鑄鋼部件的修補(bǔ)方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于在現(xiàn)場對因熱應(yīng)力而在鑄鋼部件的表面產(chǎn)生的龜裂可靠地進(jìn)行修補(bǔ)。在本發(fā)明中，將鋼部件的表面部(11)的含有龜裂(12)的部分去除而形成凹部(15)，向凹部(15)嵌入比鑄鋼部件軟且由與鑄鋼部件能夠焊接的金屬形成的第一修補(bǔ)部件(20)(純鎳制部件等)，且通過點(diǎn)焊將嵌入的第一修補(bǔ)部件(20)和鑄鋼部件接合。另外，以與龜裂(12)的長邊方向交叉的方式，且以橫跨在嵌入的第一修補(bǔ)部件(20)之上的方式，焊接比鑄鋼部件軟且由與鑄鋼部件能夠焊接的金屬形成的帶狀的第二修補(bǔ)部件(30)。
【專利說明】
鑄鋼部件的修補(bǔ)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及對因熱應(yīng)力而在鑄鋼部件的表面產(chǎn)生的龜裂進(jìn)行修補(bǔ)的修補(bǔ)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]火力發(fā)電設(shè)備、原子能發(fā)電設(shè)備等的鑄鋼部件由于多長期間處于高溫、高壓條件下，因此它們受到因熱應(yīng)力而引起的蠕變損傷，進(jìn)而因此而產(chǎn)生龜裂。
[0003]在修補(bǔ)這種龜裂的情況下，通常采用將龜裂的表面附近削除，在其之上進(jìn)行堆焊而進(jìn)行熱處理的方法。例如，如專利文獻(xiàn)I所記載，在修補(bǔ)渦輪葉表面的情況下進(jìn)行以下熱處理，即，在表面的龜裂形成切削面，對該切削面的周圍進(jìn)行加熱，在加熱的狀態(tài)下用鎳系合金等焊接材料進(jìn)行焊接、堆焊，并在逐漸冷卻后對堆焊部進(jìn)行切削而析出γ ' (gammaprime)相。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-214541號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的課題
[0008]然而，對于火力發(fā)電設(shè)備、原子能發(fā)電設(shè)備等的鑄鋼部件，由于蒸汽輪機(jī)機(jī)室、蒸汽輪機(jī)的閥等大型部件較多，因此，在進(jìn)行熱處理的情況下，不能將這些部件帶回工廠。因此，不得不在現(xiàn)場進(jìn)行熱處理，但是，因?yàn)樵诂F(xiàn)場能夠進(jìn)行的熱處理的規(guī)模有限，所以，其結(jié)果，熱處理不充分，反而產(chǎn)生修補(bǔ)部分脆化而變得易于破裂等問題。
[0009]本發(fā)明鑒于這種情況而提出，其目的在于提供一種對因熱應(yīng)力而在鑄鋼部件的表面產(chǎn)生的龜裂在現(xiàn)場可靠地進(jìn)行修補(bǔ)的修補(bǔ)方法。
[0010]用于解決課題的方案
[0011]用于實(shí)現(xiàn)上述的目的的本發(fā)明之一是對因熱應(yīng)力而在鑄鋼部件的表面產(chǎn)生的龜裂進(jìn)行修補(bǔ)的修補(bǔ)方法，上述修補(bǔ)方法的特征在于，將上述鑄鋼部件的表面部的含有上述龜裂的部分去除而形成凹部，向上述凹部嵌入比上述鑄鋼部件軟且由與上述鑄鋼部件能夠焊接的金屬形成的第一修補(bǔ)部件，通過點(diǎn)焊，接合上述嵌入的第一修補(bǔ)部件和上述鑄鋼部件。
[0012]如本發(fā)明所述，通過將比鑄鋼部件軟且由與鑄鋼部件能夠焊接的金屬形成的第一修補(bǔ)部件嵌入去除了龜裂的部分，從而該第一修補(bǔ)部件能夠?qū)ψ陨?位于龜裂的去除部分的凹部)施加的熱應(yīng)力分到周圍。由此，能夠防止從修補(bǔ)部分產(chǎn)生龜裂。另外，在本發(fā)明中，通過容易在現(xiàn)場施工的點(diǎn)焊進(jìn)行第一修補(bǔ)部件與鑄鋼部件的焊接。由此，能夠在現(xiàn)場對因熱應(yīng)力而在鑄鋼部件的表面產(chǎn)生的龜裂可靠地進(jìn)行修補(bǔ)。
[0013]另外，本發(fā)明的另一個(gè)的特征在于，以與上述龜裂的長邊方向交叉的方式，且以橫跨在上述嵌入的第一修補(bǔ)部件之上的方式，焊接比上述鑄鋼部件軟且由與上述鑄鋼部件能夠焊接的金屬形成的帶狀的第二修補(bǔ)部件。
[0014]與龜裂的長邊方向交叉的方向?yàn)橐子谑┘訜釕?yīng)力的方向。因此，如本發(fā)明所述，通過以與龜裂的長邊方向交叉的方式，且以橫跨在第一修補(bǔ)部件之上的方式，焊接比鑄鋼部件軟的第二修補(bǔ)部件，從而能夠可靠地防止來自修補(bǔ)部分的龜裂的產(chǎn)生。
[0015]另外，本發(fā)明的另一個(gè)的特征在于，通過點(diǎn)焊進(jìn)行接合裝配的上述第二修補(bǔ)部件和上述鑄鋼部件的主體。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，對于第二修補(bǔ)部件的焊接也進(jìn)行點(diǎn)焊來接合，因此，能夠容易地進(jìn)行在現(xiàn)場的施工。
[0017]另外，本發(fā)明的另一個(gè)的特征在于，上述第一修補(bǔ)部件及上述第二修補(bǔ)部件由相同的原料形成。
[0018]由于第一修補(bǔ)部件及第二修補(bǔ)部件由相同的原料形成，從而能夠?qū)π扪a(bǔ)部分施加的熱應(yīng)力均勻地分散至周圍，因此，能夠有效地抑制來自修補(bǔ)部分的龜裂的產(chǎn)生。
[0019]此外，作為該情況下的第一修補(bǔ)部件及第二修補(bǔ)部件，例如，適于應(yīng)用鎳的純度為99.9%以上的金屬制部件。
[0020]發(fā)明的效果
[0021 ]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種對因熱應(yīng)力而在鑄鋼部件的表面產(chǎn)生的龜裂在現(xiàn)場可靠地進(jìn)行修補(bǔ)的修補(bǔ)方法。
【附圖說明】
[0022]圖1是說明蒸汽輪機(jī)氣缸的外殼部件的一例的圖。
[0023]圖2是龜裂12的放大圖。
[0024]圖3是表示基于切削線13的龜裂部分的去除的圖。
[0025]圖4是說明第一修補(bǔ)部件20的結(jié)構(gòu)的圖。
[0026]圖5是說明第一修補(bǔ)部件20向凹部15的裝配的圖。
[0027]圖6是說明對第一修補(bǔ)部件20和主材料的表面部11進(jìn)行固定的點(diǎn)焊的圖。
[0028]圖7是說明第二修補(bǔ)部件30的結(jié)構(gòu)的圖。
[0029]圖8是說明第二修補(bǔ)部件30向槽部16裝配的圖。
[0030]圖9是說明對第二修補(bǔ)部件30和主材料進(jìn)行固定的點(diǎn)焊的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]本實(shí)施方式的鑄鋼部件的修補(bǔ)方法能夠應(yīng)用于因熱應(yīng)力而產(chǎn)生的鑄鋼部件的龜裂的修補(bǔ)，能夠應(yīng)用于例如類似圖1所示的、設(shè)于火力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠等的蒸汽輪機(jī)氣缸的外殼部件10。
[0032]蒸汽輪機(jī)氣缸的外殼部件10由CrMoV鑄鋼等鑄鋼部件構(gòu)成，伴隨其啟動、停止而受到熱應(yīng)力。因此，蒸汽輪機(jī)氣缸的外殼部件10受到蠕變損傷，從而在內(nèi)側(cè)的表面部11產(chǎn)生龜裂12。龜裂12例如，如該圖所示，呈曲折狀。以下，以該龜裂12的修補(bǔ)方法為例，對本實(shí)施方式的鑄鋼部件的修補(bǔ)方法進(jìn)行說明。
[0033]圖2是龜裂12的放大圖。首先，在本實(shí)施方式的修補(bǔ)方法中，如本圖所示，對在表面部11產(chǎn)生的龜裂12確定龜裂12的長邊方向(第一方向)和與之正交的方向，即龜裂12的短邊方向(第二方向)。然后，用游標(biāo)卡尺等測量該長邊方向的龜裂12的長度及短邊方向的龜裂12的長度。
[0034]需要修補(bǔ)的龜裂12的長邊方向的長度為例如5mm?100mm，龜裂12的短邊方向的長度為例如0.1mm?10mm。如圖2所示，在本實(shí)施方式中，龜裂12的長邊方向的長度設(shè)為L，且短邊方向的長度設(shè)為W。
[0035]然后，將該龜裂12去除。為了便于說明，如圖3所示，在本實(shí)施方式中，在主材料的表面設(shè)定包圍龜裂12整體的矩形的切削線13。切削線13的長邊13a的方向與先前設(shè)定的龜裂12的長邊方向平行，切削線13的短邊13b的方向與先前設(shè)定的龜裂12的短邊方向平行。
[0036]切削線13的長邊13a的長度為例如Imm?120mm左右。另外，切削線13的短邊13b的長度為例如Imm?30mm左右。如本圖所示，在本實(shí)施方式中，切削線13的長邊13a設(shè)為L2，切削線13的短邊13b設(shè)為W2。
[0037]然后，基于該切削線13將龜裂12和其周圍去除。即，如圖3所示，沿著切削線13將表面部11削除至深度方向的中途。該作業(yè)利用例如鉆、立銑床等工具進(jìn)行。
[0038]此外，削除表面部11的深度需要比認(rèn)為龜裂12進(jìn)展的深度更深。在不清楚龜裂12向內(nèi)部進(jìn)展的程度的情況下，可以一邊確認(rèn)龜裂的有無，一邊一點(diǎn)點(diǎn)地反復(fù)進(jìn)行切削。
[0039]此外，具體而言，削除深度為例如Imm?10mm左右。如圖3所示，在本實(shí)施方式，形成作為具有深度方向的邊14的大致長方體的空間的凹部15，邊14具有長度D2。
[0040]接下來，用圖4所示的修補(bǔ)部件(以下，稱為第一修補(bǔ)部件20)修補(bǔ)如上所述地形成的凹部15。第一修補(bǔ)部件20成形為與凹部15相同的形狀。為了便于說明，在本實(shí)施方式中，形成為具有長度L2的邊21、長度W2的邊22以及長度D2的邊23的長方體狀的部件。
[0041]然后，將該第一修補(bǔ)部件20如圖5所示地埋設(shè)于凹部15。具體而言，使第一修補(bǔ)部件20的邊21和切削線13的長邊13a、第一修補(bǔ)部件20的邊22和切削線13的短邊13b、第一修補(bǔ)部件20的邊23和凹部15的深度方向的邊14分別對應(yīng)，從而將第一修補(bǔ)部件20嵌入凹部15，且從表面?zhèn)葘Φ谝恍扪a(bǔ)部件20進(jìn)行敲擊而將其按入。
[0042]在此，第一修補(bǔ)部件20的原料是比表面部11的原料(鑄鋼)軟的金屬制原料。該理由如下。即，這是因?yàn)?，產(chǎn)生了龜裂12的表面部11是易于受熱應(yīng)力的部位，因此，通過向此嵌入比作為表面部11的原料的鑄鋼軟的第一修補(bǔ)部件20，將對該第一修補(bǔ)部件20施加的熱應(yīng)力分散至周圍，從而極難產(chǎn)生來自于修補(bǔ)部分的龜裂。
[0043]作為這種第一修補(bǔ)部件20的原料，為例如純鎳。優(yōu)選鎳的純度至少為99.9%以上。另外，在鎳以外的金屬中，應(yīng)用例如鉻、鐵、鋁等，優(yōu)選該情況下的純度為99.9999%以上。
[0044]然后，如圖6的符號24所示，點(diǎn)焊第一修補(bǔ)部件20。即，在表面部11通過點(diǎn)焊接合第一修補(bǔ)部件20的角部和主材料。此外，在圖6的例中，點(diǎn)焊了四角。該點(diǎn)焊例如能夠通過TIG(Tungsten Inert Gas)焊進(jìn)行。
[0045]第一修補(bǔ)部件20需要為能夠如上所述地進(jìn)行點(diǎn)焊的金屬制原料。上述的純鎳等滿足該條件。
[0046]然后，再對通過第一修補(bǔ)部件20修補(bǔ)的部分進(jìn)行加強(qiáng)。圖7是用于該加強(qiáng)的部件(以下，稱為第二修補(bǔ)部件30)。如該圖所示，第二修補(bǔ)部件30是帶狀部件。
[0047]第二修補(bǔ)部件30裝配于主材料的表面部11。圖8是說明第二修補(bǔ)部件30向主材料的裝配的圖。如該圖所示，在裝配第二修補(bǔ)部件30時(shí)，在主材料的表面部11形成有槽部16。
[0048]槽部16通過沿著設(shè)于主材料的表面的矩形的切削線17切削表面部11而形成。槽部16具有在裝配第二修補(bǔ)部件30時(shí)與第二修補(bǔ)部件30嵌合的形狀。槽部16通過例如刀具、立銑床等工具而形成。此外，槽部16也可以通過研磨等其它機(jī)械加工來去除表面部11而形成。
[0049]如該圖所不，槽部16設(shè)置成橫跨在第一修補(bǔ)部件20之上，槽部16的長邊方向設(shè)為與第一修補(bǔ)部件20的長邊方向(第一方向)交叉的方向。槽部16的長邊方向優(yōu)選為與長邊方向形成的角為大致直角(80?90度)的方向(與龜裂12的短邊方向平行的方向)。在本實(shí)施方式中，也使槽部16的長邊方向與長邊方向形成的角為大致直角。
[0050]另外，優(yōu)選槽部16的深度設(shè)計(jì)成，與第二修補(bǔ)部件30的厚度一致，且在裝配了第二修補(bǔ)部件30時(shí)，修補(bǔ)部分的主材料的表面變平坦。在本實(shí)施方式中，也使槽部16的深度與第二修補(bǔ)部件30的厚度一致。
[0051]此外，槽部16的長邊方向的長度為例如5mm?100mm，槽部16的短邊方向(與第一修補(bǔ)部件20的長邊方向平行的方向)的長度為例如Imm?20mm，槽部16的深度方向的長度為例如Imm?20mm。在本實(shí)施方式中，如圖8所示，設(shè)槽部16的長邊方向的長度為L3、短邊方向的長度為W3、且深度方向(壁厚方向)的長度為D3。因此，第二修補(bǔ)部件30的長邊方向的長度為L3，寬度方向的長度為W3，厚度方向的長度為D3。
[0052]此外，第二修補(bǔ)部件30的原料與第一修補(bǔ)部件20相同，為能夠進(jìn)行點(diǎn)焊的金屬制原料。而且，優(yōu)選第二修補(bǔ)部件30的原料與第一修補(bǔ)部件20相同且為比表面部11軟的金屬制原料。通過第一修補(bǔ)部件20的原料與第二修補(bǔ)部件30的原料相同，從而將對修補(bǔ)部分時(shí)間的熱應(yīng)力均勻地分散至周圍，因此，能夠有效地抑制來自修補(bǔ)部分的龜裂的產(chǎn)生。
[0053]作為這種第二修補(bǔ)部件30的原料的例，能夠列舉上述的純鎳，且優(yōu)選其純度至少為99.9%以上。另外，在鎳以外的金屬中，能夠使用例如鉻、鐵、鋁等，但優(yōu)選該情況下的純度為99.9999%以上。
[0054]最后，通過點(diǎn)焊將嵌入槽部16的第二修補(bǔ)部件30和主材料固定。即，如圖9的符號31所示，通過點(diǎn)焊將第二修補(bǔ)部件30的四個(gè)角部的每一個(gè)和切削線17的四個(gè)角部的每一個(gè)固定。此外，該點(diǎn)焊例如通過TIG(Tungsten Inert Gas)焊來進(jìn)行。
[0055]由此，通過將第二修補(bǔ)部件30安裝于與第一修補(bǔ)部件20的長邊方向交叉的方向、即與龜裂12的長邊方向交叉的方向，能夠有效地防止來自修補(bǔ)部分的龜裂的產(chǎn)生。即，與龜裂12的產(chǎn)生方向(龜裂12的長邊方向)交叉的方向?yàn)橐子谑┘訜釕?yīng)力的方向，因此，通過將第二修補(bǔ)部件30與第一修補(bǔ)部件20同樣地形成為比鑄鋼部件軟的原料，能夠有效地防止龜裂的產(chǎn)生。
[0056]另外，該情況下，第二修補(bǔ)部件30與主材料的焊接與第一修補(bǔ)部件20的情況相同地通過點(diǎn)焊進(jìn)行，因此能夠容易地進(jìn)行在現(xiàn)場的施工。
[0057]如以上所說明地，在本實(shí)施方式的修補(bǔ)方法中，通過將比作為修補(bǔ)對象部件的鑄鋼部件軟且由與鑄鋼部件能夠焊接的金屬形成的第一修補(bǔ)部件20嵌入凹部15，從而該第一修補(bǔ)部件20能夠?qū)π扪a(bǔ)部分時(shí)間的熱應(yīng)力分到周圍，因此，能夠防止來自修補(bǔ)部分的龜裂的產(chǎn)生。從而，能夠?qū)σ驘釕?yīng)力而在鑄鋼部件的表面產(chǎn)生的龜裂可靠地進(jìn)行修補(bǔ)。
[0058]特別地，因熱應(yīng)力而產(chǎn)生的龜裂易于產(chǎn)生在部件的表面。因此，將第一修補(bǔ)部件20形成與凹部15嵌合的形狀，且使埋入凹部15的第一修補(bǔ)部件20與凹部15的表面接觸，從而能夠有效地防止來自凹部15的表面的龜裂的產(chǎn)生。
[0059]另外，在本實(shí)施方式的修補(bǔ)方法中，通過容易在現(xiàn)場施工的點(diǎn)焊進(jìn)行第一修補(bǔ)部件20及第二修補(bǔ)部件30與主材料的焊接。從而，即使在類似于設(shè)于火力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠等的大型的鑄鋼部件產(chǎn)生龜裂的情況下，也能夠在現(xiàn)場對該龜裂可靠地進(jìn)行修補(bǔ)。
[0060]以上的實(shí)施方式的說明用于使本發(fā)明的理解簡單，并非限定本發(fā)明。本發(fā)明只要不脫離其宗旨能夠進(jìn)行變化、改良，并且包括其等效物。
[0061]例如，在圖8、9中，第二修補(bǔ)部件30設(shè)置有多個(gè)，但是在龜裂12短的情況下，也可以僅設(shè)置一個(gè)。
[0062]符號的說明
[0063]10—渦輪機(jī)機(jī)殼的外殼部件，11一表面部，12—龜裂，13—切削線，13a—長邊，13b—短邊，14一深度方向的邊，15—凹部，16—槽部，17—切削線，20—第一修補(bǔ)部件，21 —邊，22一邊，23一邊，30一第二修補(bǔ)部件ο
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鑄鋼部件的修補(bǔ)方法，是對因熱應(yīng)力而在鑄鋼部件的表面產(chǎn)生的龜裂進(jìn)行修補(bǔ)的修補(bǔ)方法，上述修補(bǔ)方法的特征在于， 將上述鑄鋼部件的表面部的含有上述龜裂的部分去除而形成凹部， 向上述凹部嵌入比上述鑄鋼部件軟且由與上述鑄鋼部件能夠焊接的金屬形成的第一修補(bǔ)部件， 通過點(diǎn)焊，接合上述嵌入的第一修補(bǔ)部件和上述鑄鋼部件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄鋼部件的修補(bǔ)方法， 以與上述龜裂的長邊方向交叉的方式，且以橫跨在上述嵌入的第一修補(bǔ)部件之上的方式，焊接比上述鑄鋼部件軟且由與上述鑄鋼部件能夠焊接的金屬形成的帶狀的第二修補(bǔ)部件。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑄鋼部件的修補(bǔ)方法，其特征在于， 通過點(diǎn)焊進(jìn)行接合裝配的上述第二修補(bǔ)部件和上述鑄鋼部件的主體。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鑄鋼部件的修補(bǔ)方法，其特征在于， 上述第一修補(bǔ)部件及上述第二修補(bǔ)部件由相同的原料形成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鑄鋼部件的修補(bǔ)方法，其特征在于， 上述第一修補(bǔ)部件及上述第二修補(bǔ)部件為鎳的純度為99.9%以上的金屬制部件。
【文檔編號】B23K31/00GK105980101SQ201480075520
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年2月13日
【發(fā)明人】西田秀高
【申請人】中國電力株式會社