JP2003343210A - 溶接接合構造を有するタービンケーシング及びそれを適用した蒸気タービン並びにタービンケーシングの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】１つのタービンケーシング内の蒸気流れの上流
側から下流側において異なる蒸気条件に対応して、それ
ぞれのケーシング材の有する材料特性の特徴を最大限生
かすことができるタービンケーシングを提供する。 【解決手段】化学組成の異なる複数のケーシング部分素
材を、溶接接合することによって得られるものであっ
て、前記ケーシング部分素材のうち、蒸気流れの上流側
の高温・高圧蒸気にさらされる部位の前記タービンケー
シング部分素材を、１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、１％ＣｒＭ
ｏＶ系耐熱鋼、２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、１２％Ｃ
ｒ系耐熱鋼のいずれかで構成し、かつ蒸気流れの下流側
で低温・低圧蒸気にさらされる部位のケーシング部分素
材を、炭素鋼で構成したタービンケーシング。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接接合構造を有
するタービンケーシングおよびそれを適用した蒸気ター
ビン並びにタービンケーシングの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複数のタービンロータを機械的
に結合した蒸気タービンでは、その高圧側から低圧側ま
での使用蒸気条件等に応じて最適なロータ材が選定され
ている。その際、各ロータはそれぞれのタービンケーシ
ング内に納められ、その中で蒸気の持つ熱エネルギーを
回転エネルギーに変換している。そのうち、高圧、中
圧、または高中圧ケーシングは蒸気流れの上流側から下
流側まで種々の蒸気温度にさらされている。図４は従来
の高圧、中圧、または高中圧蒸気タービンケーシングの
代表的な断面構造の概念を模式的に示したものである。
図５は従来の高低圧一体型、高中低圧一体型、または中
低圧一体型蒸気タービンケーシングの代表的な断面構造
の概念を模式的に示したものである。

【０００３】ここで、高圧ケーシングおよび高中圧ケー
シングの高圧蒸気入口部例えば図４のＴＡでは、一般に
蒸気温度は約５００℃以上、圧力は約１０．１３ＭＰａ
（１００ａｔａ）以上、中圧ケーシングおよび高中圧ケ
ーシングの中圧蒸気入口部例えば図４のＴＡでは、一般
に蒸気温度は約５００℃以上、圧力は約２．０３〜６．
０８ＭＰａ（２０〜６０ａｔａ）である。

【０００４】しかし、高圧ケーシングおよび高中圧ケー
シングの高圧蒸気出口部例えば図４のＴＤでは、一般に
蒸気温度は約３５０〜３８０℃、圧力は約２．０３〜
６．０８ＭＰａ（２０〜６０ａｔａ）、中圧ケーシング
および高中圧ケーシングの中圧蒸気出口部例えば図４の
ＴＤでは、一般に蒸気温度は約２５０〜３８０℃、圧力
は約０．４１〜１．５２ＭＰａ（４〜１５ａｔａ）とな
る。構造設計的には蒸気の最も高温・高圧環境にさらさ
れている部位に必要なクリープ破断強度を基本としてい
る。

【０００５】ところが、一般にはケーシング素材は同一
組成で製造されているため、蒸気の下流側では温度が低
くなってクリープ現象が生じないにも拘らず、クリープ
破断強度に優れたケーシング素材になっているのが実情
であり、過剰な素材コストの発生を招いている。

【０００６】例えば、高圧、中圧、または高中圧ケーシ
ング材としては、クリープ破断強度に優れた１％ＣｒＭ
ｏ系耐熱鋼、１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼、２．２５％Ｃｒ
Ｍｏ系耐熱鋼、１２％Ｃｒ系耐熱鋼のいずれが採用され
ている。

【０００７】一方、蒸気タービンの小型化および機構の
簡略化といった見地から、高圧側から低圧側までを同一
材質で一体に形成するロータを適用し、それを覆うケー
シングの数を単一化した、いわゆる高低圧または高中低
圧一体型蒸気タービンが注目されている。また、より一
層の熱効率向上の観点から、高圧部分のみを独立させた
高圧タービンと中低圧タービンを組合せた構造の蒸気タ
ービンも注目されている。

【０００８】これらの高低圧または高中低圧一体型、お
よび中低圧一体型蒸気タービンにおいては、高圧部、中
圧部の蒸気入口部および蒸気出口部の蒸気温度と圧力
は、上述した高圧、中圧、または高中圧ケーシングとほ
ぼ同等レベルであるが、低圧部の蒸気入口部では、一般
に蒸気温度は約２５０〜３８０℃、圧力は約０．４１〜
１．５２ＭＰａ（４〜１５ａｔａ）であり、蒸気出口部
では、一般に蒸気温度は約３０〜４０℃、圧力は約０．
００５ＭＰａ（０．０５ａｔａ）以下となる。

【０００９】これらの高低圧または高中低圧一体型、お
よび中低圧一体型蒸気タービンにおいては、その高圧お
よび中圧部分にはクリープ破断強度に優れた１％ＣｒＭ
ｏ系耐熱鋼、１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼、２．２５％Ｃｒ
Ｍｏ系耐熱鋼、１２％Ｃｒ系耐熱鋼のうちのいずれかの
耐熱鋼が適用され、またその低圧部分には炭素鋼を適用
され、それらの炭素鋼と耐熱鋼はボルトにより締結され
ている。

【００１０】この場合は、蒸気条件に応じたケーシング
材料の良好な配置にはなっているものの、ケーシングの
製造コストの増加や部品点数の増加につながり、ケーシ
ングのコスト増加を招いている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】蒸気タービンケーシン
グの蒸気入口側（高温・高圧側）と蒸気出口側（低温・
低圧側）では、上述したように蒸気の温度や圧力に大き
な差がある。従って、各蒸気条件に対して必要とされる
ケーシングの材料特性にも違いがある。

【００１２】しかし、前述した従来の蒸気タービンでは
必ずしもケーシング材料を適材適所に配置した使い方に
はなっておらず、過剰な素材コストの発生を招いている
だけでなく、使われる蒸気の温度や圧力環境には不必要
な特性を有することによって、逆に靭性などの特性が不
十分である可能性も考えられる。

【００１３】一般に、クリープ破断強度と靭性は相反す
る場合が多いため、例えば低温・低圧環境ではクリープ
現象を生じないにも拘らずクリープ破断強度に優れた材
料を使用することにより、その材料の靭性が低くなり、
タービンの長期運用による破壊トラブル発生の危険性が
考えられる。また、蒸気条件に対応したケーシング材料
の配置は良好であっても、製造コストの増加を招いてい
るケースも多い。

【００１４】本発明はこのような従来の問題に対処して
なされたものであり、１つのタービンケーシング内の蒸
気流れの上流側から下流側において異なる蒸気条件に対
応して、それぞれのケーシング材の有する材料特性の特
徴を最大限生かすことができ、またケーシングおよび蒸
気タービン全体としてのコストダウンを図ることがで
き、長期運用における破壊トラブルリスクの低減効果
や、ケーシング製造コスト削減効果を生み出すことがで
きる溶接接合構造を有するタービンケーシング及びそれ
を適用した蒸気タービン並びにタービンケーシングの製
造方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、化学組成の異なる複数
のケーシング部分素材を、溶接接合することによって得
られるタービンケーシングである。

【００１６】前記目的を達成するため、請求項２に対応
する発明は、複数のケーシング部分素材を、溶接接合す
ることによって得られるタービンケーシングを備えた蒸
気タービンである。

【００１７】前記目的を達成するため、請求項３に対応
する発明は、蒸気流れの上流側の部位となる前記タービ
ンケーシング部分素材を、１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、１％
ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼、２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、１
２％Ｃｒ系耐熱鋼のいずれかで構成し、かつ蒸気流れの
下流側の部位となるケーシング部分素材を、炭素鋼で構
成した請求項１記載のタービンケーシングである。

【００１８】前記目的を達成するため、請求項４に対応
する発明は、化学組成の異なる複数のケーシング部分素
材をＴＩＧ溶接又は狭開先ＴＩＧ溶接を適用して互いに
溶接接合する工程を含むことを特徴とするタービンケー
シングの製造方法である。

【００１９】前記目的を達成するため、請求項５に対応
する発明は、直流電源を用い、タングステン電極をマイ
ナス極とする工程を含むことを特徴とする請求項４記載
のタービンケーシングの製造方法である。

【００２０】前記目的を達成するため、請求項６に対応
する発明は、次のようにしたものである。すなわち、前
記ＴＩＧ溶接又は前記狭開先ＴＩＧ溶接は、アーク電流
値を周期的に変化させて溶接するパルス法を適用したこ
とを特徴とする請求項４記載のタービンケーシングの製
造方法である。

【００２１】前記目的を達成するため、請求項７に対応
する発明は、次のようにしたものである。すなわち、前
記ＴＩＧ溶接又は前記狭開先ＴＩＧ溶接は、溶加材とし
てワイヤを用い、該ワイヤを電源で通電して抵抗加熱す
るようにしたホットワイヤ法を適用したことを特徴とす
る請求項４記載のタービンケーシングの製造方法であ
る。

【００２２】前記目的を達成するため、請求項８に対応
する発明は、前記ＴＩＧ溶接又は前記狭開先ＴＩＧ溶接
により、タービンケーシングの左右のフランジ部を同時
に、または左右交互に溶接接合する工程と、シェル部分
を溶接接合する工程とを含むことを特徴とする請求項４
〜７のいずれかに記載のタービンケーシングの製造方法
である。

【００２３】前記目的を達成するため、請求項９に対応
する発明は、次のようにしたものである。すなわち、前
記ＴＩＧ溶接又は前記狭開先ＴＩＧ溶接は、溶接接合前
の状態では溶接開先の幅は溶接初層部位よりも溶接最終
層部位において徐々に広くなるようにしておき、溶接接
合終了後は溶接最終層部位の開先幅が溶接初層部位の開
先幅に比べて同等もしくはそれ以上になるように、溶接
接合深さに依存したある角度を設定して溶接接合するこ
とを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載のタービ
ンケーシングの製造方法である。

【００２４】前記目的を達成するため、請求項１０に対
応する発明は、前記ＴＩＧ溶接又は前記狭開先ＴＩＧ溶
接を行うにあたり、溶接接合前の予熱温度を２００〜２
５０℃にする工程と、溶接接合終了後の後熱処理温度を
６３０〜７００℃にて溶接接合する工程とを含むことを
特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載のタービンケ
ーシングの製造方法である。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態につい
て、以下の実施例および比較例を参照して説明するが、
その前に本発明で使用する、１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、１
％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼、２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、
１２％Ｃｒ系耐熱鋼の組成について説明する。本発明で
使用する１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼とは、重量％でＣは０．
０８〜０．２０％、Ｎｉは０．１〜０．８％、Ｃｒは
０．８〜１．３％、Ｍｏは０．８〜１．３％を含み、他
はＦｅおよび不可避的不純物を含む耐熱鋼のことを指し
ている。

【００２６】また、本発明で使用する１％ＣｒＭｏＶ系
耐熱鋼とは、重量％でＣは０．０８〜０．２０％、Ｎｉ
は０．１〜０．８％、Ｃｒは０．８〜１．３％、Ｍｏは
０．８〜１．３％、Ｖは０．２〜０．３％を含み、他は
Ｆｅおよび不可避的不純物を含む耐熱鋼を指している。

【００２７】さらに、本発明で使用する２．２５％Ｃｒ
Ｍｏ系耐熱鋼とは、重量％でＣは０．０８〜０．２０
％、Ｎｉは０．１〜０．８％、Ｃｒは２．０〜２．５
％、Ｍｏは０．８〜１．３％を含み、他はＦｅおよび不
可避的不純物を含む耐熱鋼を指している。

【００２８】また、本発明で使用する１２％Ｃｒ系耐熱
鋼とは、重量％でＣは０．０８〜０．２５％、Ｎｉは
０．１〜０．８％、Ｃｒは８．５〜１２．０％、Ｍｏは
０．８〜１．３％、Ｖは０．２〜０．３％、Ｎｂは０．
０３〜０．２０％、Ｎは０．０３〜０．０８％を含み、
他はＦｅおよび不可避的不純物を含む耐熱鋼、或いは、
重量％でＣは０．０８〜０．２５％、Ｎｉは０．１〜
０．８％、Ｃｒは８．５〜１２．０％、Ｍｏは０．８〜
１．３％、Ｖは０．２〜０．３％、Ｎｂは０．０３〜
０．２０％、Ｎは０．０３〜０．０８％、Ｗは０．３〜
１．２％を含み、他はＦｅおよび不可避的不純物を含む
耐熱鋼のいずれかを指している。

【００２９】〔実施例１〕本発明の実施例１について、
図１及び図２並びに表１〜表３、表４を参照して説明す
る。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【表３】

【００３３】表１は、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、Ｔ
Ｃ、ＴＤに使用されるケーシング部分素材の一覧を示す
ものであり、表２は、各ケーシング部位について５６６
℃で、１０^５時間クリープ破断の強度試験をした結果を
示し、表３は、各ケーシング部位について衝撃破面遷移
温度［ＦＡＴＴ（℃）］を測定した結果を示している。

【００３４】蒸気の流れに従って、ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、
ＴＤの各ケーシング部位にて構成したタービンケーシン
グを考える。

【００３５】図１は本発明に係わる高圧、中圧、または
高中圧蒸気タービンケーシングの代表的な断面構造の概
念を模式的に示したものであり、図４は従来の高圧、中
圧、または高中圧蒸気タービンケーシングの代表的な断
面構造の概念を模式的に示したものである。

【００３６】図１は、図４のように構成された従来の蒸
気タービンケーシングを、複数（ここでは４個）のケー
シング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤで構成し、各ケーシ
ング部分素材相互間を、ＴＩＧ溶接方法又は狭開先ＴＩ
Ｇ溶接方法によって溶接接合したものである。なお、各
ケーシング部分素材は後述する。

【００３７】ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接方法
は、アルゴンなどの不活性ガス気中でタングステン又は
トリウム入りタングステン（ThO₂を１〜２％）の非消耗
性電極と被溶接材（母材）との間にアークを発生させて
溶接する方法である。溶接電源としては、直流電源、交
流電源のどちらも用いられる 狭開先ＴＩＧ溶接方法は、ＴＩＧ溶接方法における溶接
の開先の幅を狭める狭開先とし、接合部分の体積をでき
るだけ小さく抑え、溶接による材料の変形を少なくする
ことを狙いとしたものである。また、狭開先ＴＩＧ溶接
では、ＨＡＺ（溶接熱影響部）の幅も狭くなり、溶接継
手部の品質も大きく向上する。この狭開先ＴＩＧ溶接方
法は、溶接量が少なくなるので溶接施工時間の短縮も工
業上の効果としては大きい。なお、「狭開先」の厳密な
定義はなく、従来の開先幅よりも大幅に狭くすると言っ
た意味である。

【００３８】本発明の製造方法として、以上述べたＴＩ
Ｇ溶接方法又は狭開先ＴＩＧ溶接方法において、更に次
のようにした、ホットワイヤ方法、パルス方法、直流棒
マイナス方法が適用可能である。

【００３９】ホットワイヤ方法は、溶加ワイヤ（溶加
棒、溶加材）に通電して抵抗加熱し、溶加ワイヤの添加
速度を増して溶着速度の向上を図るようにした方法であ
る。具体的には、別電源で溶加ワイヤを通電加熱して溶
加材の添加速度を増すもので、通常のＴＩＧ溶接の３倍
程度の溶着速度が得られる。この方法は、前述したＴＩ
Ｇ溶接に比べて入熱の集中性、熱効率を高めたものであ
り、不活性ガス気中での安定した溶接が可能なので、高
品質が要求される継手等に適用される。

【００４０】パルス方法は、ＴＩＧアークの電流値を周
期的に変化させて溶接する方法で、通常、周波数として
は１〜数Ｈｚ帯、１０〜数１０Ｈｚ帯、１０〜２０ｋＨ
ｚ帯の３帯域が使用されている。低周波帯のパルスアー
クは裏波溶接における垂れ落ち防止などに効果的であ
る。中周波は溶融金属の対流を活発にし、溶け込み形状
を制御するために用いられる。高周波パルスでは小電流
でもアークの硬直性が優れている。つまり、小電流にな
ると、アークが不安定になり、アークが揺らぎを生じる
のが一般的であるが、高周波パルスをかけると、アーク
の安定性が増すことである。

【００４１】直流棒マイナス方法は、溶接電源に直流電
源を用い、タングステン電極をマイナス極となるように
した方法である。鉄鋼材料の場合には一般的には、電極
の電流容量が大きく、陽極点が溶融池に形成されてアー
クが集中し、比較的溶け込み深さの大きい直流・棒マイ
ナスが使われる。棒マイナスでは、電子放出に伴う電極
の冷却作用のため、電流容量は棒プラスよりも圧倒的に
大きい。また、この冷却作用のために電極棒の先端が溶
融しないので、先端部の整形によって指向性の良いアー
クを得ることができる。

【００４２】図２は図１のタービンケーシングをタービ
ンの軸方向から見た断面の模式図であり、併せて溶接接
合における溶接ビードの積層状況を模式的に示したもの
である。図２のように、フランジ部１０を溶接しビード
（溶接時に生じる盛上がり部）が成長し、溶接が完了し
ている状態を示している。溶接は、フランジ部１０のケ
ーシング内側１１からケーシング外側１２に向かって行
い、かつ、フランジ部１０の溶接を完了してからシェル
１３の溶接にかかる。

【００４３】また、狭開先ＴＩＧ溶接において、溶接接
合前の状態では溶接開先の幅は溶接初層部位よりも溶接
最終層部位において徐々に広くなるようにしておき、溶
接接合終了後は溶接最終層部位の開先幅が溶接初層部位
の開先幅に比べて同等もしくはそれ以上になるように設
定した。さらに、溶接接合前の予熱温度として２００〜
２５０℃、溶接接合終了後の後熱処理温度として６３０
〜７００℃の条件で溶接接合した。

【００４４】実施例１においては、表１に示すようにケ
ーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣに使用するケーシング部
分素材として１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼を使用し、ケーシン
グ部位ＴＤに使用するケーシング部分素材として炭素鋼
を使用した場合である。ここで、使用する１％ＣｒＭｏ
系耐熱鋼は、表４の実施例１の欄に示す組成のものであ
る。

【００４５】

【表４】

【００４６】ケーシング部分素材それぞれのクリープ破
断強度は表２に示す通り、大きなクリープ破断強度を必
要とするケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣは、クリープ
破断強度例えば８０（ＭＰａ）であり、大きなクリープ
破断強度を必要としない部位ＴＤは例えば４３（ＭＰ
ａ）であり、このようにケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、Ｔ
Ｃは、ケーシング部位ＴＤに比べて高い値が確保されて
いる。

【００４７】また、ケーシング部分素材それぞれの衝撃
性質は表３に示す通りである。実施例１では、衝撃性質
を表示する代表的な特性である衝撃破面遷移温度［ＦＡ
ＴＴ（℃）］は、例えば９０℃であり、従来例２に比べ
て低く衝撃性質が優れている。大きな衝撃性質を必要と
するケーシング部位ＴＤは、−５℃と大きな衝撃性質を
必要としない他のケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣに比
べて優れた衝撃性質が確保されている。

【００４８】実施例１によれば、ケーシング部位ＴＡ、
ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング部位
ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。

【００４９】これに対して、従来例１（実施例１と同一
組成の高圧、中圧、または高中圧蒸気タービンケーシン
グ）では、実施例１に比べてケーシング部位ＴＡ、Ｔ
Ｂ、ＴＣで良好なクリープ破断強度が確保されるもの
の、ケーシング部位ＴＤの衝撃性質が不十分である。

【００５０】〔実施例２〕本発明の実施例２について、
図１及び図２並びに表１〜表３、表５を参照して説明す
る。図１のケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣとして、表
１に示すように１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼を使用したもの
であり、ケーシング部位ＴＤとして炭素鋼を使用したも
のである。

【００５１】ここで使用する１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼
は、表５の実施例２の欄に示す組成のものである。

【００５２】

【表５】

【００５３】それぞれのケーシング部分素材のクリープ
破断強度は表２に示す通りである。大きなクリープ破断
強度を必要とするケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値
は９４（ＭＰａ）であり、これに対して大きなクリープ
破断強度を必要としない他のケーシング部位ＴＤの値４
０（ＭＰａ）に比べて高い値が確保されている。

【００５４】また、それぞれの素材の衝撃性質は表３に
示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシン
グ部位ＴＤの値は−１０（℃）であり、また大きな衝撃
性質を必要としない他のケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、Ｔ
Ｃの値は１１０（℃）に比べて優れた衝撃性質が確保さ
れている。

【００５５】実施例２によれば、ケーシング部位ＴＡ、
ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング部位
ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。

【００５６】それに比べ、同一組成の高圧、中圧、また
は高中圧蒸気タービンケーシングでは、従来例２に示す
ように、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリ
ープ破断強度が確保されるものの、ケーシング部位ＴＤ
の衝撃性質が不十分である。

【００５７】〔実施例３〕本発明の実施例３について、
図１及び図２並びに表１〜表３、表６を参照して説明す
る。図１のケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣとして、表
１に示すように２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼を使用し、
また１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼を使用したものであり、ケ
ーシング部位ＴＤとして炭素鋼を使用したものである。

【００５８】ここで使用する２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱
鋼は、表６の実施例３の欄に示す組成のものである。

【００５９】

【表６】

【００６０】ケーシング部位ＴＤが炭素鋼であり、それ
ぞれの素材のクリープ破断強度は表２に示す通りであ
る。大きなクリープ破断強度を必要とするケーシング部
位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣは、大きなクリープ破断強度を必要
としない他のケーシング部位ＴＤの値は４０（ＭＰａ）
に比べて高い値８０（ＭＰａ）が確保されている。

【００６１】また、それぞれの素材の衝撃性質は表３に
示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシン
グ部位ＴＤは−７(℃)であり、これに対して大きな衝撃
性質を必要としない他の部位ＴＤの値は４８(℃)に比べ
て優れた衝撃性質が確保されている。

【００６２】実施例３によれば、ケーシング部位ＴＡ、
ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、部位ＴＤで優れ
た衝撃性質が同時に確保されている。

【００６３】それに比べ、同一組成の高圧、中圧、また
は高中圧蒸気タービンケーシングでは、従来例３に示す
ように、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリ
ープ破断強度が確保されるものの、ケーシング部位ＴＤ
の衝撃性質が不十分である。

【００６４】〔実施例４〕本発明の実施例４について、
図１及び図２並びに表１〜表４、表７を参照して説明す
る。表１に示すように、図１のケーシング部位ＴＡには
１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＢには１２％
Ｃｒ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＣには１％ＣｒＭｏ系
耐熱鋼を使用し、ケーシング部位ＴＤには炭素鋼を使用
したものである。

【００６５】ここで、ケーシング部位ＴＢとして使用す
る１２％Ｃｒ系耐熱鋼は、表７の実施例４の欄に示す組
成のものである。

【００６６】

【表７】

【００６７】ケーシング部位ＴＡ、ＴＣとして使用され
る１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼は、表４の実施例４の欄に示す
組成のものである。

【００６８】それぞれの素材のクリープ破断強度は表２
に示す通り、大きなクリープ破断強度を必要とするケー
シング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値は、夫々８３、１３
５、８１（ＭＰａ）であり、これらは大きなクリープ破
断強度を必要としない他のケーシング部位ＴＤの値は４
６（ＭＰａ）に比べて高い値が確保されている。

【００６９】また、それぞれの素材の衝撃性質は表３に
示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシン
グ部位ＴＤの値は−７（℃）であり、大きな衝撃性質を
必要としない他のケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値
は、夫々８５、６６、９０（℃）に比べて優れた衝撃性
質が確保されている。

【００７０】実施例４によれば、ケーシング部位ＴＡ、
ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング部位
ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。それに
比べ、同一組成の高圧、中圧、または高中圧蒸気タービ
ンケーシングでは、従来例４に示すように、ケーシング
部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度が確保
されるものの、ケーシング部位ＴＤの衝撃性質が不十分
である。

【００７１】〔実施例５〕本発明の実施例５について、
図１及び図２並びに表１〜表３、表５、表７を参照して
説明する。表１に示すように、図１のケーシング部位Ｔ
Ａには１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＢに
は１２％Ｃｒ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＣには１％Ｃ
ｒＭｏＶ系耐熱鋼を使用し、ケーシング部位ＴＤには炭
素鋼を使用したものである。

【００７２】ここで、ケーシング部位ＴＢとして使用す
る１２％Ｃｒ系耐熱鋼は、表７の実施例５の欄に示す組
成のものである。また、ケーシング部位ＴＡ、ＴＣとし
て使用する１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼は、表５の実施例５
の欄に示す組成のものである。

【００７３】各ケーシング部分素材のクリープ破断強度
は表２に示す通りである。大きなクリープ破断強度を必
要とするケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値は９２、
１３２、９５（ＭＰａ）であり、これらは大きなクリー
プ破断強度を必要としない他のケーシング部位ＴＤの値
４５（ＭＰａ）に比べて高い値が確保されている。中で
も、最も高い蒸気温度にさらされるケーシング部位ＴＢ
には１２％Ｃｒ系耐熱鋼を使用しており、低合金１％Ｃ
ｒＭｏＶ系耐熱鋼よりもクリープ破断強度に優れてい
る。

【００７４】また、それぞれの素材の衝撃性質は表３に
示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシン
グ部位ＴＤの値は−１２（℃）であり、これはケーシン
グ部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値９８，６２，９７（℃）に
比べて優れた衝撃性質が確保されている。

【００７５】実施例５によれば、ケーシング部位ＴＡ、
ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、部位ＴＤで優れ
た衝撃性質が同時に確保されている。

【００７６】それに比べ、同一組成の高圧、中圧、また
は高中圧蒸気タービンケーシングでは、従来例４に示す
ように、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリ
ープ破断強度が確保されるものの、ケーシング部位ＴＤ
の衝撃性質が不十分である。

【００７７】〔実施例６〕本発明の実施例６について、
図１及び図２並びに表１〜表３、表６、表７を参照して
説明する。表１に示すように、図１のケーシング部位Ｔ
Ａには２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、ケーシング部位Ｔ
Ｂには１２％Ｃｒ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＣには
２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼を使用し、ケーシング部位
ＴＤには炭素鋼を使用したものである。

【００７８】ここで、ケーシング部位ＴＢに使用する１
２％Ｃｒ系耐熱鋼は、表７の実施例６の欄に示す組成の
ものである。また、ケーシング部位ＴＡ、ＴＣに使用す
る２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼は、表６の実施例６の欄
に示す組成のものである。

【００７９】それぞれのケーシング部分素材のクリープ
破断強度は表２に示す通りである。大きなクリープ破断
強度を必要とするケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値
は８１、１３７、７８（ＭＰａ）であり、これは大きな
クリープ破断強度を必要としない他のケーシング部位Ｔ
Ｄ（ＭＰａ）の値３９（ＭＰａ）に比べて高い値が確保
されている。

【００８０】また、それぞれのケーシング部分素材の衝
撃性質は表３に示す通りである。大きな衝撃性質を必要
とするケーシング部位ＴＤの値は−１５（℃）であり、
これは大きな衝撃性質を必要としない他のケーシング部
位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値４７、５６、５５（℃）に比べ
て優れた衝撃性質が確保されている。

【００８１】実施例６によれば、ケーシング部位ＴＡ、
ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング部位
ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。

【００８２】それに比べ、同一組成の高圧、中圧、また
は高中圧蒸気タービンケーシングでは、従来例４に示す
ように、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリ
ープ破断強度が確保されるものの、ケーシング部位ＴＤ
の衝撃性質が不十分である。

【００８３】〔実施例７〕本発明の実施例７について、
図１及び図２並びに表１〜表４、表７を参照して説明す
る。表１に示すように、図１のケーシング部位ＴＡ、Ｔ
Ｃには、１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＢに
は１２％Ｃｒ系耐熱鋼を使用し、ケーシング部位ＴＤに
は炭素鋼を使用したものである。

【００８４】ここで、ケーシング部位ＴＢとして使用す
る１２％Ｃｒ系耐熱鋼は、表７の実施例７の欄に示す組
成のものである。ケーシング部位ＴＡ、ＴＣとして使用
する１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼は、表４の実施例７の欄に示
す組成のものである。

【００８５】それぞれのケーシング部位のクリープ破断
強度は表２に示す通りである。大きなクリープ破断強度
を必要とするケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値は、
８２、１５６、８５（ＭＰａ）であり、これは大きなク
リープ破断強度を必要としない他のケーシング部位ＴＤ
の４３（ＭＰａ）に比べて高い値が確保されている。

【００８６】また、それぞれの素材の衝撃性質は表３に
示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシン
グ部位ＴＤの値−８（℃）であり、これはは大きな衝撃
性質を必要としない他の部位の値８７、７４、９３
（℃）に比べて優れた衝撃性質が確保されている。

【００８７】実施例７によれば、ケーシング部位ＴＡ、
ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング部位
ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。

【００８８】それに比べ、同一組成の高圧、中圧、また
は高中圧蒸気タービンケーシングでは、従来例５に示す
ように、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリ
ープ破断強度が確保されるものの、ケーシング部位ＴＤ
の衝撃性質が不十分である。

【００８９】〔実施例８〕本発明の実施例８について、
図１及び図２並びに表１〜表３、表５、表７を参照して
説明する。表１に示すように、図１のケーシング部位Ｔ
Ａ、ＴＣには、１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼、ケーシング部
位ＴＢには１２％Ｃｒ系耐熱鋼を使用し、ケーシング部
位ＴＤには炭素鋼を使用したものである。

【００９０】ここで、ケーシング部位ＴＢとして使用す
る１２％Ｃｒ系耐熱鋼は、表７の実施例８の欄に示す組
成のものである。また、ケーシング部位ＴＡ、ＴＣとし
て使用する１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼は、表５の実施例８
の欄に示す組成のものである。

【００９１】それぞれの素材のクリープ破断強度は表２
に示す通りである。大きなクリープ破断強度を必要とす
るケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値は、夫々９５，
１５０、９７（ＭＰａ）であり、これは大きなクリープ
破断強度を必要としない他のケーシング部位ＴＤに比べ
て高い値４６（ＭＰａ）が確保されている。中でも、最
も高い蒸気温度にさらされるケーシング部位ＴＢには１
２％Ｃｒ系耐熱鋼を適用しており、１％ＣｒＭｏＶ系耐
熱鋼よりもクリープ破断強度に優れている。

【００９２】また、それぞれの素材の衝撃性質は表３に
示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシン
グ部位ＴＤの値−１０（℃）は、大きな衝撃性質を必要
としない他のケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値１０
２、７２、１０３（℃）に比べて優れた衝撃性質が確保
されている。

【００９３】実施例８によれば、ケーシング部位ＴＡ、
ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング部位
ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。

【００９４】それに比べ、同一組成の高圧、中圧、また
は高中圧蒸気タービンケーシングでは、従来例５に示す
ように、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリ
ープ破断強度が確保されるものの、ケーシング部位ＴＤ
の衝撃性質が不十分である。

【００９５】〔実施例９〕本発明の実施例９について、
図１及び図２並びに表１〜表３を参照して説明する。表
１に示すように、図１のケーシング部位ＴＡには２．２
５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＢには１２％
Ｃｒ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＣには２．２５％Ｃｒ
Ｍｏ系耐熱鋼を使用し、ケーシング部位ＴＤには炭素鋼
を使用したものである。

【００９６】ここで、ケーシング部位ＴＢに使用する１
２％Ｃｒ系耐熱鋼は、表７の実施例９の欄に示す組成の
ものである。また、ケーシング部位ＴＡ、ＴＣに使用す
る２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼は、表６の実施例９の欄
に示す組成のものである。

【００９７】それぞれの素材のクリープ破断強度は表２
に示す通りである。大きなクリープ破断強度を必要とす
るケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値は、８３、１５
９、８２（ＭＰａ）であり、これは大きなクリープ破断
強度を必要としない他のケーシング部位ＴＤの値４７
（ＭＰａ）に比べて高い値が確保されている。中でも、
最も高い蒸気温度にさらされるケーシング部位ＴＢには
１２％Ｃｒ系耐熱鋼を使用しており、２．２５％ＣｒＭ
ｏ系耐熱鋼よりもクリープ破断強度に優れている。

【００９８】また、それぞれの素材の衝撃性質の値は表
３に示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケー
シング部位ＴＤの値は−６（℃）であり、これは大きな
衝撃性質を必要としない他のケーシング部位ＴＡ、Ｔ
Ｂ、ＴＣの値５０、７２、５２（℃）に比べて優れた衝
撃性質が確保されている。

【００９９】実施例９によれば、ケーシング部位ＴＡ、
ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング部位
ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。

【０１００】それに比べ、同一組成の高圧、中圧、また
は高中圧蒸気タービンケーシングでは、従来例５に示す
ように、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリ
ープ破断強度が確保されるものの、ケーシング部位ＴＤ
の衝撃性質が不十分である。

【０１０１】〔実施例１０〕本発明の実施例１０につい
て、図３及び図５並びに表４、表７〜表１０を参照して
説明する。

【０１０２】

【表８】

【０１０３】

【表９】

【０１０４】

【表１０】

【０１０５】表８は、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、Ｔ
Ｃ、ＴＤに使用するケーシング部分素材の一覧を示すも
のであり、表９は、各ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、Ｔ
Ｃ、ＴＤについて５６６℃で、１０^５時間クリープ破断
の強度試験をした結果を示し、表１０は、各ケーシング
部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤについて衝撃破面遷移温度
［ＦＡＴＴ（℃）］を測定した結果を示している。

【０１０６】図５は従来の高低圧一体型、高中低圧一体
型、または中低圧一体型蒸気タービンケーシングの代表
的な断面構造の概念を模式的に示したものである。これ
は、一体同一組成のケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ
と、同じく一体同一組成のケーシング部位ＴＤはボルト
により締結されている。

【０１０７】それに対して、図３は本発明に係わる高低
圧一体型、高中低圧一体型、または中低圧一体型蒸気タ
ービンケーシングの代表的な断面構造の概念を模式的に
示したものであり、図５のように構成された従来の蒸気
タービンケーシングを、複数（ここでは４個）のケーシ
ング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤの組合せから構成し、
各ケーシング部位相互間を、前述した、ＴＩＧ溶接方法
又は狭開先ＴＩＧ溶接方法或いは、これらに組み合わさ
れるホットワイヤ方法、パルス方法、直流棒マイナス方
法のいずれかによって溶接接合したものである。

【０１０８】実施例１０においては、表８に示すように
ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣは、いずれも１％Ｃｒ
Ｍｏ系耐熱鋼を使用しており、これは表４の実施例１０
の欄に示す組成のものである。

【０１０９】表８に示すようにケーシング部位ＴＤが炭
素鋼であり、それぞれの素材のクリープ破断強度は表９
に示す通りである。大きなクリープ破断強度を必要とす
るケーシング部位ＴＡ＝ＴＢ＝ＴＣの値８２（ＭＰａ）
は、大きなクリープ破断強度を必要としない他のケーシ
ング部位ＴＤの値４６（ＭＰａ）に比べて高い値が確保
されている。

【０１１０】また、それぞれの素材の衝撃性質は表１０
に示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシ
ング部位ＴＤの値−５（℃）は大きな衝撃性質を必要と
しない他のケーシング部位ＴＡ＝ＴＢ＝ＴＣの値８６
（℃）に比べて優れた衝撃性質が確保されている。

【０１１１】実施例１０によれば、ケーシング部位Ｔ
Ａ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング
部位ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。ま
た、ボルト締結方式に比べて製造工数の低減、部品点数
の削減によるコスト低下になる。

【０１１２】それに比べ、従来例６のようなボルト締結
方式では、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好なク
リープ破断強度、ケーシング部位ＴＤで優れた衝撃性質
が同時に確保はされるが、溶接接合方式に比べて、製造
工数の増加、部品点数の増加によるコスト上昇になる。

【０１１３】〔実施例１１〕本発明の実施例１１につい
て、図３及び図５並びに表５、表８〜表１０を参照して
説明する。実施例１１においては、表８に示すようにケ
ーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣに１％ＣｒＭｏＶ系耐熱
鋼を用いた。

【０１１４】ここで、１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼は、表５
の実施例１１の欄に示す組成のものである。

【０１１５】ケーシング部位ＴＤが炭素鋼であり、それ
ぞれの素材のクリープ破断強度は表９に示す通りであ
る。

【０１１６】大きなクリープ破断強度を必要とするケー
シング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値９２（ＭＰａ）は大き
なクリープ破断強度を必要としない他のケーシング部位
ＴＤの値４８（ＭＰａ）に比べて高い値が確保されてい
る。

【０１１７】また、それぞれの素材の衝撃性質は表１０
に示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシ
ング部位ＴＤの値−５（℃）は大きな衝撃性質を必要と
しない他のケーシング部位ＴＡ＝ＴＢ＝ＴＣの値１０２
（℃）に比べて優れた衝撃性質が確保されている。

【０１１８】実施例１１によれば、ケーシング部位Ｔ
Ａ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング
部位ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。ま
た、ボルト締結方式に比べて製造工数の低減、部品点数
の削減によるコスト低下になる。

【０１１９】それに比べ、従来例７のようなボルト締結
方式では、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好なク
リープ破断強度、ケーシング部位ＴＤで優れた衝撃性質
が同時に確保はされるが、溶接接合方式に比べて、製造
工数の増加、部品点数の増加によるコスト上昇になる。

【０１２０】〔実施例１２〕本発明の実施例１２につい
て、図３及び図５並びに表６、表８〜表１０を参照して
説明する。実施例１１においては、表８に示すようにケ
ーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣとして２．２５％ＣｒＭ
ｏ系耐熱鋼を用いた。

【０１２１】こごで、２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼は、
表６の実施例１２の欄に示す組成のものである。ケーシ
ング部位ＴＤとして炭素鋼を用いた。

【０１２２】それぞれの素材のクリープ破断強度は表９
に示す通りである。大きなクリープ破断強度を必要とす
るケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値８０（ＭＰａ）
は、大きなクリープ破断強度を必要としない他のケーシ
ング部位ＴＤの値４２（ＭＰａ）に比べて高い値が確保
されている。

【０１２３】また、それぞれの素材の衝撃性質は表１０
に示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシ
ング部位ＴＤの値−８（℃）は、大きな衝撃性質を必要
としない他の部位の値５４（℃）に比べて優れた衝撃性
質が確保されている。

【０１２４】実施例１２によれば、ケーシング部位Ｔ
Ａ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング
部位ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。ま
た、ボルト締結方式に比べて製造工数の低減、部品点数
の削減によるコスト低下になる。

【０１２５】それに比べ、従来例８のようなボルト締結
方式では、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好なク
リープ破断強度、ケーシング部位ＴＤで優れた衝撃性質
が同時に確保はされるが、溶接接合方式に比べて、製造
工数の増加、部品点数の増加によるコスト上昇になる。

【０１２６】〔実施例１３〕本発明の実施例１３につい
て、図３及び図５並びに表４、表７〜表１０を参照して
説明する。表８に示すように、図３のケーシング部位Ｔ
Ａには１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＢには
１２％Ｃｒ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＣには１％Ｃｒ
Ｍｏ系耐熱鋼を使用し、ケーシング部位ＴＤには炭素鋼
を使用したものである。

【０１２７】ここで、ケーシング部位ＴＢとして使用す
る１２％Ｃｒ系耐熱鋼は、表７の実施例１３の欄に示す
組成のものである。また、ケーシング部位ＴＡ、ＴＣと
して使用する１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼は、表４の実施例１
３の欄に示す組成のものである。

【０１２８】それぞれの素材のクリープ破断強度は表９
に示す通りである。大きなクリープ破断強度を必要とす
るケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値は夫々８１、１
３０、８３（ＭＰａ）であり、大きなクリープ破断強度
を必要としない他のケーシング部位ＴＤの値４２（ＭＰ
ａ）に比べて高い値が確保されている。中でも、最も高
い蒸気温度にさらされるケーシング部位ＴＢには１２％
Ｃｒ系耐熱鋼を適用しており、１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼よ
りもクリープ破断強度に優れている。

【０１２９】また、それぞれの素材の衝撃性質は表１０
に示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシ
ング部位ＴＤの値は−１０（℃）であり、これは大きな
衝撃性質を必要としない他のケーシング部位ＴＡ、Ｔ
Ｂ、ＴＣの値９０、６２、８４（℃）に比べて優れた衝
撃性質が確保されている。

【０１３０】実施例１３によれば、ケーシング部位Ｔ
Ａ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング
部位ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。ま
た、ボルト締結方式に比べて製造工数の低減、部品点数
の削減によるコスト低下になる。

【０１３１】それに比べ、従来例９のようなボルト締結
方式では、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好なク
リープ破断強度、ケーシング部位ＴＤで優れた衝撃性質
が同時に確保はされるが、溶接接合方式に比べて、製造
工数の増加、部品点数の増加によるコスト上昇になる。

【０１３２】〔実施例１４〕本発明の実施例１４につい
て、図３及び図５並びに表５、表７〜表１０を参照して
説明する。表４に示すように、図３のケーシング部位Ｔ
Ａには１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＢに
は１２％Ｃｒ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＣには１％Ｃ
ｒＭｏＶ系耐熱鋼を使用し、ケーシング部位ＴＤには炭
素鋼を使用したものである。

【０１３３】ここで、ケーシング部位ＴＢとして使用す
る１２％Ｃｒ系耐熱鋼は、表７の実施例１４の欄に示す
組成のものである。また、ケーシング部位ＴＡ、ＴＣと
して使用する１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼は、表５の実施例
１４の欄に示す組成のものである。

【０１３４】それぞれの素材のクリープ破断強度は表９
に示す通りである。大きなクリープ破断強度を必要とす
るケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値９４、１３５、
９２（ＭＰａ）は、大きなクリープ破断強度を必要とし
ない他のケーシング部位ＴＤの値４３（ＭＰａ）に比べ
て高い値が確保されている。中でも、最も高い蒸気温度
にさらされるケーシング部位ＴＢには１２％Ｃｒ系耐熱
鋼を使用しており、１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼よりもクリ
ープ破断強度に優れている。

【０１３５】また、それぞれの素材の衝撃性質は表１０
に示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシ
ング部位ＴＤの値−１４（℃）であり、これは大きな衝
撃性質を必要としない他のケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、
ＴＣの夫々の値１００、６５、９６（℃）に比べて優れ
た衝撃性質が確保されている。

【０１３６】実施例１４によれば、ケーシング部位Ｔ
Ａ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング
部位ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。ま
た、ボルト締結方式に比べて製造工数の低減、部品点数
の削減によるコスト低下になる。

【０１３７】それに比べ、従来例９のようなボルト締結
方式では、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好なク
リープ破断強度、ケーシング部位ＴＤで優れた衝撃性質
が同時に確保はされるが、溶接接合方式に比べて、製造
工数の増加、部品点数の増加によるコスト上昇になる。

【０１３８】〔実施例１５〕本発明の実施例１５につい
て、図３及び図５並びに表６〜表１０を参照して説明す
る。表８に示すように、図３のケーシング部位ＴＡには
２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＢには
１２％Ｃｒ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＣには２．２５
％ＣｒＭｏ系耐熱鋼を使用し、ケーシング部位ＴＤには
炭素鋼を使用したものである。

【０１３９】ここで、ケーシング部位ＴＢとして使用す
る１２％Ｃｒ系耐熱鋼は、表７の実施例１５の欄に示す
組成のものである。また、ケーシング部位ＴＡ、ＴＣと
して使用する２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼は、表６の実
施例１５の欄に示す組成のものである。

【０１４０】それぞれの素材のクリープ破断強度は表９
に示す通りである。大きなクリープ破断強度を必要とす
るケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値８２、１３３、
８２（ＭＰａ）は、大きなクリープ破断強度を必要とし
ない他のケーシング部位ＴＤの値４４（ＭＰａ）に比べ
て高い値が確保されている。中でも、最も高い蒸気温度
にさらされるケーシング部位ＴＢには１２％Ｃｒ系耐熱
鋼を使用しており、２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼よりも
クリープ破断強度に優れている。

【０１４１】また、それぞれの素材の衝撃性質は表１０
に示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシ
ング部位ＴＤの値−１０（℃）であり、これは大きな衝
撃性質を必要としない他のケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、
ＴＣの夫々の値５２、６６、５５に比べて優れた衝撃性
質が確保されている。

【０１４２】実施例１５によれば、ケーシング部位Ｔ
Ａ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング
部位ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。ま
た、ボルト締結方式に比べて製造工数の低減、部品点数
の削減によるコスト低下になる。

【０１４３】それに比べ、従来例９のようなボルト締結
方式では、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好なク
リープ破断強度、ケーシング部位ＴＤで優れた衝撃性質
が同時に確保はされるが、溶接接合方式に比べて、製造
工数の増加、部品点数の増加によるコスト上昇になる。

【０１４４】〔実施例１６〕本発明の実施例１６につい
て、図３及び図５並びに表４、表７〜表１０を参照して
説明する。表８に示すように、図３のケーシング部位Ｔ
Ａには１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＢには
１２％Ｃｒ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＣには１％Ｃｒ
Ｍｏ系耐熱鋼を使用し、ケーシング部位ＴＤには炭素鋼
を使用したものである。

【０１４５】ここで、ケーシング部位ＴＢとして使用す
る１２％Ｃｒ系耐熱鋼は、表７の実施例１６の欄に示す
組成のものである。また、ケーシング部位ＴＡ、ＴＣと
して使用する１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼は、表４の実施例１
６の欄に示す組成のものである。

【０１４６】それぞれの素材のクリープ破断強度は表９
に示す通りである。大きなクリープ破断強度を必要とす
るケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値８０、１５９、
８１（ＭＰａ）は、大きなクリープ破断強度を必要とし
ない他のケーシング部位ＴＤの値４２（ＭＰａ）に比べ
て高い値が確保されている。中でも、最も高い蒸気温度
にさらされるケーシング部位ＴＢには１２％Ｃｒ系耐熱
鋼を使用しており、１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼よりもクリー
プ破断強度に優れている。

【０１４７】また、それぞれの素材の衝撃性質は表１０
に示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシ
ング部位ＴＤの値−８（℃）は、大きな衝撃性質を必要
としない他のケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値９
４、７５、９８（℃）に比べて優れた衝撃性質が確保さ
れている。

【０１４８】実施例１６によれば、ケーシング部位Ｔ
Ａ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング
部位ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。ま
た、ボルト締結方式に比べて製造工数の低減、部品点数
の削減によるコスト低下になる。

【０１４９】それに比べ、従来例１０のようなボルト締
結方式では、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好な
クリープ破断強度、ケーシング部位ＴＤで優れた衝撃性
質が同時に確保はされるが、溶接接合方式に比べて、製
造工数の増加、部品点数の増加によるコスト上昇にな
る。

【０１５０】〔実施例１７〕本発明の実施例１７につい
て、図３及び図５並びに表５、表７〜表１０を参照して
説明する。表８に示すように、図３のケーシング部位Ｔ
Ａには１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＢに
は１２％Ｃｒ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＣには１％Ｃ
ｒＭｏＶ系耐熱鋼を使用し、ケーシング部位ＴＤには炭
素鋼を使用したものである。

【０１５１】ここで、ケーシング部位ＴＢとして使用す
る１２％Ｃｒ系耐熱鋼は、表７の実施例１７の欄に示す
組成のものである。また、ケーシング部位ＴＡ、Ｃとし
て使用する１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼は、表５の実施例１
７の欄に示す組成のものである。

【０１５２】それぞれの素材のクリープ破断強度は表９
に示す通りである。大きなクリープ破断強度を必要とす
るケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値９２、１５５、
９６（ＭＰａ）は大きなクリープ破断強度を必要としな
い他のケーシング部位ＴＤの値４４（ＭＰａ）に比べて
高い値が確保されている。中でも、最も高い蒸気温度に
さらされるケーシング部位ＴＢには１２％Ｃｒ系耐熱鋼
を使用しており、１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼よりもクリー
プ破断強度に優れている。

【０１５３】また、それぞれの素材の衝撃性質は表１０
に示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシ
ング部位ＴＤの値−７（℃）は、大きな衝撃性質を必要
としない他のケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値１１
０、７３、１１２（℃）に比べて優れた衝撃性質が確保
されている。

【０１５４】実施例１７によれば、ケーシング部位Ｔ
Ａ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング
部位ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。ま
た、ボルト締結方式に比べて製造工数の低減、部品点数
の削減によるコスト低下になる。

【０１５５】それに比べ、従来例１０のようなボルト締
結方式では、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好な
クリープ破断強度、ケーシング部位ＴＤで優れた衝撃性
質が同時に確保はされるが、溶接接合方式に比べて、製
造工数の増加、部品点数の増加によるコスト上昇にな
る。

【０１５６】〔実施例１８〕本発明の実施例１８につい
て、図３及び図５並びに表６〜表１０を参照して説明す
る。表８に示すように、図３のケーシング部位ＴＡには
２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＢには
１２％Ｃｒ系耐熱鋼、ケーシング部位ＴＣには２．２５
％ＣｒＭｏ系耐熱鋼を使用し、ケーシング部位ＴＤには
炭素鋼を使用したものである。

【０１５７】ここで、ケーシング部位ＴＢとして使用す
る１２％Ｃｒ系耐熱鋼は、表７の実施例１８の欄に示す
組成のものである。また、ケーシング部位ＴＡ、ＴＣと
して使用する２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼は、表６の実
施例１８の欄に示す組成のものである。

【０１５８】それぞれの素材のクリープ破断強度は表９
に示す通りである。大きなクリープ破断強度を必要とす
るケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値８０、１６０、
７９（ＭＰａ）は大きなクリープ破断強度を必要としな
い他のケーシング部位ＴＤに比べて高い値４６（ＭＰ
ａ）が確保されている。中でも、最も高い蒸気温度にさ
らされるケーシング部位ＴＢには１２％Ｃｒ系耐熱鋼を
使用しており、２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼よりもクリ
ープ破断強度に優れている。

【０１５９】また、それぞれの素材の衝撃性質は表１０
に示す通りである。大きな衝撃性質を必要とするケーシ
ング部位ＴＤの値−５（℃）は大きな衝撃性質を必要と
しない他のケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの値５５、
７５、５２（℃）に比べて優れた衝撃性質が確保されて
いる。

【０１６０】実施例１８によれば、ケーシング部位Ｔ
Ａ、ＴＢ、ＴＣで良好なクリープ破断強度、ケーシング
部位ＴＤで優れた衝撃性質が同時に確保されている。ま
た、ボルト締結方式に比べて製造工数の低減、部品点数
の削減によるコスト低下になる。

【０１６１】それに比べ、従来例１０のようなボルト締
結方式では、ケーシング部位ＴＡ、ＴＢ、ＴＣで良好な
クリープ破断強度、ケーシング部位ＴＤで優れた衝撃性
質が同時に確保はされるが、溶接接合方式に比べて、製
造工数の増加、部品点数の増加によるコスト上昇にな
る。

【０１６２】＜変形例＞本発明は、以上述べた実施形態
に限定されず、例えば次のように変形して実施できる。

【０１６３】１）以上述べた本発明のケーシング又は蒸
気タービンに使用されるケーシングは、高圧、中圧、高
中圧のいずれの蒸気条件であってもよい。

【０１６４】２）本発明に使用されるケーシング部分素
材のうち、蒸気流れの上流側の高温・高圧蒸気にさらさ
れる部位のタービンケーシング部分素材は、１％ＣｒＭ
ｏ系耐熱鋼、１％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼、２．２５％Ｃｒ
Ｍｏ系耐熱鋼、１２％Ｃｒ系耐熱鋼のいずれかであって
もよく、また蒸気流れの下流側で低温・低圧蒸気にさら
される部位のケーシング部分素材を、炭素鋼で形成して
もよい。

【０１６５】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、１つのター
ビンケーシング内の蒸気流れの上流側から下流側におい
て異なる蒸気条件に対応して、それぞれのケーシング材
の有する材料特性の特徴を最大限生かすことができ、ま
たケーシングおよび蒸気タービン全体としてのコストダ
ウンを図ることができ、長期運用における破壊トラブル
リスクの低減効果や、ケーシング製造コスト削減効果を
生み出すことができる溶接接合構造を有するタービンケ
ーシング及びそれを適用した蒸気タービン並びにタービ
ンケーシングの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高圧、中圧、または高中圧蒸気タービ
ンケーシングの代表的な断面構造の概念図。

【図２】図１の蒸気タービンの軸方向から見たタービン
ケーシングの断面図。

【図３】本発明の高低圧一体型、高中低圧一体型、また
は中低圧一体型蒸気タービンケーシングの代表的な断面
構造の概念図。の概念図。

【図４】従来の高圧、中圧、または高中圧蒸気タービン
ケーシングの代表的な断面構造の概念図。

【図５】従来の高低圧一体型、高中低圧一体型、または
中低圧一体型蒸気タービンケーシングの代表的な断面構
造の概念図。

【符号の説明】

ＴＡ…ケーシング部位 ＴＢ…ケーシング部位 ＴＣ…ケーシング部位 ＴＤ…ケーシング部位

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ２３Ｋ 9/235 Ｂ２３Ｋ 9/235 Ａ (72)発明者 石井 龍一 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 浅井 知 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 菊地 正孝 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 金子 丈治 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 犬飼 隆夫 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB07 CB05 DA04 DC02 DF06 DG03

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 化学組成の異なる複数のケーシング部分
   素材を、溶接接合することによって得られるタービンケ
   ーシング。
2. 【請求項２】 複数のケーシング部分素材を、溶接接合
   することによって得られるタービンケーシングを備えた
   蒸気タービン。
3. 【請求項３】 蒸気流れの上流側の部位となる前記ター
   ビンケーシング部分素材を、１％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、１
   ％ＣｒＭｏＶ系耐熱鋼、２．２５％ＣｒＭｏ系耐熱鋼、
   １２％Ｃｒ系耐熱鋼のいずれかで構成し、かつ蒸気流れ
   の下流側の部位となるケーシング部分素材を、炭素鋼で
   構成した請求項１記載のタービンケーシング。
4. 【請求項４】 化学組成の異なる複数のケーシング部分
   素材をＴＩＧ溶接又は狭開先ＴＩＧ溶接を適用して互い
   に溶接接合する工程を含むことを特徴とするタービンケ
   ーシングの製造方法。
5. 【請求項５】 直流電源を用い、タングステン電極をマ
   イナス極とする工程を含むことを特徴とする請求項４記
   載のタービンケーシングの製造方法。
6. 【請求項６】 前記ＴＩＧ溶接又は前記狭開先ＴＩＧ溶
   接は、アーク電流値を周期的に変化させて溶接するパル
   ス法を適用したことを特徴とする請求項４記載のタービ
   ンケーシングの製造方法。
7. 【請求項７】 前記ＴＩＧ溶接又は前記狭開先ＴＩＧ溶
   接は、溶加材としてワイヤを用い、該ワイヤを電源で通
   電して抵抗加熱するようにしたホットワイヤ法を適用し
   たことを特徴とする請求項４記載のタービンケーシング
   の製造方法。
8. 【請求項８】 前記ＴＩＧ溶接又は前記狭開先ＴＩＧ溶
   接により、タービンケーシングの左右のフランジ部を同
   時に、または左右交互に溶接接合する工程と、シェル部
   分を溶接接合する工程とを含むことを特徴とする請求項
   ４〜７のいずれかに記載のタービンケーシングの製造方
   法。
9. 【請求項９】 前記ＴＩＧ溶接又は前記狭開先ＴＩＧ溶
   接は、溶接接合前の状態では溶接開先の幅は溶接初層部
   位よりも溶接最終層部位において徐々に広くなるように
   しておき、溶接接合終了後は溶接最終層部位の開先幅が
   溶接初層部位の開先幅に比べて同等もしくはそれ以上に
   なるように、溶接接合深さに依存したある角度を設定し
   て溶接接合することを特徴とする請求項４〜７のいずれ
   かに記載のタービンケーシングの製造方法。
10. 【請求項１０】 前記ＴＩＧ溶接又は前記狭開先ＴＩＧ
    溶接を行うにあたり、溶接接合前の予熱温度を２００〜
    ２５０℃にする工程と、溶接接合終了後の後熱処理温度
    を６３０〜７００℃にて溶接接合する工程とを含むこと
    を特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載のタービン
    ケーシングの製造方法。