[发明专利]爆炸焊接燃气涡轮护罩和形成爆炸焊接燃气涡轮的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及制造构件和形成制造构件的工艺。更尤其地，本发明涉及爆炸焊接(explosion weld)构件和爆炸焊接工艺。

背景技术

燃气涡轮内的操作温度在热和化学方面是不利的。通过铁、镍和钴基超级合金的开发和能够保护超级合金使之免于氧化、热腐蚀等的环境涂层的利用，已经取得了在高温性能方面的显著进步，但是持续开发涂层系统以改进材料的性能。

在燃气涡轮的压缩器部分中，在工艺中大气空气压缩到10到25倍的大气压力，并且绝热地加热到800°F-1250°F(427℃-677℃)。该加热和压缩的空气引导进燃烧器，在燃烧器中它与燃料混合。燃料被点燃，并且燃烧工艺将气体加热到非常高的温度，超过3000°F(1650℃)。这些热气体经过涡轮，在涡轮中固定到旋转涡轮盘的翼型抽取能量以驱动附连的发电机，其产生电能。为改进涡轮的操作的效率，燃烧温度已经提高。当然，随着燃烧温度提高，必须采取措施以防止形成用于这些燃烧的热气体的流动路径的材料的热退化。

某些已知合金用于沿这些热气体的流动路径布置的构件。这些构件的某些部分必须能够经受高于这些构件的其它部分的温度。例如，某些部分可抵抗用于绝热加热的温度(例如，800°F-1250°F)并且其它部分可进一步抵抗通过燃烧工艺加热的热气体(例如，超过3000°F)。完全由抵抗最高温度的合金制成的构件可由于过度昂贵或者不能包括在构件的其它部分中期望的其它性质而不合意。可选地，完全由仅抵抗较低温度的部分的温度的合金制成的构件可失效。

总体上，燃气涡轮护罩由一个或者多个环形件或柱形件制造。因此，制造和加工工具构造成用于从一个或者多个环形件或者柱形件制造燃气涡轮护罩。用来形成燃气涡轮护罩的多种材料的焊接可包括诸如堆焊、带极堆焊、硬焊或固态结合的技术。这些技术遭受如下缺点，即它们可基于材料的性质(例如，晶体结构、成分或其它适当性质)而受限制。

爆炸焊接是结合技术，其大体包括通过爆炸力焊接平面材料并且导致不同于其它焊接技术的微观结构。爆炸焊接允许原本通常不相容的金属进行结合。然而，爆炸焊接工艺受限于简单的形状和几何形状。由此，现有爆炸焊接技术不能在燃气涡轮护罩中使结构结合。

在本领域中将期望不遭受上述缺点中的一个或者多个的爆炸焊接涡轮护罩、爆炸焊接构件和爆炸焊接工艺。

发明内容

根据示范实施例，燃气涡轮护罩包括爆炸焊接到第二合金的第一合金。第一合金形成燃气涡轮护罩的热气体路径的至少一部分。

根据另一示范实施例，燃气涡轮护罩包括膨胀区域和爆炸焊接到第二合金的第一合金。燃气涡轮护罩的膨胀区域包括第一合金。

根据另一示范实施例，形成爆炸焊接燃气涡轮护罩的工艺包括将第一合金爆炸焊接到第二合金。第一合金形成燃气涡轮护罩的热气体路径的至少一部分。

本发明的其它特征和优点将从结合附图的优选实施例的以下更详细的描述中显而易见，该附图通过实例的方式示出了本发明的原理。

附图说明

图1示出根据本公开的实施例的示范爆炸焊接燃气涡轮护罩的透视图。

图2示出如图1所示的示范爆炸焊接燃气涡轮护罩的放大部分。

图3示出根据本公开的实施例的示范爆炸焊接燃气涡轮护罩预成型件的透视图。

图4示出根据本公开的实施例的示范爆炸焊接燃气涡轮护罩预成型件的透视图。

只要可能，相同附图标记将贯穿附图用于表示相同部件。

具体实施方式

提供爆炸焊接燃气涡轮护罩、非平面爆炸焊接构件和形成非平面爆炸焊接构件的工艺。本公开的实施例允许构件用于在热和化学方面不利的环境中，允许构件抵抗氧化和/或热腐蚀，允许构件的总体材料成本相比于单一合金构件降低，允许构件的不同部分具有不同性质(例如，耐热性质)，允许非平面构件具有通过爆炸焊接而可用的性质、允许具有原本不相容的性质的材料结合(例如，原本不相容的晶体结构和/或成分)和它们的组合。

图1示出非平面爆炸焊接构件。尤其地，图1示出爆炸焊接燃气涡轮护罩100。护罩100用于燃气涡轮并且能够周向配置并且与涡轮叶片(未示出)安装在其上的转子(未示出)同心。护罩100包括从大致平面部件109延伸的肋107。在一个实施例中，肋107和大致平面部件109包括相同材料。在另一实施例中，肋107包括不同于大致平面部件109的材料。