
また、第６、第８の肉盛り部Ｎ６、Ｎ８形成時の第６、第８の狙い位置Ｔ６、Ｔ８は、第４の狙い位置Ｔ４と同様に、第２の狙い位置Ｔ２より内周面１５側である。即ち、４番目以降の偶数番のパスでの狙い位置（第４、第６、第８の狙い位置Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８）が、第２の狙い位置Ｔ２より内周面１５側とする。第４、第６、第８の肉盛り部Ｎ４、Ｎ６、Ｎ８の内周面１５側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
なお、４番目以降の偶数番のパスでの狙い位置（第４、第６、第８の狙い位置Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８）を同一としても差し支えない。
【００２６】
以上のように、チップスキーラ１２に肉盛り溶接した後、チップスキーラ１２本来の幅Ｗからはみ出た部分（余肉部）を研削することで、チップスキーラ１２が補修される。
【００２７】
このように、チップスキーラ１２の面取り後に溶接することで、航空機用ガスタービンに対して幅広な産業用ガスタービンのタービン翼のチップスキーラをその本来の幅（チップスキーラ幅）以上に肉盛、補修できる。
【００２８】
以上では、チップスキーラ１２の外周面１４を面取りしているが、チップスキーラ１２の内周面１５を面取りしても、同様の効果を得ることができる。
【００２９】
（比較例）
図６は、本発明の比較例に係る補修手順で肉盛り溶接されたチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
この比較例では、チップスキーラ１２を面取りせず、１層２パスで肉盛り溶接して、チップスキーラ１２の上面１３上に第１〜第８の肉盛り部Ｎ１〜Ｎ８を形成している。
【００３０】
図６に示すように、第１〜第８の肉盛り部Ｎ１〜Ｎ８は先細りの傾向となり、第１〜第８の肉盛り部Ｎ１〜Ｎ８の外形の幅は、チップスキーラ１２の本来の幅Ｗよりも狭くなっている。このため、この補修方法では、チップスキーラ１２の使用前の形状を再現することは困難である。
【００３１】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施形態を説明する。
図７は、第２の実施形態に係るチップスキーラ１２の補修手順の一例を表すフロー図である。図８は、図７に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【００３２】
（１）面取り（ステップＳ２１）
チップスキーラ１２の上面１３と外周面１４および内周面１５の間を面取りする。この結果、外周面１４と上面１３それぞれに対して第１、第２の境界線Ｌ１、Ｌ２を有する面取り面１６ａが形成される。また、内周面１５と上面１３それぞれに対して第３、第４の境界線Ｌ３、Ｌ４を有する面取り面１６ｂが形成される。その後、次のステップＳ２２以降に示すように、１層３パスで肉盛り溶接が行われる。
【００３３】
（２）面取り面１６ａ、１６ｂへの肉盛り溶接（ステップＳ２２）
面取り面１６ａ、１６ｂ上に、肉盛り溶接する。即ち、外周面１４に沿って一周するように、面取り面１６ａ上への溶接がなされ（１パス目の溶接）、第１の肉盛り部Ｎ１が形成される。また、内周面１５に沿って一周するように、面取り面１６ｂ上への溶接がなされ（２パス目の溶接）、第２の肉盛り部Ｎ２が形成される。
【００３４】
このとき、第１、第２の境界線Ｌ１、Ｌ２の中間より、外周面１４側を、第１の狙い位置Ｔ１として、１パス目の溶接がなされる。また、第３、第４の境界線Ｌ３、Ｌ４の中間より、内周面１５側を、第２の狙い位置Ｔ２として、２パス目の溶接がなされる。第１の肉盛り部Ｎ１の外周面１４側の外形および第２の肉盛り部Ｎ２の内周面１５側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
【００３５】
（３）上面１３および第１、第２の肉盛り部Ｎ１、Ｎ２への肉盛り溶接（ステップＳ２３）
上面１３上および第１、第２の肉盛り部Ｎ１、Ｎ２上に、肉盛り溶接し（３パス目の溶接）、第３の肉盛り部Ｎ３が形成される。このとき、第２、第４の境界線Ｌ２、Ｌ４の中間を第３の狙い位置Ｔ３として、溶接がなされる。
【００３６】
（４）第１、第２の肉盛り部Ｎ１、Ｎ２への肉盛り溶接（ステップＳ２４）
第１、第２の肉盛り部Ｎ１、Ｎ２上に、肉盛り溶接し（４、５パス目の溶接）、第４、第５の肉盛り部Ｎ４、Ｎ５が形成される。このとき、第１の境界線Ｌ１と、第１の狙い位置Ｔ１と、の間を第４の狙い位置Ｔ４として、４パス目の溶接がなされる。また、第３の境界線Ｌ３と、第２の狙い位置Ｔ２と、の間を第５の狙い位置Ｔ５として、５パス目の溶接がなされる。これは、第４の狙い位置Ｔ４が第１の狙い位置Ｔ１より外周面１４側であること、および第５の狙い位置Ｔ５が第２の狙い位置Ｔ２より内周面１５側であることを意味する。第４、第５の肉盛り部Ｎ４、Ｎ５それぞれの外周面１４側および内周面１５側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
【００３７】
（５）第３の肉盛り部Ｎ３への肉盛り溶接（ステップＳ２５）
第３の肉盛り部Ｎ３上に、肉盛り溶接し（６パス目の溶接）、第６の肉盛り部Ｎ６が形成される。このとき、第２、第４の境界線Ｌ２、Ｌ４の中間を第６の狙い位置Ｔ６として、溶接がなされる。第６の狙い位置Ｔ６を第３の狙い位置Ｔ３と同一としても差し支えない。
【００３８】
その後、ステップＳ２４、Ｓ２５が適宜に繰り返され、１層３パスの肉盛り溶接が行われる（図８）。
即ち、第４、第５の肉盛り部Ｎ４、Ｎ５それぞれの上に、肉盛り溶接して、第７、第８の肉盛り部Ｎ７、Ｎ８が形成される。第６の肉盛り部Ｎ６上に、肉盛り溶接して、第９の肉盛り部Ｎ９が形成される。同様に、第７、第８、第９の肉盛り部Ｎ７、Ｎ８、Ｎ９それぞれの上に、肉盛り溶接して、第１０、第１１、第１２の肉盛り部Ｎ１０、Ｎ１１、Ｎ１２が形成される。
【００３９】
このとき、第７、第１０の肉盛り部Ｎ７、Ｎ１０形成時の第７、第１０の狙い位置Ｔ７、Ｔ１０は、第４の狙い位置Ｔ４と同様に、第１の境界線Ｌ１と、第１の狙い位置Ｔ１と、の間である。第４、第７、第１０の肉盛り部Ｎ４、Ｎ７、Ｎ１０の外周面１４側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
但し、第７、第１０の狙い位置Ｔ７、Ｔ１０を第４の狙い位置Ｔ４と同一としても差し支えない。
【００４０】
また、第８、第１１の肉盛り部Ｎ８、Ｎ１１形成時の第８、第１１の狙い位置Ｔ８、Ｔ１１は、第５の狙い位置Ｔ５と同様に、第２の狙い位置Ｔ２より内周面１５側である。第５、第８、第１１の肉盛り部Ｎ５、Ｎ８、Ｎ１０の内周面１５側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
但し、第８、第１１の狙い位置Ｔ８、Ｔ１１を第５の狙い位置Ｔ５と同一としても差し支えない。
【００４１】
以上のように、チップスキーラ１２に肉盛り溶接した後、チップスキーラ１２本来の幅Ｗからはみ出た部分（余肉部）を研削することで、チップスキーラ１２が補修される。
【００４２】
このように、チップスキーラ１２の面取り後に溶接することで、航空機用ガスタービンに対して幅広な産業用ガスタービンのタービン翼のチップスキーラをその本来の幅（チップスキーラ幅）以上に肉盛、補修できる。
【実施例】
【００４３】
（実施例１）
被溶接材には、実使用翼材、溶加材にはＧＴＤ−１１１相当粉末を用い、最大肉盛厚さ４ｍｍとしてＹＡＧレーザを用いて、第１実施形態の図５Ｆに示すように、１層２パスで４層の肉盛溶接を行った。溶接条件としてレーザ出力を４００Ｗ、溶接速度を１５０ｍｍ／ｍｉｎとし、溶接雰囲気はアルゴン雰囲気、スポット径はφ４ｍｍとした。
【００４４】
図９に肉盛り溶接後（仕上げ前）の溶接部断面組織の写真を示す。チップスキーラ１２上に、肉盛り部Ｎ１〜Ｎ８が形成されている。肉盛り部Ｎ１〜Ｎ８の幅がチップスキーラ幅Ｗ以上であることが判る。
【００４５】
なお、上面１３を示す破線は、溶接前の状態を表す。肉盛り部Ｎ１、Ｎ２の形成時（第１、第２パス）において、チップスキーラ１２の上面１３の一部が熔解し、上面１３の境界が溶接の前後で異なっている。この事情は、次の比較例１での図１０でも同様である。
【００４６】
（比較例１）
被溶接材には、実使用翼材、溶加材にはＧＴＤ−１１１相当粉末を用い、最大肉盛厚さ４ｍｍとしてＹＡＧレーザを用いて、比較例の図６に示すように、肉盛溶接を行った。溶接条件としてレーザ出力を４００Ｗ、溶接速度を１５０ｍｍ／ｍｉｎとし、溶接雰囲気はアルゴン雰囲気、スポット径はφ４ｍｍとした。
【００４７】
図１０に肉盛後、仕上げ前の溶接部断面組織を示す。チップスキーラ１２上に、肉盛り部Ｎ１〜Ｎ８が形成されている。肉盛り部Ｎ１〜Ｎ８の幅がチップスキーラ幅Ｗより狭いことが判る。即ち、肉盛を行うたびに肉盛幅は狭くなり、所定のチップスキーラ幅Ｗを得ることができていない。
【００４８】
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張、変更可能であり、拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）チップスキーラ１２の外周面１４側，内周面１５側のいずれか一方、および双方の面取りをした場合に適用できる。
【００４９】
（２）上記実施形態では、補修対象をチップスキーラ１２としている。これに対して、補修対象を金属からなり、上面、第１、第２の側面を有する板状部材とすることもできる。この板状部材を基準とすると、チップスキーラ１２は第１、第２の側面の一方を内周面、他方を外周面とする筒形状を有することになる。
【００５０】
（３）上記実施形態では、面取り面１６、上面１３への一層２パスの肉盛り溶接、面取り面１６ａ、１６ｂ、上面１３への一層３パスの肉盛り溶接が行われている。これに対して、面取り面１６、上面１３への一層３パス以上の肉盛り溶接、面取り面１６ａ、１６ｂ、上面１３への一層４パス以上の肉盛り溶接も可能である。例えば、面取り面１６で１パス、上面１３で２パスの一層３パスの肉盛り溶接、面取り面１６ａ、１６ｂそれぞれで１パス、上面１３で２パスの一層４パスの肉盛り溶接が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
Ｌ１-Ｌ３ 境界線
Ｎ１-Ｎ８ 肉盛り部
１０ ガスタービン翼
１１ ガスタービン翼本体
１２ チップスキーラ
１３ 上面
１４ 外周面
１５ 内周面
１６ 面取り面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン高温部品の補修方法、ガスタービン動翼、およびガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンにおいて、燃焼温度の高温化により、その燃焼効率向上を図ることができる。そのため、１９９０年代は静翼入口ガス温度が１１００℃のものが主流であったが、２０００年代に入り１３００℃、１５００℃の機種が開発され、運用されるようになってきている。ガスタービン動翼の先端にチップスキーラが配置される。チップスキーラは、高温の燃焼ガスにさらされるほか、反対側の面にあるシュラウドセグメントと摺れることによって、高温酸化やエロージョンなどによって損耗を受けやすい。チップスキーラに損耗が生じると、チップスキーラは補修され、再使用される（例えば、特許文献１参照）。例えば、ＴＩＧ（Tungusten Inert Gas）溶接、レーザ溶接等による肉盛溶接によって、チップスキーラを補修できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３３９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
補修後のチップスキーラの形状は、使用前のチップスキーラの形状と略同一とする必要がある。このため、チップスキーラの補修において、チップスキーラの幅以上に肉盛し、その後に、余肉部を研削することによって、補修後のチップスキーラの幅を使用前のチップスキーラの幅と同一としている。
航空機用ガスタービン動翼のチップスキーラでは、その幅が比較的狭いため、１回の肉盛でチップスキーラ幅以上の肉盛が可能である。しかしながら、産業用ガスタービンではチップスキーラの幅が広く、１回の肉盛でチップスキーラ幅以上に肉盛することが困難である。また、金属のぬれ性の関係で、チップスキーラのエッジを狙って肉盛しても、チップスキーラの幅を超える肉盛は困難である。
上記に鑑み、本発明は、比較的幅広な部品への対応を図った、タービン高温部品の補修方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係るタービン高温部品の補修方法は、金属からなり、上面、第１、第２の側面を有する板状部材を含むタービン高温部品の補修方法であって、前記板状部材の上面と第１の側面の間を面取りして、前記第１の側面、前記上面それぞれに対して第１、第２の境界線を有する面取り面を形成する工程と、前記第１、第２の境界線の中間より、前記第１の側面側を、第１の狙い位置として、前記面取り面上に、肉盛り溶接して、第１の肉盛り部を形成する工程と、前記第２の境界線と、前記上面と前記第２の側面の第３の境界線と、の間を第２の狙い位置として、前記上面上に、肉盛り溶接して、第２の肉盛り部を形成する工程と、前記第１の境界線と、前記第１の狙い位置と、の間を第３の狙い位置として、前記第１の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第３の肉盛り部を形成する工程と、前記第２、第３の境界線の間を第４の狙い位置として、前記第２の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第４の肉盛り部を形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、比較的幅広な部品への対応を図った、タービン高温部品の補修方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ガスタービン翼１０を表す斜視図である。
【図２】チップスキーラ１２の断面形状を表す断面図である。
【図３】ガスタービン翼１０（チップスキーラ１２）の構成材料の一例を表す図である。
【図４】第１の実施形態に係るチップスキーラ１２の補修手順の一例を表すフロー図である。
【図５Ａ】図４に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図５Ｂ】図４に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図５Ｃ】図４に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図５Ｄ】図４に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図５Ｅ】図４に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図５Ｆ】図４に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図６】本発明の比較例に係る補修手順で肉盛り溶接されたチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図７】第２の実施形態に係るチップスキーラ１２の補修手順の一例を表すフロー図である。
【図８】図７に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【図９】実施例１に係る肉盛り溶接後の溶接部の断面組織の拡大写真である。
【図１０】比較例に係る肉盛り溶接後の溶接部の断面組織の拡大写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、産業用ガスタービン用のガスタービン翼（動翼）１０を表す斜視図である。図２は、図１の線Ａ−Ａに沿う、チップスキーラ１２の断面形状を表す断面図である。ガスタービン翼１０は、ガスタービン翼本体１１、チップスキーラ１２を有する。チップスキーラ１２は、ガスタービン翼本体１１の先端に配置され、上面１３、外周面１４、内周面１５を有する。
なお、見易さのために、断面図（図２，および以降の図５Ａ〜５Ｆ，図６，図８）において、ハッチングを省略している。
【０００９】
ガスタービン翼１０（チップスキーラ１２）の構成材料として、Ｎｉ基超合金が用いられる。Ｎｉ基超合金は、γ’相（Ｎｉ３Ａｌ相）を析出し強化した合金であり、高温時の耐久性を有する。図３に示すように、ガスタービン翼１０（チップスキーラ１２）の構成材料（Ｎｉ基超合金）として、ＧＴＤ−１１１、ＩＮ７３８ＬＣ等を用いることができる。
【００１０】
既述のように、産業用ガスタービンを使用することで、チップスキーラ１２が損耗し、補修の必要性が生じる。
【００１１】
以下、チップスキーラ１２の補修方法を説明する。図４は、第１の実施形態に係るチップスキーラ１２の補修手順の一例を表すフロー図である。図５Ａ〜図５Ｆは、図４に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。この補修方法は、産業用ガスタービンのような比較的幅広のチップスキーラ１２の補修に適する。
【００１２】
（１）面取り（ステップＳ１１、図５Ａ）
チップスキーラ１２の上面１３と外周面１４の間を面取りする。この結果、外周面１４と上面１３それぞれに対して第１、第２の境界線Ｌ１、Ｌ２を有する面取り面１６が形成される。
【００１３】
その後、次のステップＳ１２以降に示すように、１層２パスで肉盛り溶接が行われる。溶接の熱源としてレーザ、溶接の溶加材として金属粉末を用いる、レーザ溶接を用いることができる。なお、レーザ溶接では、レーザの照射方向が上面１３の垂直方向であるのが通例である（チップスキーラ１２を垂直に立てる）。
【００１４】
ここで、面取り面１６と外周面１４のなす角度θが４５°以上（９０°未満）とするのが好ましい。レーザ溶接時において、金属粉末の効率的な使用が可能となる。角度θが４５°より小さいと、金属粉末が面取り面１６からこぼれ落ち易くなり、溶接に用いられない金属粉末の量が増加する。
【００１５】
また、面取り面１６の上面１３に沿った幅Ｗ１が、チップスキーラ１２の幅Ｗの１／４以上１／２以下であることが好ましい。このようにすることで、チップスキーラ１２本来の幅Ｗよりも幅広の肉盛りが容易となる。
【００１６】
（２）面取り面１６への肉盛り溶接（ステップＳ１２、図５Ｂ）
面取り面１６上に、肉盛り溶接する。即ち、外周面１４に沿って一周するように、面取り面１６上への溶接がなされ（１パス目の溶接）、第１の肉盛り部Ｎ１が形成される。このとき、第１、第２の境界線Ｌ１、Ｌ２の中間より、外周面１４側を、第１の狙い位置Ｔ１として、溶接がなされる。第１の肉盛り部Ｎ１の外周面１４側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
【００１７】
（３）上面１３への肉盛り溶接（ステップＳ１３、図５Ｃ）
上面１３上に、肉盛り溶接する。即ち、内周面１５に沿って一周するように、上面１３上への溶接がなされ（２パス目の溶接）、第２の肉盛り部Ｎ２が形成される。このとき、第２の境界線Ｌ２と、上面１３と内周面１５間の第３の境界線Ｌ３と、の間を第２の狙い位置Ｔ２として、溶接がなされる。
【００１８】
ここで、第２の肉盛り部Ｎ２を形成するときの、単位長さ当たりでの溶加材の供給量が、第１の肉盛り部Ｎ１を形成するとき（ステップＳ１２）の単位長さ当たりでの溶加材の供給量より、多いことが好ましい。面取り面１６の上面１３に沿った幅Ｗ１が、チップスキーラ１２の幅Ｗの１／４以上１／２以下であることと対応させて、溶加材の供給量が調整される。即ち、本実施形態では、偶数番目の肉盛り部を形成するときの、単位長さ当たりでの溶加材の供給量が、奇数番目の肉盛り部を形成するときの単位長さ当たりでの溶加材の供給量より、多いことが好ましい。
【００１９】
（４）第１の肉盛り部Ｎ１への肉盛り溶接（ステップＳ１４、図５Ｄ）
第１の肉盛り部Ｎ１上に、肉盛り溶接する。即ち、外周面１４に沿って一周するように、第１の肉盛り部Ｎ１上への溶接がなされ（３パス目の溶接）、第３の肉盛り部Ｎ３が形成される。このとき、第１の境界線Ｌ１と、第１の狙い位置Ｔ１と、の間を第３の狙い位置Ｔ３として、溶接がなされる。これは、第３の狙い位置Ｔ３が第１の狙い位置Ｔ１より外周面１４側であることを意味する。第３の肉盛り部Ｎ３の外周面１４側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
【００２０】
（５）第２の肉盛り部Ｎ２への肉盛り溶接（ステップＳ１５、図５Ｅ）
第２の肉盛り部Ｎ２上に、肉盛り溶接する。即ち、内周面１５に沿って一周するように、第２の肉盛り部Ｎ２上への溶接がなされ（４パス目の溶接）、第４の肉盛り部Ｎ４が形成される。このとき、第２、第３の境界線Ｌ２、Ｌ３の間を第４の狙い位置Ｔ４として、溶接がなされる。
【００２１】
ここで、第４の狙い位置Ｔ４が第２の狙い位置Ｔ２より内周面１５側であることが好ましい。第４の肉盛り部Ｎ３の内周面１５側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
【００２２】
また、第４の肉盛り部Ｎ４を形成するときの、単位長さ当たりでの溶加材の供給量が、第１、第３の肉盛り部Ｎ１、Ｎ３を形成するとき（ステップＳ１２、Ｓ１４））の単位長さ当たりでの溶加材の供給量より、多いことが好ましい。面取り面１６の上面１３に沿った幅Ｗ１が、チップスキーラ１２の幅Ｗの１／４以上１／２以下であることと対応させて、溶加材の供給量が調整される。
【００２３】
その後、ステップＳ１４、Ｓ１５が適宜に繰り返され、１層２パスの肉盛り溶接が行われる（図５Ｆ）。
即ち、第３の肉盛り部Ｎ３上に、肉盛り溶接して、第５の肉盛り部Ｎ５が形成される。同様に、第４の肉盛り部Ｎ４上、第５の肉盛り部Ｎ５上、第６の肉盛り部Ｎ６上にそれぞれに肉盛り溶接して、第６の肉盛り部Ｎ６、第７の肉盛り部Ｎ７、第８の肉盛り部Ｎ８が形成される。
【００２４】
このとき、第５、第７の肉盛り部Ｎ５、Ｎ７形成時の第５、第７の狙い位置Ｔ５、Ｔ７は、第３の狙い位置Ｔ３と同様に、第１の境界線Ｌ１と、第１の狙い位置Ｔ１と、の間である。即ち、３番目以降の奇数番のパスでの狙い位置（第３、第５、第７の狙い位置Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７）が、第１の狙い位置Ｔ１よりも、外周面１４側とする。第３、第５、第７の肉盛り部Ｎ３、Ｎ５、Ｎ７の外周面１４側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
なお、３番目以降の奇数番のパスでの狙い位置（第３、第５、第７の狙い位置Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７）を同一としても差し支えない。
【００２５】
また、第６、第８の肉盛り部Ｎ６、Ｎ８形成時の第６、第８の狙い位置Ｔ６、Ｔ８は、第４の狙い位置Ｔ４と同様に、第２の狙い位置Ｔ２より内周面１５側である。即ち、４番目以降の偶数番のパスでの狙い位置（第４、第６、第８の狙い位置Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８）が、第２の狙い位置Ｔ２より内周面１５側とする。第４、第６、第８の肉盛り部Ｎ４、Ｎ６、Ｎ８の内周面１５側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
なお、４番目以降の偶数番のパスでの狙い位置（第４、第６、第８の狙い位置Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８）を同一としても差し支えない。
【００２６】
以上のように、チップスキーラ１２に肉盛り溶接した後、チップスキーラ１２本来の幅Ｗからはみ出た部分（余肉部）を研削することで、チップスキーラ１２が補修される。
【００２７】
このように、チップスキーラ１２の面取り後に溶接することで、航空機用ガスタービンに対して幅広な産業用ガスタービンのタービン翼のチップスキーラをその本来の幅（チップスキーラ幅）以上に肉盛、補修できる。
【００２８】
以上では、チップスキーラ１２の外周面１４を面取りしているが、チップスキーラ１２の内周面１５を面取りしても、同様の効果を得ることができる。
【００２９】
（比較例）
図６は、本発明の比較例に係る補修手順で肉盛り溶接されたチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
この比較例では、チップスキーラ１２を面取りせず、１層２パスで肉盛り溶接して、チップスキーラ１２の上面１３上に第１〜第８の肉盛り部Ｎ１〜Ｎ８を形成している。
【００３０】
図６に示すように、第１〜第８の肉盛り部Ｎ１〜Ｎ８は先細りの傾向となり、第１〜第８の肉盛り部Ｎ１〜Ｎ８の外形の幅は、チップスキーラ１２の本来の幅Ｗよりも狭くなっている。このため、この補修方法では、チップスキーラ１２の使用前の形状を再現することは困難である。
【００３１】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施形態を説明する。
図７は、第２の実施形態に係るチップスキーラ１２の補修手順の一例を表すフロー図である。図８は、図７に示す手順で補修されるチップスキーラ１２の断面状態を表す断面図である。
【００３２】
（１）面取り（ステップＳ２１）
チップスキーラ１２の上面１３と外周面１４および内周面１５の間を面取りする。この結果、外周面１４と上面１３それぞれに対して第１、第２の境界線Ｌ１、Ｌ２を有する面取り面１６ａが形成される。また、内周面１５と上面１３それぞれに対して第３、第４の境界線Ｌ３、Ｌ４を有する面取り面１６ｂが形成される。その後、次のステップＳ２２以降に示すように、１層３パスで肉盛り溶接が行われる。
【００３３】
（２）面取り面１６ａ、１６ｂへの肉盛り溶接（ステップＳ２２）
面取り面１６ａ、１６ｂ上に、肉盛り溶接する。即ち、外周面１４に沿って一周するように、面取り面１６ａ上への溶接がなされ（１パス目の溶接）、第１の肉盛り部Ｎ１が形成される。また、内周面１５に沿って一周するように、面取り面１６ｂ上への溶接がなされ（２パス目の溶接）、第２の肉盛り部Ｎ２が形成される。
【００３４】
このとき、第１、第２の境界線Ｌ１、Ｌ２の中間より、外周面１４側を、第１の狙い位置Ｔ１として、１パス目の溶接がなされる。また、第３、第４の境界線Ｌ３、Ｌ４の中間より、内周面１５側を、第２の狙い位置Ｔ２として、２パス目の溶接がなされる。第１の肉盛り部Ｎ１の外周面１４側の外形および第２の肉盛り部Ｎ２の内周面１５側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
【００３５】
（３）上面１３および第１、第２の肉盛り部Ｎ１、Ｎ２への肉盛り溶接（ステップＳ２３）
上面１３上および第１、第２の肉盛り部Ｎ１、Ｎ２上に、肉盛り溶接し（３パス目の溶接）、第３の肉盛り部Ｎ３が形成される。このとき、第２、第４の境界線Ｌ２、Ｌ４の中間を第３の狙い位置Ｔ３として、溶接がなされる。
【００３６】
（４）第１、第２の肉盛り部Ｎ１、Ｎ２への肉盛り溶接（ステップＳ２４）
第１、第２の肉盛り部Ｎ１、Ｎ２上に、肉盛り溶接し（４、５パス目の溶接）、第４、第５の肉盛り部Ｎ４、Ｎ５が形成される。このとき、第１の境界線Ｌ１と、第１の狙い位置Ｔ１と、の間を第４の狙い位置Ｔ４として、４パス目の溶接がなされる。また、第３の境界線Ｌ３と、第２の狙い位置Ｔ２と、の間を第５の狙い位置Ｔ５として、５パス目の溶接がなされる。これは、第４の狙い位置Ｔ４が第１の狙い位置Ｔ１より外周面１４側であること、および第５の狙い位置Ｔ５が第２の狙い位置Ｔ２より内周面１５側であることを意味する。第４、第５の肉盛り部Ｎ４、Ｎ５それぞれの外周面１４側および内周面１５側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
【００３７】
（５）第３の肉盛り部Ｎ３への肉盛り溶接（ステップＳ２５）
第３の肉盛り部Ｎ３上に、肉盛り溶接し（６パス目の溶接）、第６の肉盛り部Ｎ６が形成される。このとき、第２、第４の境界線Ｌ２、Ｌ４の中間を第６の狙い位置Ｔ６として、溶接がなされる。第６の狙い位置Ｔ６を第３の狙い位置Ｔ３と同一としても差し支えない。
【００３８】
その後、ステップＳ２４、Ｓ２５が適宜に繰り返され、１層３パスの肉盛り溶接が行われる（図８）。
即ち、第４、第５の肉盛り部Ｎ４、Ｎ５それぞれの上に、肉盛り溶接して、第７、第８の肉盛り部Ｎ７、Ｎ８が形成される。第６の肉盛り部Ｎ６上に、肉盛り溶接して、第９の肉盛り部Ｎ９が形成される。同様に、第７、第８、第９の肉盛り部Ｎ７、Ｎ８、Ｎ９それぞれの上に、肉盛り溶接して、第１０、第１１、第１２の肉盛り部Ｎ１０、Ｎ１１、Ｎ１２が形成される。
【００３９】
このとき、第７、第１０の肉盛り部Ｎ７、Ｎ１０形成時の第７、第１０の狙い位置Ｔ７、Ｔ１０は、第４の狙い位置Ｔ４と同様に、第１の境界線Ｌ１と、第１の狙い位置Ｔ１と、の間である。第４、第７、第１０の肉盛り部Ｎ４、Ｎ７、Ｎ１０の外周面１４側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
但し、第７、第１０の狙い位置Ｔ７、Ｔ１０を第４の狙い位置Ｔ４と同一としても差し支えない。
【００４０】
また、第８、第１１の肉盛り部Ｎ８、Ｎ１１形成時の第８、第１１の狙い位置Ｔ８、Ｔ１１は、第５の狙い位置Ｔ５と同様に、第２の狙い位置Ｔ２より内周面１５側である。第５、第８、第１１の肉盛り部Ｎ５、Ｎ８、Ｎ１０の内周面１５側の外形がチップスキーラ１２本来の幅Ｗより内側とならないようにするためである。
但し、第８、第１１の狙い位置Ｔ８、Ｔ１１を第５の狙い位置Ｔ５と同一としても差し支えない。
【００４１】
以上のように、チップスキーラ１２に肉盛り溶接した後、チップスキーラ１２本来の幅Ｗからはみ出た部分（余肉部）を研削することで、チップスキーラ１２が補修される。
【００４２】
このように、チップスキーラ１２の面取り後に溶接することで、航空機用ガスタービンに対して幅広な産業用ガスタービンのタービン翼のチップスキーラをその本来の幅（チップスキーラ幅）以上に肉盛、補修できる。
【実施例】
【００４３】
（実施例１）
被溶接材には、実使用翼材、溶加材にはＧＴＤ−１１１相当粉末を用い、最大肉盛厚さ４ｍｍとしてＹＡＧレーザを用いて、第１実施形態の図５Ｆに示すように、１層２パスで４層の肉盛溶接を行った。溶接条件としてレーザ出力を４００Ｗ、溶接速度を１５０ｍｍ／ｍｉｎとし、溶接雰囲気はアルゴン雰囲気、スポット径はφ４ｍｍとした。
【００４４】
図９に肉盛り溶接後（仕上げ前）の溶接部断面組織の写真を示す。チップスキーラ１２上に、肉盛り部Ｎ１〜Ｎ８が形成されている。肉盛り部Ｎ１〜Ｎ８の幅がチップスキーラ幅Ｗ以上であることが判る。
【００４５】
なお、上面１３を示す破線は、溶接前の状態を表す。肉盛り部Ｎ１、Ｎ２の形成時（第１、第２パス）において、チップスキーラ１２の上面１３の一部が熔解し、上面１３の境界が溶接の前後で異なっている。この事情は、次の比較例１での図１０でも同様である。
【００４６】
（比較例１）
被溶接材には、実使用翼材、溶加材にはＧＴＤ−１１１相当粉末を用い、最大肉盛厚さ４ｍｍとしてＹＡＧレーザを用いて、比較例の図６に示すように、肉盛溶接を行った。溶接条件としてレーザ出力を４００Ｗ、溶接速度を１５０ｍｍ／ｍｉｎとし、溶接雰囲気はアルゴン雰囲気、スポット径はφ４ｍｍとした。
【００４７】
図１０に肉盛後、仕上げ前の溶接部断面組織を示す。チップスキーラ１２上に、肉盛り部Ｎ１〜Ｎ８が形成されている。肉盛り部Ｎ１〜Ｎ８の幅がチップスキーラ幅Ｗより狭いことが判る。即ち、肉盛を行うたびに肉盛幅は狭くなり、所定のチップスキーラ幅Ｗを得ることができていない。
【００４８】
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張、変更可能であり、拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）チップスキーラ１２の外周面１４側，内周面１５側のいずれか一方、および双方の面取りをした場合に適用できる。
【００４９】
（２）上記実施形態では、補修対象をチップスキーラ１２としている。これに対して、補修対象を金属からなり、上面、第１、第２の側面を有する板状部材とすることもできる。この板状部材を基準とすると、チップスキーラ１２は第１、第２の側面の一方を内周面、他方を外周面とする筒形状を有することになる。
【００５０】
（３）上記実施形態では、面取り面１６、上面１３への一層２パスの肉盛り溶接、面取り面１６ａ、１６ｂ、上面１３への一層３パスの肉盛り溶接が行われている。これに対して、面取り面１６、上面１３への一層３パス以上の肉盛り溶接、面取り面１６ａ、１６ｂ、上面１３への一層４パス以上の肉盛り溶接も可能である。例えば、面取り面１６で１パス、上面１３で２パスの一層３パスの肉盛り溶接、面取り面１６ａ、１６ｂそれぞれで１パス、上面１３で２パスの一層４パスの肉盛り溶接が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
Ｌ１-Ｌ３ 境界線
Ｎ１-Ｎ８ 肉盛り部
１０ ガスタービン翼
１１ ガスタービン翼本体
１２ チップスキーラ
１３ 上面
１４ 外周面
１５ 内周面
１６ 面取り面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなり、上面、第１、第２の側面を有する板状部材を含むタービン高温部品の補修方法であって、
前記板状部材の上面と第１の側面の間を面取りして、前記第１の側面、前記上面それぞれに対して第１、第２の境界線を有する面取り面を形成する工程と、
前記第１、第２の境界線の中間より、前記第１の側面側を、第１の狙い位置として、前記面取り面上に、肉盛り溶接して、第１の肉盛り部を形成する工程と、
前記第２の境界線と、前記上面と前記第２の側面の第３の境界線と、の間を第２の狙い位置として、前記上面上に、肉盛り溶接して、第２の肉盛り部を形成する工程と、
前記第１の境界線と、前記第１の狙い位置と、の間を第３の狙い位置として、前記第１の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第３の肉盛り部を形成する工程と、
前記第２、第３の境界線の間を第４の狙い位置として、前記第２の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第４の肉盛り部を形成する工程と、
を具備することを特徴とするタービン高温部品の補修方法。
【請求項２】
前記第４の狙い位置が、前記第２の狙い位置より、前記第２の側面側に配置される
ことを特徴とする請求項１記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項３】
前記第１の境界線と、前記第１の狙い位置と、の間を第５の狙い位置として、前記第３の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第５の肉盛り部を形成する工程と、
前記第２、第３の境界線の間を第６の狙い位置として、前記第４の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第６の肉盛り部を形成する工程と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１または２に記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項４】
前記面取り面と前記第１の側面のなす角度が４５°以上９０°未満である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項５】
前記面取り面の前記上面に沿った幅が、前記板状部材の幅の１／４以上１／２以下である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項６】
前記第２、第４の肉盛り部を形成する工程での単位長さ当たりでの溶加材の供給量が、前記第１、第３の肉盛り部を形成する工程での単位長さ当たりでの溶加材の供給量より、多い
ことを特徴とする請求項５記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項７】
金属からなり、上面、第１、第２の側面を有する板状部材を含むタービン高温部品の補修方法であって、
前記板状部材の上面と第１の側面の間を面取りして、前記第１の側面、前記上面それぞれに対して第１、第２の境界線を有する第１の面取り面を形成する工程と、
前記板状部材の上面と第２の側面の間を面取りして、前記第２の側面、前記上面それぞれに対して第３、第４の境界線を有する第２の面取り面を形成する工程と、
前記第１、第２の境界線の中間より、前記第１の側面側を、第１の狙い位置として、前記第１の面取り面上に、肉盛り溶接して、第１の肉盛り部を形成する工程と、
前記第３、第４の境界線の中間より、前記第２の側面側を、第２の狙い位置として、前記第２の面取り面上に、肉盛り溶接して、第２の肉盛り部を形成する工程と、
前記第２、第４の境界線の間を第３の狙い位置として、前記上面上に、肉盛り溶接して、第３の肉盛り部を形成する工程と、
前記第１の境界線と、前記第１の狙い位置と、の間を第４の狙い位置として、前記第１の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第４の肉盛り部を形成する工程と、
前記第３の境界線と、前記第２の狙い位置と、の間を第５の狙い位置として、前記第２の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第５の肉盛り部を形成する工程と、
前記第２、第３の境界線の間を第６の狙い位置として、前記第３の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第６の肉盛り部を形成する工程と、
を具備することを特徴とするタービン高温部品の補修方法。
【請求項８】
前記溶接の熱源としてレーザを使用する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項９】
前記レーザの照射方向が前記上面の垂直方向である
ことを特徴とする請求項８記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項１０】
前記溶接の溶加材として粉末を使用する
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項１１】
前記板状部材が、前記第１、第２の側面の一方を内周面、他方を外周面とする筒形状を有する
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のタービン高温部品の補修方法を用いて補修されたガスタービン動翼。
【請求項１３】
請求項１２に記載のガスタービン動翼を備えるガスタービン。
【請求項１】
金属からなり、上面、第１、第２の側面を有する板状部材を含むタービン高温部品の補修方法であって、
前記板状部材の上面と第１の側面の間を面取りして、前記第１の側面、前記上面それぞれに対して第１、第２の境界線を有する面取り面を形成する工程と、
前記第１、第２の境界線の中間より、前記第１の側面側を、第１の狙い位置として、前記面取り面上に、肉盛り溶接して、第１の肉盛り部を形成する工程と、
前記第２の境界線と、前記上面と前記第２の側面の第３の境界線と、の間を第２の狙い位置として、前記上面上に、肉盛り溶接して、第２の肉盛り部を形成する工程と、
前記第１の境界線と、前記第１の狙い位置と、の間を第３の狙い位置として、前記第１の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第３の肉盛り部を形成する工程と、
前記第２、第３の境界線の間を第４の狙い位置として、前記第２の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第４の肉盛り部を形成する工程と、
を具備することを特徴とするタービン高温部品の補修方法。
【請求項２】
前記第４の狙い位置が、前記第２の狙い位置より、前記第２の側面側に配置される
ことを特徴とする請求項１記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項３】
前記第１の境界線と、前記第１の狙い位置と、の間を第５の狙い位置として、前記第３の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第５の肉盛り部を形成する工程と、
前記第２、第３の境界線の間を第６の狙い位置として、前記第４の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第６の肉盛り部を形成する工程と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１または２に記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項４】
前記面取り面と前記第１の側面のなす角度が４５°以上９０°未満である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項５】
前記面取り面の前記上面に沿った幅が、前記板状部材の幅の１／４以上１／２以下である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項６】
前記第２、第４の肉盛り部を形成する工程での単位長さ当たりでの溶加材の供給量が、前記第１、第３の肉盛り部を形成する工程での単位長さ当たりでの溶加材の供給量より、多い
ことを特徴とする請求項５記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項７】
金属からなり、上面、第１、第２の側面を有する板状部材を含むタービン高温部品の補修方法であって、
前記板状部材の上面と第１の側面の間を面取りして、前記第１の側面、前記上面それぞれに対して第１、第２の境界線を有する第１の面取り面を形成する工程と、
前記板状部材の上面と第２の側面の間を面取りして、前記第２の側面、前記上面それぞれに対して第３、第４の境界線を有する第２の面取り面を形成する工程と、
前記第１、第２の境界線の中間より、前記第１の側面側を、第１の狙い位置として、前記第１の面取り面上に、肉盛り溶接して、第１の肉盛り部を形成する工程と、
前記第３、第４の境界線の中間より、前記第２の側面側を、第２の狙い位置として、前記第２の面取り面上に、肉盛り溶接して、第２の肉盛り部を形成する工程と、
前記第２、第４の境界線の間を第３の狙い位置として、前記上面上に、肉盛り溶接して、第３の肉盛り部を形成する工程と、
前記第１の境界線と、前記第１の狙い位置と、の間を第４の狙い位置として、前記第１の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第４の肉盛り部を形成する工程と、
前記第３の境界線と、前記第２の狙い位置と、の間を第５の狙い位置として、前記第２の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第５の肉盛り部を形成する工程と、
前記第２、第３の境界線の間を第６の狙い位置として、前記第３の肉盛り部上に、肉盛り溶接して、第６の肉盛り部を形成する工程と、
を具備することを特徴とするタービン高温部品の補修方法。
【請求項８】
前記溶接の熱源としてレーザを使用する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項９】
前記レーザの照射方向が前記上面の垂直方向である
ことを特徴とする請求項８記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項１０】
前記溶接の溶加材として粉末を使用する
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項１１】
前記板状部材が、前記第１、第２の側面の一方を内周面、他方を外周面とする筒形状を有する
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のタービン高温部品の補修方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のタービン高温部品の補修方法を用いて補修されたガスタービン動翼。
【請求項１３】
請求項１２に記載のガスタービン動翼を備えるガスタービン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２２９６３９（Ｐ２０１２−２２９６３９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９７７８６（Ｐ２０１１−９７７８６）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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