JP2003211288A - タービンロータの翼溝補修方法およびタービンロータ - Google Patents
タービンロータの翼溝補修方法およびタービンロータInfo
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 腐食環境の厳しい状態でも長時間の使用に耐
えるタービンロータのＳＣＣ特性に優れた翼溝補修方法
を提供すること。 【解決手段】 低合金鋼製タービンロータの翼溝１１の
欠陥発生部Ａを機械的に除去し、その加工面１２に１０
〜１４ｍａｓｓ％のＣｒと０．５〜５．５ｍａｓｓ％の
Ｎｉ量を含有するＣｒ鋼の溶接材料で翼形状を復元する
ように溶接をし、その後新しい翼溝１４を形成するター
ビンロータの翼溝補修方法である。
えるタービンロータのＳＣＣ特性に優れた翼溝補修方法
を提供すること。 【解決手段】 低合金鋼製タービンロータの翼溝１１の
欠陥発生部Ａを機械的に除去し、その加工面１２に１０
〜１４ｍａｓｓ％のＣｒと０．５〜５．５ｍａｓｓ％の
Ｎｉ量を含有するＣｒ鋼の溶接材料で翼形状を復元する
ように溶接をし、その後新しい翼溝１４を形成するター
ビンロータの翼溝補修方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は蒸気タービンロータ
の翼溝補修方法に関するものである。とくに応力腐食割
れ（以下ＳＣＣと表示）特性に優れた翼溝の補修方法に
関するものである。
の翼溝補修方法に関するものである。とくに応力腐食割
れ（以下ＳＣＣと表示）特性に優れた翼溝の補修方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７に示す蒸気タービンロータ１のロー
タ本体１０の材料としては、通常、表１の試料Ｎｏ．６
〜９に示すような３．５ＮｉＣｒＭｏＶ鋼、２．５Ｎｉ
ＣｒＭｏＶ鋼、２．２５ＣｒＭｏＶ鋼、１ＣｒＭｏＶ鋼
などの低合金鋼が用いられている。使用環境によるが長
時間使用中に、翼２には遠心力により円周方向への張力
が加わり翼２が固定されたロータ本体１０の翼溝部に高
い応力が加わり、翼溝１１においてＳＣＣによる欠陥発
生部を生じることがある。図７の翼溝部の拡大図を図８
（ａ）に示す。翼溝１１にＳＣＣによる欠陥発生部Ａが
生じる。従来、翼溝１１にＳＣＣによる欠陥発生部Ａが
生じた場合は、図８（ｂ）に示す如く、翼溝切り下げ加
工で前の翼溝１１の下側に新たな翼溝１１'を形成して
いる。
タ本体１０の材料としては、通常、表１の試料Ｎｏ．６
〜９に示すような３．５ＮｉＣｒＭｏＶ鋼、２．５Ｎｉ
ＣｒＭｏＶ鋼、２．２５ＣｒＭｏＶ鋼、１ＣｒＭｏＶ鋼
などの低合金鋼が用いられている。使用環境によるが長
時間使用中に、翼２には遠心力により円周方向への張力
が加わり翼２が固定されたロータ本体１０の翼溝部に高
い応力が加わり、翼溝１１においてＳＣＣによる欠陥発
生部を生じることがある。図７の翼溝部の拡大図を図８
（ａ）に示す。翼溝１１にＳＣＣによる欠陥発生部Ａが
生じる。従来、翼溝１１にＳＣＣによる欠陥発生部Ａが
生じた場合は、図８（ｂ）に示す如く、翼溝切り下げ加
工で前の翼溝１１の下側に新たな翼溝１１'を形成して
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た翼溝切り下げ加工で新たな翼溝１１'を形成した場
合、ロータ本体１０の新しい翼溝１１'に翼２を合わせ
たタービンロータ１の翼２の外周径は小さくなり、翼溝
切り下げ加工を繰り返すことができない。また、腐食環
境の厳しい状態での低合金鋼製タービンロータの使用で
は、高い応力が加わる翼溝１１のＳＣＣ割れの再発を防
止することは難しいという問題がある。
た翼溝切り下げ加工で新たな翼溝１１'を形成した場
合、ロータ本体１０の新しい翼溝１１'に翼２を合わせ
たタービンロータ１の翼２の外周径は小さくなり、翼溝
切り下げ加工を繰り返すことができない。また、腐食環
境の厳しい状態での低合金鋼製タービンロータの使用で
は、高い応力が加わる翼溝１１のＳＣＣ割れの再発を防
止することは難しいという問題がある。
【０００４】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、タービンロータ１のＳＣＣ特性に
優れた翼溝補修方法の提供を目的する。
めになされたもので、タービンロータ１のＳＣＣ特性に
優れた翼溝補修方法の提供を目的する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、低合金鋼製タ
ービンロータの翼溝の欠陥発生部を機械的に除去して加
工面を形成した後、この加工面に重量％でＣｒ１０．０
〜１４．５％、Ｎｉ０．５〜５．５％含有するＣｒ鋼の
溶接材料を用いて翼形状を復元するように溶接を施す。
その後、溶接部に翼溝を形成することを特徴とするター
ビンロータの翼溝補修方法である。欠陥発生部を機械的
に除去した加工面への溶接法としては、肉盛溶接が適し
ている。また、ＳＣＣ特性の優れた翼溝補修とするため
には溶接材料としては、Ｎｉ量を１．０〜４．５％含有
する１２Ｃｒ鋼が適する。
ービンロータの翼溝の欠陥発生部を機械的に除去して加
工面を形成した後、この加工面に重量％でＣｒ１０．０
〜１４．５％、Ｎｉ０．５〜５．５％含有するＣｒ鋼の
溶接材料を用いて翼形状を復元するように溶接を施す。
その後、溶接部に翼溝を形成することを特徴とするター
ビンロータの翼溝補修方法である。欠陥発生部を機械的
に除去した加工面への溶接法としては、肉盛溶接が適し
ている。また、ＳＣＣ特性の優れた翼溝補修とするため
には溶接材料としては、Ｎｉ量を１．０〜４．５％含有
する１２Ｃｒ鋼が適する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明のタービンロータの
翼溝補修方法の実施の形態について、添付図面を参照し
て説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定
されるものではない。
翼溝補修方法の実施の形態について、添付図面を参照し
て説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定
されるものではない。
【０００７】図１は、本発明にかかるタービンロータの
翼溝補修方法の一例を示す断面図である。図７、図８に
示すタービンロータ１のロータ本体１０の翼溝１１に欠
陥発生部Ａが生じた際の、ロータ本体１０の状態を図１
（ａ）に示す。翼溝１１の欠陥発生部Ａを機械的に除去
した加工面１２に重量％でＣｒ１０．０〜１４．５％、
Ｎｉ０．５〜５．５％含有するＣｒ鋼の溶接材料で翼形
状を復元するように溶接部１３を形成（図１（ｂ））
し、その後、ＳＣＣ特性に優れた材料からなる溶接部１
３に新しい翼溝１４を形成するようにして（図１
（ｃ））、ＳＣＣ特性に優れた翼溝補修を行うものであ
る。溶接法としては、ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接、サブ
マージ溶接のいずれかの肉盛溶接が適用できる。以上の
補修方法によって、低合金鋼から構成されるロータ本体
１０と、ロータ本体１０上に形成される翼溝部と、前記
翼溝部に保持される翼２と、を備え、前記翼溝部は、化
学成分が重量％でＣ０．０２〜０．０８％、Ｓｉ≦１．
２％、Ｍｎ≦１．２％、Ｎｉ０．５〜５．５％、Ｃｒ１
０．０〜１４．５％、Ｍｏ０．３〜１．０％を含み残部
Ｆｅおよび不純物よりなる肉盛溶接材料から構成された
ことを特徴とするタービンロータ１を得ることができ
る。
翼溝補修方法の一例を示す断面図である。図７、図８に
示すタービンロータ１のロータ本体１０の翼溝１１に欠
陥発生部Ａが生じた際の、ロータ本体１０の状態を図１
（ａ）に示す。翼溝１１の欠陥発生部Ａを機械的に除去
した加工面１２に重量％でＣｒ１０．０〜１４．５％、
Ｎｉ０．５〜５．５％含有するＣｒ鋼の溶接材料で翼形
状を復元するように溶接部１３を形成（図１（ｂ））
し、その後、ＳＣＣ特性に優れた材料からなる溶接部１
３に新しい翼溝１４を形成するようにして（図１
（ｃ））、ＳＣＣ特性に優れた翼溝補修を行うものであ
る。溶接法としては、ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接、サブ
マージ溶接のいずれかの肉盛溶接が適用できる。以上の
補修方法によって、低合金鋼から構成されるロータ本体
１０と、ロータ本体１０上に形成される翼溝部と、前記
翼溝部に保持される翼２と、を備え、前記翼溝部は、化
学成分が重量％でＣ０．０２〜０．０８％、Ｓｉ≦１．
２％、Ｍｎ≦１．２％、Ｎｉ０．５〜５．５％、Ｃｒ１
０．０〜１４．５％、Ｍｏ０．３〜１．０％を含み残部
Ｆｅおよび不純物よりなる肉盛溶接材料から構成された
ことを特徴とするタービンロータ１を得ることができ
る。
【０００８】本発明でのタービンロータ本体の材料とし
ては低合金鋼を用いるが、表１の試料Ｎｏ．６〜９に示
す化学成分を有する３．５ＮｉＣｒＭｏＶ鋼、２．５Ｎ
ｉＣｒＭｏＶ鋼、２．２５ＣｒＭｏＶ鋼、１ＣｒＭｏＶ
鋼などが適する。本発明での溶接材料はＳＣＣ特性に優
れた翼溝１１の形成に重要なものであり、適正量のＣｒ
とＮｉを含有したＣｒ鋼とすることが重要である。
ては低合金鋼を用いるが、表１の試料Ｎｏ．６〜９に示
す化学成分を有する３．５ＮｉＣｒＭｏＶ鋼、２．５Ｎ
ｉＣｒＭｏＶ鋼、２．２５ＣｒＭｏＶ鋼、１ＣｒＭｏＶ
鋼などが適する。本発明での溶接材料はＳＣＣ特性に優
れた翼溝１１の形成に重要なものであり、適正量のＣｒ
とＮｉを含有したＣｒ鋼とすることが重要である。
【０００９】
【表１】
【００１０】溶接材料としては、重量％でＣｒ１０．０
〜１４．５％、Ｎｉ０．５〜５．５％含有するＣｒ鋼で
ある。Ｃｒ、Ｎｉ以外の他の成分の好ましい範囲を特定
した溶接材料は、重量％でＣ０．０２〜０．０８％、Ｓ
ｉ≦１．２％、Ｍｎ≦１．２％、Ｎｉ０．５〜５．５
％、Ｃｒ１０．０〜１４．５％、Ｍｏ０．３〜１．０％
を含み残部Ｆｅおよび不純物よりなるＣｒ鋼である。Ｃ
ｒ量としては、ＳＣＣ特性向上のために重量％でＣｒ１
０．０〜１４．５％、好ましくは１２．０〜１３．５％
である。
〜１４．５％、Ｎｉ０．５〜５．５％含有するＣｒ鋼で
ある。Ｃｒ、Ｎｉ以外の他の成分の好ましい範囲を特定
した溶接材料は、重量％でＣ０．０２〜０．０８％、Ｓ
ｉ≦１．２％、Ｍｎ≦１．２％、Ｎｉ０．５〜５．５
％、Ｃｒ１０．０〜１４．５％、Ｍｏ０．３〜１．０％
を含み残部Ｆｅおよび不純物よりなるＣｒ鋼である。Ｃ
ｒ量としては、ＳＣＣ特性向上のために重量％でＣｒ１
０．０〜１４．５％、好ましくは１２．０〜１３．５％
である。
【００１１】ＳＣＣ特性向上に効果が大きい重要成分で
あるＮｉ量としては、重量％で０．５％以上を含有し、
含有量が多くなると残留オーステナイト量が多くなり組
織が不安定になるので５．５％以下とする。安定したＳ
ＣＣ特性を得るために好ましくは１．０〜４．５％であ
る。他の成分として、Ｃ量は０．０２〜０．０８％、溶
接性を考慮してロータ本体１０より少ない０．０３〜
０．０７％が好ましい。
あるＮｉ量としては、重量％で０．５％以上を含有し、
含有量が多くなると残留オーステナイト量が多くなり組
織が不安定になるので５．５％以下とする。安定したＳ
ＣＣ特性を得るために好ましくは１．０〜４．５％であ
る。他の成分として、Ｃ量は０．０２〜０．０８％、溶
接性を考慮してロータ本体１０より少ない０．０３〜
０．０７％が好ましい。
【００１２】Ｓｉ量は脱酸材として１．２％以下、脆化
を起こし易い点を考慮し溶接欠陥の防止の観点から０．
０８％以下が好ましい。Ｍｎ量は脱酸材として１．２％
以下、脆化を起こし易い点を考慮し溶接欠陥の防止の観
点から１．０％以下が好ましい。Ｍｏ量は強度確保の観
点より０．３〜１．０％、好ましくは０．３〜０．８％
である。
を起こし易い点を考慮し溶接欠陥の防止の観点から０．
０８％以下が好ましい。Ｍｎ量は脱酸材として１．２％
以下、脆化を起こし易い点を考慮し溶接欠陥の防止の観
点から１．０％以下が好ましい。Ｍｏ量は強度確保の観
点より０．３〜１．０％、好ましくは０．３〜０．８％
である。
【００１３】（実施例１）上記実施の形態にかかるター
ビンロータの翼溝補修方法の実施例について説明する。
ＳＣＣ特性の優れた翼溝補修を得るために、タービンロ
ータのロータ本体に表２に示す溶接材料を用いて肉盛溶
接を行い、肉盛溶接部のＳＣＣ試験を行った。肉盛溶接
の方法としてはＴＩＧ溶接、プラズマ溶接およびサブマ
ージ溶接を採用した。
ビンロータの翼溝補修方法の実施例について説明する。
ＳＣＣ特性の優れた翼溝補修を得るために、タービンロ
ータのロータ本体に表２に示す溶接材料を用いて肉盛溶
接を行い、肉盛溶接部のＳＣＣ試験を行った。肉盛溶接
の方法としてはＴＩＧ溶接、プラズマ溶接およびサブマ
ージ溶接を採用した。
【００１４】
【表２】
【００１５】肉盛溶接に採用したそれぞれの溶接条件は
表３にＴＩＧ溶接、表４にプラズマ溶接、表５にサブマ
ージ溶接を示す。表１の試料Ｎｏ．６に示す化学成分の
３．５ＮｉＣｒＭｏＶ鋼のロータ本体に、表３、表４の
ＴＩＧおよびプラズマ溶接条件で表２の試料Ｎｏ．１〜
Ｎｏ．５に示す化学成分の溶接材料を用いて肉盛溶接を
行った。溶接後の熱処理として６１５℃に３０時間保持
をした。溶接後の熱処理条件としては、５８０〜６４０
℃に２０〜４０時間保持することができる。
表３にＴＩＧ溶接、表４にプラズマ溶接、表５にサブマ
ージ溶接を示す。表１の試料Ｎｏ．６に示す化学成分の
３．５ＮｉＣｒＭｏＶ鋼のロータ本体に、表３、表４の
ＴＩＧおよびプラズマ溶接条件で表２の試料Ｎｏ．１〜
Ｎｏ．５に示す化学成分の溶接材料を用いて肉盛溶接を
行った。溶接後の熱処理として６１５℃に３０時間保持
をした。溶接後の熱処理条件としては、５８０〜６４０
℃に２０〜４０時間保持することができる。
【００１６】
【表３】
【００１７】
【表４】
【００１８】
【表５】
【００１９】ＳＣＣ試験を行うために、図５（ａ）に示
すように肉盛溶接部１３およびロータ本体１０から図５
（ｂ）に示す形状のＳＣＣ試験片３を作製した。ＳＣＣ
試験条件は、図６に示すように加圧容器中で試験温度１
３０℃、溶存酸素量１００ｐｐｂを有する純水中の試験
環境下で、図６に示す寸法形状の試験片にボルト締めで
付荷歪量（締め込み量＝Ａ−Ｂ）を与えた状態で２００
００時間の試験を行い、締め込み量１ｍｍ、２ｍｍ、４
ｍｍでのＳＣＣの有無（割れの長さ）を確認した。表６
には比較のために試料Ｎｏ．６〜９のロータ本体材料
（表１に化学成分を示す）についても同様のＳＣＣ試験
を行った結果を示す。
すように肉盛溶接部１３およびロータ本体１０から図５
（ｂ）に示す形状のＳＣＣ試験片３を作製した。ＳＣＣ
試験条件は、図６に示すように加圧容器中で試験温度１
３０℃、溶存酸素量１００ｐｐｂを有する純水中の試験
環境下で、図６に示す寸法形状の試験片にボルト締めで
付荷歪量（締め込み量＝Ａ−Ｂ）を与えた状態で２００
００時間の試験を行い、締め込み量１ｍｍ、２ｍｍ、４
ｍｍでのＳＣＣの有無（割れの長さ）を確認した。表６
には比較のために試料Ｎｏ．６〜９のロータ本体材料
（表１に化学成分を示す）についても同様のＳＣＣ試験
を行った結果を示す。
【００２０】
【表６】
【００２１】表６のＳＣＣ試験結果より、Ｎｉを含有し
ない１２Ｃｒ鋼の試料Ｎｏ．１を用いた場合（従来例）
では締め込み量１ｍｍで割れは生じないが、締め込み量
２ｍｍ、４ｍｍでＳＣＣによる割れが発生し、ＳＣＣ特
性に優れた翼溝補修には適さない。Ｎｉ量を０．９８、
４．１０、４．９１％含有する１２Ｃｒ鋼の試料Ｎｏ．
２、３、４を用いた場合（発明例）では締め込み量が４
ｍｍでもＳＣＣによる割れが発生しておらず、ＳＣＣ特
性が優れていることが確認された。Ｎｉを６．１２％含
有する１２Ｃｒ鋼の試料Ｎｏ．５を用いた場合（比較
例）では締め込み量が２ｍｍで割れを発生しており、締
め込み量が４ｍｍでは割れ長さが５ｍｍとなる。
ない１２Ｃｒ鋼の試料Ｎｏ．１を用いた場合（従来例）
では締め込み量１ｍｍで割れは生じないが、締め込み量
２ｍｍ、４ｍｍでＳＣＣによる割れが発生し、ＳＣＣ特
性に優れた翼溝補修には適さない。Ｎｉ量を０．９８、
４．１０、４．９１％含有する１２Ｃｒ鋼の試料Ｎｏ．
２、３、４を用いた場合（発明例）では締め込み量が４
ｍｍでもＳＣＣによる割れが発生しておらず、ＳＣＣ特
性が優れていることが確認された。Ｎｉを６．１２％含
有する１２Ｃｒ鋼の試料Ｎｏ．５を用いた場合（比較
例）では締め込み量が２ｍｍで割れを発生しており、締
め込み量が４ｍｍでは割れ長さが５ｍｍとなる。
【００２２】試料Ｎｏ．２〜４に示すＮｉ量を含有する
１２Ｃｒ鋼の溶接材料を用いた肉盛溶接部１３は、試料
Ｎｏ．６〜９に示す低合金鋼部よりもＳＣＣ特性が優れ
ていることが確認されている。ＴＩＧ溶接とプラズマ溶
接で同じ結果が得られた。表５に示すサブマージ溶接条
件で肉盛溶接し、上記と同一のＳＣＣ試験を行っても表
６と同様な結果が得られている。
１２Ｃｒ鋼の溶接材料を用いた肉盛溶接部１３は、試料
Ｎｏ．６〜９に示す低合金鋼部よりもＳＣＣ特性が優れ
ていることが確認されている。ＴＩＧ溶接とプラズマ溶
接で同じ結果が得られた。表５に示すサブマージ溶接条
件で肉盛溶接し、上記と同一のＳＣＣ試験を行っても表
６と同様な結果が得られている。
【００２３】表１の試料Ｎｏ．６に示す３．５ＮｉＣｒ
ＭｏＶの低合金鋼製タービンロータについて、図１に示
すようにロータ本体１０の翼溝１１にＳＣＣによる割れ
の欠陥が発生したものを、欠陥発生部Ａを機械的に除去
して加工面１２を形成した。その後、加工面１２に表２
に示す試料Ｎｏ．２〜４の溶接材料を表３に示すＴＩＧ
溶接条件で翼形状を復元するように肉盛溶接を施し、そ
の後肉盛溶接部１３に新しい翼溝１４を形成した。この
新しい翼溝１４を形成したタービンロータは、新品のタ
ービンロータの翼溝１４よりＳＣＣ特性が優れているこ
とを確認しており、本発明の翼溝補修方法によりＳＣＣ
に対する信頼性の高い蒸気タービンロータの翼溝１４の
補修が可能となる。
ＭｏＶの低合金鋼製タービンロータについて、図１に示
すようにロータ本体１０の翼溝１１にＳＣＣによる割れ
の欠陥が発生したものを、欠陥発生部Ａを機械的に除去
して加工面１２を形成した。その後、加工面１２に表２
に示す試料Ｎｏ．２〜４の溶接材料を表３に示すＴＩＧ
溶接条件で翼形状を復元するように肉盛溶接を施し、そ
の後肉盛溶接部１３に新しい翼溝１４を形成した。この
新しい翼溝１４を形成したタービンロータは、新品のタ
ービンロータの翼溝１４よりＳＣＣ特性が優れているこ
とを確認しており、本発明の翼溝補修方法によりＳＣＣ
に対する信頼性の高い蒸気タービンロータの翼溝１４の
補修が可能となる。
【００２４】本実施例では、３．５ＮｉＣｒＭｏＶの低
合金鋼製タービンロータのＳＣＣによる欠陥が発生した
翼溝を機械的に除去し、Ｎｉを含有する１２Ｃｒ鋼の溶
接材料にてＴＩＧ肉盛溶接後に翼溝を形成する補修方法
を示したが、他の化学成分の低合金鋼製タービンロータ
であっても同様の効果が得られることは明らかである。
また、プラズマ溶接やサブマージ溶接で肉盛溶接しても
同様の効果が得られることも明らかである。
合金鋼製タービンロータのＳＣＣによる欠陥が発生した
翼溝を機械的に除去し、Ｎｉを含有する１２Ｃｒ鋼の溶
接材料にてＴＩＧ肉盛溶接後に翼溝を形成する補修方法
を示したが、他の化学成分の低合金鋼製タービンロータ
であっても同様の効果が得られることは明らかである。
また、プラズマ溶接やサブマージ溶接で肉盛溶接しても
同様の効果が得られることも明らかである。
【００２５】（実施例２）最初段または最終段の翼の翼
溝に欠陥発生部が生じた場合、翼溝の補修のために肉盛
溶接をする代わりに新規リング材を用いて溶接した後に
翼溝を形成することが可能である。図２は、外周リング
１５を用いて電子ビーム溶接（以下ＥＢＷと表示）を適
用したタ−ビンロータ１の翼溝補修方法の一例を示す部
分断面図である。図２に示すように、欠陥発生部を生じ
た翼溝を円周上に機械加工によって除去し、ロータ本体
１０と同一材料の外周リング１５を翼溝の除去部に挿入
し、タービンロータ１の軸心方向と平行な横方向（ＥＢ
Ｗ方向）から電子ビーム溶接を行った。
溝に欠陥発生部が生じた場合、翼溝の補修のために肉盛
溶接をする代わりに新規リング材を用いて溶接した後に
翼溝を形成することが可能である。図２は、外周リング
１５を用いて電子ビーム溶接（以下ＥＢＷと表示）を適
用したタ−ビンロータ１の翼溝補修方法の一例を示す部
分断面図である。図２に示すように、欠陥発生部を生じ
た翼溝を円周上に機械加工によって除去し、ロータ本体
１０と同一材料の外周リング１５を翼溝の除去部に挿入
し、タービンロータ１の軸心方向と平行な横方向（ＥＢ
Ｗ方向）から電子ビーム溶接を行った。
【００２６】この方法によると、新規リング材である外
周リング１５がＥＢＷ部１６を介してロータ本体１０に
溶接接合されており、その後ロータ本体１０に接合され
た外周リング１５に新規な翼溝が形成されるので、補修
された翼溝のＳＣＣ特性は新品ロータ本体と同等とな
る。最初段または最終段の翼の翼溝に欠陥発生部が生じ
た場合は、タービンロータ軸心方向と平行な横方向から
のＥＢＷが可能であり、ＴＩＧ溶接など他の溶接方法で
も可能であるが、溶接速度が早く非常に高能率に溶接で
きるＥＢＷで外周リング１５を溶接するのが好ましい。
また、外周リング１５の材料をロータ本体１０よりＳＣ
Ｃ特性に優れた材料にすれば、新品のロータ本体以上の
ＳＣＣ特性を確保することが可能である。
周リング１５がＥＢＷ部１６を介してロータ本体１０に
溶接接合されており、その後ロータ本体１０に接合され
た外周リング１５に新規な翼溝が形成されるので、補修
された翼溝のＳＣＣ特性は新品ロータ本体と同等とな
る。最初段または最終段の翼の翼溝に欠陥発生部が生じ
た場合は、タービンロータ軸心方向と平行な横方向から
のＥＢＷが可能であり、ＴＩＧ溶接など他の溶接方法で
も可能であるが、溶接速度が早く非常に高能率に溶接で
きるＥＢＷで外周リング１５を溶接するのが好ましい。
また、外周リング１５の材料をロータ本体１０よりＳＣ
Ｃ特性に優れた材料にすれば、新品のロータ本体以上の
ＳＣＣ特性を確保することが可能である。
【００２７】（実施例３）最初段と最終段の間の翼の翼
溝に欠陥発生部が生じた場合、肉盛溶接をする以外の補
修方法として、外周リング１５を用いようとしても最初
段または最終段の翼が邪魔になって挿入できない、また
タービンロータ１の軸心方向と平行方向からのＥＢＷを
行うこともできない。
溝に欠陥発生部が生じた場合、肉盛溶接をする以外の補
修方法として、外周リング１５を用いようとしても最初
段または最終段の翼が邪魔になって挿入できない、また
タービンロータ１の軸心方向と平行方向からのＥＢＷを
行うこともできない。
【００２８】この場合は、図３の部分断面図に示すよう
に内周面の中央が突き出た外周２つ割れリング１７を、
欠陥発生部を生じた翼溝を機械加工によって除去したロ
ータ本体１０の除去部にセットする。そして、図３に示
すように、タービンロータ１の軸に傾斜した方向からＥ
ＢＷを実行する。ＥＢＷはロータ本体１０のディスク部
の両面かつ円周全域に亘って行う。円周方向のＥＢＷを
行った後に、外周２つ割れリング１７の継ぎ目をロータ
本体１０と同一材、１２Ｃｒ鋼、Ｎｉ含有の１２Ｃｒ鋼
など各種溶加材のいずれかを用いたＴＩＧ溶接で結合す
ることができる。そして、その後に翼溝を形成する。
に内周面の中央が突き出た外周２つ割れリング１７を、
欠陥発生部を生じた翼溝を機械加工によって除去したロ
ータ本体１０の除去部にセットする。そして、図３に示
すように、タービンロータ１の軸に傾斜した方向からＥ
ＢＷを実行する。ＥＢＷはロータ本体１０のディスク部
の両面かつ円周全域に亘って行う。円周方向のＥＢＷを
行った後に、外周２つ割れリング１７の継ぎ目をロータ
本体１０と同一材、１２Ｃｒ鋼、Ｎｉ含有の１２Ｃｒ鋼
など各種溶加材のいずれかを用いたＴＩＧ溶接で結合す
ることができる。そして、その後に翼溝を形成する。
【００２９】（実施例４）最初段と最終段の間の翼の翼
溝に欠陥発生部が生じた場合、内面の中央が突き出た外
周２つ割れリング１７を、欠陥発生部が生じた翼溝を機
械加工によって除去したロータ本体１０の除去部にセッ
トし、円板の両側からＥＢＭ溶接するやり方を実施例３
に示した。しかし、ＥＢＷは真空チャンバー内で行うの
で、大型タービンロータで真空チャンバー内に入らない
場合にはＥＢＷは適用できず、溶接速度はＥＢＷより遅
いが大気中で溶加材を用いて処理できるＴＩＧ溶接を適
用することができる。
溝に欠陥発生部が生じた場合、内面の中央が突き出た外
周２つ割れリング１７を、欠陥発生部が生じた翼溝を機
械加工によって除去したロータ本体１０の除去部にセッ
トし、円板の両側からＥＢＭ溶接するやり方を実施例３
に示した。しかし、ＥＢＷは真空チャンバー内で行うの
で、大型タービンロータで真空チャンバー内に入らない
場合にはＥＢＷは適用できず、溶接速度はＥＢＷより遅
いが大気中で溶加材を用いて処理できるＴＩＧ溶接を適
用することができる。
【００３０】図４（ａ）に示すように内面の中央が突き
出た外周２つ割れリング１７を、欠陥発生部が生じた翼
溝を機械加工によって除去したロータ本体１０の除去部
にセットし、円板の両側からロータ本体１０と同一材、
１２Ｃｒ鋼、Ｎｉ含有１２Ｃｒ鋼など各種溶加材のいず
れかを用いて狭開先ＴＩＧ溶接を行うことによって翼溝
部を新規材に交換することができ、その後翼溝を形成す
る。図４（ｂ）はロータ本体１０に外周２つ割れリング
１７がＴＩＧ溶接部１８を介して接合された状態を示す
部分断面図である。円周方向のＴＩＧ溶接を行った後
に、外周２つ割れリング１７の継ぎ目を同じくＴＩＧ溶
接１８で結合することができる。
出た外周２つ割れリング１７を、欠陥発生部が生じた翼
溝を機械加工によって除去したロータ本体１０の除去部
にセットし、円板の両側からロータ本体１０と同一材、
１２Ｃｒ鋼、Ｎｉ含有１２Ｃｒ鋼など各種溶加材のいず
れかを用いて狭開先ＴＩＧ溶接を行うことによって翼溝
部を新規材に交換することができ、その後翼溝を形成す
る。図４（ｂ）はロータ本体１０に外周２つ割れリング
１７がＴＩＧ溶接部１８を介して接合された状態を示す
部分断面図である。円周方向のＴＩＧ溶接を行った後
に、外周２つ割れリング１７の継ぎ目を同じくＴＩＧ溶
接１８で結合することができる。
【００３１】上述の実施例では、最初段と最終段の間の
翼の翼溝に欠陥発生部が生じた場合の補修方法を説明し
たが、最初段または最終段の翼の翼溝に生じた場合で
も、真空チャンバー内に入らないものについては、実施
例２に示すＥＢＷの代わりにＴＩＧ溶接を適用すること
ができる。
翼の翼溝に欠陥発生部が生じた場合の補修方法を説明し
たが、最初段または最終段の翼の翼溝に生じた場合で
も、真空チャンバー内に入らないものについては、実施
例２に示すＥＢＷの代わりにＴＩＧ溶接を適用すること
ができる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低合金鋼製タービンロータの翼溝の欠陥発生部を機械的
に除去し、その加工面に適正量のＣｒとＮｉ量を含有す
るＣｒ鋼の溶接材料で翼形状を復元するように溶接を
し、その後翼溝を形成することで、腐食環境の厳しい状
態でも長時間の使用に耐えられるタービンロータのＳＣ
Ｃ特性に優れた翼溝補修方法が得られる。
低合金鋼製タービンロータの翼溝の欠陥発生部を機械的
に除去し、その加工面に適正量のＣｒとＮｉ量を含有す
るＣｒ鋼の溶接材料で翼形状を復元するように溶接を
し、その後翼溝を形成することで、腐食環境の厳しい状
態でも長時間の使用に耐えられるタービンロータのＳＣ
Ｃ特性に優れた翼溝補修方法が得られる。
【図１】 本発明にかかる実施の形態による実施例１の
肉盛溶接を適用したタービンロータの翼溝補修方法の一
例を示す断面図である。
肉盛溶接を適用したタービンロータの翼溝補修方法の一
例を示す断面図である。
【図２】 本発明にかかる実施例２の外周リングを用い
てＥＢＭを適用したタービンロータの翼溝補修方法の一
例を示す部分断面図である。
てＥＢＭを適用したタービンロータの翼溝補修方法の一
例を示す部分断面図である。
【図３】 本発明にかかる実施例３の外周２つ割れリン
グを用いてＥＢＭを適用したタービンロータの翼溝補修
方法の一例を示す部分断面図である。
グを用いてＥＢＭを適用したタービンロータの翼溝補修
方法の一例を示す部分断面図である。
【図４】 本発明にかかる実施例４の外周２つ割れリン
グを用いてＴＩＧ溶接を適用したタービンロータの翼溝
補修方法の一例を示す部分断面図である。
グを用いてＴＩＧ溶接を適用したタービンロータの翼溝
補修方法の一例を示す部分断面図である。
【図５】 本発明にかかる実施の形態による実施例１の
肉盛溶接で翼溝を補修したタービンロータからのＳＣＣ
試験片の採取のやり方を説明するための斜視図である。
肉盛溶接で翼溝を補修したタービンロータからのＳＣＣ
試験片の採取のやり方を説明するための斜視図である。
【図６】 ＳＣＣ試験片形状と試験条件を示す図であ
る。
る。
【図７】 翼と一部の翼溝に欠陥発生部を有するタービ
ンロータの全体を示す部分断面図である。
ンロータの全体を示す部分断面図である。
【図８】 （ａ）は翼溝に欠陥発生部が生じたロータ本
体の断面図、（ｂ）は従来法による翼溝切り下げの補修
方法を示す断面図である。
体の断面図、（ｂ）は従来法による翼溝切り下げの補修
方法を示す断面図である。
１…タービンロータ、２…翼、３…ＳＣＣ試験片、１０
…ロータ本体、１１、１４…翼溝、１２…加工面、１３
…溶接部、１５…外周リング、１６…ＥＢＭ部、１７…
外周２つ割れリング、１８…ＴＩＧ溶接部、Ａ…欠陥発
生部
…ロータ本体、１１、１４…翼溝、１２…加工面、１３
…溶接部、１５…外周リング、１６…ＥＢＭ部、１７…
外周２つ割れリング、１８…ＴＩＧ溶接部、Ａ…欠陥発
生部
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１Ａ
38/46 38/46
(72)発明者 福永 義昭
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
(72)発明者 榎本 裕基
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂製作所内
Ｆターム(参考） 3G002 AA02 AA11
Claims (6)
- 【請求項１】 低合金鋼製タービンロータの翼溝の欠陥
発生部を機械的に除去して加工面を形成し、該加工面に
重量％でＣｒ１０．０〜１４．５％、Ｎｉ０．５〜５．
５％含有するＣｒ鋼の溶接材料を用いて翼形状を復元す
るように溶接を施し、その後該溶接部に翼溝を形成する
ことを特徴とするタービンロータの翼溝補修方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の溶接が、肉盛溶接であ
ることを特徴とするタービンロータの翼溝補修方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の溶接材
料が、化学成分が重量％でＣ０．０２〜０．０８％、Ｓ
ｉ≦１．２％、Ｍｎ≦１．２％、Ｎｉ０．５〜５．５
％、Ｃｒ１０．０〜１４．５％、Ｍｏ０．３〜１．０％
を含み残部Ｆｅおよび不純物よりなることを特徴とする
タービンロータの翼溝補修方法。 - 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の
溶接材料が、重量％でＮｉ１．０〜４．５％であること
を特徴とするタービンロータの翼溝補修方法。 - 【請求項５】 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の
溶接が、ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接、サブマージ溶接の
いずれかによって肉盛溶接することを特徴とするタービ
ンロータの翼溝補修方法。 - 【請求項６】 低合金鋼から構成されるロータ本体と、 ロータ本体上に形成される翼溝部と、 前記翼溝部に保持される翼と、 を備え、 前記翼溝部は、化学成分が重量％でＣ０．０２〜０．０
８％、Ｓｉ≦１．２％、Ｍｎ≦１．２％、Ｎｉ０．５〜
５．５％、Ｃｒ１０．０〜１４．５％、Ｍｏ０．３〜
１．０％を含み残部Ｆｅおよび不純物よりなる肉盛溶接
材料から構成されたことを特徴とするタービンロータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002013458A JP2003211288A (ja) | 2002-01-22 | 2002-01-22 | タービンロータの翼溝補修方法およびタービンロータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002013458A JP2003211288A (ja) | 2002-01-22 | 2002-01-22 | タービンロータの翼溝補修方法およびタービンロータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003211288A true JP2003211288A (ja) | 2003-07-29 |
Family
ID=27650410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002013458A Withdrawn JP2003211288A (ja) | 2002-01-22 | 2002-01-22 | タービンロータの翼溝補修方法およびタービンロータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003211288A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004050288A1 (ja) * | 2002-12-02 | 2004-06-17 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | タービン用ロータの補修方法 |
| JP2006051524A (ja) * | 2004-08-12 | 2006-02-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービンロータの補修方法、溶接材料及びタービン |
| JP2015140716A (ja) * | 2014-01-28 | 2015-08-03 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービンロータディスクの補修方法及びタービンロータ |
| JP2018040211A (ja) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 株式会社Ihi | 既設鋼構造物の亀裂補修方法 |
| US9931719B2 (en) | 2013-07-29 | 2018-04-03 | MTU Aero Engines AG | Method for repairing a receiving hook for guide vanes |
| US11066933B2 (en) | 2016-07-14 | 2021-07-20 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Rotor shaft and method for producing a rotor shaft |
-
2002
- 2002-01-22 JP JP2002013458A patent/JP2003211288A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004050288A1 (ja) * | 2002-12-02 | 2004-06-17 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | タービン用ロータの補修方法 |
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| JP4508772B2 (ja) * | 2004-08-12 | 2010-07-21 | 三菱重工業株式会社 | 蒸気タービンロータの補修方法、肉盛溶接材料及び蒸気タービン |
| US9931719B2 (en) | 2013-07-29 | 2018-04-03 | MTU Aero Engines AG | Method for repairing a receiving hook for guide vanes |
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| JP2018040211A (ja) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 株式会社Ihi | 既設鋼構造物の亀裂補修方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050405 |