等軸晶鋳造超合金タービンブレード溶接メーカー

等軸晶鋳造超合金ブレードの溶接技術

当社のワークショップは、熱的・機械的に負荷のかかる等軸晶ブレードに対して信頼性の高い溶接を実行するための先進システムを備えています。

• インコネル、レネ、ハステロイ対応の溶加材を使用したTIG溶接

• 薄い後縁および低歪み用途のためのレーザー溶接

• 酸化に敏感な溶接ゾーンのための真空シールドチャンバー

• 相バランスと硬度を回復させるための溶接後熱処理

すべてのプロセスは、AS9100D、NADCAP、およびOEMタービンブレード仕様に準拠しています。

ブレード溶接で使用される一般的な超合金グレード

これらの合金は、等方性強度と溶接性のために等軸晶法で鋳造されます。

ケーススタディ：レネ 77 等軸晶ブレード先端 TIG 溶接修理

プロジェクト背景

50 MWガスタービンを運用するクライアントは、先端割れと侵食が見られたレネ 77 等軸晶ブレードの溶接修理を必要としていました。TIG溶接は対応溶加材で実施され、その後980°Cでの熱処理と、完全溶融および欠陥のない修理を確認するためのX線検査が行われました。

典型的な溶接ブレードタイプと産業

すべての溶接は、熱疲労寿命と高サイクル耐久性について試験されます。

等軸晶タービンブレード修理における溶接の課題

1. インコネル 738 やレネ 77 のようなガンマプライムが豊富な等軸晶合金では、パス間温度が175°Cを超えると液化割れのリスクが増加します。

2. ブレードエッジや後縁溶接時に冷却速度が制御されないと、HAZ硬度が420 HVを超えて形成されます。

3. TIGアーク中の酸素濃度が500 ppmを超えると酸化が発生し、溶接プール表面に気孔とアルファケースを引き起こします。

4. 拘束や予熱なしの等軸晶ブレード断面の薄い後縁では、溶接歪みが0.02 mmを超えます。

5. 溶接後に熱処理が適切に適用されない場合、残留応力保持 >250 MPa が機械加工後の反りを引き起こします。

超合金ブレードのための溶接プロセスソリューション

1. O₂ < 50 ppm のグローブボックス溶接により、酸化物介在物を除去し、後縁および先端溶接での完全溶融を保証します。

2. パス間温度 ≤ 150°C を維持することで、熱センサーを使用してガンマプライム液化と粒界割れのリスクを最小限に抑えます。

3. ERNiCrMo-3溶加材を使用したTIG溶接は、化学成分を一致させ、1050°Cまでの使用温度での熱疲労下でも延性を保持します。

4. 980°Cでの溶接後熱処理により、残留応力を緩和し、熱影響部内の粒構造を均質化します。

5. 1030°C、100 MPa、4時間のHIP処理により、内部気孔を閉鎖し、鋳造等軸晶ブレード修理の疲労強度を回復させます。

結果と検証

溶接実行

アルゴンシールド下で対応するレネ 77 溶加材を使用してTIG溶接を適用しました。溶接肉盛りにより、ブレード長さを±0.01 mmの公差内で回復させました。

溶接後処理

ブレードは、980°Cで2時間の応力除去熱処理を受け、その後、オプションで1030°C、100 MPaでのHIP処理を行い、表面下の空隙を除去しました。

検査

X線検査により溶接連続性を確認しました。CMMにより、翼型プロファイルが±0.008 mm以内であることを確認しました。SEM分析により、二次相欠陥のない完全な粒融合が示されました。

よくある質問

1. 等軸晶ブレード溶接に適したレネおよびインコネル合金は何ですか？

2. タービンブレード溶接後にはどのような熱処理が使用されますか？

3. 薄い後縁は歪みなしにレーザー溶接できますか？

4. 溶接されたタービンブレードはどのように検査しますか？

5. ブレード溶接修理後にコーティングは提供していますか？