JP3215326B2 - 高クロム含有ロータのジャーナル部肉盛用溶接材料および高クロム含有ロータならびに該ロータの製造方法 - Google Patents

高クロム含有ロータのジャーナル部肉盛用溶接材料および高クロム含有ロータならびに該ロータの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高クロム含有ター
ビンロータのジャーナル部に肉盛される溶接材料および
該溶接材料を用いてジャーナル部に肉盛層を形成する高
Crロータの製造方法ならびに該肉盛層を有する高クロ
ム含有ロータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば12%Cr系等の高クロム含有鋼
は、高温強度および低温靱性が優れているため、発電機
の高圧、中圧用タービンロータ素材として使用が拡大さ
れつつある。しかし、上記素材はCrを多く含有するこ
とに起因して、使用中にジャーナル部で焼付けを生じや
すく、軸受け部の損傷を招くおそれがある。このため、
従来は、ロータのジャーナル部に低Cr−低Mo系の低
合金鋼を肉盛溶接して焼付けの発生を避ける方法が提案
されている(例えば、特開昭 57−137456号
等)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ロータのジャ
ーナル部に肉盛溶接をすると、肉盛表面に高い残留応力
が残り、溶接時の低温割れや後熱処理時の再熱割れある
いは使用時の割れが発生しやすいという問題がある。特
に母材となる高クロム含有鋼は肉盛溶接層に比べ、熱膨
張係数が著しく小さいため、溶接後熱焼鈍(PWHT)
後に、肉盛層に20kgf/mm2前後の高い引張りの残留応
力が残留する。これに対しては、溶接割れのみを考慮し
て溶接材の選定を行うことも可能であるが、かかる選定
材料ではジャーナル部として十分な強度が得られなかっ
たり、軸受け特性(耐焼付性)が低下する等の問題があ
る。そこで、従来は、溶接後熱焼鈍後に、圧縮の残留応
力を得る為に強力なローラー加工等を施しているが、コ
ストの上昇、工期の延長化等の問題がある。
【0004】本発明は、上記事情を背景としてなされた
ものであり、ローラ加工等の工程を必要とすることな
く、肉盛層について強度、軸受け特性に優れ、さらに残
留応力の低減が可能な高クロム含有ロータのジャーナル
部肉盛用溶接材料および高クロム含有ロータならびに該
ロータの製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記問題点を解決する
ため本発明のうち第1の発明の高クロム含有ロータジャ
ーナル部肉盛用溶接材料は、重量%で、C:0.3%以
下、Si:0.5%以下、Mn:1.0%以下、Ni:
3.0〜10.0%、Cr:3.0%以下、Mo:1.
0%以下を含有し、残部がFeおよび不可避不純物から
なることを特徴とする。第2の発明の高クロム含有ロー
タジャーナル部肉盛用溶接材料は、重量%で、C:0.
3%以下、Si:0.5%以下、Mn:1.0%以下、
Ni:3.0〜10.0%、Cr:3.0%以下、M
o:1.0%以下、V:0.3%以下を含有し、残部が
Feおよび不可避不純物からなることを特徴とする。
た、第の発明の高クロム含有ロータの製造方法は、
1または第2の発明の溶接材料を用いてジャーナル部の
表層として肉盛層を形成することを特徴とする。第
発明の高クロム含有ロータは、ジャーナル部の表層が第
の発明に記載の肉盛層であることを特徴とする。
【0006】
【発明の実施形態】本発明は、高クロム含有鋼を素材と
するロータに適用されるものである。具体的には、5%
以上のクロムを含有するロータに好適であり、さらには
10〜13%程度のクロムを含有する12%Cr系のも
のに適用するのが最適である。なお、該素材には、クロ
ム以外の各種成分を含有していてもよく、特にその種別
や含有量が限定されるものではない。例えば、少量のM
o,V,Ni等を含有するものが例示される。
【0007】本発明の溶接材料を用いた肉盛溶接の具体
的方法や手順、条件等は適宜選定されるものであり、本
発明としては特に限定されない。また、肉盛の層数や全
体の厚さも適宜定められるものである。なお、本発明と
しては、肉盛層の表層が上記溶接材料を用いて形成され
たものであればよく、多層の肉盛層全部を当該溶接材料
で形成する場合は勿論のこと、下層の肉盛を別材料で形
成するものも本発明に含まれるものである。このような
下層の肉盛に際しては、ロータおよび上盛用溶接材料よ
りも強度は低いものの線膨張率の大きな溶接材料を用い
るのが望ましい。また、線膨張率は上盛用溶接材料より
は小さいのが望ましい。
【0008】この下盛用溶接材料の使用により多少なり
とも引張残留応力を低減することが可能になる。この下
盛用溶接材料としては純鉄や軟鋼、Tiを含有するFe
合金が挙げられる。なお、Tiは、融合希釈により溶接
金属中のC含有量が多くなった場合に、TiCとしてC
を固定して硬さの増大を防ぐために添加する。該作用を
得るためには0.03%以上の含有が必要であるが、
0.1%を越えると靱性を害するので、0.03〜0.
1%の範囲が望ましい。
【0009】本発明の溶接材料は、良好な強度、耐焼付
性の確保と引張残留応力の低減を意図して成分の選定が
なされている。以下に各成分の限定理由を述べる。 C:0.3%以下 上盛溶接部の引張強度を確保するという観点からCは必
要な添加元素であり、望ましくは0.05%以上含有さ
せる。しかし、0.3%を越えると溶接割れが発生しや
すくなることから、0.3%を上限とした。なお、同様
の理由で下限を0.10%、上限を0.27%とするの
が望ましい。
【0010】Si:0.5%以下 Siは脱酸材として添加されるが、脱酸効果を十分に得
るためには望ましくは0.1%以上含有させる。ただ
し、1.0%を越えて含有していると、介在物が多く形
成され、強度上信頼性を欠くので上限を1.0%とす
る。なお、同様の理由で下限を0.15%、上限を0.
47%とするのが望ましい。
【0011】Mn:1.0%以下 MnはSiと同様に脱酸材として必要であり、Siと同
様の理由で0.1%以上の含有が望ましく、上限は1.
0%とする。なお、同様の理由で下限を0.3%、上限
を0.6%とするのが望ましい。
【0012】Cr:3.0%以下 Crは引張強度と靱性を確保する上で重要な元素であ
り、0.3%以上含有させるのが望ましい。ただし3.
0%を越えると耐摩耗性が低下し軸受け特性が低下する
とともに焼付の要因を増すことから上限を3.0%とし
た。なお、同様の理由で下限を1.2%、上限を2.0
%とするのが望ましい。
【0013】Mo:1.0%以下 Moは引張強度を確保する上で、また熱膨張率を下げる
点で重要な合金元素であり、望ましくは0.3%以上含
有させる。ただし、1.0%を越えると、効果も飽和す
るので上限を1.0%にする。なお、同様の理由で上限
を0.6%とするのが望ましい。
【0014】V:0.3%以下 Vは強度を向上させる作用があり、所望により含有させ
る。なお、含有させる場合には0.05%以上の含有が
望ましい。ただし、0.3%を越えると、溶接割れが発
生しやすくなり、また靭性が低下するので上限を0.3
%とする。なお、同様の理由で下限を0.07%、上限
を0.25%とするのが望ましい。
【0015】Ni:3.0〜10.0% Niはマルテンサイト変態を促進し、変態に伴う体積膨
張を利用して肉盛層の表面に圧縮応力を発生させ、肉盛
溶接による引張残留応力を低減させる。この作用を得る
ためには3.0%以上の含有が必要である。ただし、1
0.0%を越えると残留オーステナイトの発生が多くな
り、却って上記作用が十分に得られなくなる。また、過
剰の含有では溶接割れが発生しやすくなり、軸受け特性
も低下し、Ac1変態点が低下してSR温度が高く取れ
ないので上限を10.0%とする。なお、同様の理由で
下限を4.0%越え、上限を9.0%とするのが望まし
く、さらに、4.1〜8.5%とするのが一層望まし
い。
【0016】本発明の肉盛用溶接材料によれば、その成
分によってマルテンサイト変態温度が400〜500℃
以下になり、肉盛溶接の際に確実にマルテンサイト変態
が起こる。マルテンサイト変態では体積膨張が起こり、
周辺の拘束によって肉盛層に圧縮応力が発生する。これ
により、肉盛層と母材との線膨張差に基づいて生じてい
た引張残留応力を大幅に軽減し、さらにはこれとは逆
に、肉盛層に圧縮残留応力を残存させることも可能にな
る。
【0017】圧縮残留応力は、溶接割れ等を確実に防止
するとともに疲労強度等の改善の点で有利になる。上記
した引張残留応力の低減により、従来、溶接工程後に行
われていたローラ加工等が不要になるので、製造コスト
の低減、工期の短縮化が可能になる。上記溶接材料の肉
盛により得られたロータは低コストであるとともに、溶
接割れの発生等のおそれがなく高い製品信頼性を有して
おり、また、強度、軸受け特性にも優れている。
【0018】
【実施例】
(実施例1)表1に示す成分を有する12Cr系ロータ
用供試材と表2に示す各溶接材料とを用意し、ロータ用
供試材は250×250×45mmの矩形板形状とし、
溶接材料は1.2mm径のワイヤ形状とした。上記各溶
接材料を使用して、表3に示す溶接条件でMAG溶接に
よりロータ用供試材上に2層盛の肉盛溶接を行い、溶接
後、620℃×20時間加熱後、炉冷+500℃×3時
間加熱後、炉冷の溶接後熱焼鈍を行った。得られた肉盛
層について、強度、靭性、残留応力、硬度、軸受け特
性、溶接性の評価試験を行い、その結果を表4に示し
た。
【0019】なお、残留応力は、X線による測定によっ
て肉盛層表層のビード長手方向の残留応力を測定したも
のであり、+数値は引張残留応力、−数値は圧縮残留応
力を意味している。また、溶接性の評価はバレストレイ
ン試験で行い、軸受け特性の評価は従来材との比較によ
り行い、○印を同等、△印をやや劣るとした。なお、バ
レストレイン試験は、溶接時に試験片を曲げブロックに
沿って急激に曲げ、溶接金属及び溶接熱影響部の歪量と
割れとの関係を求める試験法である。
【0020】表から明らかなように、本発明の溶接材料
によれば、引張残留応力が大幅に低減されるか、逆に特
性上、有利な圧縮残留応力が残存している。特に、Ni
含有量が4%を越える発明材では残存する応力を僅かな
がらも圧縮残留応力に変えることができ、溶接割れ等を
確実に防止するとともに疲労特性等を向上させる。ま
た、発明材は、その他の特性においても全てにおいて良
好な結果が得られている。一方、比較材では、いずれも
大きな引張残留応力が残存しており、その他特性におい
ても一部で不具合が見られた。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】
【表4】
【0025】(実施例2)表5に示す成分を有する実機
材1(190mm径×570mm長)を常法により製造
し、該実機材1の端部に深さ20mm、長さ200mm
のV型開先を全周に亘って機削り加工してジャーナル部
2を形成した。一方、下盛用溶接材料として1.2mm
径の軟鋼製ワイヤ(C;0.07%)を用意し、上盛用
溶接材料として表5に示す1.6mm径ワイヤを用意し
た。次いで、表6に示す溶接条件で、先ず下盛用ワイヤ
を使用してジャーナル部2に肉盛溶接し、後熱処理をし
た。その後、この上層に上盛用ワイヤを使用して肉盛溶
接を行い、表層に低Crの肉盛層3を形成した。なお、
該肉盛層3の成分分析結果を表5に示す。肉盛溶接後、
実機材1に上記と同様に後熱処理を行った。上記溶接お
よび後熱処理においても肉盛層に割れの発生は全くな
く、良好な肉盛層が得られた。
【0026】
【表5】
【0027】
【表6】
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高クロム
含有ロータのジャーナル部肉盛用溶接材料によれば、重
量%で、C:0.3%以下、Si:0.5%以下、M
n:1.0%以下、Ni:3.0〜10.0%、Cr:
3.0%以下、Mo:1.0%以下、V:0または0.
2%以下を含有し、残部がFeおよび不可避不純物から
なるので、良好な強度、軸受け特性を維持したままで、
残留する引張残留応力を大幅に軽減した肉盛層を形成す
ることができ、従来必要であったローラ加工等を不要に
して製造コストの低減、工期の短縮が可能になる。
【0029】そして、上記肉盛層がジャーナル部の表層
となるようにロータを製造することにより、軸受け特性
が優れ、また、溶接割れ等がなく信頼性の高いロータを
得ることができる。該ロータは、長期の使用においても
ジャーナル部で焼付け、割れ等の発生がなく、耐久性に
優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例のロータ実機材の製造工程を示す概略
図である。
【符号の説明】
1 実機材 2 ジャーナル部 3 表層の肉盛層
フロントページの続き (72)発明者 石川 昇 北海道室蘭市茶津町4番地 株式会社日 本製鋼所内 (56)参考文献 特開 平9−76091(JP,A) 特開 平9−66389(JP,A) 特公 平6−47186(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 35/30 C22C 38/00 - 38/60

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.3%以下、Si:
    0.5%以下、Mn:1.0%以下、Ni:3.0〜1
    0.0%、Cr:3.0%以下、Mo:1.0%以下を
    含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなることを
    特徴とする高クロム含有ロータジャーナル部肉盛用溶接
    材料
  2. 【請求項2】 重量%で、C:0.3%以下、Si:
    0.5%以下、Mn:1.0%以下、Ni:3.0〜1
    0.0%、Cr:3.0%以下、Mo:1.0%以下、
    V:0.2%以下を含有し、残部がFeおよび不可避不
    純物からなることを特徴とする高クロム含有ロータジャ
    ーナル部肉盛用溶接材料
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の溶接材料を用
    いてジャーナル部の表層として肉盛層を形成することを
    特徴とする高クロム含有ロータの製造方法
  4. 【請求項4】 ジャーナル部の表層が請求項記載の肉
    盛層であることを特徴とする高クロム含有ロータ
JP17443596A 1996-06-14 1996-06-14 高クロム含有ロータのジャーナル部肉盛用溶接材料および高クロム含有ロータならびに該ロータの製造方法 Expired - Fee Related JP3215326B2 (ja)

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JP5138639B2 (ja) * 2009-07-03 2013-02-06 株式会社日本製鋼所 高Cr鋼製タービンロータ軸受け部の肉盛用溶接材料
US9976197B2 (en) 2014-11-24 2018-05-22 Japan Casting & Forging Corporation Method for producing journal part of 9 to 12% Cr steel turbine rotor, and journal part produced by the method
CN115283876A (zh) * 2022-09-13 2022-11-04 上海外高桥造船有限公司 用于吊车吊钩轴的缺陷处理方法
JP7315804B1 (ja) * 2023-04-05 2023-07-26 株式会社神戸製鋼所 積層造形物及び積層造形物の製造方法

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