专利名称：燃气轮机的高温部件的制造方法以及由此获得的部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃气轮机的高温部件的制造方法。
本发明也涉及由此获得的高温部件。
背景技术：
众所周知，燃气轮机包括压缩机和一级或多级的汽轮机，其中这些部件通过旋转轴互相连接，燃烧室位于所述压缩机和汽轮机之间。
空气从外部环境供给于压缩机，从而给后者加压。
加压空气通过一系列预混合室，这些预混合室终止于收敛部分，其中每个预混合室中的注射器都提供混合有空气的燃料，从而形成可燃烧的空气/燃料混合物。
该燃料被导入燃烧室，并通过适当的点火电咀点燃以进行燃烧，燃烧的目的是为了提高温度和压力从而增加燃气中的焓。
同时，压缩机提供加压空气，该加压空气通过燃烧器和燃烧室衬套从而上述加压空气可用于燃料燃烧。
随后，高温和高压气体通过适当的管道到达汽轮机的不同级中，从而将燃气的焓转换为用户可使用的机械能。
众所周知，为了使给定燃气轮机达到最大效率，除了其他的循环参数，燃气的温度必须尽可能的高；不过，在使用汽轮机过程中可以达到的最大温度值会受到所用材料的强度以及可应用的冷却技术的限制。
不论该燃气轮机是单一型或是混合型，压缩率和燃烧温度的增加会共同影响到燃气轮机循环的性能特性制造商们都已意识到他们在市场中的竞争能力就取决于在处理上述关系方面取得进展的能力。
由于经济优势的原因，将在机器设计期间使用的两个参数必需根据使用的技术和材料而清楚地设定。
概括来说，工业燃气轮机的热力循环定义的起点就是定义燃烧温度T3(设该值在实际情况下是并不很一致的)，然后再选择适用的材料和冷却技术。为了达到最大限度提高汽轮机入口处燃气的焓量并因此提高热动力循环效率的目的，就需要使所获得的燃烧室出口处的逐渐升高的温度满足当前技术所提供材料的要求。
根据该现有技术，应该考虑到，例如，燃气轮机第一扩展级的定子叶片一般是使用镍或者基于钴的超级合金经微量熔化而制成，并总与冷却措施相结合。
顺次各级也是通过超级合金、所有基于钴或镍的材料经微量熔化而制成的，在至少800℃左右的高温下该材料具有极好的抗氧化性和合理的机械特性；在处于较高温度的情况下，就需要使用适当的冷却措施。
由于温度的原因，如果没有考虑使用一层冷却空气冷却和屏蔽表面的话，这些超级合金在高温状态下的抗氧化性和抗腐蚀强度明显是不足的。
冷却技术不论多么复杂，如果不引入使用热和抗氧化阻挡层保护金属表面的技术，那么冷却技术仍然不能确保部件使用足够长的时间。目前，正在寻找提高当前性能特性的方法，该方法并不是使用不断进步的基本材料制造叶片，而是通过对提供日益优化性能的热和抗氧化阻挡层以及涂层或衬套的研发。这些保护性阻挡层通过使用各种方法，例如额外涂层，应用于部件的表面上，所述部件由单独体组成并仿造了部件的几何表面。
这些阻挡层主要是表面涂层，一般通过等离子喷射的方法形成，该方法涉及对均质的粘合表面层的应用，紧随着的是表面衬层或者外涂层目前，这些层的厚度逐渐增大，因此带来了与它们所应用的超级合金体有关的所有性能问题。
而且，热阻挡层的发展在制造和应用技术方面也达到了其极限。
基本上，需要注意的是，当应用于具有很高燃烧温度的工业燃气轮机时，燃气轮机的部件无法禁得住高温热机械应力。
因此，就有必要使用能够增加机器循环负载的大量吞吐的冷却空气，但同时这会对效率和排放物造成不利的影响。
造成这一结果也是因为难于开发适合对所使用的金属部件的氧化作用进行限制的冷却流。
实际上，逐渐增加的效率级就会导致循环温度的增加，从增加和/或保持受高温影响的部件或者所谓的高温部件的寿命的观点来看，这会造成常规的结构方案不适于应用。
同样明显的是难于用有限数量的可行修复操作修复受损坏的部件。
发明内容
因此，本发明的目的就是为了克服上述缺点，尤其是指出一种燃气轮机的高温部件的制造方法，从而能够使其经受逐渐升高的温度。
本发明的另一目的是提供一种燃气轮机的高温部件，从而得到使用现有技术无法经济地获得的非常高的压缩比。
本发明的另一目的是提供一种需要较少的冷却液体吞吐量的高温部件。
本发明的另一目的是指出一种燃气轮机的高温部件的制造方法，从而使高温部件特别可靠、易于维护并且具有相对较低的成本。
本发明所述的这些和其它目的可由如权利要求1所述的燃气轮机的高温部件的制造方法而实现。权利要求3也说明了这些燃气轮机的高温部件是如何获得的。本发明的其他特有特征在其他权利要求中也有所表述。
参照下述非限制性实例的说明并结合附属示意图，可以更加清楚明了地了解根据本发明所述的燃气轮机的高温部件的制造方法以及由此得到的部件的特有特征和优势，其中图1是根据本发明所述的制造方法获得的燃气轮机的高温部件的轴测图。
具体实施例方式
参照附图，图中示出用于燃气轮机的高温定子部件的一部分，整体由附图标记10指示。
根据本发明，燃气轮机的部件10的制造方法包括制造主体12，该主体使用已知技术的常用手段进行制造，其内部采用了至少一个模块类型的元件或插入物14。
根据本发明，这些元件14具有特殊的机械性能，所述机械性能经计算可满足插入点所需的典型应力。
而且，这些元件14使用已知的固定方法与所述主体12相结合。
在根据图1所述的实例中，这些元件14安装于每个叶片的入口和出口区。
因此有可能获得一整体部件，该部件具有在更直接受高温气体柱影响的区域中对高温的抵抗力，保持最优机械性能并限制部件10的主体12中所需要的冷却流，其中部件10具有基本结构的作用。
由于制造模块元件14造成的主体12和插入物14使用的材料之间出现差异，所以需要选择从技术角度和制造经济角度来看最合适的材料。
在保持损坏元件仍可运行的同时，完全移除并代替损坏元件14的可能性也大大有益于在工作寿命内进行的维修和检修操作。
由上面所述可清楚地得知，从一般通过等离子喷射的方法并应用均质的粘合表面层和外涂层制成的表面涂层(所述层目前在逐渐加厚)，到执行牺牲元件功能并且具有专属于部件10的点和所考虑进行操作的操作条件类型的特征和结构的实际元件14，本发明代表了技术的飞跃。
本发明的主要结果就是可以通过制造用于燃气轮机的、具有由抗高温材料制造的元件14的部件10而获得稳固的设计，例如，明显减少冷却空气、明显增加工作寿命并且在元件14经过整体/部分替换后易于维修部件。
上述描述清楚地说明了根据本发明所述的燃气轮机的高温部件的制造方法和由此得到的部件的特有特征，以及由此带来的优势。
下文又加入了最终的考虑和建议从而可以更精确和清楚地说明上述优点。
首先要指出的是，使用根据本发明所述的燃气轮机的高温部件的制造方法，就可能获得经得起非常高温度的部件。
采用这种方式，就可以获得非常高的燃气轮机压缩比，使用现有技术中的已知部件无法方便地获得该压缩比，同时以相对较低的成本确保获得可使用的、非常可靠的部件。
最后，显而易见的是，燃气轮机的高温部件的制造方法以及所得到的部件可以在本发明的范围内进行修改和变化；而且，所有的细节都可以使用技术上相当的元件进行替换。在实践中，所用到的材料及其形状和尺寸本质上要符合本技术要求。因此，本发明的保护范围可以由权利要求所限定。
权利要求
1.一种燃气轮机的高温部件(10)的制造方法，其特征在于，在所述部件(10)的主体(12)中至少采用一元件或插入物(14)，所述元件或插入物(14)的机械性能可承受所述部件(10)在所述元件或插入物(14)安装的区域中所受的应力。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，该步骤考虑到至少一个固定过程，以将所述元件或插入物(14)连接于所述部件(10)的主体(12)。
3.一种燃气轮机的高温部件(10)，其特征在于，该部件可以通过在所述部件(10)的主体(12)中采用至少一个元件或插入物(14)而获得，所述元件或插入物(14)的机械性能可承受所述部件(10)在所述元件或插入物(14)安装的区域中所受的应力。
4.根据权利要求3所述的部件(10)，其特征在于，所述元件或插入物(14)属于模块类型。
5.根据权利要求3所述的部件(10)，其特征在于，所述元件或插入物(14)安装于叶片的入口区。
6.根据权利要求3所述的部件(10)，其特征在于，所述元件或插入物(14)安装于叶片的出口区。
7.根据权利要求3所述的部件(10)，其特征在于，所述元件或插入物(14)使用比所述主体(12)的材料更能抗高温的材料制成。
全文摘要
一种燃气轮机的高温部件(10)的制造方法，在所述部件(10)的主体(12)中至少采用了一元件或插入物(14)，所述元件或插入物(14)的机械性能可承受所述部件(10)在所述元件或插入物(14)安装的区域中所受的应力；本发明还涉及一种由此获得的高温部件。
文档编号F01D5/28GK1729351SQ200380106610
公开日2006年2月1日 申请日期2003年12月10日 优先权日2002年12月18日
发明者亚历山德罗·科波拉, 马科·英诺森蒂 申请人:诺沃·皮戈农控股公司