JP2019104978A - Nozzle, and method for producing the same - Google Patents

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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

To provide a nozzle having excellent high-temperature properties.SOLUTION: A nozzle according to an embodiment has a nozzle plate disposed between a diaphragm outer ring and a diaphragm inner ring and is used for a steam turbine. The diaphragm outer ring and diaphragm inner ring are each formed of cast steel containing, in mass%, C: 0.10-0.15, Si: 0.60 or less, Mn: 0.40-0.60, Ni: 0.60 or less, Cr: 9.0-10.5, Mo: 0.80-1.10, V: 0.15-0.25, W: 0.80-1.10, Nb: 0.05-0.10 with the balance being Fe and inevitable impurities.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、ノズル、および、その製造方法に関する。   Embodiments of the present invention relate to a nozzle and a method of manufacturing the same.

蒸気タービンにおいて、ノズルは、ダイアフラム外輪とダイアフラム内輪との間に複数のノズル板(静翼)が配置されており、静翼翼列を構成する。ノズルにおいて、ノズル板は、ダイアフラム外輪とダイアフラム内輪とに固定されている。   In the steam turbine, the nozzles have a plurality of nozzle plates (vanes) disposed between the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring, and form a vane cascade. In the nozzle, the nozzle plate is fixed to the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring.

ノズル板の固定は、ノズル板について外輪側と内輪側との少なくとも一方を溶接で接合することで行われる。この他に、ダイアフラム外輪に形成された溝などの嵌合部にノズル板の外輪側を嵌合すると共に、ダイアフラム内輪に形成された溝などの嵌合部にノズル板の内輪側を嵌合することによって、ノズル板の固定が行われる。   The nozzle plate is fixed by welding at least one of the outer ring side and the inner ring side of the nozzle plate. Besides, the outer ring side of the nozzle plate is fitted to the fitting portion such as a groove formed on the diaphragm outer ring, and the inner ring side of the nozzle plate is fitted to a fitting portion such as a groove formed on the diaphragm inner ring Thereby, the nozzle plate is fixed.

特許第4040922号Patent No. 4040922 特許第3106130号Patent No. 3106130 特開2010−242221号公報JP, 2010-242221, A 特開平5−125471号公報JP-A-5-125471 特開2007−092122号公報JP, 2007-092122, A

通常、ダイアフラム外輪およびダイアフラム内輪は、鍛造で成形されたリング素材、または、曲げられた板などの素材について切削加工を行うことで作製される。また、蒸気タービンの低温部に設置されるノズルを構成するダイアフラム外輪およびダイアフラム内輪に関しては、鋳造で形成した素材について切削加工を行うことで作製される。   Usually, the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring are manufactured by cutting a ring material formed by forging, or a material such as a bent plate. Moreover, about the diaphragm outer ring | wheel and diaphragm inner ring which comprise the nozzle installed in the low temperature part of a steam turbine, it manufactures by cutting about the raw material formed by casting.

近年、蒸気タービンにおいては、入口に作動媒体として導入される蒸気の温度(入口温度)が高温化されている。このため、入口温度の高温化に対応するために、高温特性に優れたノズルが求められている。具体的には、高温下においてクリープ強度が高く変形が生じにくいノズルが要求されている。   In recent years, in a steam turbine, the temperature (inlet temperature) of steam introduced as a working medium to an inlet has been increased. For this reason, in order to cope with the increase in inlet temperature, a nozzle excellent in high temperature characteristics is required. Specifically, there is a need for a nozzle that is high in creep strength and resistant to deformation at high temperatures.

したがって、本発明が解決しようとする課題は、高温特性に優れたノズル、および、その製造方法を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a nozzle excellent in high temperature characteristics and a method of manufacturing the same.

実施形態のノズルは、ダイアフラム外輪とダイアフラム内輪との間にノズル板が配置されており、蒸気タービンに用いられる。ダイアフラム外輪およびダイアフラム内輪は、質量%で、C:0.10〜0.15、Si:0.60以下、Mn:0.40〜0.60、Ni:0.60以下、Cr:9.0〜10.5、Mo:0.80〜1.10、V:0.15〜0.25、W:0.80〜1.10、Nb:0.05〜0.10を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋳鋼で形成されている。   The nozzle of the embodiment has a nozzle plate disposed between the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring, and is used for a steam turbine. The diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring are, by mass%, C: 0.10 to 0.15, Si: 0.60 or less, Mn: 0.40 to 0.60, Ni: 0.60 or less, Cr: 9.0 0.510.5, Mo: 0.80 to 1.10, V: 0.15 to 0.25, W: 0.80 to 1.10, Nb: 0.05 to 0.10, the balance being It is formed of cast steel consisting of Fe and unavoidable impurities.

図1は、実施形態に係る蒸気タービンの要部を示す図である。Drawing 1 is a figure showing the important section of the steam turbine concerning an embodiment. 図2は、実施形態の変形例において、ノズル板25の表面部分を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a surface portion of the nozzle plate 25 in a modification of the embodiment.

最初に、実施形態の鋳鋼(M1),(M2)に関して説明する。鋳鋼(M1),(M2)は、各成分が以下に示す範囲である。詳細については後述するが、鋳鋼(M1),(M2)は、蒸気タービンに用いられるノズルにおいて、ダイアフラム外輪およびダイアフラム内輪を形成する際に用いられる。   First, the cast steels (M1) and (M2) of the embodiment will be described. The components of the cast steels (M1) and (M2) are in the ranges shown below. Although details will be described later, cast steels (M1) and (M2) are used when forming the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring in a nozzle used for a steam turbine.

鋳鋼(M1)の組成は、質量%で、C:0.10〜0.15、Si:0.60以下、Mn:0.40〜0.60、Ni:0.60以下、Cr:9.0〜10.5、Mo:0.80〜1.10、V:0.15〜0.25、W:0.80〜1.10、Nb:0.05〜0.10を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる。   The composition of the cast steel (M1) is, in mass%, C: 0.10 to 0.15, Si: 0.60 or less, Mn: 0.40 to 0.60, Ni: 0.60 or less, Cr: 9. 0 to 0.5, Mo: 0.80 to 1.10, V: 0.15 to 0.25, W: 0.80 to 1.10, Nb: 0.05 to 0.10, the balance Is composed of Fe and unavoidable impurities.

鋳鋼(M2)の組成は、質量%で、C:0.10〜0.15、Si:0.30以下、Mn:0.40〜0.60、Ni:0.30以下、Cr:9.0〜10.5、Mo:0.50〜0.80、V:0.15〜0.25、W:1.60〜1.90、Nb:0.015〜0.025、Co:1.0〜3.0、B:0.005〜0.009を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる。   The composition of the cast steel (M2) is, in mass%, C: 0.10 to 0.15, Si: 0.30 or less, Mn: 0.40 to 0.60, Ni: 0.30 or less, Cr: 9. 0 to 0.5, Mo: 0.50 to 0.80, V: 0.15 to 0.25, W: 1.60 to 1.90, Nb: 0.015 to 0.025, Co: 1. It contains 0 to 3.0, B: 0.005 to 0.009, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities.

上記において、「C:0.10〜0.15」等は、C元素の含有率が0.10質量%以上、0.15質量%以下であること等を示している。また、「Si:0.60以下」等は、Si元素の含有率が0.60質量%以下であること等を示しており、Si元素の含有率がゼロである場合を含む(以下同様)。   In the above, “C: 0.10 to 0.15” and the like indicate that the content of the C element is 0.10 mass% or more and 0.15 mass% or less. “Si: 0.60 or less” or the like indicates that the content of Si element is 0.60 mass% or less, and includes the case where the content of Si element is zero (the same applies hereinafter) .

実施形態の鋳鋼(M1),(M2)において各成分が含有する割合(含有率)を上記範囲に設定した理由に関して説明する。   The reasons for setting the proportions (content rates) of the respective components in the cast steels (M1) and (M2) of the embodiment to the above range will be described.

(1)C(炭素)[(M1)…0.10〜0.15、(M2)…0.10〜0.15]
Cは、焼入れ性、および、鋳造時の湯流れ性を確保するために必要な成分であるとともに、析出強化に寄与する炭化物を構成する構成元素として不可欠な成分である。鋳鋼(M1),(M2)において、Cの含有率が上記範囲の下限値未満である場合、上述した作用および効果が小さくなる。Cの含有率が上記範囲の上限値を超える場合、炭化物の凝集が促進されるとともに、鋳造時の偏析傾向が高まるために、補修を含めた溶接性が低下する。このため、鋳鋼(M1),(M2)では、Cの含有率が上記範囲に設定されている。
(1) C (carbon) [(M1) ... 0.10 to 0.15, (M2) ... 0.10 to 0.15]
C is a component necessary for securing the hardenability and the fluidity of the molten metal at the time of casting, and is an essential component as a constituent element constituting a carbide contributing to precipitation strengthening. In the cast steels (M1) and (M2), when the content of C is less than the lower limit value of the above range, the above-described action and effect become smaller. When the content of C exceeds the upper limit value of the above range, the aggregation of carbides is promoted, and the segregation tendency at the time of casting is increased, so that the weldability including the repair is deteriorated. For this reason, in the cast steels (M1) and (M2), the content of C is set to the above range.

(2)Si(ケイ素)[(M1)…0.60以下、(M2)…0.30以下]
Siは、脱酸剤として有用であるとともに、溶湯の湯流れ性を改善する成分である。鋳鋼(M1)において、Siの含有率が上記範囲の上限値を超える場合、靭性の低下および脆化が著しく促進される。また、鋳鋼(M2)においては、フェライト形成元素を多く含有するため、Siの含有率を上記範囲の上限値以下にすることで、組織の安定化を実現することができる。このため、鋳鋼(M1),(M2)では、Siの含有率が上記範囲に設定されている。
(2) Si (silicon) [(M1) ... 0.60 or less, (M2) ... 0.30 or less]
Si is a component that is useful as a deoxidizer and improves the fluidity of the molten metal. In the cast steel (M1), when the content of Si exceeds the upper limit value of the above range, the reduction in toughness and the embrittlement are significantly promoted. In addition, since the cast steel (M2) contains a large amount of ferrite forming elements, stabilization of the structure can be realized by setting the content of Si to the upper limit value of the above range or less. For this reason, in cast steel (M1) and (M2), the content rate of Si is set to the said range.

(3)Mn(マンガン)[(M1)…0.40〜0.60、(M2)…0.40〜0.60]
Mnは、脱硫剤として有用な成分である。鋳鋼(M1),(M2)において、Mnの含有率が上記範囲の上限値を超える場合、非金属介在物の生成量が増加して、靱性の低下、および、クリープ破断強度の低下が生ずる場合がある。また、鋳鋼(M1),(M2)においては、Mnの含有率を上記範囲の下限値以上にすることで、組織の安定化を実現することができる。このため、鋳鋼(M1),(M2)では、Mnの含有率が上記範囲に設定されている。
(3) Mn (manganese) [(M1) ... 0.40 to 0.60, (M2) ... 0.40 to 0.60]
Mn is a component useful as a desulfurizing agent. In the cast steels (M1) and (M2), when the content of Mn exceeds the upper limit of the above range, the amount of non-metallic inclusions increases and the toughness decreases and the creep rupture strength decreases There is. Moreover, in cast steel (M1) and (M2), stabilization of a structure | tissue can be implement | achieved by making the content rate of Mn more than the lower limit of the said range. For this reason, in cast steel (M1) and (M2), the content rate of Mn is set to the said range.

(4)Ni(ニッケル)[(M1)…0.60以下、(M2)…0.30以下]
Niは、焼入れ性および靭性を向上させる成分であるとともに、フェライトの生成を抑制する効果を有する成分である。鋳鋼(M1)において、Niの含有率が上記範囲の上限値を超える場合、クリープ強度の低下が生ずる場合がある。鋳鋼(M2)においては、Co(コバルト)成分を含んでいるので、Niの含有率を上記範囲の下限値以上にすることで、クリープ強度の低下を抑制し、組織の安定化および優れた高温特性を実現することができる。このため、鋳鋼(M1)、(M2)では、Niの含有率が上記範囲に設定されている。
(4) Ni (nickel) [(M1) ... 0.60 or less, (M2) ... 0.30 or less]
Ni is a component that improves the hardenability and toughness and also has an effect of suppressing the formation of ferrite. In the cast steel (M1), when the Ni content exceeds the upper limit value of the above range, a decrease in creep strength may occur. Since the cast steel (M2) contains a Co (cobalt) component, lowering the creep strength is suppressed by making the Ni content at least the lower limit of the above range, and the structure is stabilized and the high temperature is excellent. Characteristics can be realized. For this reason, in cast steel (M1) and (M2), the content rate of Ni is set to the said range.

(5)Cr(クロム)[(M1)…9.0〜10.5、(M2)…9.0〜10.5]
Crは、耐酸化性および耐食性の向上に有効な成分であるとともに、析出強化に寄与する炭窒化物の構成元素として不可欠な成分である。鋳鋼(M1),(M2)において、Crの含有率が上記範囲の下限値未満である場合、調質熱処理の実施においてCrを構成元素として析出する析出物(炭窒化物)が少なくなるため、高温安定性が十分に確保できない場合がある。Crの含有率が上記範囲の上限値を超える場合、フェライトが形成されると共に、炭窒化物の凝集および粗大化が加速される。このため、鋳鋼(M1)、(M2)では、Crの含有率が上記範囲に設定されている。
(5) Cr (chromium) [(M1) ... 9.0 to 10.5, (M2) ... 9.0 to 10.5]
Cr is an effective component for improving oxidation resistance and corrosion resistance, and is an essential component as a constituent element of carbonitrides contributing to precipitation strengthening. In the cast steels (M1) and (M2), when the content of Cr is less than the lower limit value of the above range, the number of precipitates (carbonitrides) that deposit Cr as a constituent element in the implementation of the tempering heat treatment decreases. In some cases, high temperature stability can not be secured sufficiently. When the content of Cr exceeds the upper limit value of the above range, ferrite is formed and aggregation and coarsening of carbonitrides are accelerated. For this reason, in cast steel (M1) and (M2), the content rate of Cr is set to the said range.

(6)Mo(モリブデン)[(M1)…0.80〜1.10、(M2)…0.50〜0.80]
Moは、固溶強化に寄与する成分であると共に、炭窒化物の構成元素であって析出強化に寄与する成分である。Moは、高温環境において長時間の加熱処理が行われるときに析出される析出物の構成元素である。鋳鋼(M1)において、Moの含有率が上記範囲の下限値未満である場合、固溶強化に寄与するMoの量を長時間にわたって高く維持することが困難になる。Moの含有率が上記範囲の上限値を超える場合、靭性が低下すると共に、フェライトの生成が促進される。このため、実施形態の鋳鋼(M1)では、Moの含有率を上記範囲にした。なお、実施形態の鋳鋼(M2)は、W(タングステン)成分の含有割合が大きいので、高温特性を維持すると共にフェライトの生成を抑制するために、鋳鋼(M1)の場合よりも、Moの含有割合が小さい。
(6) Mo (molybdenum) [(M1) ... 0.80 to 1.10, (M2) ... 0.50 to 0.80]
Mo is a component that contributes to solid solution strengthening, is a constituent element of carbonitrides, and is a component that contributes to precipitation strengthening. Mo is a constituent element of the precipitate deposited when heat treatment is performed for a long time in a high temperature environment. In the cast steel (M1), when the content of Mo is less than the lower limit value of the above range, it becomes difficult to keep the amount of Mo contributing to solid solution strengthening high for a long time. When the content of Mo exceeds the upper limit of the above range, the toughness is lowered and the formation of ferrite is promoted. For this reason, in the cast steel (M1) of the embodiment, the content of Mo is set to the above range. Since the cast steel (M2) of the embodiment has a large content ratio of W (tungsten) component, the content of Mo is more than that of the cast steel (M1) in order to maintain high temperature characteristics and to suppress the formation of ferrite. The proportion is small.

(7)V(バナジウム)[(M1)…0.15〜0.25、(M2)…0.15〜0.25]
Vは、固溶強化に寄与する成分であると共に、微細な炭窒化物の形成に寄与する成分である。鋳鋼(M1),(M2)において、Vの含有率が上記範囲の下限値未満である場合、上述した作用および効果が十分でない。Vの含有率が上記範囲の上限値を超える場合、靭性の低下が生ずる。このため、実施形態の鋳鋼(M1),(M2)では、Vの含有率を上記範囲にした。
(7) V (vanadium) [(M1) ... 0.15 to 0.25, (M2) ... 0.15 to 0.25]
V is a component that contributes to solid solution strengthening and is a component that contributes to the formation of fine carbonitrides. In the cast steels (M1) and (M2), when the content of V is less than the lower limit value of the above range, the above-described action and effect are not sufficient. If the V content exceeds the upper limit of the above range, a decrease in toughness occurs. For this reason, in the cast steels (M1) and (M2) of the embodiment, the V content is in the above range.

(8)W(タングステン)[(M1)…0.80〜1.10、(M2)…1.60〜1.90]
Wは、固溶強化に寄与する成分であると共に、炭窒化物の構成元素であって析出強化に寄与する成分である。Wは、特にMoと共に複合的に添加された場合には、析出物の高温安定性を著しく高めることができる。Wは、高温環境において長時間の加熱処理が行われるときに、析出物の構成元素になる。鋳鋼(M1)において、Wの含有率が上記範囲の下限値未満である場合、固溶強化に寄与するWの量を長時間にわたって高く維持することが困難になる。Wの含有率が上記範囲の上限値を超える場合、靭性が低下すると共に、フェライトの生成が促進される。このため、実施形態の鋳鋼(M1)では、Wの含有率を上記範囲にした。なお、鋳鋼(M2)においては、鋳鋼(M1)の場合よりもWの含有割合が大きいので、さらに良好な高温特性を実現することが可能である。このため、鋳鋼(M2)においては、フェライトの生成を抑制するために、上述したように、Moの含有割合が鋳鋼(M1)の場合よりも小さくなっている。
(8) W (tungsten) [(M1) ... 0.80 to 1.10, (M2) ... 1.60 to 1.90]
W is a component that contributes to solid solution strengthening, is a constituent element of carbonitrides, and is a component that contributes to precipitation strengthening. W can significantly enhance the high temperature stability of the precipitate, particularly when added in combination with Mo. W is a constituent element of the precipitate when heat treatment is performed for a long time in a high temperature environment. In the cast steel (M1), when the content of W is less than the lower limit value of the above range, it becomes difficult to keep the amount of W contributing to solid solution strengthening high for a long time. When the content of W exceeds the upper limit value of the above range, the toughness is lowered and the formation of ferrite is promoted. For this reason, in the cast steel (M1) of the embodiment, the content of W is set to the above range. In addition, in cast steel (M2), since the content rate of W is larger than the case of cast steel (M1), it is possible to implement | achieve a still more favorable high temperature characteristic. For this reason, in the cast steel (M2), in order to suppress the formation of ferrite, as described above, the content ratio of Mo is smaller than in the case of the cast steel (M1).

(9)Nb(ニオブ)[(M1)…0.05〜0.10、(M2)…0.015〜0.025]
Nbは、固溶強化に寄与する成分であると共に、微細な炭窒化物の形成に寄与する。鋳鋼(M1)において、Nbの含有率が上記範囲の下限値未満である場合、上述した作用および効果が十分でない。Nbの含有率が上記範囲の上限値を超える場合、粗大なNb炭窒化物の生成量が増加する。このため、実施形態の鋳鋼(M1)では、Nbの含有率を上記範囲にしている。なお、鋳鋼(M2)は、B元素を含んでおり、組織安定性を向上させるために、鋳鋼(M1)の場合よりもNb成分の含有割合が小さい。
(9) Nb (niobium) [(M1) ... 0.05 to 0.10, (M2) ... 0.015 to 0.025]
Nb is a component that contributes to solid solution strengthening, and also contributes to the formation of fine carbonitrides. In the cast steel (M1), when the content of Nb is less than the lower limit value of the above range, the above-described action and effect are not sufficient. When the content of Nb exceeds the upper limit value of the above range, the amount of coarse Nb carbonitrides formed increases. For this reason, in the cast steel (M1) of the embodiment, the content of Nb is in the above range. The cast steel (M2) contains a B element, and the content ratio of the Nb component is smaller than that of the cast steel (M1) in order to improve the structural stability.

(10)Co(コバルト)[(M1)…0、(M2)…1.0〜3.0]
Coは、フェライトの生成を抑制する効果に寄与する成分である。実施形態の鋳鋼(M2)において、Coの含有率が上記範囲の下限値未満である場合、上述した作用および効果が十分でない。Coの含有率が上記範囲の上限値を超える場合、金属間化合物の析出が促進され、クリープ強度が低下する。このため、実施形態の鋳鋼(M2)では、Coの含有率を上記範囲にした。
(10) Co (cobalt) [(M1) ... 0, (M2) ... 1.0 to 3.0]
Co is a component that contributes to the effect of suppressing the formation of ferrite. In the cast steel (M2) of the embodiment, when the content of Co is less than the lower limit value of the above range, the above-described action and effect are not sufficient. If the content of Co exceeds the upper limit value of the above range, precipitation of intermetallic compounds is promoted, and creep strength is reduced. For this reason, in the cast steel (M2) of the embodiment, the content of Co is in the above range.

(11)B(ホウ素)[(M1)…0、(M2)…0.005〜0.009]
Bは、粒界近傍の変形抵抗を高め、高温クリープ強度の向上に寄与する成分である。鋳鋼(M2)において、Bの含有率が上記範囲の下限値未満である場合、高温クリープ強度の向上が十分でない。Bの含有率が上記範囲の上限値を超える場合、溶接の際に割れが生ずる場合がある。このため、鋳鋼(M2)では、Bの含有率を上記範囲にした。
(11) B (boron) [(M1) ... 0, (M2) ... 0.005 to 0.009]
B is a component that enhances deformation resistance near grain boundaries and contributes to the improvement of high-temperature creep strength. In the cast steel (M2), when the content of B is less than the lower limit value of the above range, the improvement of the high temperature creep strength is not sufficient. If the B content exceeds the upper limit of the above range, cracking may occur during welding. For this reason, in the cast steel (M2), the content of B was in the above range.

以下より、本実施形態において、上記した鋳鋼(M1)、または、鋳鋼(M2)を用いて形成されるノズルを備えた蒸気タービンに関して、図1を用いて説明する。図1では、鉛直面(yz面)に沿った断面を示している。   Hereinafter, in the present embodiment, a steam turbine provided with a nozzle formed using the above-described cast steel (M1) or cast steel (M2) will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a cross section along the vertical plane (yz plane).

図1に示すように、蒸気タービン1は、回転機械であって、蒸気が作動流体として供給されることによって、タービンロータ22が回転するように構成されている。ここでは、蒸気タービン1は、軸流タービンであって、タービンロータ22の回転軸AXに沿った水平方向yを流れ方向として蒸気が流れる。蒸気タービン1は、多段式であって、動翼21とノズル板25とで構成されたタービン段落が回転軸AXに沿った軸方向に複数段並んでおり、蒸気が複数のタービン段落のそれぞれにおいて仕事を行う。これにより、蒸気タービン1においてタービンロータ22が回転する。以下より、蒸気タービン1を構成する各部の詳細について説明する。   As shown in FIG. 1, the steam turbine 1 is a rotary machine and is configured to rotate a turbine rotor 22 by supplying steam as a working fluid. Here, the steam turbine 1 is an axial flow turbine, and steam flows with the horizontal direction y along the rotation axis AX of the turbine rotor 22 as the flow direction. The steam turbine 1 is of a multi-stage type, and a plurality of stages of turbine stages configured by moving blades 21 and a nozzle plate 25 are arranged in the axial direction along the rotation axis AX, and steam is generated in each of the plurality of turbine stages. Do the work. Thereby, the turbine rotor 22 rotates in the steam turbine 1. Below, the detail of each part which comprises the steam turbine 1 is demonstrated.

ケーシング20は、内部にタービンロータ22を収容している。タービンロータ22は、一端が発電機(図示省略)に連結されており、タービンロータ22の回転によって、発電機(図示省略)が駆動して発電が行われる。タービンロータ22には、ロータディスク221が外周面に複数設けられている。タービンロータ22に設けられたロータディスク221の外周面には、動翼21が設置されている。動翼21は、タービンロータ22の外周面を囲うように、複数がタービンロータ22の周方向R(回転方向)において間を隔てて配置されており、動翼翼列を構成している。動翼翼列は、複数段であって、複数段の動翼翼列のそれぞれは、タービンロータ22の回転軸AXに沿って並んでいる。   The casing 20 accommodates the turbine rotor 22 therein. One end of the turbine rotor 22 is connected to a generator (not shown), and the rotation of the turbine rotor 22 drives the generator (not shown) to generate power. A plurality of rotor disks 221 are provided on the outer peripheral surface of the turbine rotor 22. The moving blades 21 are installed on the outer peripheral surface of a rotor disk 221 provided on the turbine rotor 22. A plurality of moving blades 21 are arranged at intervals in the circumferential direction R (rotational direction) of the turbine rotor 22 so as to surround the outer peripheral surface of the turbine rotor 22, and form a moving blade cascade. The blade cascade is a plurality of stages, and each of the blade cascades of the plurality of stages is arranged along the rotation axis AX of the turbine rotor 22.

ケーシング20の内部には、ノズル10が設置されている。ノズル10は、ダイアフラム外輪23とダイアフラム内輪24とノズル板25とによって構成されている。ノズル10において、ダイアフラム外輪23は、リング形状であって、ケーシング20の内周面に設置されている。ダイアフラム外輪23は、上半部と下半部とを組合せて構成されている。ダイアフラム内輪24は、ダイアフラム外輪23と同様にリング形状であって、ダイアフラム外輪23の内側にダイアフラム外輪23から間を隔てて設置されている。ダイアフラム内輪24は、ダイアフラム外輪23と同様に、上半部と下半部とを組合せて構成されている。ノズル板25は、ダイアフラム外輪23とダイアフラム内輪24との間に複数が設置されている。   The nozzle 10 is installed inside the casing 20. The nozzle 10 is composed of a diaphragm outer ring 23, a diaphragm inner ring 24 and a nozzle plate 25. In the nozzle 10, the diaphragm outer ring 23 has a ring shape and is disposed on the inner peripheral surface of the casing 20. The diaphragm outer ring 23 is configured by combining an upper half and a lower half. The diaphragm inner ring 24 has a ring shape similar to the diaphragm outer ring 23 and is installed inside the diaphragm outer ring 23 at a distance from the diaphragm outer ring 23. Like the diaphragm outer ring 23, the diaphragm inner ring 24 is configured by combining an upper half portion and a lower half portion. A plurality of nozzle plates 25 are provided between the diaphragm outer ring 23 and the diaphragm inner ring 24.

ここでは、複数のノズル板25は、タービンロータ22の外周面を囲うように周方向Rに間を隔てて配置されており、静翼翼列を構成している。静翼翼列は、動翼翼列と同様に、複数段であって、複数段の静翼翼列がタービンロータ22の回転軸AXに沿って並ぶように設けられている。   Here, the plurality of nozzle plates 25 are arranged at intervals in the circumferential direction R so as to surround the outer peripheral surface of the turbine rotor 22, and constitute a vane cascade. The stator blade cascade is a plurality of stages as in the case of the rotor blade cascade, and a plurality of stages of stator blade cascades are provided along the rotation axis AX of the turbine rotor 22.

蒸気タービン1においては、蒸気入口管28がケーシング20の入口を貫通しており、その蒸気入口管28を介して、蒸気がケーシング20の内部に作動流体として導入される。   In the steam turbine 1, a steam inlet pipe 28 passes through the inlet of the casing 20, and steam is introduced as a working fluid into the interior of the casing 20 through the steam inlet pipe 28.

本実施形態のノズル10において、ダイアフラム外輪23およびダイアフラム内輪24は、上記の鋳鋼(M1)、または、鋳鋼(M2)で形成されている。   In the nozzle 10 of the present embodiment, the diaphragm outer ring 23 and the diaphragm inner ring 24 are formed of the above-described cast steel (M1) or cast steel (M2).

以下より、実施形態において、上記した鋳鋼(M1)または鋳鋼(M2)を用いて、上記のノズル10を製造する方法について説明する。   Below, in an embodiment, a method of manufacturing the above-mentioned nozzle 10 using above-mentioned cast steel (M1) or cast steel (M2) is explained.

上記のノズル10を製造する際には、まず、遠心鋳造もしくは普通鋳造(砂型鋳造)によって鋳鋼(M1)または鋳鋼(M2)をリング形状に形成する(第1工程)。ここでは、金型もしくは砂型に溶湯を流し込むことによって、鋳鋼(M1)または鋳鋼(M2)の形成を行う。これにより、鋳鋼(M1)または鋳鋼(M2)は、最終形状よりも余肉が付与された状態で形成される。そして、鋳鋼(M1)または鋳鋼(M2)について調質熱処理を行う。本実施形態では、調質熱処理として、焼鈍、焼ならし、焼入れ(冷却)、および、焼戻しを順次行う。   In manufacturing the above-described nozzle 10, first, cast steel (M1) or cast steel (M2) is formed into a ring shape by centrifugal casting or ordinary casting (sand casting) (first step). Here, cast steel (M1) or cast steel (M2) is formed by pouring a molten metal into a mold or a sand mold. Thereby, cast steel (M1) or cast steel (M2) is formed in the state to which excess thickness was provided rather than the final shape. Then, a tempering heat treatment is performed on the cast steel (M1) or the cast steel (M2). In the present embodiment, annealing, normalizing, quenching (cooling) and tempering are sequentially performed as the tempering heat treatment.

つぎに、そのリング形状の鋳鋼(M1)または鋳鋼(M2)からダイアフラム外輪23およびダイアフラム内輪24を形成する(第2工程)。ここでは、リング形状の鋳鋼(M1)または鋳鋼(M2)について機械加工(切削加工などの仕上げ加工)を行うことによって、ダイアフラム外輪23を最終形状に形成すると共に、ダイアフラム内輪24を最終形状に形成する。   Next, the diaphragm outer ring 23 and the diaphragm inner ring 24 are formed from the ring-shaped cast steel (M1) or cast steel (M2) (second step). Here, by performing machining (finishing such as cutting) on ring-shaped cast steel (M1) or cast steel (M2), the diaphragm outer ring 23 is formed into a final shape, and the diaphragm inner ring 24 is formed into a final shape. Do.

つぎに、ダイアフラム外輪23とダイアフラム内輪24との間にノズル板25を配置する(第3工程)。ここでは、ノズル板25を溶接でダイアフラム外輪23とダイアフラム内輪24とのそれぞれに接合する。上記の他に、ダイアフラム外輪23に形成された溝などの嵌合部(図示省略)にノズル板25の外輪側を挿入して嵌合すると共に、ダイアフラム内輪24に形成された溝などの嵌合部(図示省略)にノズル板25の内輪側を挿入して嵌合することによって、ノズル板25の固定を行うように構成してもよい。   Next, the nozzle plate 25 is disposed between the diaphragm outer ring 23 and the diaphragm inner ring 24 (third step). Here, the nozzle plate 25 is joined to each of the diaphragm outer ring 23 and the diaphragm inner ring 24 by welding. In addition to the above, the outer ring side of the nozzle plate 25 is inserted into and fitted to a fitting portion (not shown) such as a groove formed in the diaphragm outer ring 23, and a groove formed in the diaphragm inner ring 24 is fitted The nozzle plate 25 may be fixed by inserting and fitting the inner ring side of the nozzle plate 25 into a portion (not shown).

上記のように各工程を順次実施することによってノズル10を完成させる。   The nozzle 10 is completed by sequentially performing each process as described above.

本実施形態において、鋳鋼(M1)を用いてノズル10を形成した場合には、定常時の蒸気温度が580〜610℃である高温環境下であっても、ノズル10は、長期間に渡って十分な強度を有する。また、鋳鋼(M2)を用いてノズル10を形成した場合には、定常時の蒸気温度が610〜630℃である高温環境下であっても、ノズル10は、長期間に渡って十分な強度を有する。このため、本実施形態では、蒸気タービン1において安定的な運用を実現可能である。   In the present embodiment, when the nozzle 10 is formed using cast steel (M1), the nozzle 10 continues for a long time even under a high temperature environment where the steam temperature at steady state is 580 to 610 ° C. It has sufficient strength. Also, when the nozzle 10 is formed using cast steel (M2), the nozzle 10 has sufficient strength over a long period of time, even in a high temperature environment where the steam temperature at steady state is 610 to 630 ° C. Have. For this reason, in this embodiment, stable operation can be realized in the steam turbine 1.

本実施形態では、遠心鋳造もしくは普通鋳造によって鋳鋼(M1)または鋳鋼(M2)をリング形状に形成した後に、そのリング形状の鋳鋼(M1)または鋳鋼(M2)からダイアフラム外輪23およびダイアフラム内輪24を形成する。このため、本実施形態では、ダイアフラム外輪23およびダイアフラム内輪24の作製において、曲げ加工が不要であって、切削加工に要する時間を短くすることができる。その結果、本実施形態では、ノズル10の製作時間を短縮可能である。具体的には、鍛造によってダイアフラム外輪23およびダイアフラム内輪24の製造を行う場合には、素材の形成から成形までに、2から3月の時間を要する。これに対して、本実施形態の場合には、1日の時間でダイアフラム外輪23およびダイアフラム内輪24の製造を行うことができる。更に、本実施形態では、ダイアフラム外輪23およびダイアフラム内輪24のそれぞれについて、外周面、側面、嵌合部などを一体的にリング形状の鋳鋼(M1)または鋳鋼(M2)から加工可能であるため、寸法精度の向上を実現することができる。これに伴って、ダイアフラム外輪23およびダイアフラム内輪24のそれぞれにノズル板25を取り付けてノズル10を組み立てるときの組立精度を向上可能であると共に、ノズル10をケーシング20に組み立てるときの組立精度を向上可能である。   In this embodiment, after forming cast steel (M1) or cast steel (M2) into a ring shape by centrifugal casting or ordinary casting, the diaphragm outer ring 23 and the diaphragm inner ring 24 are formed from the ring shaped cast steel (M1) or cast steel (M2). Form. For this reason, in the present embodiment, bending is not necessary in manufacturing the diaphragm outer ring 23 and the diaphragm inner ring 24, and the time required for cutting can be shortened. As a result, in the present embodiment, the production time of the nozzle 10 can be shortened. Specifically, when manufacturing the diaphragm outer ring 23 and the diaphragm inner ring 24 by forging, it takes two to three months from the formation of the material to the formation. On the other hand, in the case of this embodiment, the diaphragm outer ring 23 and the diaphragm inner ring 24 can be manufactured in one day. Furthermore, in the present embodiment, the outer peripheral surface, the side surface, the fitting portion, and the like of each of the diaphragm outer ring 23 and the diaphragm inner ring 24 can be integrally processed from ring-shaped cast steel (M1) or cast steel (M2). An improvement in dimensional accuracy can be realized. Accordingly, the assembling accuracy when assembling the nozzle 10 by attaching the nozzle plate 25 to each of the diaphragm outer ring 23 and the diaphragm inner ring 24 can be improved, and the assembling accuracy when assembling the nozzle 10 to the casing 20 can be improved. It is.

図2は、実施形態の変形例において、ノズル板25の表面部分を模式的に示す断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a surface portion of the nozzle plate 25 in a modification of the embodiment.

図2に示すように、ノズル板25の表面に浸食防止層70を形成してもよい。浸食防止層70の形成は、ダイアフラム外輪23とダイアフラム内輪24との間に配置されたノズル板25にコーティング材料を溶射することによって行われる(第4工程)。コーティング材料は、80質量部のCrC(Cr)と20質量部のNiCrとを含むことが好ましい。CrCとNiCrとが上記割合である場合、基材(ノズル板25)との密着性が高く、運転中の飛来物による剥離を抑制できる点で好ましい。 As shown in FIG. 2, the erosion prevention layer 70 may be formed on the surface of the nozzle plate 25. The formation of the erosion prevention layer 70 is performed by thermally spraying a coating material on the nozzle plate 25 disposed between the diaphragm outer ring 23 and the diaphragm inner ring 24 (fourth step). The coating material preferably comprises 80 parts by weight of CrC (Cr 3 C 2 ) and 20 parts by weight of NiCr. When CrC and NiCr are in the above proportions, adhesion to the base material (nozzle plate 25) is high, which is preferable in that peeling by flying objects during operation can be suppressed.

上記の浸食防止層70の形成は、高速フレーム溶射法(HVOF;High Velocity Oxy−Fuel)などの溶射法で上記材料の粉体を溶射することで実行される。この場合、溶射直後の浸食防止層70は、ビッカース硬度が800程度である。しかし、蒸気タービン1の運転において浸食防止層70が加熱された後には、浸食防止層70中のCrがCrに変態するので、浸食防止層70は、ビッカース硬度が増加する。具体的には、580℃、610℃、および、640℃の各温度条件にいて、60時間、浸食防止層70を加熱した場合には、ビッカース硬度が1000程度に増加し、その状態を維持した。このため、本実施形態では、蒸気タービン1の運転において固体粒子がノズル板25に衝突して浸食が発生することを、浸食防止層70が効果的に抑制可能である。 The formation of the erosion prevention layer 70 described above is carried out by spraying the powder of the above material by a spraying method such as high velocity flame spraying (HVOF; High Velocity Oxy-Fuel). In this case, the erosion prevention layer 70 immediately after the thermal spraying has a Vickers hardness of about 800. However, since the Cr 3 C 2 in the erosion preventing layer 70 is transformed to Cr 7 C 3 after the erosion preventing layer 70 is heated in the operation of the steam turbine 1, the erosion preventing layer 70 has an increased Vickers hardness. . Specifically, when the corrosion prevention layer 70 was heated for 60 hours under the temperature conditions of 580 ° C., 610 ° C., and 640 ° C., the Vickers hardness increased to about 1000, and the state was maintained. . For this reason, in the present embodiment, the erosion preventing layer 70 can effectively suppress the occurrence of the erosion due to the solid particles colliding with the nozzle plate 25 in the operation of the steam turbine 1.

浸食防止層70は、ノズル板25において後縁側に位置する部分の表面を被覆するように形成される。浸食防止層70は、ノズル板25の表面の一部を被覆するように形成されていてもよく、ノズル板25の表面の全体を被覆するように形成されていてもよい。   The erosion prevention layer 70 is formed to cover the surface of the portion of the nozzle plate 25 located on the rear edge side. The erosion prevention layer 70 may be formed to cover a part of the surface of the nozzle plate 25 or may be formed to cover the entire surface of the nozzle plate 25.

また、必要であれば、ノズル板25の表面以外にダイアフラム外輪23およびダイアフラム内輪24の表面にコーティング材料を溶射することによって、浸食防止層70を形成してもよい。   In addition, if necessary, the corrosion prevention layer 70 may be formed by spraying a coating material on the surfaces of the diaphragm outer ring 23 and the diaphragm inner ring 24 in addition to the surface of the nozzle plate 25.

その他、鋳鋼(M1)または鋳鋼(M2)でノズル板25を形成してもよい。   In addition, the nozzle plate 25 may be formed of cast steel (M1) or cast steel (M2).

以下より、上記した鋳鋼(M1)または鋳鋼(M2)に関する実施例および比較例について、表1および表2を用いて説明する。   Hereinafter, Examples and Comparative Examples of the above-described cast steel (M1) or cast steel (M2) will be described using Tables 1 and 2.

表1および表2において、P1〜P5は、実施例であり、C1〜C4は、比較例である。ここでは、鋳鋼(M1)に関しては、実施例がP1〜P3であって、比較例がC1,C2である。鋳鋼(M2)に関しては、実施例がP4,P5であって、比較例がC3,C4である。   In Tables 1 and 2, P1 to P5 are examples, and C1 to C4 are comparative examples. Here, with respect to the cast steel (M1), the examples are P1 to P3 and the comparative examples are C1 and C2. With respect to the cast steel (M2), the examples are P4 and P5, and the comparative examples are C3 and C4.

Figure 2019104978
Figure 2019104978

Figure 2019104978
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[A]鋳鋼の作製
各例の鋳鋼(供試鋳鋼)について、各成分が表1に示した値になるように作製した。
[A] Production of cast steel The cast steel (test cast steel) of each example was produced so that each component had the value shown in Table 1.

ここでは、まず、各例の鋳鋼を構成する各成分の材料を、表1に示す割合で混合し、溶融させることで、溶湯を形成した。つぎに、その溶湯を用いて遠心鋳造もしくは普通鋳造(砂型鋳造)を行うことよって、各例の鋳鋼をリング形状に形成した。   Here, first, the materials of the respective components constituting the cast steel of each example were mixed at a ratio shown in Table 1 and melted to form a molten metal. Next, the cast steel of each example was formed into a ring shape by performing centrifugal casting or ordinary casting (sand casting) using the molten metal.

そして、その鋳鋼について調質熱処理を行った。ここでは、調質熱処理として、焼鈍、焼ならし、焼入れ(冷却)、および、焼戻しを順次行った。調質熱処理については、下記に示す条件で実行した。各例の鋳鋼は、調質熱処理後における常温での引張強さが700MPa程度になるように作製された。   And heat treatment heat treatment was performed about the cast steel. Here, annealing, normalizing, quenching (cooling) and tempering were sequentially performed as the tempering heat treatment. The tempering heat treatment was performed under the conditions shown below. The cast steel of each example was produced so that the tensile strength at normal temperature after the tempering heat treatment would be about 700 MPa.

(焼鈍)
・温度…1100℃
・時間…3時間
(Annealing)
・ Temperature ... 1100 ° C
・ Time ... 3 hours

(焼ならし)
・温度…1070℃
・時間…3時間
(Normalized)
Temperature: 1070 ° C
・ Time ... 3 hours

(焼入れ(冷却))
・衡風冷却
(Hardening (cooling))
・ Hengd cooling

(焼戻し)
・温度…700℃
・時間…3時間
(Tempered)
・ Temperature ... 700 ° C
・ Time ... 3 hours

[B]試験内容
表2に示すように、各例の鋳鋼に関して各種試験を行った。
[B] Test Details As shown in Table 2, various tests were conducted on the cast steel of each example.

ここでは、各例の鋳鋼に関して、引張強さ(JIS Z 2241)、および、10万時間クリープ破断強度(JIS Z 2271)を求めた。引張強さは、JIS4号試験片を用いて600℃で引張試験を行うことで求めた。10万時間クリープ破断強度は、クリープ破断試験を行った結果から算出した。クリープ破断試験は、表2に示す各温度条件で実行した。   Here, with respect to the cast steel of each example, tensile strength (JIS Z 2241) and creep rupture strength (JIS Z 2271) for 100,000 hours were determined. The tensile strength was determined by conducting a tensile test at 600 ° C. using a JIS No. 4 test piece. The 100,000 hour creep rupture strength was calculated from the results of the creep rupture test. The creep rupture test was performed at each temperature condition shown in Table 2.

この他に、表2に示すように、各例の鋳鋼に関して、「溶接施工」の試験を行った。「溶接施工」の試験は、以下の手順で行った。鋳鋼を板厚が10ミリである平板に加工した。そして、その平板を250℃に予熱した後、ArガスとCOガスとが混合されたガスシールド環境で、9%Cr溶接棒を用いて平板に溶接ビードを施工した。そして、その平板のうち溶接部の近傍について割れの発生有無を確認した。表2では、溶接時に溶接部に割れが発生しない場合を「○」で示し、溶接時に溶接部に割れが発生した場合を「×」で示している。 In addition to this, as shown in Table 2, a test of “welding construction” was conducted on the cast steels of the respective examples. The test of "welding construction" was performed in the following procedures. The cast steel was processed into a flat plate having a thickness of 10 mm. Then, the flat plate was preheated to 250 ° C., and a welding bead was applied to the flat plate using a 9% Cr welding rod in a gas shield environment in which Ar gas and CO 2 gas were mixed. And the occurrence of the crack was confirmed about the welding part among the flat plates. In Table 2, the case where a crack does not generate | occur | produce in a weld part at the time of welding is shown by "(circle)", and the case where a crack generate | occur | produced in a weld part is shown by "x" at the time of welding.

[C]試験結果
[C−1]鋳鋼(M1)について
P1〜P3とC1,C2との間で試験結果を比較すると、「引張強さ」は、P1〜P3の場合の方がC1,C2の場合よりも高い。
[C] Test Results [C-1] Cast Steel (M1) Comparing the test results between P1 to P3 and C1 and C2, “tensile strength” is C1 and C2 for P1 to P3. Higher than in the case of.

「10万時間クリープ破断強度」は、P1〜P3の場合の方がC1,C2の場合よりも高い。C2は、実際の蒸気タービンにおいて最高温度が600℃になるノズルに用いられ、十分な「10万時間クリープ破断強度」を有することが確認されている。C2は、600℃における「10万時間クリープ破断強度」が75MPaである。P1〜P3において、「10万時間クリープ破断強度」は、610℃以下で75MPa以上である。このため、P1〜P3は、610℃の蒸気環境下であっても、長期間に渡って十分な強度を備えることができる。   "100,000 hour creep rupture strength" is higher in the case of P1 to P3 than in the case of C1 and C2. C2 is used for a nozzle having a maximum temperature of 600 ° C. in an actual steam turbine, and is confirmed to have a sufficient “100,000 hour creep rupture strength”. C2 has a “100,000 hour creep rupture strength” at 600 ° C. of 75 MPa. In P1 to P3, “100,000 hour creep rupture strength” is 75 MPa or more at 610 ° C. or less. Therefore, P1 to P3 can have sufficient strength for a long time even under a steam environment of 610 ° C.

「溶接施工」の試験において、P1〜P3は、溶接部に割れが生じていないが、C1は、溶接部に割れが発生した。   In the test of "welding construction", although P1-P3 did not have a crack in a welding part, C1 has a crack in a welding part.

P1〜P3を構成する各成分の含有割合は、C1,C2の場合と異なり、上記した鋳鋼(M1)を構成する各成分の含有割合の範囲内である。このため、鋳鋼(M1)に相当するP1〜P3は、上記のように、優れた機械的特性を備える。   The content ratio of each component constituting P1 to P3 is within the range of the content ratio of each component constituting the cast steel (M1) different from the case of C1 and C2. Thus, P1 to P3 corresponding to the cast steel (M1) have excellent mechanical properties as described above.

[C−2]鋳鋼(M2)について
P4,P5と、C3,C4との間で試験結果を比較すると、「引張強さ」は、P4,P5と、C3,C4との間で同等である。
[C-2] Comparison of test results between P4, P5 and C3, C4 for cast steel (M2), “tensile strength” is equivalent between P4, P5 and C3, C4 .

「10万時間クリープ破断強度」は、600℃ではP4,P5とC3との間は同等であるが、630℃ではP4,P5の方がC3よりも高い。P4,P5において、「10万時間クリープ破断強度」は、630℃以下で75MPa以上である。このため、P4,P5は、630℃の蒸気環境下であっても、長期間に渡って十分な強度を備えることができる。   “100,000 hour creep rupture strength” is equivalent between P4, P5 and C3 at 600 ° C., but at 630 ° C., P4, P5 is higher than C3. In P4 and P5, “100,000 hour creep rupture strength” is 75 MPa or more at 630 ° C. or less. For this reason, P4 and P5 can have sufficient strength for a long time even under a steam environment of 630 ° C.

「溶接施工」において、P4,P5は、溶接部に割れが生じていないが、C3は、溶接部に割れが発生した。   In "welding construction", although P4 and P5 did not have a crack in a welding part, C3 has a crack in a welding part.

P4,P5を構成する各成分の含有割合は、C3,C4の場合と異なり、上記した鋳鋼(M2)を構成する各成分の含有割合の範囲内である。このため、鋳鋼(M2)に相当するP4,P5は、上記のように、優れた機械的特性を備える。   The content ratio of each component constituting P4 and P5 is different from that in the case of C3 and C4, and is within the range of the content ratio of each component constituting the cast steel (M2) described above. Thus, P4 and P5 corresponding to the cast steel (M2) have excellent mechanical properties as described above.

上記の結果から、鋳鋼(M1),(M2)は、高温環境において優れた機械的特性を備えることが判る。つまり、鋳鋼(M1),(M2)は、高温環境において、「引張強さ」および「10万時間クリープ破断強度」が十分に高く、かつ、「溶接施工」において溶接部に割れが生じないことが判る。   From the above results, it can be seen that the cast steels (M1) and (M2) have excellent mechanical properties in a high temperature environment. That is, in cast steels (M1) and (M2), in a high temperature environment, "tensile strength" and "100,000 hour creep rupture strength" are sufficiently high, and no crack occurs in the welded portion in "welding construction" Can be seen.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   While certain embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1…蒸気タービン、10…ノズル、20…ケーシング、21…動翼、22…タービンロータ、221…ロータディスク、23…ダイアフラム外輪、24…ダイアフラム内輪、25…ノズル板(静翼)、28…蒸気入口管、70…浸食防止層、AX…回転軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... steam turbine, 10 ... nozzle, 20 ... casing, 21 ... moving blade, 22 ... turbine rotor, 221 ... rotor disk, 23 ... diaphragm outer ring, 24 ... diaphragm inner ring, 25 ... nozzle plate (stationary blade), 28 ... steam Inlet pipe, 70 ... Erosion prevention layer, AX ... rotation axis

Claims (4)

ダイアフラム外輪とダイアフラム内輪との間にノズル板が配置されており、蒸気タービンに用いられるノズルであって、
前記ダイアフラム外輪および前記ダイアフラム内輪は、
質量%で、
C:0.10〜0.15、
Si:0.60以下、
Mn:0.40〜0.60、
Ni:0.60以下、
Cr:9.0〜10.5、
Mo:0.80〜1.10、
V:0.15〜0.25、
W:0.80〜1.10、
Nb:0.05〜0.10
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋳鋼で形成されている、
ノズル。
A nozzle plate is disposed between the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring, and is a nozzle used for a steam turbine,
The diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring are
In mass%,
C: 0.10 to 0.15,
Si: 0.60 or less,
Mn: 0.40 to 0.60,
Ni: 0.60 or less,
Cr: 9.0-10.5,
Mo: 0.80 to 1.10,
V: 0.15 to 0.25,
W: 0.80 to 1.10,
Nb: 0.05 to 0.10
Is made of cast steel, the balance of which contains Fe and unavoidable impurities,
nozzle.
ダイアフラム外輪とダイアフラム内輪との間にノズル板が配置されており、蒸気タービンに用いられるノズルであって、
前記ダイアフラム外輪および前記ダイアフラム内輪は、
質量%で、
C:0.10〜0.15、
Si:0.30以下、
Mn:0.40〜0.60、
Ni:0.30以下、
Cr:9.0〜10.5、
Mo:0.50〜0.80、
V:0.15〜0.25、
W:1.60〜1.90、
Nb:0.015〜0.025、
Co:1.0〜3.0、
B:0.005〜0.009
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋳鋼で形成されている、
ノズル。
A nozzle plate is disposed between the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring, and is a nozzle used for a steam turbine,
The diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring are
In mass%,
C: 0.10 to 0.15,
Si: 0.30 or less,
Mn: 0.40 to 0.60,
Ni: 0.30 or less,
Cr: 9.0-10.5,
Mo: 0.50 to 0.80,
V: 0.15 to 0.25,
W: 1.60 to 1.90,
Nb: 0.015 to 0.025,
Co: 1.0 to 3.0,
B: 0.005 to 0.009
Is made of cast steel, the balance of which contains Fe and unavoidable impurities,
nozzle.
請求項1または2に記載のノズルの製造方法であって、
遠心鋳造もしくは普通鋳造によって前記鋳鋼をリング形状に形成する第1工程と、
前記鋳鋼から前記ダイアフラム外輪および前記ダイアフラム内輪を形成する第2工程と、
前記ダイアフラム外輪と前記ダイアフラム内輪との間に前記ノズル板を配置する第3工程と
を有する、
ノズルの製造方法。
A method of manufacturing a nozzle according to claim 1 or 2, wherein
A first step of forming the cast steel into a ring shape by centrifugal casting or ordinary casting;
A second step of forming the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring from the cast steel;
And a third step of disposing the nozzle plate between the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring.
Method of manufacturing a nozzle.
前記ダイアフラム外輪と前記ダイアフラム内輪との間に配置された前記ノズル板にコーティング材料を溶射することによって、前記ノズル板の表面に浸食防止層を形成する第4工程
を更に有し、
前記コーティング材料は、80質量部のCrCと20質量部のNiCrとを含む、
請求項3に記載のノズルの製造方法。
The method further comprises a fourth step of forming an erosion prevention layer on the surface of the nozzle plate by spraying a coating material on the nozzle plate disposed between the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring.
The coating material comprises 80 parts by weight of CrC and 20 parts by weight of NiCr
The method of manufacturing a nozzle according to claim 3.
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