Kraftwerksturbinen Reparatur und Rekonstruktion von Turbinenläufern

Schweiß- und Bearbeitungstechniken ermöglichen zunehmend die Reparatur oder Wiederherstellung verschlissener Kraftwerkskomponenten, so dass damit eine Verbesserung der Bauteilfunktion erreicht wird. Zudem ermöglichen Erkenntnisse aus der Reparaturpraxis Optimierungen in der Bauteilgestaltung.

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Nach mehrjähriger Betriebszeit mit häufigen Starts von Gasturbinen der Typenreihe GT13 (ABB) wurden in einer funktionssichernden Kühlluft-Ringnut Risse im Nutgrund festgestellt (Bilder 1 und 2 – siehe Bildergalerie), die den sicheren Weiterbetrieb der Gasturbinen nicht mehr zuließen, auch wenn die vorgegebene Lebensdauer des Turbinenläufers noch lange nicht erschöpft war.

Vollständige Entfernung der Risse an Turbinenläufern nötig

Die Reparatur der Risszone setzt grundsätzlich die vollständige Rissentfernung voraus und selbstverständlich auch deren Ursachenbehebung. Als praktikable Lösung für die Nutgrundreparatur wurde eine neue Nutformgestaltung gewählt, bei deren Ausführung sowohl die Risse entfernt werden als auch die erneute Rissgefahr (rechnerisch) ausgeschlossen bleibt (Bilder 3 und 4).

Um die Neukonturierung mit herkömmlicher Zerspanungstechnik (Drehen) auszuführen, ist die Entfernung von Stützstegen über der Nut notwendig sowie deren anschließende Erneuerung. (Bilder 5 bis 7). Herkömmlich bekannt ist die Verbindungsschweißung zur Erneuerung der Stegbrücken mit den manuell ausgeführten Schweißverfahren (WIG/E) (Bilder 8 und 9).

Nutbearbeitung als integrierter Arbeitsgang ohne Stegverletzung

Den manuellen Verfahrenstechniken wurde die EB- und Laserschweißung (Bilder 10 bis 12) gegenübergestellt. Was eine Bewertung der untersuchten Verfahrenstechniken vor deren Reifemachung ergab, ist in der Tabelle (siehe Bildergalerie) dargestellt.

Für die maschinelle Laserschweißung (Bilder 13 und 14) wurde zur Schweißkopfführung ein mehrachsig steuerbares Positioniersystem benutzt, das nach dem Schweißprozess auch die Nahtnachbearbeitung mittels Fräsen ermöglicht (Bild 15).

Dieses sowohl zum Schweißen als auch zum Fräsen geeignete mechanische Maschinensystem (Bild 16), regte dazu an, die Notwendigkeit der Stegentfernung und -erneuerung zu überprüfen und die Nutbearbeitung (Rissentfernung und Nutneukonturierung) als integrierten Arbeitsgang ohne Stegverletzung auszuführen.

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