特許 6642780 析出強化型鋳造合品の溶接補修方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6642780

(24)【登録日】2020年1月8日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】析出強化型鋳造合品の溶接補修方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/04 20060101AFI20200130BHJP

   B23K 28/02 20140101ALI20200130BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20200130BHJP

   B23K 26/342 20140101ALI20200130BHJP

   B23K 9/167 20060101ALI20200130BHJP

   B22F 3/115 20060101ALI20200130BHJP

   B22F 3/105 20060101ALI20200130BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/04 V

   B23K28/02

   B23K31/00 D

   B23K26/342

   B23K9/167 A

   B22F3/115

   B22F3/105

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2019-549496(P2019-549496)

(86)(22)【出願日】2019年2月25日

(86)【国際出願番号】JP2019007007

【審査請求日】2019年9月10日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】一色国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】西田 秀高

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１３６３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７４３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１９０６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−７９０５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ９／０４

Ｂ２２Ｆ ３／１０５

Ｂ２２Ｆ ３／１１５

Ｂ２３Ｋ ９／１６７

Ｂ２３Ｋ ２６／３４２

Ｂ２３Ｋ ２８／０２

Ｂ２３Ｋ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

析出強化型鋳造合品の損傷部を補修する方法であって、
前記鋳造合品よりも靱性が高い固溶強化型溶接材料を用い、マイクロティグ溶接により前記損傷部の表面に第１溶接層を形成する第１溶接層形成工程と、
二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用い、前記マイクロティグ溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により肉盛することで前記第１溶接層の上に第２溶接層を形成する第２溶接層形成工程と
を有する、析出強化型鋳造合品の溶接補修方法。

【請求項2】

析出強化型鋳造合品の損傷部を補修する方法であって、
前記鋳造合品よりも靱性が高い固溶強化型溶接材料を用い、マイクロティグ溶接により前記損傷部の表面に第１溶接層を形成する第１溶接層形成工程と、
前記第１溶接層形成工程と同じ溶接材料を用い、前記マイクロティグ溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により前記第１溶接層の上に第２溶接層を形成する第２溶接層形成工程と、
二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用い、前記マイクロティグ溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により肉盛することで前記第２溶接層の上に第３溶接層を形成する第３溶接層形成工程と
を有する、析出強化型鋳造合品の溶接補修方法。

【請求項3】

析出強化型鋳造合品の損傷部を補修する方法であって、
前記鋳造合品よりも靱性が高い固溶強化型溶接材料を用い、レーザー溶接により前記損傷部の表面に第１溶接層を形成する第１溶接層形成工程と、
二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用い、前記レーザー溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により肉盛することで前記第１溶接層の上に第２溶接層を形成する第２溶接層形成工程と
を有する、析出強化型鋳造合品の溶接補修方法。

【請求項4】

前記第１溶接層形成工程における、マイクロティグ溶接電流を５０Ａ以下とする、請求項１又は２に記載の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法。

【請求項5】

前記第１溶接層の厚みを、１ｍｍ以上、溶接層の合計厚みの１／３以下とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法。

【請求項6】

前記第１溶接層形成工程においては、前記損傷部の露出面を覆うように前記第１溶接層を形成する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、析出強化型鋳造合品の溶接補修方法に関する。

【背景技術】

【0002】

火力発電設備や原子力発電設備等におけるタービンの動翼、燃焼器、尾筒等の鋳造品は、その素材に析出強化型の超耐熱合金（ニッケル基超耐熱合金等）を用いることで、高温強度を向上させることができる。しかしながら、これらの鋳造品も長期間にわたって高温・高圧条件下におかれると、タービンの起動及び停止の繰り返し等により発生する熱応力が原因となって、表面等に亀裂や損傷が生じることがある。この場合、発電所ではＴＩＧ溶接やレーザー溶接等で補修を行うことで対応している。

【0003】

この点、母材の素材を改良することで、補修の効果を上げることが考えられる。例えば、特許文献１には、Ａｌ：５ａｔ％より大で１３ａｔ％、Ｖ：９．５％以上で１７．４ａｔ％より小、Ｎｂ：０ａｔ％以上５ａｔ％以下、Ｂ：５０重量ｐｐｍ以上１０００重量ｐｐｍ以下、残部は不純物を除きＮｉからなり、初相Ｌ１₂相と（Ｌ１₂＋Ｄ０₂₂）共析組織との２重複相組織を有するＮｉ₃Ａｌ基金属間化合物が記載されている。また、特許文献２には、Ｎｉを主成分とし且つＡｌ：２〜９原子％，Ｖ：１０〜１７原子％，（Ｔａ及び／又はＷ）：０．５〜８原子％，Ｎｂ：０〜６原子％，Ｃｏ：０〜６原子％，Ｃｒ：０〜６原子％を含む合計１００原子％の組成の合計重量に対してＢ：１０〜１０００重量ｐｐｍを含むＮｉ基金属間化合物合金において、初析Ｌ１₂相と（Ｌ１₂＋Ｄ０₂₂）共析組織とからなる２重複相組織を有するものが開示されている。

【0004】

他方、補修方法としては、特許文献３には、ガスタービン部材等の母材の損傷部分を除去し、損傷部分が除去された被除去部に中間層を形成した後、本肉盛溶接してガスタービン部材を補修することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２００７／０８６１８５号

【特許文献2】特開２００９−２１５６４９号公報

【特許文献3】特開２０１３−６８０８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところが、特許文献３に代表されるような溶接作業は、非常に煩雑で未だ効率が悪いのが現状である。例えば、燃焼器、尾筒は工場に運搬した後熱処理が必要であるが、大型の部品であることから時間もコストもかかる。また、動翼の場合は、先端部の減肉に対してレーザー溶接やＴＩＧ溶接を行っているが、亀裂が再発生することが多く、歩留まりが良くない。

【0007】

本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、析出強化型鋳造合品を確実かつ効率的に補修することが可能な析出強化型鋳造合品の溶接補修方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前述の目的を達成するための本発明の一つの態様である第１態様は、析出強化型鋳造合品の損傷部を補修する方法であって、前記鋳造合品よりも靱性が高い固溶強化型溶接材料を用い、マイクロティグ溶接により前記損傷部の表面に第１溶接層を形成する第１溶接層形成工程と、二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用い、前記マイクロティグ溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により肉盛することで前記第１溶接層の上に第２溶接層を形成する第２溶接層形成工程とを有する。

【0009】

このように、析出強化型鋳造合品の母材に対して、マイクロティグ溶接により損傷部に第１溶接層を形成し（第１溶接層形成工程）、さらに、マイクロティグ溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により第２溶接層を第１溶接層の上に形成する（第２溶接層形成工程）ことで、母材に近い（又は隣接する）下層である第１溶接層の形成に際しては、単位時間あたりの入熱量は少なくしつつも溶接速度が抑えられることで確実な溶接を行い、上層である第２溶接層の形成に際しては、単位時間あたりの入熱量を多くして溶接時間を短縮している。さらに、第１溶接層形成工程では、母材よりも靱性が高い固溶強化型の溶接材料を用いる一方で第２溶接層形成工程では二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用いることで、補修部位にかかる熱応力を緩和させて補修部位及びその周囲の補修時及び補修後における損傷（例えば、補修部位の割れや亀裂の再発生）防ぐと共に、母材を高温に強くし、耐摩耗性、耐食性を良好にすることができる。
このように、本発明の鋳造品の溶接補修方法によれば、溶接材料の選択と、熱供給の態様とを適切に組み合わせることで、析出強化型鋳造合品を確実かつ効率的に補修することができる。

【0010】

また、本発明の他の態様である第２態様は、析出強化型鋳造合品の損傷部を補修する方法であって、前記鋳造合品よりも靱性が高い固溶強化型溶接材料を用い、マイクロティグ溶接により前記損傷部の表面に第１溶接層を形成する第１溶接層形成工程と、前記第１溶接層形成工程と同じ溶接材料を用い、前記マイクロティグ溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により前記第１溶接層の上に第２溶接層を形成する第２溶接層形成工程と、二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用い、前記マイクロティグ溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により肉盛することで前記第２溶接層の上に第３溶接層を形成する第３溶接層形成工程とを有する。

【0011】

このように、析出強化型鋳造合品に対して、マイクロティグ溶接により損傷部に第１溶接層を形成し（第１溶接層形成工程）、マイクロティグ溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により第２溶接層を第１溶接層の上に形成する（第２溶接層形成工程）ことに加えて、マイクロティグ溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により第３溶接層を第２溶接層の上に形成する（第３溶接層形成工程）ことで、母材に近い（又は隣接する）下層である第１溶接層の形成に際しては、単位時間あたりの入熱量は少なくしつつも溶接速度が抑えられることで確実な溶接を行い、上層である第２、３溶接層の形成に際しては、単位時間あたりの入熱量を多くして溶接時間を短縮している。さらに、第１溶接層形成工程及び第２溶接層形成工程では、固溶強化型の合金を含む、母材よりも靱性が高い固溶強化型の溶接材料を用いる一方、第３溶接層形成工程では、二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用いることで、補修部位にかかる熱応力を緩和させて補修部位及びその周囲の補修時及び補修後における損傷（例えば、補修部位の割れや亀裂の再発生）防ぐと共に、母材を高温に強くし、耐摩耗性、耐食性を良好にすることができる。
このように、本発明の鋳造品の溶接補修方法によれば、溶接材料の選択と、熱供給の態様とを適切に組み合わせることで、鋳造品を確実かつ効率的に補修することができる。

【0012】

また、本発明の他の態様である第３態様は、析出強化型鋳造合品の損傷部を補修する方法であって、前記鋳造合品よりも靱性が高い固溶強化型溶接材料を用い、レーザー溶接により前記損傷部の表面に第１溶接層を形成する第１溶接層形成工程と、二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用い、前記レーザー溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により肉盛することで前記第１溶接層の上に第２溶接層を形成する第２溶接層形成工程とを有する。

【0013】

このように、析出強化型鋳造合品の母材に対して、レーザー溶接により損傷部に第１溶接層を形成し（第１溶接層形成工程）、さらに、二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用い、先のレーザー溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により第１溶接層の上に第２溶接層を形成する（第２溶接層形成工程）ことで、母材に近い（又は隣接する）下層である第１溶接層の形成に際しては、単位時間あたりの入熱量は少なくしつつも溶接速度が抑えられることで確実な溶接を行い、上層である第２溶接層の形成に際しては、単位時間あたりの入熱量を多くして溶接時間を短縮している。そして、第１溶接層形成工程では、母材よりも靱性が高い固溶強化型の溶接材料を用いる一方で第２溶接層形成工程では二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用いることで、補修部位にかかる熱応力を緩和させて補修時及び補修後において、補修部位及びその周囲の損傷（例えば、補修部位の割れや亀裂の再発生）防ぐと共に、母材を高温に強く、耐摩耗性、耐食性を良好にすることができる。
このように、本発明の鋳造品の溶接補修方法によれば、溶接材料の選択と、熱供給の態様が異なる溶接方法とを適切に組み合わせることで、析出強化型鋳造合品を確実かつ効率的に補修することができる。

【0014】

なお、第１、２態様においては、例えば、マイクロティグ溶接電流を５０Ａ以下とする。

【0015】

このように、マイクロティグ溶接電流を５０Ａ以下とすることで、補修時及び補修後の補修部位及びその周囲の損傷（例えば、補修部位の割れや亀裂の再発生）を確実に防ぐことができる。

【0016】

また、第１−３態様においては、例えば、前記第１溶接層の厚みを、１ｍｍ以上、溶接層の合計厚みの１／３以下とする。

【0017】

このように、第１溶接層の厚みを１ｍｍ以上としつつも、第１溶接層の厚みを、溶接層全体の厚みの１／３以下とすることで、溶接作業を確実かつ迅速に完了することができる。例えば、損傷部位が大きい場合であっても、適切な時間内に補修を終えることができる。

【0018】

なお、第１−３態様においては、前記第１溶接層形成工程においては、前記損傷部の露出面を覆うように前記第１溶接層を形成する。

【0019】

析出強化型鋳造合品の損傷部の露出面を覆うように第１溶接層を形成することで、補修時及び補修後において、母材の損傷部と溶接の境界において局所的な変形や損傷が発生して母材の再補修が必要となるような事態を防ぐことができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、析出強化型鋳造合品を確実かつ効率的に補修することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、火力発電所等に設けられるガスタービンの構成部品の一例を示した図である。

【図2】図２は、動翼４４の構造の一例を示す図である。

【図3】図３は、第１実施形態における析出強化型鋳造合品の溶接補修方法の手順の一例を示す図である。

【図4】図４は、第１実施形態における第１溶接層形成工程の一例を説明する図である。

【図5】図５は、第１実施形態における第２溶接層形成工程の一例を説明する図である。

【図6】図６は、第２実施形態における析出強化型鋳造合品の溶接補修方法の手順の一例を示す図である。

【図7】図７は、第２実施形態における第２溶接層形成工程及び第３溶接層形成工程の一例を説明する図である。

【図8】図８は、第３実施形態における析出強化型鋳造合品の溶接補修方法の手順の一例を示す図である。

【図9】図９は、第３実施形態における第１溶接層形成工程の一例を説明する図である。

【図10】図１０は、第３実施形態における第２溶接層形成工程の一例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
まず、図１は、火力発電所等に設けられるガスタービンの構成部品の一例を示した図である。ガスタービン１０は、例えば、複数の、ニッケル−コバルト系の耐熱合金で構成される。具体的には、ガスタービン１０は、燃焼器副室２２及び燃焼器主室２４を備え、燃料を圧縮空気と混合して燃焼させる燃焼器２０と、燃焼器２０で発生した燃焼ガスや水蒸気等が流通する尾筒３０（トランジションピース）と、尾筒３０から流入した燃焼ガス等の熱エネルギーを回転エネルギーに変換するタービン室４０とを備えて構成される。タービン室４０には、燃焼ガス等を整流する静翼４２と、燃焼ガス等を圧縮し回転エネルギーに変換する動翼４４とが、交互に複数配置される。なお、これらの各構成部品は、本実施形態では、金属材料に対して主に時効熱処理等による析出強化を行った析出強化型鋳造合品であるものとする。

【0023】

ここで、図２は、動翼４４の構造の一例を示す図である。動翼４４には、ガスタービン１０の起動及び停止の繰り返しに起因した熱応力が発生し、特にその先端部４８に欠損（減肉）が生じやすい。そこで、この欠損に対する溶接補修を例に、本発明の各実施形態に係る析出強化型鋳造合品の溶接補修方法を説明する。

【0024】

＜第１実施形態＞
図３は、第１実施形態における析出強化型鋳造合品の溶接補修方法の手順の一例を示す図である。まず、動翼４４の先端部４８に生じた損傷部（欠損部）に対してマイクロティグ（Micro Tungsten Inert Gas）溶接を行うことにより第１溶接層（肉盛層）を形成する、第１溶接層形成工程を実施する（ｓ１１）。

【0025】

ここで、図４は、第１実施形態における第１溶接層形成工程の一例を説明する図である。この第１溶接層形成工程では、溶接棒５２及び溶接トーチ５７を用いて肉盛溶接を行うことにより、動翼４４の先端部４８に生じた欠損部５０の露出面５５（欠損面）上に、露出面５５を全面的に覆うように、第１溶接層５４を形成する（ｓ１１）。第１溶接層５４は、単一の溶接層であっても、２以上の層からなる溶接層であってもよい。

【0026】

第１溶接層５４に形成に用いる溶接棒５２の素材（溶接材料）は、固溶強化型の金属を含む、母材である動翼４４の金属素材よりも靭性が高い合金とする。このような合金としては、例えば、ニッケル基合金がある。

【0027】

第１溶接層形成工程における溶接方法は、より具体的には、例えば以下のように実施する。まず、母材に対する入熱量（溶接トーチ５７による、単位時間あたりの熱エネルギー供給量）については、欠損部５０に、通常のマイクロティグ溶接で使用される程度の大きさの溶接電流で入熱を行うと、欠損部５０に大きな熱応力が発生し、その結果、母材たる動翼４４（の先端部４８）にまで割れが生じるおそれがあるので、溶接電流はそれよりも低めに設定する必要がある。例えば、溶接電流は５０Ａ以下とすることが好ましい。なお、マイクロティグ溶接では溶接速度（溶接トーチ５７の移動速度）が遅いため、溶接電流を小さくしても、第１溶接層５４全体に対して満遍なく必要な熱供給を行うことができる。

【0028】

また、第１溶接層５４は、補修時及び補修後の補修部位及びその周囲の割れや亀裂の発生（高温割れ）を防ぐため、ある程度の厚みを有している必要がある。他方で、厚みが大きすぎるとマイクロティグ溶接における作業時間が長くなり、溶接効率を損ねる。このことから、第１溶接層５４の厚みは、例えば、欠損部５０の深さの１／３程度又はそれ以下とすることが好ましい。ただ、欠損部５０が浅い場合には、このようにすると充分な溶接層を形成できないため、その場合は第１溶接層５４の厚みとして数ｍｍ程度（少なくとも１ｍｍ以上）を確保することが好ましい。

【0029】

続いて、図３に示すように、レーザー溶接（レーザークラッディング）を行うことで、第２溶接層（肉盛層）を形成する第２溶接層形成工程を実施する（ｓ１３）。なお、このレーザー溶接では、例えば、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザー等の一般的なレーザーを用いることができる。

【0030】

図５は、第１実施形態における第２溶接層形成工程の一例を説明する図である。第２溶接層形成工程では、次述するニッケル基合金からなる合金粉末５６を用いて肉盛溶接を行うことにより、第１溶接層５４の上に第２溶接層５８を形成する。第２溶接層５８は、第１溶接層５４と同様に、単一の溶接層であっても２以上の層からなる溶接層であってもよい。

【0031】

ここで合金粉末５６は、二重複相ナノ組織金属間化合物合金を含むニッケル基合金である。すなわち、ニッケルにアルミニウム及びバナジウムを所定割合で加えて鋳造凝固することで、ナノレベルで、Ｄ０₂₂相（Ｎｉ₃Ａｌ）とＬ１₂相（Ｎｉ₃Ｖ）を有する共析組織を形成したニッケル基合金である。なお、アルミニウム及びバナジウムの添加割合、また、その他の微量元素（ホウ素等）の添加割合は特に限定されるものではない。

【0032】

ここで、第１溶接層形成工程で用いたマイクロティグ溶接は、その性質上、レーザー溶接に比べて単位時間あたりの熱供給速度が遅く、溶接に所定の時間を要する。そこで、第２溶接層形成工程では、全体の作業時間との関係で、高温割れが生じない限度で効率良く溶接を行う。

【0033】

すなわち、第２溶接層形成工程における単位時間あたりの熱供給速度、すなわちレーザー装置６０によるレーザー６２の出力は、少なくとも、第１溶接層形成工程の場合より速いことが好ましい（例えば、レーザー６２の出力を数ＫＷ程度とする）。また、溶接速度（レーザー装置６０の移動速度）についても、第１溶接層形成工程の場合より速い速度（例えば、１０ｍｍ／秒程度）とすることが好ましい。

【0034】

以上のような溶接方法で第２溶接層５８を形成することにより、欠損部５０に対応する形状と略同一の形状の溶接層を形成し、動翼４４の先端部４８に生じた損傷部を補修する。

【0035】

このように、本実施形態の溶接補修方法は、析出強化型鋳造合品の母材に対して、マイクロティグ溶接により損傷部に第１溶接層５４を形成し（第１溶接層形成工程）、さらに、マイクロティグ溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により第２溶接層５８を第１溶接層５４の上に形成する（第２溶接層形成工程）ことで、母材に近い（又は隣接する）下層である第１溶接層５４の形成に際しては、単位時間あたりの入熱量は少なくしつつも溶接速度が抑えられることで確実な溶接を行い、上層である第２溶接層５８の形成に際しては、単位時間あたりの入熱量を多くして溶接時間を短縮している。さらに、第１溶接層形成工程では、母材よりも靱性が高い固溶強化型の溶接材料を用いる一方で第２溶接層形成工程では二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用いることで、補修部位にかかる熱応力を緩和させて補修部位及びその周囲の補修時及び補修後における損傷（例えば、補修部位の割れや亀裂の再発生）防ぐと共に、母材を高温に強くし、耐摩耗性、耐食性を良好にすることができる。
このように、本実施形態の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法によれば、溶接材料の選択と、熱供給の態様とを適切に組み合わせることで、析出強化型鋳造合品を確実かつ効率的に補修することができる。

【0036】

また、本実施形態の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法では、第１溶接層形成工程における、マイクロティグ溶接電流を５０Ａ以下とすることで、補修時及び補修後の補修部位及びその周囲の損傷（例えば、補修部位の割れや亀裂の再発生）を確実に防ぐことができる。

【0037】

また、本実施形態の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法では、第１溶接層５４の厚みを１ｍｍ以上としつつも、第１溶接層５４の厚みを、溶接層全体の厚みの１／３以下とすることで、溶接作業を確実かつ迅速に完了することができる。例えば、損傷部位が大きい場合であっても、適切な時間内に補修を終えることができる。。

【0038】

また、本実施形態の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法では、析出強化型鋳造合品の損傷部の露出面５５を覆うように第１溶接層５４を形成することで、補修時及び補修後において、母材の損傷部と溶接の境界において局所的な変形や損傷が発生して母材の再補修が必要となるような事態を防ぐことができる。

【0039】

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態における析出強化型鋳造合品の溶接補修方法の手順の一例を示す図である。まず、第１溶接層５４を形成する第１溶接層形成工程は、第１実施形態のｓ１１と同様である。

【0040】

次に、第１実施形態では、二重複相ナノ組織金属間化合物合金を含むニッケル基合金を用いたレーザー溶接（レーザークラッディング）を行うことで、第１溶接層５４の上に第２溶接層５８（肉盛層）を形成した。

【0041】

しかし、本実施形態では、二重複相ナノ組織金属間化合物合金による肉盛層を形成する前に、レーザー溶接により、第１溶接層形成工程で用いた溶接棒５２と同じ素材の合金（厳密に同一でなくても、各構成元素の組成比が略同一であればよい）からなる合金粉末を用いて肉盛溶接を行うことにより、第１溶接層５４の上に、第１溶接層形成工程と略同じ溶接材料からなる、第２溶接層５８を形成する（ｓ１２）。

【0042】

次に、第１実施形態と同様に、二重複相ナノ組織金属間化合物合金を含むニッケル基合金を用いたレーザー溶接（レーザークラッディング）を行うことで、第２溶接層５８の上に第３溶接層（肉盛層）を形成する（ｓ１３）。

【0043】

第２溶接層５８及び第３溶接層５９は、第１溶接層５４と同様に、単一の溶接層であっても２以上の層からなる溶接層であってもよい。

【0044】

図７は、第２実施形態における第２溶接層形成工程及び第３溶接層形成工程の一例を説明する図である。第２溶接層形成工程により形成される第２溶接層５８は、第１溶接層形成工程により形成される第１溶接層５４と同じ素材の合金からなる。また、第３溶接層形成工程により形成される第３溶接層５９は、第１溶接層５４及び第２溶接層５８の場合と異なり、二重複相ナノ組織金属間化合物合金を含むニッケル基合金からなる。

【0045】

以上のようにして第２溶接層５８及び第３溶接層５９を形成することにより、欠損部５０に対応する形状と略同一の形状の溶接層を形成し、動翼４４の先端部４８に生じた損傷部を補修する。なお、第２溶接層５８及び第３溶接層５９の厚みの割合は、例えば、母材に要求する機械的強度や靱性に応じて任意に設定される。

【0046】

このように、本実施形態の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法は、析出強化型鋳造合品に対して、マイクロティグ溶接により損傷部に第１溶接層５４を形成し（第１溶接層形成工程）、マイクロティグ溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により第２溶接層５８を第１溶接層５４の上に形成する（第２溶接層形成工程）ことに加えて、マイクロティグ溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により第３溶接層５９を第２溶接層５８の上に形成する（第３溶接層形成工程）ことで、母材に近い（又は隣接する）下層である第１溶接層５４の形成に際しては、単位時間あたりの入熱量は少なくしつつも溶接速度が抑えられることで確実な溶接を行い、上層である第２、３溶接層５８、５９の形成に際しては、単位時間あたりの入熱量を多くして溶接時間を短縮している。さらに、第１溶接層形成工程及び第２溶接層形成工程では、固溶強化型の合金を含む、母材よりも靱性が高い固溶強化型の溶接材料を用いる一方、第３溶接層形成工程では、二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用いることで、補修部位にかかる熱応力を緩和させて補修部位及びその周囲の補修時及び補修後における損傷（例えば、補修部位の割れや亀裂の再発生）防ぐと共に、母材を高温に強くし、耐摩耗性、耐食性を良好にすることができる。
このように、本実施形態の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法によれば、溶接材料の選択と、熱供給の態様とを適切に組み合わせることで、鋳造品を確実かつ効率的に補修することができる。

【0047】

また、本実施形態の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法では、マイクロティグ溶接電流を５０Ａ以下とすることで、補修時及び補修後の補修部位及びその周囲の損傷（例えば、補修部位の割れや亀裂の再発生）を確実に防ぐことができる。

【0048】

また、本実施形態の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法では、第１溶接層５４の厚みを１ｍｍ以上としつつも、第１溶接層５４の厚みを、溶接層全体の厚みの１／３以下とすることで、溶接作業を確実かつ迅速に完了することができる。例えば、損傷部位が大きい場合であっても、適切な時間内に補修を終えることができる。

【0049】

また、本実施形態の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法では、析出強化型鋳造合品の損傷部の露出面を覆うように第１溶接層５４を形成することで、補修時及び補修後において、母材の損傷部と溶接の境界において局所的な変形や損傷が発生して母材の再補修が必要となるような事態を防ぐことができる。

【0050】

＜第３実施形態＞
図８は、第３実施形態における析出強化型鋳造合品の溶接補修方法の手順の一例を示す図である。本実施形態では、第１実施形態と異なり、第１溶接層５４及び第２溶接層５８の双方に対してレーザー溶接を用いる（ｓ２１、ｓ２３）。

【0051】

図９は、第３実施形態における第１溶接層形成工程の一例を説明する図である。また、図１０は、第３実施形態における第２溶接層形成工程の一例を説明する図である。

【0052】

第１溶接層５４の形成に使用する溶接材料は、第１実施形態と同様、固溶強化型の金属を含む、母材である動翼４４の金属素材よりも靭性の高い合金である。また、第２溶接層５８の形成に使用する溶接材料は、第１実施形態と同様、二重複相ナノ組織金属間化合物合金を含むニッケル基合金である。

【0053】

具体的な溶接方法については、第２溶接層５８の形成における単位時間あたりの熱供給速度（レーザー６２の出力）は、第１溶接層５４の場合と比べて速くし、第２溶接層５８の形成における溶接速度（レーザー装置６０の移動速度）は、第１溶接層５４の場合より速くする。また、第２溶接層５８の形成における合金粉末５６の供給速度は、第１溶接層５４の場合より高くする。

【0054】

例えば、第１溶接層５４の形成時のレーザー６２の出力は１ＫＷ程度とし、第２溶接層５８の形成時にはその数倍程度とする。また、第２溶接層５８の形成時の溶接速度も、第１溶接層５４の形成時（数ｍｍ／秒）の数倍程度とする。さらに、第２溶接層５８の形成時における合金粉末５６の供給速度は、第１溶接層５４の形成時の数倍とする。なお、第１溶接層５４と第２溶接層５８の厚みは、第１実施形態と同様とする。

【0055】

以上のような溶接方法で第１溶接層５４及び第２溶接層５８を形成することにより、欠損部５０に対応する形状（略同一の形状）の溶接層を形成し、動翼４４の先端部４８に生じた損傷部を補修する。

【0056】

以上のように、本実施形態の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法では、析出強化型鋳造合品の母材に対して、レーザー溶接により損傷部に第１溶接層５４を形成し（第１溶接層形成工程）、さらに、二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用い、先のレーザー溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により第１溶接層５４の上に第２溶接層５８を形成する（第２溶接層形成工程）ことで、母材に近い（又は隣接する）下層である第１溶接層５４の形成に際しては、単位時間あたりの入熱量は少なくしつつも溶接速度が抑えられることで確実な溶接を行い、上層である第２溶接層５８の形成に際しては、単位時間あたりの入熱量を多くして溶接時間を短縮している。そして、第１溶接層形成工程では、母材よりも靱性が高い固溶強化型の溶接材料を用いる一方で第２溶接層形成工程では二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用いることで、補修部位にかかる熱応力を緩和させて補修時及び補修後において、補修部位及びその周囲の損傷（例えば、補修部位の割れや亀裂の再発生）防ぐと共に、母材を高温に強く、耐摩耗性、耐食性を良好にすることができる。
このように、本発明の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法によれば、溶接材料の選択と、熱供給の態様が異なる溶接方法とを適切に組み合わせることで、析出強化型鋳造合品を確実かつ効率的に補修することができる。

【0057】

また、本実施形態の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法では、第１溶接層５４の厚みを１ｍｍ以上としつつも、第１溶接層５４の厚みを、溶接層全体の厚みの１／３以下とすることで、溶接作業を確実かつ迅速に完了することができる。例えば、損傷部位が大きい場合であっても、適切な時間内に補修を終えることができる。

【0058】

また、本実施形態の析出強化型鋳造合品の溶接補修方法では、析出強化型鋳造合品の損傷部の露出面を覆うように第１溶接層５４を形成することで、補修時及び補修後において、母材の損傷部と溶接の境界において局所的な変形や損傷が発生して母材の再補修が必要となるような事態を防ぐことができる。

【0059】

以上の各実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。

【0060】

例えば、各実施形態の溶接方法を適宜組み合わせたり、一部を省略してもよい。

【0061】

また、各実施形態では、動翼４４の先端部４８に生じた損傷を溶接補修する方法について説明したが、各実施形態に係る溶接補修方法は、ガスタービン１０の構成部品（燃焼器２０、尾筒３０、静翼４２、動翼４４）をはじめとする、耐熱合金部材の溶接補修一般に対して適用することができる。

【符号の説明】

【0062】

１０ ガスタービン、２０ 燃焼器、２２ 燃焼器副室、２４ 燃焼器主室、３０ 尾筒、４０ タービン室、４２ 静翼、４４ 動翼、４８ 先端部、５０ 欠損部、５２ 溶接棒、５４ 第１溶接層、５５ 露出面、５６ 粉末、５７ 溶接トーチ、５８ 第２溶接層、５９ 第３溶接層、６０ レーザー装置、６２ レーザー

【要約】

析出強化型鋳造合品の損傷部を補修する方法であって、鋳造合品よりも靱性が高い固溶強化型溶接材料を用い、マイクロティグ溶接により損傷部の表面に第１溶接層５４を形成する第１溶接層形成工程と、二重複相ナノ組織金属間化合物を溶接材料として用い、マイクロティグ溶接より熱供給速度の速いレーザー溶接により肉盛することで第１溶接層５４の上に第２溶接層５８を形成する第２溶接層形成工程とを有する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】