[发明专利]暴露至使用中的腐蚀损伤的动力涡轮盘的寿命延长

说明书

一种用于延长具有腐蚀损伤的动力涡轮盘（12）的使用寿命的修复方法（72），其中动力涡轮机（14）包括级（16、18、20、22）和级间间隙（26、28、30、32）。所述方法（72）包括：对没有腐蚀的基线盘的基线配置进行第一热分析（74）以确定第一稳态温度分布（44）。然后将腐蚀受损的盘（12）机加工（76）至适于修复所述腐蚀的深度以形成经机加工盘。对所述经机加工盘进行第二热分析（78）以确定所述经机加工盘的第二稳态温度分布。然后针对所述经机加工盘的盘轴对称特征（1‑10）计算第一预测安全循环寿命（PSCL）（80）。还针对所述经机加工盘的盘枞树特征（70）计算第二预测安全循环寿命（PSCL）（82）。此外，使所述方法（72）合格（84）以确保所述经机加工盘的质量与新盘一致。

优先权要求

本申请根据35 U.S.C.§119（e）要求于2017年6月20日提交的并且题为“DAMAGEREMOVAL AND LIFE EXTENSION OF POWER TURBINE DISKS THAT ARE EXPOSED TO IN-SERVICE CORROSION OR OTHER OPERATIONAL DAMAGE BY USING SKIM MACHINING”（“通过使用铲削机加工对暴露至使用中的腐蚀或其他操作损伤的动力涡轮盘的损伤去除和寿命延长”）（代理人档案号2017P12697US）的共同待决的美国临时申请No.62/522,317的权益，所述美国临时申请以其全文通过引用并入本文中，并且本申请要求其优先权的权益。

背景技术

技术领域

本发明的方面涉及一种用于延长具有腐蚀损伤的动力涡轮盘的使用寿命的修复方法，并且更具体地，涉及一种包括如下步骤的修复方法：对没有腐蚀的基线盘的基线配置进行第一热分析以确定第一稳态温度分布；将腐蚀受损的盘机加工至适于修复所述腐蚀的深度以形成经机加工的盘；对经机加工的盘进行第二热分析以确定经机加工盘的第二稳态温度分布；针对经机加工盘的盘轴对称特征计算第一预测安全循环寿命（PSCL）；针对经机加工盘的盘枞树特征计算第二预测安全循环寿命（PSCL）；以及使所述修复方法合格以确保所述经机加工盘的质量与新盘一致。

2. 相关技术的描述

利用动力涡轮机的航改燃气涡轮机在全球频繁用于油气和发电应用中。许多这些单元在离岸和海洋环境中操作，其中入口空气和燃料通常含有腐蚀性污染物，所述腐蚀性污染物可能导致严重高温表面浸蚀和关键动力涡轮机部件的机械性质的退化。这些动力涡轮机的性能和耐久性在很大程度上取决于热区段部件抵抗高温表面浸蚀并维持其机械性质的能力。动力涡轮盘的基质材料通常是铁基或镍基超级合金。

在过去几年内，在动力涡轮机大修期间已经观察到多次盘腐蚀损伤事件，尤其是对于放置在海洋环境中的单元来说的盘腐蚀损伤事件。在涡轮盘的包括涡轮机叶片附接特征（即，称为盘枞树区域）以及经受气体和扭矩传递特征的盘面的区域处已经观察到实质性腐蚀损伤部分。在这些情况下，腐蚀机制已经被识别为低温热腐蚀（LTHC），也称为II型热腐蚀。此类腐蚀可以导致合金金属机械性质的实质性退化。期望修复暴露至腐蚀和其他操作损伤的动力涡轮盘，以便延长使用中的盘的操作寿命，而不危害设备的安全性和可靠性。

发明内容

公开了一种用于延长具有腐蚀损伤的动力涡轮盘的使用寿命的修复方法，其中动力涡轮机包括级和级间间隙。所述方法包括：对没有腐蚀的基线盘的基线配置进行第一热分析以确定第一稳态温度分布。所述方法还包括：将腐蚀受损的盘机加工至适于修复所述腐蚀的深度以形成经机加工盘，其中在统计学上确立用于机加工所述盘的所述深度。然后对经机加工盘进行第二热分析以确定所述经机加工盘的第二稳态温度分布。另外，所述方法包括：针对经机加工盘的盘轴对称特征计算第一预测安全循环寿命（PSCL）以及针对经机加工盘的盘枞树特征计算第二预测安全循环寿命（PSCL）。此外，使所述修复方法合格以确保所述经机加工盘的质量与新盘一致，其中使修复方法合格包括：机加工试验、机械性质和金相评估以及残余应力评估。