專利名稱：燃氣輪機的高溫部件的制造方法以及由此獲得的部件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃氣輪機的高溫部件的制造方法。
本發明也涉及由此獲得的高溫部件。
背景技術：
眾所周知，燃氣輪機包括壓縮機和一級或多級的汽輪機，其中這些部件通過旋轉軸互相連接，燃燒室位于所述壓縮機和汽輪機之間。
空氣從外部環境供給于壓縮機，從而給后者加壓。
加壓空氣通過一系列預混合室，這些預混合室終止于收斂部分，其中每個預混合室中的注射器都提供混合有空氣的燃料，從而形成可燃燒的空氣/燃料混合物。
該燃料被導入燃燒室，并通過適當的點火電咀點燃以進行燃燒，燃燒的目的是為了提高溫度和壓力從而增加燃氣中的焓。
同時，壓縮機提供加壓空氣，該加壓空氣通過燃燒器和燃燒室襯套從而上述加壓空氣可用于燃料燃燒。
隨后，高溫和高壓氣體通過適當的管道到達汽輪機的不同級中，從而將燃氣的焓轉換為用戶可使用的機械能。
眾所周知，為了使給定燃氣輪機達到最大效率，除了其他的循環參數，燃氣的溫度必須盡可能的高；不過，在使用汽輪機過程中可以達到的最大溫度值會受到所用材料的強度以及可應用的冷卻技術的限制。
不論該燃氣輪機是單一型或是混合型，壓縮率和燃燒溫度的增加會共同影響到燃氣輪機循環的性能特性制造商們都已意識到他們在市場中的競爭能力就取決于在處理上述關系方面取得進展的能力。
由于經濟優勢的原因，將在機器設計期間使用的兩個參數必需根據使用的技術和材料而清楚地設定。
概括來說，工業燃氣輪機的熱力循環定義的起點就是定義燃燒溫度T3(設該值在實際情況下是并不很一致的)，然后再選擇適用的材料和冷卻技術。為了達到最大限度提高汽輪機入口處燃氣的焓量并因此提高熱動力循環效率的目的，就需要使所獲得的燃燒室出口處的逐漸升高的溫度滿足當前技術所提供材料的要求。
根據該現有技術，應該考慮到，例如，燃氣輪機第一擴展級的定子葉片一般是使用鎳或者基于鈷的超級合金經微量熔化而制成，并總與冷卻措施相結合。
順次各級也是通過超級合金、所有基于鈷或鎳的材料經微量熔化而制成的，在至少800℃左右的高溫下該材料具有極好的抗氧化性和合理的機械特性；在處于較高溫度的情況下，就需要使用適當的冷卻措施。
由于溫度的原因，如果沒有考慮使用一層冷卻空氣冷卻和屏蔽表面的話，這些超級合金在高溫狀態下的抗氧化性和抗腐蝕強度明顯是不足的。
冷卻技術不論多么復雜，如果不引入使用熱和抗氧化阻擋層保護金屬表面的技術，那么冷卻技術仍然不能確保部件使用足夠長的時間。目前，正在尋找提高當前性能特性的方法，該方法并不是使用不斷進步的基本材料制造葉片，而是通過對提供日益優化性能的熱和抗氧化阻擋層以及涂層或襯套的研發。這些保護性阻擋層通過使用各種方法，例如額外涂層，應用于部件的表面上，所述部件由單獨體組成并仿造了部件的幾何表面。
這些阻擋層主要是表面涂層，一般通過等離子噴射的方法形成，該方法涉及對均質的粘合表面層的應用，緊隨著的是表面襯層或者外涂層目前，這些層的厚度逐漸增大，因此帶來了與它們所應用的超級合金體有關的所有性能問題。
而且，熱阻擋層的發展在制造和應用技術方面也達到了其極限。
基本上，需要注意的是，當應用于具有很高燃燒溫度的工業燃氣輪機時，燃氣輪機的部件無法禁得住高溫熱機械應力。
因此，就有必要使用能夠增加機器循環負載的大量吞吐的冷卻空氣，但同時這會對效率和排放物造成不利的影響。
造成這一結果也是因為難于開發適合對所使用的金屬部件的氧化作用進行限制的冷卻流。
實際上，逐漸增加的效率級就會導致循環溫度的增加，從增加和/或保持受高溫影響的部件或者所謂的高溫部件的壽命的觀點來看，這會造成常規的結構方案不適于應用。
同樣明顯的是難于用有限數量的可行修復操作修復受損壞的部件。
發明內容
因此，本發明的目的就是為了克服上述缺點，尤其是指出一種燃氣輪機的高溫部件的制造方法，從而能夠使其經受逐漸升高的溫度。
本發明的另一目的是提供一種燃氣輪機的高溫部件，從而得到使用現有技術無法經濟地獲得的非常高的壓縮比。
本發明的另一目的是提供一種需要較少的冷卻液體吞吐量的高溫部件。
本發明的另一目的是指出一種燃氣輪機的高溫部件的制造方法，從而使高溫部件特別可靠、易于維護并且具有相對較低的成本。
本發明所述的這些和其它目的可由如權利要求1所述的燃氣輪機的高溫部件的制造方法而實現。權利要求3也說明了這些燃氣輪機的高溫部件是如何獲得的。本發明的其他特有特征在其他權利要求中也有所表述。
參照下述非限制性實例的說明并結合附屬示意圖，可以更加清楚明了地了解根據本發明所述的燃氣輪機的高溫部件的制造方法以及由此得到的部件的特有特征和優勢，其中圖1是根據本發明所述的制造方法獲得的燃氣輪機的高溫部件的軸測圖。
具體實施例方式
參照附圖，圖中示出用于燃氣輪機的高溫定子部件的一部分，整體由附圖標記10指示。
根據本發明，燃氣輪機的部件10的制造方法包括制造主體12，該主體使用已知技術的常用手段進行制造，其內部采用了至少一個模塊類型的元件或插入物14。
根據本發明，這些元件14具有特殊的機械性能，所述機械性能經計算可滿足插入點所需的典型應力。
而且，這些元件14使用已知的固定方法與所述主體12相結合。
在根據圖1所述的實例中，這些元件14安裝于每個葉片的入口和出口區。
因此有可能獲得一整體部件，該部件具有在更直接受高溫氣體柱影響的區域中對高溫的抵抗力，保持最優機械性能并限制部件10的主體12中所需要的冷卻流，其中部件10具有基本結構的作用。
由于制造模塊元件14造成的主體12和插入物14使用的材料之間出現差異，所以需要選擇從技術角度和制造經濟角度來看最合適的材料。
在保持損壞元件仍可運行的同時，完全移除并代替損壞元件14的可能性也大大有益于在工作壽命內進行的維修和檢修操作。
由上面所述可清楚地得知，從一般通過等離子噴射的方法并應用均質的粘合表面層和外涂層制成的表面涂層(所述層目前在逐漸加厚)，到執行犧牲元件功能并且具有專屬于部件10的點和所考慮進行操作的操作條件類型的特征和結構的實際元件14，本發明代表了技術的飛躍。
本發明的主要結果就是可以通過制造用于燃氣輪機的、具有由抗高溫材料制造的元件14的部件10而獲得穩固的設計，例如，明顯減少冷卻空氣、明顯增加工作壽命并且在元件14經過整體/部分替換后易于維修部件。
上述描述清楚地說明了根據本發明所述的燃氣輪機的高溫部件的制造方法和由此得到的部件的特有特征，以及由此帶來的優勢。
下文又加入了最終的考慮和建議從而可以更精確和清楚地說明上述優點。
首先要指出的是，使用根據本發明所述的燃氣輪機的高溫部件的制造方法，就可能獲得經得起非常高溫度的部件。
采用這種方式，就可以獲得非常高的燃氣輪機壓縮比，使用現有技術中的已知部件無法方便地獲得該壓縮比，同時以相對較低的成本確保獲得可使用的、非常可靠的部件。
最后，顯而易見的是，燃氣輪機的高溫部件的制造方法以及所得到的部件可以在本發明的范圍內進行修改和變化；而且，所有的細節都可以使用技術上相當的元件進行替換。在實踐中，所用到的材料及其形狀和尺寸本質上要符合本技術要求。因此，本發明的保護范圍可以由權利要求所限定。
權利要求
1.一種燃氣輪機的高溫部件(10)的制造方法，其特征在于，在所述部件(10)的主體(12)中至少采用一元件或插入物(14)，所述元件或插入物(14)的機械性能可承受所述部件(10)在所述元件或插入物(14)安裝的區域中所受的應力。
2.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，該步驟考慮到至少一個固定過程，以將所述元件或插入物(14)連接于所述部件(10)的主體(12)。
3.一種燃氣輪機的高溫部件(10)，其特征在于，該部件可以通過在所述部件(10)的主體(12)中采用至少一個元件或插入物(14)而獲得，所述元件或插入物(14)的機械性能可承受所述部件(10)在所述元件或插入物(14)安裝的區域中所受的應力。
4.根據權利要求3所述的部件(10)，其特征在于，所述元件或插入物(14)屬于模塊類型。
5.根據權利要求3所述的部件(10)，其特征在于，所述元件或插入物(14)安裝于葉片的入口區。
6.根據權利要求3所述的部件(10)，其特征在于，所述元件或插入物(14)安裝于葉片的出口區。
7.根據權利要求3所述的部件(10)，其特征在于，所述元件或插入物(14)使用比所述主體(12)的材料更能抗高溫的材料制成。
全文摘要
一種燃氣輪機的高溫部件(10)的制造方法，在所述部件(10)的主體(12)中至少采用了一元件或插入物(14)，所述元件或插入物(14)的機械性能可承受所述部件(10)在所述元件或插入物(14)安裝的區域中所受的應力；本發明還涉及一種由此獲得的高溫部件。
文檔編號F01D5/28GK1729351SQ200380106610
公開日2006年2月1日 申請日期2003年12月10日 優先權日2002年12月18日
發明者亞歷山德羅·科波拉, 馬科·英諾森蒂 申請人:諾沃·皮戈農控股公司