具体实施方式

现在参考附图描述本公开的示例性实施方案，其中在全文中类似的附图标号始终用于指代类似的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对本公开的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开，并且本公开不限于本文所公开的示例性实施方案。

如本文所用的冠词“一个(a和an)”意味着在本发明的说明书和权利要求中所描述的实施方案中当应用到任何特征时的一个或多个。“一个(a和an)”的使用不将含义限于单个特征，除非具体声明这种限制。单数或复数名词或名词短语之前的冠词“所述”代表一个或多个具体指定的特征，并且可根据其所使用的环境而具有单数或复数含义。形容词“任何”不加选择地意味着一个、一些或全部的任何数量。

图1例示了可应用示例性实施方案的轴流蒸汽涡轮的区段。示出了壳体部件10、蒸汽流动路径22以及包括静止叶片列16和下游旋转叶片列18的末级20。

壳体部件10形成轴向蒸汽流动路径22的径向外界限，从而部分地限定轴向蒸汽流动路径22。壳体部件10可另外提供用于承载一个或多个静止叶片列16的载体装置。壳体部件10可仅形成蒸汽涡轮的壳体的一部分。即，壳体部件10是若干部件中的一个部件。另选地，壳体部件10可限定蒸汽涡轮的壳体。

如图1所示，包含在轴向蒸汽流动路径22内的是静止叶片列16或通过流动路径22的工作流体，通过旋转刀片列18使这些静止叶片列各自向下游延伸，该延伸是对应于标称流动方向的轴向方向。包含在流动路径22内的最后一个叶片列16/刀片列18组合限定涡轮的末级20。

在图2所示的示例性实施方案中，壳体部件10包括：基部12，该基部由结节状铸铁(或延性铸铁)制成；和修理区域14，该修理区域位于基部12的暴露于蒸汽流动路径22的区域中。修理区域14由位于填料或填充层下面的黄油层组成。在示例性实施方案中，修理区域14位于径向介于旋转刀片列18和基部12之间的区域中，其中径向方向被限定为垂直于旋转刀片列18的旋转轴线的方向。然而，修理区域14可位于壳体10中或该壳体上的任何位置。

图3例示了根据本公开的方面的包括一个或多个黄油层32以及一个填充层34的修理区域14的剖视图。基板或基部12包含结节状铸铁，该结节状铸铁也可称为延性铁、延性铸铁、球状石墨铁或球状石墨铸铁。在延性铸铁或结节铸铁中，石墨呈球体或结节的形式，而不是像灰铸铁中那样的薄片。在灰铸铁中，锋利的石墨薄片在金属基体内产生应力集中点。相比之下，结节铸铁中的圆形或球形结节抑制裂纹的产生，从而提供增强的延展性和优异的机械性能。在修理之前，区域14可表现为腔体或凹陷的形式，并且可进一步挖掘该凹陷以提供在其上建设修理的稳定基部。接着可使基板或部件经受任选的预热步骤，其中将基板加热至最高204℃(400°F)。该任选的加热步骤有利于去除不期望的水分含量。

在获得令人满意的基部形状之后，将两个或更多个黄油层或隔离(buttering)层32施加到基部12。每个黄油层32可包含镍、镍合金、镍铁合金或镍铁锰合金。黄油层32相对较软，并且由于来自铸铁基部14的较大增碳而不形成脆性微观结构。黄油层32优选地以低热输入、小于204℃(400°F)的焊层间温度和低至无预热来施加。焊层间温度是沉积后续焊道的焊接部位的温度，并且选择具体地最大焊层间温度以控制焊接金属微观结构显影并最小化奥氏体镍和镍合金的固化或液化开裂的风险。如果局部温度高于期望的焊层间温度，则焊工必须等待焊接部位冷却，之后进行另一个阶段。

将填充层34施加在黄油层32上。填充层34可包含1个或多个低碳钢层。低碳钢材料或焊接电极是其中碳含量不超出约0.25％并且锰含量不超出约1.65％的材料或焊接电极。碳钢材料具有与结节状铸铁相似的平均热膨胀系数，从而确保焊接区域将在壳体的热循环期间以与基材大致相同的速率膨胀和收缩。可在一个或多个阶段中施加填充层34，直到获得期望的轮廓为止。使用填充层34的优点在于，其可以比黄油层32较高的速率并且以高达400℃(750°F)的较高的焊层间温度沉积。

可通过使用焊接电极或焊丝来沉积黄油层32。用于焊接/隔离电极的材料组成(按重量计)的一个示例为铁(Fe)平衡、约56.8％的镍(Ni)、约1.18％的碳(C)、约0.49％的硅(Si)和约0.49％的锰(Mn)。所得焊接金属的机械性能为约480N/mm²或70ksi的拉伸强度、约18％的伸长率和约170HV至190HV或85HRB至90HRB的硬度。焊接/隔离电极材料组成的附加示例为：Ni平衡、0.80％至5.3％的Fe、0.43％至1.2％的C、0.25％至2.5％的锰、0.32％至0.70％的Si。此外，镍或镍合金焊接/隔离电极也可在用于黄油层32的具体应用中采用。合适的Ni合金具有至少85％的Ni的组成，Ni-Fe合金具有45％-75％的Ni，其余为Fe，并且Ni-Fe-Mn合金具有最少35％的Ni、10％至15％的Mn，其余为Fe。镍合金可具有微量或少量的C、Si、Mn、Cu、Al和高达3％的强碳化物形成元素。

图4例示了用于修理形成涡轮中的流动路径的一部分的壳体部件的方法40的流程图。涡轮可以是气体涡轮或蒸汽涡轮。该方法包括制备基材的制备步骤42。基材10为延性铸铁或结节状铸铁。制备步骤42可包括识别需要修理或维修的区域，挖掘该区域并清洁该区域。挖掘可能需要去除松散的基材或将区域的形状剖绘为期望的形状以用于后续修理/维修。在制备基材之后，施加步骤44将一个或多个黄油层32施加到基材10。以第一预热温度和第一焊层间温度将(一个或多个)黄油层32施加在基材10上。第一预热温度可以是约室温或高达204℃(400°F)的环境温度。焊层间温度在环境温度至204℃(400°F)的范围内。

第二施加步骤46将一个或多个填充层34施加在黄油层32上。以范围在环境温度至400℃(750°F)之间的第二焊层间温度施加填充层34。第一热输入水平可低于第二热输入水平。也可以高于第一沉积速率的第二沉积速率施加填充层34。精加工步骤48可用于将修理区域的表面机加工或抛光成期望的形状轮廓或表面粗糙度。

当元件或层被称为“在...上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一个元件或层，它可直接在另一个元件或层上、接合到、连接到或联接到另一个元件或层，或者可存在居间元件或层。相比之下，当元件被称为“直接在...上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一个元件或层时，可不存在居间元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如，“在...之间”与“直接在...之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。

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