JP2003294716A

JP2003294716A - タービンの検査方法

Info

Publication number: JP2003294716A
Application number: JP2002093557A
Authority: JP
Inventors: Kunio Asai; 邦夫浅井; Shigeo Sakurai; 茂雄桜井; Eiji Saito; 英治斉藤; Kenichiro Nomura; 健一郎野村; Hiroaki Aoto; 裕明青砥
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】タービン翼のロータへの植込部分を検査する際
の作業効率を向上する。【解決手段】タービンのロータに複数のタービン翼を多
段且つ着脱自在に組み付けてあるタービンの前記ロータ
とタービン翼の組み付け部位を超音波検査２し、前記超
音波検査２による前記部位の欠陥有無の情報に基づい
て、欠陥が検出された場合には前記部位に対応する段落
の全タービン翼を前記ロータから取り外して翼の全部抜
き取り検査５を実施し、前記超音波検査２の検査で欠陥
が検出されなかった場合には前記段落の全タービン翼の
一部分を前記ロータから取り外す翼の部分抜取り６を実
施し、翼の部分抜取り６で露出したロータとタービン翼
との組み付け部位に超音波検査法よりも欠陥検出限界が
小さい磁粉探傷法か浸透探傷法かレプリカ法を適用して
その部位の検査を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はタービンの検査方法
に関するものであり、本発明が適用されるタービンとし
ては、発電プラントにおける蒸気タービンで特には低圧
段のロータやタービン翼、あるいはボイラ吸水ポンプ駆
動用タービンのロータやタービン翼、またはガスタービ
ン圧縮機のロータやタービン翼のように比較的過酷な腐
食環境で使用されるタービンが指摘できる。

【０００２】

【従来の技術】発電プラントにおける蒸気タービンやボ
イラ吸水ポンプ駆動用タービンには、作動流体である蒸
気が湿りと渇き状態を繰り返す乾湿交番段落と呼ばれる
段落が存在し、本段落では蒸気中に微量含まれる塩化物
イオンなどの不純物が長時間運転中にタービン翼とロー
タの植込部の隙間に凝縮することにより腐食ピットが形
成される。

【０００３】この腐食ピットが小さい間は機器の信頼性
に問題が生じないが、この腐食ピットが成長して限界深
さ以上になればプラントの起動停止による低サイクル疲
労や翼振動による高サイクル疲労，応力腐食割れにより
腐食ピットを起点にき裂が発生し進展する場合がある。

【０００４】これらのき裂はひとたび進展を始めると比
較的進展速度が速い場合があり、特に高サイクル疲労が
支配的な場合には腐食ピット底にき裂が発生してから１
年以内にタービン翼飛散やロータ飛散事故につながる恐
れがある。そのため、定期検査において重大な事故が発
生する前に小さな損傷の段階で損傷の芽を除去する必要
がある。

【０００５】非破壊検査法により欠陥を検出する手法は
数多く知られており、代表的な方法としては超音波検査
法，磁粉探傷法，浸透液探傷法，レプリカ法などがあ
る。これらの検査方法はそれぞれ一長一短があり、例え
ば超音波検査法は欠陥が外表面に露出せず内部に存在し
ている場合に対して有効であるがその欠陥検出限界が大
きく、一方磁粉探傷法や浸透液探傷法，レプリカ法は欠
陥が外表面に露出している場合に限定されるが欠陥検出
限界が小さいという利点がある。また、磁粉探傷法や浸
透液探傷法は広範囲な領域を比較的短時間で検査できる
がその検出限界は１mm程度であるのに対して、レプリカ
法は検査と時間がかかるが、０.１mm 程度の微小な欠陥
を検出できるといった利点がある。

【０００６】タービン翼をロータに植え込んだ状態では
欠陥が外表面に露出しないタービン翼とロータの植込部
の検査において、現在一般的に用いられている手法は超
音波検査法である。本検査法はタービン翼をロータから
抜かずに行える利点があり、かつ深さ５mm以上の比較的
大きなき裂に対してほぼ見落とすことなく検出できるた
め有効である。

【０００７】しかし、１mm程度の比較的小さな欠陥に対
する判別能に問題点があり、前述したように高サイクル
疲労が損傷に対して支配的な場合には腐食ピット底にき
裂が発生してから１年以内にタービン翼飛散やロータ飛
散事故につながる恐れが考えられるため、超音波検査法
のみでは不十分であった。

【０００８】超音波検査法により検出できない欠陥に対
する検査方法としては、例えば特開平７−２１８４０９
号公報に掲載されているようにタービン翼をロータから
抜き取った跡にレプリカシートを用いたレプリカ法でロ
ータ溝のき裂や腐食ピットを調査して、その調査結果を
基に余寿命診断を行う手法が知られている。

【０００９】本手法は表面長０.１mm 程度の微小なき裂
と腐食ピットが検出することができるという長所を有し
ているが、タービン翼の抜き取り検査にはタービン翼の
抜き取り作業とタービン翼の再植込み作業の工程が必要
となり、損傷が想定される段落のタービン翼を全て抜い
て検査する場合には、膨大な検査時間とコストがかかる
といった問題点があった。

【００１０】そこで、検査コストを低減するために損傷
が想定される段落と蒸気の温度と圧力の条件が同じ段落
内に配置された翼の全数よりも少ない枚数のタービン翼
を抜き取り、部分的に取得した情報を基にして統計解析
により全体を評価する手法に期待が寄せられている。し
かし、部分翼抜取りにあたって複数のタービン翼抜取り
対象位置からどの位置のタービン翼を抜き取れば効率的
な検査が行えるかについて、従来の知見では知られてい
なかった。

【００１１】また従来のアセチルセルロース製のレプリ
カシートを用いたレプリカ法による検査では、レプリカ
シートを構造物の応力集中部の局面に貼り付けて検査対
象面をレプリカシートに転写すると、レプリカシートに
しわが発生しやすいため作業が困難であり、さらに寿命
評価に対して重要な指標である腐食ピットの深さを正確
に測定することが困難であるという問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、ター
ビン翼をロータに植込んだ状態では欠陥が外表面に露出
せず、かつ微小な損傷段階で欠陥を除去する必要がある
検査対象物に対して、従来の超音波検査のみでは不充分
であり、また損傷が想定される段落の翼を全て抜き取る
レプリカ検査では膨大な検査時間とコストがかかるとい
った問題があった。

【００１３】そこで、検査コストを低減させる方法とし
て、損傷が想定される段落の翼全数よりも少ない枚数の
タービン翼を抜き取る部分翼抜取り検査に期待が寄せら
れている。

【００１４】従って、本発明の主目的は、少ない枚数の
タービン翼の抜取りで検査を実施できるタービンの検査
方法を提供することである。

【００１５】また、他の目的は、従来のレプリカシート
の課題であった局面部の計測と腐食ピット深さの計測を
容易にするレプリカ法によるタービンの検査方法を提供
することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の主目的を達成す
るための基本的要件は、ロータに複数のタービン翼を着
脱自在に組み付けてあるタービンの前記ロータとタービ
ン翼の組み付け部位に超音波検査法を適用して前記部位
の検査を行うタービンの検査方法において、前記検査に
よって得られた情報に基づいて前記ロータから取り外す
べき前記タービン翼を決定し、前記タービン翼の前記ロ
ータからの取り外しによって露出した前記部位に前記超
音波検査法よりも欠陥検出限界が小さい非破壊検査法を
適用して前記部位の検査を行うタービンの検査方法であ
り、超音波検査法による検査結果からロータから取り外
すタービン翼を決めることで、無闇にロータから取り外
すタービン翼を決めるよりも無駄が無く且つ検査精度が
向上するし、タービン翼を取り外した後の検査方法は超
音波検査法よりも欠陥検出限界が小さい検査法であるか
ら一層精度の良い検査結果が保証される。

【００１７】同じく、主目的を達成するための他の基本
的要件は、ロータに複数のタービン翼を多段且つ着脱自
在に組み付けてあるタービンの前記ロータとタービン翼
の組み付け部位に非破壊検査法を適用して前記部位の検
査を行うタービンの検査方法において、前記検査による
前記部位の欠陥有無の情報に基づいて、欠陥が検出され
た場合には前記部位に対応する段落の全タービン翼を前
記ロータから取り外し、欠陥が検出されなかった場合に
は前記段落の全タービン翼の一部分を前記ロータから取
り外し、前記タービン翼の前記ロータからの取り外しに
よって露出した前記部位に前記非破壊検査法よりも欠陥
検出限界が小さい非破壊検査法を適用して前記部位の検
査を行うタービンの検査方法であり、最初の非破壊検査
法による検査結果からロータから取り外すタービン翼を
全数とするか部分数とするかを決めることで、無闇にロ
ータから取り外すタービン翼を全数とする方法よりも無
駄が無く、且つタービン翼を取り外した後の非破壊検査
方法は最初の非破壊検査法による検査法よりも欠陥検出
限界が小さい検査法であるから精度の良い検査結果が保
証される。

【００１８】本発明の他の目的を達成するための基本的
要件は、ロータに複数のタービン翼を着脱自在に組み付
けてあるタービンの前記ロータとタービン翼の組み付け
部位にレプリカ法を適用して前記部位の検査を行うター
ビンの検査方法において、前記部位の面をガードで覆
い、前記ガードと前記面との間に、液状シリコンゴムを
主成分として空気中の湿分により縮合反応を起こして硬
化する樹脂を入れ、前記樹脂の流れ落ちを前記ガードで
防止しながら前記樹脂に前記面の転写を行うことを特徴
としたレプリカ法によるタービンの検査方法であり、液
状の樹脂は検査対象の曲面に馴染んで、シートを用いた
レプリカ法に比較しシートのしわ等による転写精度の低
下も無く、正確に検査対象面を転写できる上、その液状
の樹脂は硬化するまでガードで流れ落ちが抑制されるの
でレプリカ法を容易に実施でき、簡単且つ精度良くター
ビンの検査が行える。

【００１９】

【発明の実施の形態】蒸気タービン低圧段において腐食
損傷が進行しやすいのは、図２に示すように段落温度が
２０℃から２００℃の間に位置するＬ−０段２０，Ｌ−
１段２１，Ｌ−２段２２とＬ−３段２３である。ここで
は、蒸気タービンＬ−２段２２の鞍型翼植込部構造を有
するロータ３１に対して、本発明を適用した例について
述べる。

【００２０】鞍型翼植込部は、図３に示すようにタービ
ン翼（以下、単に翼ともいう。）３０をロータ３１の周
方向に挿入し、その翼３０とロータを３ヶ所のフック３
３で接触させて締結する構造である。半径方向外周側に
位置するフックから順に第１フック３３ａ，第２フック
３３ｂ，第３フック３３ｃと定義する。本段落では、複
数の翼３０を翼先端のシュラウド３２で連結した群翼構
造が採用されている場合が多い。図３には５枚の翼３０
をシュラウド３２で連結した群翼構造を示している。群
翼と群翼の間を群翼間３４と呼び、群翼内における翼と
翼の間を群翼内の翼間３５と呼ぶことにする。

【００２１】このような構造を有したロータ３１におい
ては、図４に示す２種類のき裂が想定される。すなわ
ち、ロータ３１のフックのど部３６を起点にき裂面が半
径方向に対してほぼ垂直に進展するタイプＡき裂３８
と、群翼間３４もしくは群翼内の翼間３５に位置するロ
ータ３１のフックのあご部３７を起点に、き裂面が周方
向に対してほぼ垂直方向に進展するタイプＢき裂３９で
ある。本構造においては、タービン翼３０をロータ３１
に植込んだ状態では前記タイプＡき裂３８とタイプＢき
裂３９の初期欠陥は外表面に露出していない。これら２
つのき裂パターンに対して非破壊に検査を行う手法につ
いて以下に述べる。

【００２２】図１を用いて本発明の実施例を説明する。
検査開始して（ステップ１）まず初めに、タービン翼３
０をロータ３１に植込んだ状態で超音波検査を行う（ス
テップ２）。超音波検査の方法について、周方向断面を
示した図５と図６を用いて説明する。図６は図５におけ
るＡ矢視図である。タイプＡき裂に対して想定されるき
裂４３ａとタイプＢき裂に対して想定されるき裂４３ｂ
を検出する方法について以下に説明する。なおタイプＢ
き裂４３ｂの半径方向長さをａとする。

【００２３】損傷が想定される欠陥４３ａ，４３ｂに対
して、図５に示すようにロータ軸方向に対して入射音波
の進行方向４２がある角度４１を有した超音波探傷装置
の斜角探触子４０をロータ３１の側面にあてて超音波検
査法を実施する。図５において入射音波がロータ植込部
のコーナ部４４に阻害されずに第１フック３３ａに想定
される欠陥４３ａ，４３ｂを検査する必要があることか
ら、前記角度４１としては４５°から８０°の間にある
ことが望ましい。

【００２４】ロータ周方向における探触子４０の位置と
しては、図６に示すようにタイプＡき裂４３ａに対して
は入射音波の方向４２ａが半径方向に対して平行になる
位置に探触子４０ａを設置し、タイプＢき裂４３ｂに対
しては入射音波の方向４２ｂ〜４２ｄが半径方向に対し
てある角度４５をなす位置に設置するのがよい。タイプ
Ｂき裂に対する前記角度４５としては、周方向に対して
ほぼ垂直なき裂面を有したき裂に対して反射波の感度が
高くなる必要があることから３０°〜６０°にあるのが
望ましい。欠陥は図５に示した第１フック３３ａだけで
なく、第２フック３３ｂおよび第３フック３３ｃに対し
ても想定されるため、探触子４０の設置位置を変えるこ
とにより前記欠陥が想定される領域がすべて網羅される
ように検査を行うのが望ましい。

【００２５】図７に超音波検査により得られた波形の例
を示す。横軸に超音波が到達するまでの時間、縦軸に音
波の強さを表示している。欠陥が存在する場合には反射
波４７の高さが高くなり、探触子４０を周方向に移動さ
せると探触子４０の移動によって欠陥までの距離が変化
するため反射波が現れる時間が変化する。

【００２６】例えば、半径方向に長さａを有したタイプ
Ｂき裂４３ｂに対して、探触子４０を図６の４０ｂの位
置から４０ｄまで周方向に移動させたときに得られる反
射波の模式図を図７に示す。今、探触子を４０ｃに設置
したときの反射波が４７ｃであるとする。その位置から
探触子を欠陥へ近づけて４０ｄへ移動させると、その反
射波４７ｄの到達する時間が短くなり、また欠陥４３ｂ
の半径方向端部で入射音波４２ｄが反射されることによ
り反射成分が減少するため、反射波の高さが減少する。
一方、４０ｂの位置に移動して探触子を欠陥から遠ざけ
ると、その反射波４７ｂの到達時間が長くなり、欠陥か
らの反射成分が減少することにより反射波の高さが減少
する。この場合、ある基準高さ４８以上の波が得られる
探触子の移動距離４６は、４０ｂと４０ｄ間の距離であ
る。

【００２７】欠陥有無の判断には、反射波の高さとある
基準高さ以上の反射波が得られる探触子の移動距離４６
を用いて総合的に評価する。以下にその評価例を図８を
用いて説明する。図８において縦軸にはある基準反射波
の高さ、横軸には探触子を移動した場合にその基準高さ
以上の反射波が得られる周方向の移動距離を示してい
る。当然のことながら、反射波の高さが高くかつ高い反
射波が得られる探触子の移動距離が長いほど、大きな欠
陥が内在している可能性が高い。この図で着目すべき点
は、反射波の高さが基準値以上であっても、その高さ以
上の反射波が得られる探触子の移動距離が小さい場合に
は、検出されたのがき裂ではなく腐食進行によるさびの
可能性が高いことである。

【００２８】本発明の実施例ではこの点に着目して、超
音波検査の結果を基にき裂の有無だけではなく、腐食進
行の程度を評価する。図８のダブルハッチングの領域に
位置した場合には、大きな欠陥が存在している確率が高
いと判断する。ダブルハッチングは、基準高さｃ以上の
反射波が現れる場合と基準高さｂ以上の反射波が現れる
探触子の移動距離がａ以上の場合である。

【００２９】一方、基準高さがｂ〜ｃの範囲の反射波が
得られる探触子の移動距離がａ以下であるシングルハッ
チング領域に位置した場合には、対象部の腐食損傷が進
行している確率が高いと判断して、後述する翼の抜き取
り検査において優先的にその位置で抜き取りを実施す
る。なお反射波の基準高さを定めるにあたっては、事前
に人工的に欠陥を導入したテストロータを用いて、欠陥
の寸法と反射波の高さ、その反射波が現れる探触子の移
動距離について評価マップを作成しておくのが望まし
い。

【００３０】前記超音波検査において、欠陥があるかど
うかの判定を図８のマップを基に判断し（ステップ
３）、可能性が高いと判断された場合には、全てのＬ−
２段落の翼を抜き取り損傷が想定される領域に対して磁
粉探傷法もしくは浸透液探傷法の少なくともどちらか一
方の手段により欠陥の検査を行う（ステップ５）。一般
に対象物が磁性体の場合には磁粉探傷法、非磁性体の場
合には浸透液探傷法を適用するのが望ましい。前記検査
により欠陥が認められた場合には、欠陥を除去してター
ビン翼の代わりに留め金を植えるなどの応急対策を施す
のが望ましい。

【００３１】超音波検査により欠陥が検出されない場合
には次の検査手順として、Ｌ−２段落に配置された翼の
全数よりも少ない枚数だけ部分的に翼を抜き取る（ステ
ップ６）。前述したように、超音波検査の結果を基に図
８のマップにより腐食が進行している確率が高い箇所を
判断し、部分翼抜取りを行う翼の位置を決定する（ステ
ップ４）。このようにして翼の抜き取る位置を決定する
ことにより、盲目的に翼の抜取りを行う場合と比較し
て、腐食が進行している箇所の検査が行える確率が高く
なるため効率的な検査が可能となる。部分的に翼を抜く
本数としては、それを基に確率的な評価を行う場合を想
定して、腐食損傷が想定される段落に配置された翼枚数
の１／１０以上を抜取ることが望ましい。

【００３２】部分的な翼抜取りを行った領域に対して、
超音波検査法よりも検出限界が小さい磁粉探傷法、もし
くは浸透液探傷法により検査を行う（ステップ７）。こ
れらの検査は、後述するレプリカ検査よりも低コストで
行え、かつ１mm以上の欠陥を精度よく検出できる利点が
ある。本検査により欠陥が検出された場合には、他のＬ
−２段落にも同様の損傷が発生している確率が高いと考
えられるため、Ｌ−２段に配置された全ての翼を抜き取
り損傷が想定される領域に対して磁粉探傷法もしくは浸
透液探傷法の少なくともどちらか一方の手段により検査
を行う（ステップ５）。欠陥が認められた場合には、欠
陥を除去してタービン翼の代わりに留め金を植えること
や、欠陥の深さが浅い場合にはロータを全周にわたって
０.５mm程度削り取るスキンカットを行って、新しい翼
を植えるなどの対策を施すのが望ましい。

【００３３】磁粉探傷法、もしくは浸透液探傷法により
欠陥が検出されない場合には、次にレプリカ検査を行う
（ステップ９）。レプリカ検査を行う対象部位について
以下に説明する。前述したように本ロータの翼植込部に
対しては、図４に示すようにタイプＡき裂３８とタイプ
Ｂき裂３９の２通りのき裂が想定されるため、その両方
に対して検査する必要がある。タイプＡき裂３８に対す
る検査領域は、図９に示すロータ植込部の周方向断面に
おいて、高応力が発生する領域である植込部フックのど
部３６の曲率半径５０の１／４円周上（図９中のＡ−Ｂ
経路）の領域とし、周方向には翼抜取りを行った全ての
領域を検査領域に含める。

【００３４】一方、タイプＢき裂３９に対する検査領域
は、図９に示すロータ植込部の周方向断面において、フ
ックのど部３６の前記曲率開始点（Ｂ点）からフックあ
ご部３７にかけての径路上においてあご部のＣ点までの
径路とする。高応力が発生する領域を考慮して少なくと
も図９中のｃ／ｂの比が１／２以下の領域を検査領域と
して含めるのが望ましい。タイプＢき裂の発生箇所は群
翼間、および群翼内の翼間に限定されるため、ロータ周
方向の検査領域５１としては、図９のＤ矢視図である図
１０に示すように群翼間、および群翼内の翼間の境界５
２を中心として、ロータ周方向に翼１枚分の周方向長さ
ｄに対して、図１０中のｅ／ｄの比が少なくとも１／５
以下の領域を検査に含めることが望ましい。

【００３５】３段フックからなる本構造では、検査対象
部位として蒸気入口側と出口側、および第１フックから
第３フックまでの計６個所存在する。それら全ての箇所
について検査を行うのが望ましい。しかし、検査工程や
コストが制限されている場合には、例えばタイプＢき裂
に対して最も損傷が想定される第１フックのみに検査領
域を限定してもよい。

【００３６】使用するレプリカとしては、従来のアセチ
ルセルロースのレプリカシートの代わりに液状シリコン
ゴムを主成分とするレプリカ樹脂を用いると、種々の付
加価値が期待できるので優れている。

【００３７】本レプリカ樹脂は、空気との接触を避けた
容器に液状で密封されており、容器から取り出すと空気
中の湿気により縮合反応が起こり硬化するものである。
作業性を考慮して、一液型の室温硬化型を使用するのが
よい。前記性質を有した液状ゴムとしてはウレタンゴム
系やジエンゴム系の物質などが知られているが、シリコ
ン系の物質は凝集力が低いことから剥離が容易になるた
め、本レプリカ検査に使用する物質として適している。

【００３８】液状シリコンゴムの成分としては、重合度
１００〜２０００のジオルガノポリシロキサンを主成分
とし、シリカ充填材や硬化材の反応性シラン化合物を配
合したものが望ましい。レプリカ樹脂の硬化時間として
は２５℃での硬化時間が１分〜２０分であるのが望まし
い。前記硬化時間が短すぎると作業の途中でカートリッ
ジ内でレプリカ樹脂が硬化してしまう恐れがあり、逆に
２０分以上になると作業時間が長くなりコストが高くな
る問題があるためである。なお、一般に作業時の温度が
低下するとレプリカ樹脂の硬化時間が長くなるため、冬
場などの作業温度が低い場合には、２５℃での硬化時間
が数分程度の短いものを使用するのが望ましい。

【００３９】レプリカ樹脂は密封状態から解放された直
後は流動性があるため、それが重力により流れ落ちるの
を考慮して作業を行う必要がある。その検査実施例を図
１１〜図１３を用いて説明する。図１１はロータ３１を
軸方向から見た外観図、図１２は図１１におけるＡ−Ａ
断面図、図１３は図１１におけるＢ−Ｂ矢視図である。
ロータ３１全周に対して下半分１８０°の領域にレプリ
カ検査対象部を設定する。

【００４０】ロータ３１のフック３３ａの対象部位に対
してレプリカ樹脂５５が重力により下方に流れ落ちるの
を防ぐために、レプリカ樹脂を注入する前にガード５６
を作成する。図１２のように第１フック３３ａを検査対
象とする場合には、ガード５６を第１フック３３ａと第
２フック３３ｂとに橋渡しさせて検査対象面を覆い、前
記第１フックと第２フックの間からレプリカ５５が流出
するのを防止する。周方向には一度のレプリカ転写で転
写する長さ５８よりも長い領域５９に対してガード５６
を作成しておく。レプリカ樹脂５５が周方向に流出する
のを塞き止めるために、ガードの両端のうち重力方向が
下に位置する端部にストッパ５７を設け、他方６０から
レプリカ樹脂５５を注入するのがよい。図１３に示すよ
うに、ストッパ５７はガード５６とロータ３１の間に埋
め込み、両者の間に隙間を設けてはならない。

【００４１】ガード５６はレプリカ樹脂５５採取後にロ
ータ３１から離脱させる必要があるため、テープ類もし
くはシリコン系ゴムなどの時間硬化性の樹脂を使用する
のが望ましい。またストッパ５７としては、シリコン系
ゴムなどの時間硬化性の物質を使用するのが望ましい。

【００４２】レプリカ樹脂５５で転写する前にレプリカ
樹脂５５よりも硬化時間の短いレプリカ樹脂を用いて表
面の付着物をその硬化時間の短い樹脂に付着させて取り
除いておくことが望ましい。またレプリカ樹脂５５を剥
離させた後にレプリカの転写位置とロータの位置が照応
できるように、レプリカ樹脂５５に印をつけておくこと
が望ましい。

【００４３】レプリカ樹脂５５を使用した場合には、タ
イプＡとタイプＢに対するき裂を一度に網羅してレプリ
カ樹脂５５に転写でき、さらに周方向の転写領域につい
てはロータ全周に対して１／１０程度の広い領域にわた
って一度に転写することが可能となる。従来のレプリカ
シートでは一度に転写できる領域はせいぜい翼１枚分程
度に限定されており、またタイプＡとタイプＢに対して
個別に転写する必要があったことを考慮すると、レプリ
カ樹脂５５を使用することにより作業効率が飛躍的に向
上する効果がある。またタイプＡき裂の検査領域は局面
部であるため、従来のレプリカシートでは作業が困難で
あったのに対して、レプリカ樹脂５５を用いた場合には
容易に転写できる利点がある。

【００４４】次に検査対象面を転写したレプリカ樹脂５
５の転写面に関して３次元形状を計測する方法について
説明する。ロータに発生した腐食ピットの深さは、転写
によりレプリカ樹脂５５の山の高さとして計測される。
３次元形状の計測にはレーザ光を利用した非接触な計測
を行うのが望ましい。本計測は、レーザ発信源から複数
のレーザ光をレプリカ樹脂５５の転写面へむけて照射
し、その中で焦点が一致するレーザについてレーザ発信
源とレプリカ樹脂５５の転写面までの距離が同じである
とみなして距離を計測し、逐次レーザ発信源とレプリカ
樹脂５５の転写面の距離を変えながら試料の形状を計測
する手法である。

【００４５】本手法によると、複雑な形状をした腐食ピ
ットの３次元形状を精度よく計測が行える利点がある。
さらに、シリコンゴム製のレプリカは弾力があるため従
来の触針式の粗さ計測では測定誤差が大きくなる問題が
あったが、レーザ光を用いた非接触な計測によるとその
ような問題を解決することができる。

【００４６】欠陥形状の計測にあたって、あらかじめレ
プリカ樹脂５５の転写面の全体をスキャンして、前述し
たタイプＡおよびタイプＢの領域に該当する範囲の表面
情報を取り込み、それを２値化処理して腐食ピットの場
所を表示し、大きな腐食ピットが発生している領域につ
いて選択的に３次元プロファイルの計測を行うと効率的
な計測が行えるので望ましい。

【００４７】レプリカ検査により、ある基準値以上の欠
陥が存在するかどうかの判定を行い（ステップ１０）、
欠陥が検出された場合にはレプリカ法による検査を実施
していない箇所にも同様の欠陥が想定されるため、他の
Ｌ−２段落の翼を全て抜き取り検査を行う（ステップ
５）。この時の検査は、磁紛探傷法でも浸透探傷法でも
良いが、検査精度向上をはかる観点では、レプリカ法に
よる検査が採用されることが好ましい。そのレプリカ法
による検査で欠陥が認められた場合には、欠陥を除去し
てタービン翼の代わりに留め金を植える対策や、欠陥の
深さが浅い場合にはロータを全周にわたって０.５mm 程
度削り取るスキンカットを行って新しい翼を植えるなど
の対策を施すのが望ましい。また、部分翼抜取り検査の
結果を基に損傷が想定される部位の余寿命評価を行い、
次回以降の定期検査の時期などの運転条件を判断して保
守管理することが望ましい。

【００４８】このようにして、本実施例によれば、損傷
が想定される段落の翼全数よりも少ない枚数の翼を抜き
取る部分翼抜取り検査にあたって、翼抜取りの前に実施
した超音波検査の結果を基にして腐食損傷が進行してい
る可能性の高い箇所を判断し、優先的に翼の抜取り検査
を行うことにより効率的な翼の抜取り検査が行える効果
がある。

【００４９】また、液状シリコンゴムを主成分とするレ
プリカを使用し、レプリカの流れ落ちを防止するガード
を設けて検査を行うことにより、従来のレプリカシート
の課題であった局面部の計測と腐食ピット深さの計測を
可能とすることが可能となり、さらに本レプリカによる
と一度に転写できる領域が従来よりも増すために作業効
率が飛躍的に向上し、検査時間と検査コストの低減が図
られる効果がある。

【００５０】転写したレプリカの欠陥計測において、レ
ーザ光を利用した非接触な計測を行うことにより、複雑
な形状の腐食ピットの３次元プロファイルの計測が行
え、かつ弾力のあるゴム製のレプリカに対して従来の触
針式の粗さ計測では計測が困難であった問題を解決する
ことが可能となる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、タービ
ン翼の抜き取り作業を軽減し、検査精度も向上するの
で、タービン検査作業が効率よく且つ精度良く実施でき
る。

【００５２】また、レプリカ法によるタービンの検査方
法の本発明によれば、タービンの検査対象面が複雑な形
状でも、その面に良く馴染んで精度の良いレプリカ法が
実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による検査手法の実施例を示し
たフローチャート図。

【図２】本発明の適用先の一例である蒸気タービン低圧
段の構造を示した構成図。

【図３】本発明の適用先の一例である鞍型翼植込部の構
造を示した外観図。

【図４】本発明の実施例による検査手法で想定する欠陥
の場所を示した外観図。

【図５】本発明の実施例である超音波検査手法を示した
周方向断面図。

【図６】本発明の実施例である超音波検査手法を示した
図５におけるＡ矢視図。

【図７】本発明の実施例である超音波検査手法により得
られる波形を模式的に示した説明図。

【図８】本発明の実施例である超音波検査結果を基にし
て評価を行う手法について示した説明図。

【図９】本発明の実施例であるレプリカ検査の検査領域
を示した周方向断面図。

【図１０】本発明の実施例であるレプリカ検査の検査領
域を示した図９におけるＤ方向矢視図。

【図１１】本発明の実施例であるレプリカ検査方法を示
した外観図。

【図１２】本発明の実施例であるレプリカ検査方法を示
した図１１におけるＡ−Ａ断面図。

【図１３】本発明の実施例であるレプリカ検査方法を示
した図１１におけるＢ−Ｂ断面図。

【符号の説明】

２０…Ｌ−０段、２１…Ｌ−１段、２２…Ｌ−２段、２
３…Ｌ−３段、３０…タービン翼、３１…ロータ、３３
…フック、３３ａ…第１フック、３３ｂ…第２フック、
３３ｃ…第３フック、３４…群翼間の境界、３５…群翼
内の翼間の境界、３６…フックのど部、３７…フックあ
ご部、３８…タイプＡき裂、３９…タイプＢき裂、４０
…超音波探触子、４０ａ…タイプＡき裂の検査に対する
探触子４０の周方向位置、４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ…タ
イプＢき裂の検査に対する探触子４０の周方向位置、４
１…探触子軸方向との入射音波のなす角度、４２…音波
の方向、４２ａ〜４２ｄ…探触子位置４０ａ〜４０ｄに
対する音波の方向、４３…超音波検査で想定する欠陥、
４３ａ…タイプＡき裂に対して想定する欠陥、４３ｂ…
タイプＢき裂に対して想定する欠陥、４４…ロータフッ
クのコーナ部、４５…タイプＢき裂の検査において音波
の方向と半径方向のなす角度、４６…探触子４０ｂと４
０ｄの周方向の移動距離、４７…反射波、４７ｂ〜４７
ｄ…探触子４０ｂ〜４０ｄに対する反射波、４８…反射
波の基準高さ、５０…ロータフックののど部の曲率半
径、５１…タイプＢき裂の検査に対する検査領域、５２
…群翼間、および群翼内の翼間の境界、５５…レプリカ
樹脂、５６…ガード、５７…ストッパ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 21/91 Ｇ０１Ｎ 27/84 27/84 1/28 Ｍ (72)発明者斉藤英治茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者野村健一郎茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所火力・水力事業部内 (72)発明者青砥裕明茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所火力・水力事業部内Ｆターム(参考） 2G047 AC06 BA03 BB02 BC07 BC11 EA21 GG28 GG30 GH19 2G051 AA90 AB02 GA10 2G052 AA11 AC23 AD32 AD52 EB05 FD03 FD04 GA11 GA25 GA26 2G053 AA12 AB22 BA24 3G002 AA02 AB08 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータに複数のタービン翼を着脱自在に組
み付けてあるタービンの前記ロータとタービン翼の取付
け部位に超音波検査法を適用して前記部位の検査を行う
タービンの検査方法において、前記検査によって得られた情報に基づいて前記ロータか
ら取り外すべき前記タービン翼を決定し、前記タービン翼の前記ロータからの取り外しによって露
出した前記部位に前記超音波検査法よりも欠陥検出限界
が小さい非破壊検査法を適用して前記部位の検査を行う
タービンの検査方法。
【請求項２】ロータに複数のタービン翼を多段且つ着脱
自在に取付けてあるタービンの前記ロータとタービン翼
の取付け部位に第１の検査法として非破壊検査法を適用
して前記部位の検査を行うタービンの検査方法におい
て、前記第１の検査法を用いた検査によって欠陥が検出され
た場合には前記部位に対応する段落の全タービン翼を前
記ロータから取り外し、前記第１の検査法を用いた検査
によって欠陥が検出されなかった場合には前記段落の全
タービン翼の一部分を前記ロータから取り外し、前記タービン翼の前記ロータからの取り外しによって露
出した前記部位に第２の検査法として前記非破壊検査法
よりも欠陥検出限界が小さい非破壊検査法を適用して前
記部位の検査を行うタービンの検査方法。
【請求項３】請求項２において、前記段落の全タービン
翼の一部分を、前記ロータから前記タービン翼を取り外
す前に実施した前記ロータと前記タービン翼の組み付け
部位の検査によって得られた情報に基づいて決定するこ
とを特徴としたタービンの検査方法。
【請求項４】請求項３において、前記情報は腐食を表す
検査情報であることを特徴としたタービンの検査方法。
【請求項５】請求項１または請求項２において、前記欠
陥検出限界が小さい非破壊検査法は、磁粉探傷法か浸透
探傷法及びレプリカ法のいずれかであることを特徴とし
たタービン検査方法。
【請求項６】請求項２において、前記タービンを前記ロ
ータから取り外す前の前記第１の検査法として超音波検
査法を前記部位に適用し、前記第２の検査法として磁粉
探傷法か浸透探傷法を前記部位に適用し、前記第２の検査法による検査によって欠陥が検出された
場合には前記部位に対応する段落の全タービン翼を前記
ロータから取り外して露出した前記部位に前記磁粉探傷
法か浸透探傷法を適用して前記部位の検査を行い、前記第２の検査法による検査によって欠陥が検出されな
かった場合には前記段落の全タービン翼の一部分を前記
ロータから取り外して前記タービン翼の前記ロータから
の取り外しによって露出した前記部位に非破壊検査法と
してのレプリカ法を第３の検査法として適用して検査
し、前記第３の検査法による検査によって欠陥が検出されな
かった場合には検査を終了し、前記第３の検査法による
検査によって欠陥が検出された場合には前記段落の全タ
ービン翼を前記ロータからの取り外し、前記タービン翼
の前記ロータからの取り外しによって露出した前記部位
に前記第３の検査法を適用して検査を実施することを特
徴としたタービンの検査方法。
【請求項７】請求項６において、前記レプリカ法で検査
対象の面の転写に用いるレプリカ樹脂は液状シリコンゴ
ムを主成分とし、空気中の湿分により縮合反応を起こし
て硬化する樹脂であることを特徴としたタービンの検査
方法。
【請求項８】請求項７において、前記レプリカ法を適用
する検査対象の面をガードで覆い、前記ガードと前記検
査対象の面との間にレプリカ樹脂を入れて保持すること
を特徴としたタービンの検査方法。
【請求項９】請求項８において、前記レプリカ法に用い
たレプリカ樹脂の転写面の表面形状をレーザ光を利用し
た非接触の計測方法で計測することを特徴としたタービ
ンの検査方法。
【請求項１０】ロータに複数のタービン翼を着脱自在に
組み付けてあるタービンの前記ロータとタービン翼の組
み付け部位にレプリカ法を適用して前記部位の検査を行
うレプリカ法によるタービンの検査方法において、前記部位の面をガードで覆い、前記ガードと前記面との間に、液状シリコンゴムを主成
分として空気中の湿分により縮合反応を起こして硬化す
る樹脂を入れ、前記樹脂の流れ落ちを前記ガードで防止しながら前記樹
脂に前記面の転写を行うことを特徴としたレプリカ法に
よるタービンの検査方法。