JP2019527315A - ロータ軸およびロータ軸の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
第一の材料から軸ベース部材を製造するステップと、
第二の材料から少なくとも一つのリングを製造するステップであって、第二の材料は、第一の材料と同一の強度もしくは第一の材料より高い強度および/または第一の材料より高い耐食性を有する、ステップと、
リングを軸ベース部材に取り付けるステップと、
ナローギャップ溶接を用いてリングを軸ベース部材に材料的に一体式に結合するステップと、
リングに少なくとも一つの翼溝を形成するステップと、を含んでいる。
a)軸ベース材料に対してリングにおける強度が高低調整可能であり、したがってより良好なLCF特性が得られることと、
b)冶金術上のノッチも、応力腐食割れSCCの生じやすさも回避するために、軸ベース材料およびリングにおいて、熱影響ゾーンが十分に焼き戻しされていることと、
を生じさせる。
2 軸ベース部材
3 翼溝
4 動翼
5,6 取り付け部分
7,8 取り付け部分
9,10 軸端部
11,12,13,14 取り付け部分の外径
15,16 リング
17 溶接継ぎ目
18 翼溝
19 細部拡大図
20 矢印
21 ショルダ
22 突起
23,24 リング
Claims (17)
- タービン、特に蒸気タービンのタービンロータのためのロータ軸(1)であって、
第一の材料から成る軸ベース部材(2)と、第二の材料から成るとともに前記軸ベース部材(2)に取り付けられた少なくとも一つのリング(15,16,23,24)と、を有し、
前記第二の材料は、前記第一の材料と同一の強度もしくは前記第一の材料より高い強度および/または前記第一の材料より高い耐食性を有し、
前記リング(15,16,23,24)には少なくとも一つの翼溝(18)が形成されており、前記リング(15,16,23,24)は、ナローギャップ溶接を用いて前記軸ベース部材(2)と材料的に一体式に結合されているロータ軸(1)。 - 前記リング(15,16,23,24)は、0.10重量%−0.30重量%のC、1.0重量%−6.0重量%のCr、3.0重量%−6.0重量%のNiの組成を有する、請求項1に記載のロータ軸(1)。
- 前記リング(15,16,23,24)は、前記ナローギャップ溶接を用いて作り出された少なくとも一つの溶接継ぎ目(17)を介して前記軸ベース部材(2)と結合されており、前記溶接継ぎ目(17)は、第一の溶接材料から成るとともに軸方向において外側にある外側部分と、第二の溶接材料から成るとともに前記外側部分同士の間にある中央部分と、を有し、前記第一の溶接材料は前記第二の溶接材料より高い耐食性を有する、請求項1または2に記載のロータ軸(1)。
- 前記リング(15,16,23,24)は、圧延または鍛造によって製造されている請求項1から3のいずれか一項に記載のロータ軸(1)。
- 前記ロータ軸(1)が、少なくとも二つのリング(15,16,23,24)であって、前記軸ベース部材(2)の軸端部(9,10)に向かってオフセットされて設けられるとともに、前記軸ベース部材(2)に取り付けられている、少なくとも二つのリング(15,16,23,24)を有し、前記軸端部(9,10)に対してより近くに設けられているとともにリング(15,16)を担持する、前記軸ベース部材(2)の取り付け部分(5,8)の外径(11,13)は、前記軸端部(9,10)からさらに遠くに設けられているとともに他のリング(23,24)を担持する、前記軸ベース部材(2)の取り付け部分(6,7)の外径(12,14)よりも小さい、請求項1から4のいずれか一項に記載のロータ軸(1)。
- タービン、特に蒸気タービンのタービンロータのロータ軸(1)を製造するための方法であって、
第一の材料から軸ベース部材(2)を製造するステップと、
第二の材料から少なくとも一つのリング(15,16,23,24)を製造するステップであって、前記第二の材料は、前記第一の材料と同一の強度もしくは前記第一の材料より高い強度および/または前記第一の材料より高い耐食性を有する、ステップと、
前記リング(15,16,23,24)を前記軸ベース部材(2)に取り付けるステップと、
ナローギャップ溶接を用いて前記リング(15,16,23,24)を前記軸ベース部材(2)に材料的に一体式に結合するステップと、
前記リング(15,16,23,24)に少なくとも一つの翼溝(18)を形成するステップと、を有する方法。 - 前記リング(15,16,23,24)は、溶接の前に、550℃と630℃の間の温度で熱処理を受ける、請求項6に記載のロータ軸(1)を製造するための方法。
- 前記リング(15,16,23,24)の溶接後、580℃と650℃の間の温度で熱処理が実施される、請求項7に記載の方法。
- 前記リング(15,16,23,24)は、前記ナローギャップ溶接を用いて作り出された少なくとも一つの溶接継ぎ目(17)を介して前記軸ベース部材(2)と材料的に一体式に結合され、前記溶接継ぎ目(17)は、当該溶接継ぎ目(17)が、第一の溶接材料から成るとともに軸方向において外側にある外側部分と、第二の溶接材料から成るとともに前記外側部分同士の間にある中央部分と、を有するように製造され、前記第一の溶接材料は前記第二の溶接材料より高い耐食性を有する、請求項6から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記溶接継ぎ目(17)の溶接継ぎ目基底部は、少なくとも部分的に、前記リング(15,16,23,24)と前記軸ベース部材(2)との間の間隙の外側に形成される、請求項9に記載の方法。
- 前記ナローギャップ溶接は、電子ビーム溶接またはWIG溶接またはMAG溶接を用いて実施される、請求項6から10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ナローギャップ溶接は、前記リング(15,16,23,24)に対して最も近くに設けられている前記軸ベース部材(2)の軸端部(9,10)に対向する側から実施される、請求項6から11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記リング(15,16,23,24)は、前記ナローギャップ溶接の前に、少なくとも一つのセンタリング手段を介して、前記軸ベース部材(2)に対して同軸的に位置調整される、請求項6から12のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも前記リング(15,16,23,24)は、前記ナローギャップ溶接の終了後、後熱処理を受ける、請求項6から13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記リング(15,16,23,24)は、圧延または鍛造によって製造される、請求項6から14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記リング(15,16,23,24)は、前記リング(15,16,23,24)の目標幅よりも大きい幅を有して製造され、前記リング(15,16,23,24)の前記幅は、前記ナローギャップ溶接の終了後、および前記リング(15,16,23,24)の検査後に、材料除去によって前記目標幅まで減らされる、請求項6から15のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも二つのリング(15,16,23,24)は、前記軸ベース部材(2)の軸端部(9,10)に向かってオフセットされて前記軸ベース部材(2)に取り付けられ、前記軸ベース部材(2)は、前記軸端部(9,10)に対してより近くに設けられているとともにリング(23,24)を担持する、前記軸ベース部材(2)の取り付け部分(5,8)の外径(11,13)が、前記軸端部(9,10)からさらに遠くに設けられているとともに他のリング(15,16)を担持する、前記軸ベース部材(2)の取り付け部分(6,7)の外径(12,14)よりも小さいように製造される、請求項6から16のいずれか一項に記載の方法。
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