JP5389763B2 - Rotor shaft for steam turbine, steam turbine and steam turbine power plant using the same - Google Patents

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Description

本発明は蒸気タービン用ロータシャフト、それを用いた高圧、中圧、高中圧一体型の蒸気タービン、及び、それを用いた蒸気タービン発電プラントに関し、特に超々臨界圧発電プラントに用いられる蒸気タービン発電プラントに関するものである。   The present invention relates to a steam turbine rotor shaft, a high-pressure, medium-pressure, and high-medium-pressure integrated steam turbine using the same, and a steam turbine power plant using the same, and more particularly, steam turbine power generation used in an ultra-supercritical pressure power plant. It relates to the plant.

近年、火力発電プラントは効率向上の観点から高温高圧化が注目視されており、蒸気タービンの蒸気温度は現在最高の600℃から、さらに究極的には、650℃が目標となっている。蒸気温度を高めるためには、タービンを構成する素材として、従来使われているフェライト系耐熱鋼より高温強度の優れた耐熱材料が必要である。例えば、オーステナイト系耐熱合金の中には高温強度の優れたものがあるが、熱膨張係数が大きいために熱疲労強度が劣る問題がある。   In recent years, high-temperature and high-pressure has attracted attention from the viewpoint of improving the efficiency of thermal power plants, and the steam temperature of steam turbines is currently targeted at 600 ° C., and ultimately 650 ° C. In order to increase the steam temperature, a heat-resistant material having higher high-temperature strength than the conventionally used ferritic heat-resistant steel is required as a material constituting the turbine. For example, some austenitic heat-resistant alloys have excellent high-temperature strength, but there is a problem that thermal fatigue strength is inferior due to a large coefficient of thermal expansion.

このため、高温強度を改良した新しいフェライト系耐熱鋼の例として特許文献1、特許文献2及び特許文献3がある。また、蒸気タービン発電プラントとしては、特許文献4、及び特許文献5が知られている。   For this reason, Patent Document 1, Patent Document 2 and Patent Document 3 are examples of new ferritic heat resistant steels with improved high-temperature strength. Moreover, patent document 4 and patent document 5 are known as a steam turbine power plant.

特開平4−147948号公報JP-A-4-147948 特開平9−296258号公報JP-A-9-296258 特公平8−30249号公報Japanese Patent Publication No.8-30249 特開平7−233704号公報JP-A-7-233704 特開平11−93603号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-93603

しかしながら、特許文献1〜特許文献5に提案されている合金は、多くのW、Coを含有するため、長時間側で脆弱な金属間化合物を形成し、また、Niを含有するため転位強化組織の回復を促進して組織安定性を低めて長時間クリープ強度を低下させるため、650℃という究極の蒸気温度を達成するには、未だ高温強度が不十分である。したがって、高温強度が高く、しかも長時間の使用でも強度が安定したフェライト系耐熱鋼の開発が望まれていた。   However, since the alloys proposed in Patent Documents 1 to 5 contain a large amount of W and Co, they form brittle intermetallic compounds on the long time side, and also contain Ni, so that they have a dislocation strengthened structure. The high temperature strength is still insufficient to achieve the ultimate vapor temperature of 650 ° C. Therefore, it has been desired to develop a ferritic heat-resistant steel having high high-temperature strength and stable strength even when used for a long time.

そこで本発明は、600℃以上及び5万時間以上の特定の温度及び長時間側において高温長時間側強度の優れた蒸気タービン用ロータシャフトとそれを用いた高圧、中圧、高中圧一体型の蒸気タービン並びに蒸気タービン発電プラントを提供することを課題とする。   Therefore, the present invention provides a steam turbine rotor shaft that is excellent in high temperature and long-side strength at a specific temperature of 600 ° C. or more and 50,000 hours or more and a long-time side, and a high-pressure, medium-pressure, and high-medium-pressure integrated type using the same. An object is to provide a steam turbine and a steam turbine power plant.

前記課題を解決するため、本発明は、質量で、C0.06〜0.13%,Si0.15%以下,Mn0.1〜1.0%,Ni0.005〜0.1%,Cr8.5〜10.0%,Mo0.05〜0.50%,W1.0〜3.0%,V0.05〜0.30%,Nb0.02〜0.10%,Co0.5〜2.5%,N0.005〜0.035%,B0.001〜0.030%及びAl0.0005〜0.006%を含み、(5×Ni+Mo)が0.3〜0.9%,(100×C+Cr)が15.5〜20.5%,残部がFe及び不可避的不純物からなるマルテンサイト鋼により構成されることを特徴とする蒸気タービン用ロータシャフトとする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is, by mass, C 0.06-0.13%, Si 0.15% or less, Mn 0.1-1.0%, Ni 0.005-0.1%, Cr 8.5. ~ 10.0%, Mo 0.05 ~ 0.50%, W 1.0 ~ 3.0%, V 0.05 ~ 0.30%, Nb 0.02 ~ 0.10%, Co 0.5 ~ 2.5% , N 0.005-0.035%, B 0.001-0.030% and Al 0.0005-0.006%, (5 × Ni + Mo) is 0.3-0.9%, (100 × C + Cr) Is made of martensitic steel consisting of 15.5 to 20.5% and the balance being Fe and inevitable impurities.

また本発明は、質量で、C0.06〜0.13%,Si0.15%以下,Mn0.1〜1.0%,Ni0.005〜0.1%,Cr8.5〜10.0%,Mo0.05〜0.50%,W1.0〜3.0%,V0.05〜0.30%,Nb0.02〜0.10%,Co0.5〜2.5%,N0.005〜0.035%,B0.001〜0.030%及びAl0.0005〜0.006%を含み、(5×Ni+Mo)が0.3〜0.9%,(100×C+Cr)が15.5〜20.5%,残部がFe及び不可避的不純物からなるマルテンサイト鋼により構成され、650℃、10時間クリープ破断強度が98N/mm以上であることを特徴とする蒸気タービン用ロータシャフトとする。 Moreover, this invention is C0.06-0.13% by mass, Si0.15% or less, Mn0.1-1.0%, Ni0.005-0.1%, Cr8.5-10.0%, Mo 0.05 to 0.50%, W 1.0 to 3.0%, V 0.05 to 0.30%, Nb 0.02 to 0.10%, Co 0.5 to 2.5%, N 0.005 to 0 0.035%, B0.001-0.030% and Al 0.0005-0.006%, (5 × Ni + Mo) 0.3-0.9%, (100 × C + Cr) 15.5-20 .5%, is composed of a martensitic steel balance being Fe and unavoidable impurities, 650 ° C., 10 5 h creep rupture strength is a steam turbine rotor shaft, characterized in that it is 98 N / mm 2 or more.

また本発明は、ロータシャフトと、前記ロータシャフトに植設された動翼と、前記動翼への蒸気の流入を案内する静翼及び当該静翼を保持する内部ケーシングと、を備えた蒸気タービンで、前記動翼は少なくとも片側に5段以上を有して初段が複流である高圧タービン、前記動翼は左右対称に各6段以上を有して前記ロータシャフトの中央部に初段が植設された複流構造である中圧タービン、前記動翼が6段以上植設されるとともに蒸気発生器で発生した高温高圧の蒸気が前記ロータシャフトの中央部から流入する高圧側タービン部及び前記動翼が5段以上植設されるとともに前記高圧側タービン部から排気されて再熱器で加熱された蒸気が前記ロータシャフトの中央部から流入する中圧側タービン部がタンデムに結合された高中圧一体型タービンの少なくとも1つとする。そして、前記ロータシャフトが、前記した組成の蒸気タービン用ロータシャフト、又は質量で、C0.06〜0.13%,好ましくは0.07〜0.12%,より好ましくは0.07〜0.09%,Si0.15%以下,好ましくは0.10%以下,Mn0.1〜1.0%,好ましくは0.2〜0.8%,より好ましくは0.3〜0.6%,Ni0.005〜0.1%,好ましくは0.01〜0.1%,より好ましくは0.02〜0.1%,Cr8.5〜10.0%,好ましくは8.8〜10.0%,より好ましくは9.0〜9.8%,Mo0.05〜0.50%,好ましくは0.10〜0.45%,より好ましくは0.20〜0.40%,W1.0〜3.0%,好ましくは1.5〜2.8%,より好ましくは1.8〜2.5%,V0.05〜0.3%,好ましくは0.10〜0.30%,Nb0.02〜0.10%,好ましくは0.03〜0.09%,より好ましくは0.03〜0.07%,Co0.5〜2.5%,好ましくは1.0〜2.5%,より好ましくは1.5〜2.5%,N0.005〜0.035%,好ましくは0.006〜0.03%,より好ましくは0.01〜0.02%,B0.001〜0.030%,好ましくは0.003〜0.02%,より好ましくは0.005〜0.01%,及びAl0.0005〜0.006%,好ましくは0.0008〜0.005%,より好ましくは0.001〜0.004%を含む特定のマルテンサイト鋼により構成される蒸気タービン用ロータシャフトであることを特徴とする。   The present invention also provides a steam turbine comprising: a rotor shaft; a moving blade implanted in the rotor shaft; a stationary blade that guides the inflow of steam into the moving blade; and an inner casing that holds the stationary blade. The rotor blade has at least five stages on one side and the first stage is a double-flow high-pressure turbine. The rotor blade has six stages or more symmetrically and the first stage is implanted in the center of the rotor shaft. A medium pressure turbine having a double flow structure, a high pressure turbine section in which six or more stages of the moving blades are implanted and high temperature and high pressure steam generated by a steam generator flows from a central portion of the rotor shaft, and the moving blades Are combined with a tandem in which the intermediate pressure side turbine portion into which steam exhausted from the high pressure side turbine portion and heated by the reheater flows from the central portion of the rotor shaft is connected in tandem T At least one of the bottles. And the said rotor shaft is the rotor shaft for steam turbines of an above described composition, or C0.06-0.13% by weight, Preferably it is 0.07-0.12%, More preferably, it is 0.07-0. 09%, Si 0.15% or less, preferably 0.10% or less, Mn 0.1 to 1.0%, preferably 0.2 to 0.8%, more preferably 0.3 to 0.6%, Ni0 0.005 to 0.1%, preferably 0.01 to 0.1%, more preferably 0.02 to 0.1%, Cr 8.5 to 10.0%, preferably 8.8 to 10.0% , More preferably 9.0 to 9.8%, Mo 0.05 to 0.50%, preferably 0.10 to 0.45%, more preferably 0.20 to 0.40%, W 1.0 to 3 0.0%, preferably 1.5-2.8%, more preferably 1.8-2.5%, V0.05 0.3%, preferably 0.10-0.30%, Nb 0.02-0.10%, preferably 0.03-0.09%, more preferably 0.03-0.07%, Co0. 5-2.5%, preferably 1.0-2.5%, more preferably 1.5-2.5%, N 0.005-0.035%, preferably 0.006-0.03%, More preferably 0.01 to 0.02%, B 0.001 to 0.030%, preferably 0.003 to 0.02%, more preferably 0.005 to 0.01%, and Al 0.0005 to 0 It is characterized by being a steam turbine rotor shaft composed of a specific martensitic steel containing 0.006%, preferably 0.0008-0.005%, more preferably 0.001-0.004%.

C(炭素)は焼入性を確保し、また焼もどし過程でM23型炭化物を析出させて高温強度を高めるために不可欠の元素であり、最低0.06%を必要とするが、0.13%を超えるとM23型炭化物を過度に析出させ、マトリックス強度を低めてかえって長時間側の高温強度を損なうので、0.06〜0.13%に限定する。好ましくは、0.07〜0.12%、さらに好ましくは0.07〜0.09%である。 C (carbon) is an indispensable element for ensuring hardenability and precipitating M 23 C 6 type carbides in the tempering process to increase the high temperature strength, and at least 0.06% is required. If it exceeds 0.13%, M 23 C 6 type carbide is excessively precipitated, and the matrix strength is lowered, and the high temperature strength on the long time side is impaired, so the content is limited to 0.06 to 0.13%. Preferably, it is 0.07 to 0.12%, more preferably 0.07 to 0.09%.

Si(ケイ素)はラーベス相の生成を促し、また粒界偏析等により延性を低下させるので、0.15%以下に制限する。好ましくは、0.10%以下である。しかし、Siは脱酸剤として0.03%以上の極めて微量加えることによって後記するAl脱酸との関係から良好な高温特性が得られるものである。   Si (silicon) promotes the formation of a Laves phase and lowers the ductility due to grain boundary segregation or the like, so it is limited to 0.15% or less. Preferably, it is 0.10% or less. However, when Si is added in a very small amount of 0.03% or more as a deoxidizer, good high temperature characteristics can be obtained from the relationship with Al deoxidation described later.

Mn(マンガン)は、δフェライトの生成を抑制し、M23型炭化物の析出を促進する元素として最低0.1%は必要であるが、1.0%を超えると耐酸化性を劣化させるので、0.1〜1.0%に限定する。好ましくは、0.2〜0.8%であり、さらに好ましくは、0.3〜0.6%である。 Mn (manganese) is required to be at least 0.1% as an element that suppresses the formation of δ ferrite and promotes the precipitation of M 23 C 6 type carbide, but if it exceeds 1.0%, the oxidation resistance deteriorates. Therefore, it is limited to 0.1 to 1.0%. Preferably, it is 0.2 to 0.8%, and more preferably 0.3 to 0.6%.

Ni(ニッケル)は本発明を従来の発明と区別して特徴づける重要な元素である。Niはδフェライトの生成を抑制し、靭性を付与する元素であり、最低0.005%必要であるが、NiとMoとで表される関係式(5×Ni+Mo)の値が0.3〜0.9%の特定の関係においては0.1%以下含むことができ、NiとMoとの相互作用により長時間クリープ破断強度を改善するため、0.005〜0.1%に限定する。好ましくは0.01〜0.1%、より好ましくは0.02〜0.1%である。   Ni (nickel) is an important element that distinguishes and characterizes the present invention from the conventional invention. Ni is an element that suppresses the formation of δ ferrite and imparts toughness, and at least 0.005% is necessary, but the value of the relational expression (5 × Ni + Mo) represented by Ni and Mo is 0.3 to In a specific relationship of 0.9%, it can be contained 0.1% or less, and in order to improve long-term creep rupture strength by the interaction between Ni and Mo, it is limited to 0.005 to 0.1%. Preferably it is 0.01 to 0.1%, More preferably, it is 0.02 to 0.1%.

Cr(クロム)は耐酸化性を付与し、M23型炭化物を析出させて高温強度を高めるために不可欠の元素であり、最低8.5%必要であるが、CとCrとで表される関係式(100×C+Cr)の値が15.5〜20.5%の特定の関係においては、長時間クリープ強度における組織を安定化して強度を高めるため、10%以下を含むことができ、8.5〜10.0%に限定する。好ましくは、8.8〜10.0%、より好ましくは、9.0〜9.8%である。 Cr (chromium) imparts oxidation resistance and is an indispensable element for increasing the high temperature strength by precipitating M 23 C 6 type carbide, and a minimum of 8.5% is necessary. In the specific relationship where the value of the relational expression (100 × C + Cr) is 15.5 to 20.5%, it can contain 10% or less in order to stabilize the structure in the long-term creep strength and increase the strength. 8.5 to 10.0%. Preferably, it is 8.8 to 10.0%, more preferably 9.0 to 9.8%.

Mo(モリブデン)はM23型炭化物の微細析出を促進し、凝集を妨げる作用があり、このため高温強度を長時間保持するのに有効で、最低0.05%必要であるが、0.50%以上になるとラーベス相を生成し易くするので0.05〜0.50%に限定する。好ましくは、0.10〜0.45%で、より好ましくは、0.2〜0.4%である。 Mo (molybdenum) promotes the fine precipitation of M 23 C 6 type carbide and has the effect of hindering the coagulation. Therefore, it is effective for maintaining high temperature strength for a long time, and at least 0.05% is necessary. When it is 50% or more, a Laves phase is easily generated, so the content is limited to 0.05 to 0.50%. Preferably, it is 0.10 to 0.45%, more preferably 0.2 to 0.4%.

W(タングステン)はMo以上にM23型炭化物の凝集粗大化を抑制する作用が強く、またマトリックスを固溶強化するので高温強度の向上に有効であり、最低1.0%必要であるが、3.0%を超えるとδフェライトやラーベス相を生成しやすくなり、逆に高温強度を低下させるので1.0〜3.0%に限定する。好ましくは、1.5〜2.8%、より好ましくは、1.8〜2.5%である。 W (tungsten) has a stronger action of suppressing the aggregation and coarsening of M 23 C 6 type carbide than Mo, and is effective in improving the high-temperature strength because it strengthens the matrix by solid solution, and at least 1.0% is required. However, if it exceeds 3.0%, δ ferrite and Laves phase are likely to be formed, and conversely, the high temperature strength is lowered, so the content is limited to 1.0 to 3.0%. Preferably, it is 1.5 to 2.8%, more preferably 1.8 to 2.5%.

V(バナジウム)は、Vの炭窒化物を析出して高温強度を高めるのに有効であり、最低0.05%を必要とするが、0.3%を超えると炭素を過度に固定し、M23型炭化物の析出量を減じて逆に高温強度を低下させるので0.05〜0.3%に限定する。好ましくは、0.10〜0.30%である。 V (vanadium) is effective in precipitating the carbonitride of V to increase the high temperature strength, and requires a minimum of 0.05%, but if it exceeds 0.3%, the carbon is excessively fixed, Since the amount of precipitation of M 23 C 6 type carbide is reduced and the high temperature strength is lowered, the content is limited to 0.05 to 0.3%. Preferably, it is 0.10 to 0.30%.

Nb(ニオブ)及びTa(タンタル)の少なくとも一つは、NbC、TaCを生成して結晶粒の微細化に役立ち、また一部は焼入れの際固溶して焼もどし過程でNbC、TaCを析出し、高温強度を高める作用があり、最低0.02%必要であるが、0.10%を超えるとVと同様炭素を過度に固定してM23型炭化物の析出量を減少し、高温強度の低下を招くので0.02〜0.10%に限定する。好ましくは、0.03〜0.09%、より好ましくは、0.03〜0.07%である。 At least one of Nb (niobium) and Ta (tantalum) helps to make NbC and TaC finer, and partly dissolves during quenching to precipitate NbC and TaC during the tempering process. In addition, there is an effect of increasing the high-temperature strength, and at least 0.02% is necessary. However, if it exceeds 0.10%, the carbon is excessively fixed in the same manner as V, and the precipitation amount of M 23 C 6 type carbide is reduced. Since it reduces the high temperature strength, it is limited to 0.02 to 0.10%. Preferably, it is 0.03 to 0.09%, more preferably 0.03 to 0.07%.

Co(コバルト)はδフェライトを抑制し、固溶強化により高温強度を高めるのに有効であり、最低0.5%必要であるが、2.5%を超えるとラーベス相の生成を促進し、組織を不安定化して高温強度を低めるため、0.5〜2.5%に限定する。好ましくは、1.0〜2.5%、より好ましくは、1.5〜2.5%である。   Co (cobalt) is effective in suppressing δ ferrite and increasing the high temperature strength by solid solution strengthening, and at least 0.5% is necessary, but when it exceeds 2.5%, the formation of Laves phase is promoted. In order to destabilize the tissue and lower the high temperature strength, the content is limited to 0.5 to 2.5%. Preferably, it is 1.0 to 2.5%, more preferably 1.5 to 2.5%.

N(窒素)はVの窒化物を析出したり、また固溶した状態でMoやWと共同でIS効果(侵入型固溶元素と置換型固溶元素の相互作用)により高温強度を高める作用があり、最低0.005%は必要であるが、0.035%を超えると、Bとの相互作用によりBNを形成してNとBそれぞれの添加効果が得られずに高温強度を低下させるので、0.005〜0.035%に限定する。好ましくは、0.006〜0.03%、より好ましくは、0.01〜0.02%である。   N (Nitrogen) precipitates V nitride, and in the state of solid solution, jointly works with Mo and W to increase high temperature strength by IS effect (interaction between interstitial solid solution element and substitution solid solution element). At least 0.005% is necessary, but if it exceeds 0.035%, BN is formed by the interaction with B, and the addition effect of N and B cannot be obtained and the high temperature strength is lowered. Therefore, it is limited to 0.005 to 0.035%. Preferably, it is 0.006 to 0.03%, more preferably 0.01 to 0.02%.

Al(アルミニウム)は脱酸剤及び結晶粒微細化剤として0.0005%以上添加される。しかし、Alは強窒化物形成元素であり、クリープに有効に働く窒素を固着することにより、特に0.006%を超えると625〜700℃といった高温域での5万時間以上の長時間クリープ強度を低下させる作用を有する。また、AlはWを主体とする脆弱な金属間化合物であるラーベス相の析出を促進し、結晶粒界への析出を招き長時間側のクリープ破断強度を低下させる。特に、極度の結晶粒微細化では粒界にラーベス相が連続に析出する。従って、その上限を0.006%とするものである。好ましくは、0.0008〜0.005%、より好ましくは、0.001〜0.004%である。   Al (aluminum) is added in an amount of 0.0005% or more as a deoxidizer and a grain refiner. However, Al is a strong nitride-forming element. By fixing nitrogen that works effectively for creep, especially when exceeding 0.006%, long-term creep strength of 50,000 hours or more in a high temperature range of 625 to 700 ° C. Has the effect of lowering. Further, Al promotes the precipitation of the Laves phase, which is a brittle intermetallic compound mainly composed of W, invites the precipitation to the crystal grain boundary, and lowers the creep rupture strength on the long time side. In particular, in the case of extreme grain refinement, Laves phase continuously precipitates at the grain boundaries. Therefore, the upper limit is made 0.006%. Preferably, it is 0.0008 to 0.005%, more preferably 0.001 to 0.004%.

B(ホウ素)は粒界強化作用とM23中に固溶し、M23型炭化物の凝集粗大化を妨げる作用により高温強度を高める効果があり、最低0.001%添加すると有効であるが、0.030%を超えると溶接性や鍛造性を害するので、0.001〜0.030%に限定する。好ましくは、0.003〜0.02%、より好ましくは、0.005〜0.01%である。 B (boron) is a solid solution in the grain boundary strengthening effect and M 23 C 6, has the effect of enhancing the high temperature strength by the action preventing the aggregation and coarsening of M 23 C 6 type carbide, effective when added Minimum 0.001% However, if it exceeds 0.030%, weldability and forgeability are impaired, so the content is limited to 0.001 to 0.030%. Preferably, it is 0.003 to 0.02%, more preferably 0.005 to 0.01%.

また、次式1によって求められるクロム当量(Cr当量)は4〜10が好ましく、特に6.5〜9.5が好ましい。
Cr当量=−40C(%)−30N(%)−2Mn(%)−4Ni(%)+Cr(%)+6Si(%)+4Mo(%)+1.5W(%)+11V(%)+5Nb(%)+2.5Ta(%)−2Co(%) ・・・式1
また、本発明に係る蒸気タービン用ロータシャフトはインゴットを真空溶解、真空C脱酸、ESR溶解によって鋳造し、鍛造を行った後、900〜1150℃で加熱し、中心孔で50〜600℃/h冷却による焼入れ、次いで500〜620℃で1次焼戻し及びそれより高い温度の600〜750℃での2次焼戻しが施される。
Further, the chromium equivalent (Cr equivalent) obtained by the following formula 1 is preferably 4 to 10, and particularly preferably 6.5 to 9.5.
Cr equivalent = -40C (%)-30N (%)-2Mn (%)-4Ni (%) + Cr (%) + 6Si (%) + 4Mo (%) + 1.5 W (%) + 11 V (%) + 5 Nb (%) + 2 .5Ta (%)-2Co (%) Formula 1
The steam turbine rotor shaft according to the present invention is obtained by casting an ingot by vacuum melting, vacuum C deoxidation, ESR melting, forging, heating at 900 to 1150 ° C., and 50 to 600 ° C. / h Quenching by cooling, followed by primary tempering at 500-620 ° C. and secondary tempering at 600-750 ° C. at higher temperatures.

また、本発明に係る蒸気タービン発電プラントは、高圧タービン、中圧タービン及び1台又は2台の低圧タービンをタンデム又はクロスに結合した蒸気タービン発電プラント、又は高圧タービンと低圧タービンと発電機及び中圧タービンと低圧タービンと発電機とをいずれもタンデムに結合した蒸気タービン発電プラントにおいて、高圧タービン及び中圧タービンは、それぞれ前記した高圧タービン及び中圧タービンからなり、又、そのロータシャフトが、前記した蒸気タービン用ロータシャフトからなることを特徴とする。   The steam turbine power plant according to the present invention includes a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine, and one or two low-pressure turbines connected in tandem or cross, or a high-pressure turbine, a low-pressure turbine, a generator, In a steam turbine power plant in which a pressure turbine, a low-pressure turbine, and a generator are all connected in tandem, the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine are respectively composed of the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine described above, and the rotor shaft thereof is It consists of the rotor shaft for steam turbines.

次に、本発明に係る蒸気タービン発電プラントの概略構成を説明する。
本発明に係る蒸気タービン発電プラントにおいて、高圧タービン及び中圧タービン又は高中圧一体型タービンは、初段動翼への蒸気入口温度が593〜660℃(593〜605℃、610〜620℃、620〜630℃、630〜640℃)の範囲が好ましく、又圧力が24.5MPa(250kgf/cm)以上(好ましくは24.1〜31.0MPa(246〜316kgf/cm))又は16.7〜19.6MPa(170〜200kgf/cm)であって、前記ロータシャフト又はロータシャフトと動翼及び静翼の少なくとも初段とが、各蒸気温度に対応した温度での10時間クリープ破断強度が98N/mm以上(好ましくは160N/mm以上)である前記したCr8.5〜10.0%(好ましくは、8.8〜10.0%、より好ましくは9.0〜9.8%)を含有する全焼戻しマルテンサイト組織を有する高強度マルテンサイト鋼が好ましい。更に、前記動翼の初段又は2段、又は3段までがNi基合金によって構成されることが好ましい。前記低圧タービンは初段動翼への蒸気入口温度が350〜400℃の範囲が好ましい。
Next, a schematic configuration of the steam turbine power plant according to the present invention will be described.
In the steam turbine power plant according to the present invention, the steam inlet temperature to the first stage blades is 593 to 660 ° C. (593 to 605 ° C., 610 to 620 ° C., 620 ° C.). 630 ° C. and 630 to 640 ° C. are preferable, and the pressure is 24.5 MPa (250 kgf / cm 2 ) or more (preferably 24.1 to 31.0 MPa (246 to 316 kgf / cm 2 )) or 16.7 to a 19.6MPa (170~200kgf / cm 2), at least the first stage of the rotor shaft or rotor shaft and blades and vanes found 10 5 hours creep rupture strength at a temperature corresponding to each steam temperature 98N / mm 2 or more Cr8.5~10.0% mentioned above (preferably 160 N / mm 2 or more) (preferably, 8. 10.0%, high-strength martensitic steel preferably has a fully tempered martensite structure containing more preferably from 9.0 to 9.8%). Furthermore, it is preferable that the first stage, the second stage, or the third stage of the moving blade is made of a Ni-based alloy. The low-pressure turbine preferably has a steam inlet temperature to the first stage blade of 350 to 400 ° C.

以下に、本発明に係る蒸気タービン発電プラントを構成する蒸気タービンの好ましい構成を示す。   Below, the preferable structure of the steam turbine which comprises the steam turbine power generation plant which concerns on this invention is shown.

(1)本発明に係る高圧タービンは、動翼を7段以上、好ましくは9段以上、より好ましくは9〜12段有して初段動翼が複流であり、高圧タービン用のロータシャフト(以下、高圧ロータシャフトと称する場合がある)は軸受中心間距離(L)が5000mm以上(好ましくは5100〜6500mm)が好ましい。また、翼部の長さは初段動翼から最終段まで25〜180mmが好ましい。   (1) The high-pressure turbine according to the present invention has 7 or more blades, preferably 9 or more, more preferably 9 to 12 blades, and the first-stage blade is a double flow, and a rotor shaft for a high-pressure turbine (hereinafter referred to as “rotor shaft”). The bearing center distance (L) is preferably 5000 mm or more (preferably 5100 to 6500 mm). The length of the blade is preferably 25 to 180 mm from the first stage moving blade to the last stage.

(2)本発明に係る中圧タービンは、動翼を、ロータシャフトの長手方向に沿って側面視で左右対称に各6段以上、好ましくは各6〜9段有し、中圧タービン用のロータシャフト(以下、中圧ロータシャフトと称する場合がある)の中央部に初段動翼が植設された複流構造であり、中圧ロータシャフトは軸受中心間距離(L)が5000mm以上(好ましくは5100〜6500mm)が好ましい。また、翼部の長さは60〜300mmが好ましい。   (2) The intermediate pressure turbine according to the present invention has 6 or more, preferably 6 to 9 stages each of the rotor blades symmetrically in a side view along the longitudinal direction of the rotor shaft. It is a double flow structure in which a first stage rotor blade is implanted at the center of a rotor shaft (hereinafter sometimes referred to as an intermediate pressure rotor shaft), and the intermediate pressure rotor shaft has a bearing center distance (L) of 5000 mm or more (preferably 5100 to 6500 mm) is preferable. The length of the wing is preferably 60 to 300 mm.

(3)本発明に係る高中圧一体型タービンは、高圧側タービン部の動翼を7段以上、好ましくは8段以上有し、且つ、中圧側タービン部の動翼を5段以上、好ましくは6段以上有することが好適である。また、高中圧一体型タービンのロータシャフト(以下、高中圧ロータシャフトと称する場合がある)は軸受中心間距離(L)が6000mm以上(好ましくは6100〜7000mm)が好ましい。さらに、翼部の長さは、高圧側タービン部は25〜200mm、中圧側タービン部は100〜350mmが好ましい。   (3) The high and medium pressure integrated turbine according to the present invention has 7 or more, preferably 8 or more blades of the high-pressure side turbine section, and 5 or more, preferably 5 or more blades of the intermediate pressure side turbine section. It is preferable to have six or more stages. Further, the rotor shaft of the high-medium pressure integrated turbine (hereinafter sometimes referred to as a high-medium pressure rotor shaft) preferably has a bearing center distance (L) of 6000 mm or more (preferably 6100 to 7000 mm). Furthermore, the length of the wing portion is preferably 25 to 200 mm for the high pressure side turbine portion and 100 to 350 mm for the intermediate pressure side turbine portion.

(4)本発明に係る高圧ロータシャフト、中圧ロータシャフト及び高中圧ロータシャフトは、前記した組成を有する全焼戻しマルテンサイト組織として、高い高温強度と低温靭性並びに高い疲労強度を得るために、前記した式1で示されるCr当量を6.5〜9.5に成分調整することが好ましい。   (4) The high-pressure rotor shaft, medium-pressure rotor shaft and high-medium-pressure rotor shaft according to the present invention, as a fully tempered martensite structure having the above-described composition, in order to obtain high high temperature strength and low temperature toughness and high fatigue strength, It is preferable that the Cr equivalent represented by Formula 1 is adjusted to 6.5 to 9.5.

(5)本発明に係る高圧ロータシャフト、中圧ロータシャフト及び高中圧ロータシャフトは、そのジャーナル部に軸受特性の高いCr−Mo低合金鋼の肉盛溶接層を形成することが好ましく、溶接材を用いて好ましくは3層〜10層のいずれかの層数の前記肉盛溶接層を形成し、初層から2層目〜4層目のいずれかまでの前記溶接材のCr量を順次低下させるとともに、それ以降を同じCr量を有する鋼からなる溶接材を用いて溶接し、前記初層の溶接に用いられる溶接材のCr量を前記母材のCr量より2〜6質量%程度少なくし、それ以降の溶接層のCr量を0.5〜3質量%(好ましくは1〜2.5質量%)とするものである。   (5) The high-pressure rotor shaft, medium-pressure rotor shaft, and high-medium-pressure rotor shaft according to the present invention preferably form a built-up weld layer of Cr—Mo low alloy steel with high bearing characteristics in the journal portion, Preferably, the build-up weld layer having any number of layers from 3 to 10 is formed, and the amount of Cr in the weld material from the first layer to any of the second to fourth layers is sequentially reduced. And thereafter, welding is performed using a welding material made of steel having the same Cr amount, and the Cr amount of the welding material used for welding the first layer is about 2 to 6% by mass less than the Cr amount of the base material. And the Cr amount of the weld layer after that is 0.5 to 3% by mass (preferably 1 to 2.5% by mass).

なお、ジャーナル部の軸受特性の改善には、肉盛溶接が最も安全性が高い点で好ましいが、Cr量1〜3%を有する低合金鋼からなるスリーブの焼ばめ、はめ込みとする構造とすることもできる。   In order to improve the bearing characteristics of the journal part, overlay welding is preferable in terms of the highest safety, but a sleeve made of a low alloy steel having a Cr content of 1 to 3% is fitted and fitted. You can also

溶接層数を多くして徐々にCr量を下げるのに3層以上が好ましく、10層以上溶接してもそれ以上の効果は得られない。一例として、最終仕上げで約18mmの厚さが要求される。このような厚さを形成するには、切削による最終仕上げ代を除いて少なくとも5層の肉盛溶接層が好ましい。3層目以降は主に焼戻しベイナイト組織を有し、炭化物が析出していることが好ましい。特に、4層目以降の溶接層の組成として質量で、C0.01〜0.1%,Si0.3〜1%,Mn0.3〜1.5%,Cr0.5〜3%,Mo0.1〜1.5%を含み残部がFeからなるものが好ましい。   Three or more layers are preferable for increasing the number of weld layers and gradually reducing the Cr content, and even if ten or more layers are welded, no further effect can be obtained. As an example, a final finish requires a thickness of about 18 mm. In order to form such a thickness, at least five overlay weld layers are preferable except for a final finishing allowance by cutting. It is preferable that the third and subsequent layers mainly have a tempered bainite structure and have carbides precipitated. In particular, the composition of the weld layer after the fourth layer is C0.01 to 0.1%, Si 0.3 to 1%, Mn 0.3 to 1.5%, Cr 0.5 to 3%, Mo0.1. Those containing ~ 1.5% and the balance being Fe are preferred.

(6)本発明に係る高圧タービン、中圧タービン及び高中圧一体型タービンの内部ケーシング加減弁弁箱、組合せ再熱弁弁箱、主蒸気リード管、主蒸気入口管、再熱入口管、高圧タービンノズルボックス、中圧タービン初段ダイヤフラム、高圧タービン主蒸気入口フランジ、エルボ、主蒸気止め弁は、前記したマルテンサイト系耐熱鋼から構成されることが好ましい。   (6) Inner casing adjustable valve valve box, combined reheat valve valve box, main steam reed pipe, main steam inlet pipe, reheat inlet pipe, high pressure turbine of high pressure turbine, intermediate pressure turbine and high / medium pressure integrated turbine according to the present invention The nozzle box, the intermediate pressure turbine first stage diaphragm, the high pressure turbine main steam inlet flange, the elbow, and the main steam stop valve are preferably composed of the martensitic heat resistant steel described above.

24.5MPa(250kgf/cm)以上の超々臨界圧タービン高圧、中圧又は高中圧内部ケーシング並びに主蒸気止め弁及び加減弁ケーシングには、その使用温度に対して10時間クリープ破断強度88N/mm以上、室温衝撃吸収エネルギー9.8J以上が好ましい。 24.5MPa (250kgf / cm 2) or more ultra supercritical pressure turbine high pressure, the medium-pressure or intermediate-pressure internal casing and the main steam stop valve and governor valve casing, 10 5 h creep rupture strength 88N for the operating temperature / mm 2 or more and room temperature impact absorption energy of 9.8 J or more are preferable.

(7)本発明に係る高圧タービン、中圧タービン及び高中圧一体型タービンの内部ケーシング材は、前記各蒸気温度に対応した温度での10時間クリープ破断強度が68N/mm以上(好ましくは78N/mm以上)であるCr8〜12質量%を含有するマルテンサイト鋳鋼により構成される。具体的な組成は、質量で、C0.06〜0.16%(好ましくは0.09〜0.14%),N0.01〜0.1%(好ましくは0.02〜0.06%),Mn1%以下(好ましくは0.4〜0.7%),Si無添加又は0.5%以下(好ましくは0.1〜0.4%),V0.05〜0.35%(好ましくは0.15〜0.25%),Nb0.15%以下(好ましくは0.02〜0.1%),Ni0.2〜1%(好ましくは0.4〜0.8%),Cr8〜12%(好ましくは8〜10%,より好ましくは8.5〜9.5%),W1〜3.5%,Mo1.5%以下(好ましくは0.4〜0.8%)及び残部Feからなるマルテンサイト鋳鋼が好ましい。W量は、620℃では1.0〜1.5%,630℃では1.6〜2.0%,640℃では2.1〜2.5%,650℃に対しては2.6〜3.0%,660℃では3.1〜3.5%が好ましい。 (7) the high-pressure turbine according to the present invention, the inner casing material of the intermediate-pressure turbine and the high and intermediate pressure integral turbine, the 10 5 h creep rupture strength at a temperature corresponding to each steam temperature 68N / mm 2 or more (preferably 78 N / mm 2 or more), which is composed of martensitic cast steel containing 8 to 12% by mass of Cr. The specific composition is C0.06-0.16% (preferably 0.09-0.14%), N0.01-0.1% (preferably 0.02-0.06%) by mass. , Mn 1% or less (preferably 0.4 to 0.7%), Si added or 0.5% or less (preferably 0.1 to 0.4%), V 0.05 to 0.35% (preferably 0.15-0.25%), Nb 0.15% or less (preferably 0.02-0.1%), Ni 0.2-1% (preferably 0.4-0.8%), Cr8-12 % (Preferably 8 to 10%, more preferably 8.5 to 9.5%), W 1 to 3.5%, Mo 1.5% or less (preferably 0.4 to 0.8%) and the balance Fe The martensitic cast steel is preferred. The amount of W is 1.0 to 1.5% at 620 ° C, 1.6 to 2.0% at 630 ° C, 2.1 to 2.5% at 640 ° C, and 2.6 to 650 ° C. At 3.0% and 660 ° C., 3.1 to 3.5% is preferable.

Ta、Ti及びZrの添加は、靭性を高める効果があり、Ta0.15%以下、Ti0.1%以下及びZr0.1%以下の単独又は複合添加で十分な効果が得られる。Taを0.1%以上添加した場合には、Nbの添加を省略することができる。   Addition of Ta, Ti and Zr has an effect of increasing toughness, and a sufficient effect can be obtained by adding Ta or less, Ta 0.1% or less and Zr 0.1% or less alone or in combination. When Ta is added in an amount of 0.1% or more, the addition of Nb can be omitted.

(8)本発明に係る低圧タービンは、回転速度が3000rpm又は3600rpmであり、ロータシャフトに植設される前記動翼は蒸気入口を中心として側面視で左右対称に各5段以上、好ましくは各6段以上、より好ましくは各8〜10段有し、ロータシャフトの中央部に初段動翼が植設された複流構造であり、ロータシャフトは軸受中心間距離(L)が6500mm以上(好ましくは6600〜7500mm)が好ましい。また、翼部の長さは初段動翼が90mm以上が好ましい。ロータシャフトは、該ロータシャフト内中心部の室温の0.02%耐力が784N/mm(80kgf/mm)以上、0.2%耐力が858N/mm(87.5kgf/mm)以上又は引張強さが902N/mm(92kgf/mm)以上、及びFATT(脆性延性遷移温度)が−5℃以下又は20℃Vノッチ衝撃値が98J/cm以上であるベイナイト鋼により構成されることが好ましい。 (8) The low-pressure turbine according to the present invention has a rotational speed of 3000 rpm or 3600 rpm, and the moving blades implanted in the rotor shaft are each five or more stages symmetrically in a side view centered on the steam inlet, preferably each 6 stages or more, more preferably 8-10 stages each, and a double flow structure in which the first stage rotor blades are implanted in the center of the rotor shaft. The rotor shaft has a bearing center distance (L) of 6500 mm or more (preferably 6600-7500 mm) is preferable. The length of the blade is preferably 90 mm or more for the first stage blade. Rotor shaft, said 0.02% yield strength at room temperature of the rotor shaft within the central portion is 784N / mm 2 (80kgf / mm 2) or more, 0.2% proof stress 858N / mm 2 (87.5kgf / mm 2) or more Or bainite steel having a tensile strength of 902 N / mm 2 (92 kgf / mm 2 ) or more and a FATT (brittle ductile transition temperature) of −5 ° C. or less or a 20 ° C. V-notch impact value of 98 J / cm 2 or more. It is preferable.

また、低圧タービンの最終段翼は、Ti基合金又は17―4PH鋼、12%Cr系マルテンサイト鋼が用いられ、高速回転による高い遠心力と振動応力に耐えるため引張強さが高いことと同時に、高サイクル疲労強度が高くなければならない。Ti基合金は、Al3〜8%及びV3〜6%を含み、時効処理が施されるものである。又、後者の12%Cr系マルテンサイト鋼は、有害なδフェライトが存在すると、疲労強度を著しく低下させるので、全焼戻しマルテンサイト組織とする前記した式1で示されるCr当量が10以下、好ましくは4〜10になるように成分調整され、δフェライト相を実質的に含まないようにすること、調質熱処理として、溶解・鍛造後に、1000〜1100℃(好ましくは1000〜1055℃)で好ましくは0.5〜3時間加熱保持後室温まで急冷する(特に油焼入れが好ましい)焼入れを行い、次に、540〜620℃で焼戻し、特に540〜570℃で好ましくは1〜6時間加熱保持後室温まで冷却する1次焼戻しと、560〜590℃で好ましくは1〜6時間加熱保持後室温まで冷却する2次焼戻しの2回以上の焼戻し熱処理が施されるのが好ましい。2次焼戻し温度は1次焼戻し温度より高くするのが好ましく、特に10〜30℃高くするのが好ましく、15〜20℃高くするのがより好ましい。また、残留オーステナイトをより完全に分解するためにドライアイス又は液体窒素温度まで冷却する深冷処理を施すことが好ましい。   The final stage blade of the low-pressure turbine is made of Ti-base alloy, 17-4PH steel, 12% Cr martensite steel, and has high tensile strength to withstand high centrifugal force and vibration stress due to high-speed rotation. High cycle fatigue strength should be high. The Ti-based alloy contains 3 to 8% Al and 3 to 6% V, and is subjected to an aging treatment. Further, the latter 12% Cr martensitic steel significantly reduces fatigue strength when harmful δ ferrite is present. Therefore, the Cr equivalent represented by the above-described formula 1 having a fully tempered martensite structure is 10 or less, preferably Is adjusted to 4 to 10 and is substantially free of δ ferrite phase, and as a tempering heat treatment, it is preferably 1000 to 1100 ° C. (preferably 1000 to 1055 ° C.) after melting and forging. Is quenched for 0.5 to 3 hours and then rapidly cooled to room temperature (especially oil quenching is preferred), then tempered at 540 to 620 ° C., particularly preferably at 540 to 570 ° C. for 1 to 6 hours Two or more tempering heat treatments are performed: primary tempering to cool to room temperature and secondary tempering to cool to room temperature after holding at 560 to 590 ° C. for 1 to 6 hours. Preferably it is done. The secondary tempering temperature is preferably higher than the primary tempering temperature, particularly preferably 10 to 30 ° C, more preferably 15 to 20 ° C. Further, it is preferable to carry out a deep cooling process for cooling to dry ice or liquid nitrogen temperature in order to decompose the retained austenite more completely.

特に、12%Cr系マルテンサイト鋼として、C0.14〜0.40%、好ましくは0.19〜0.40%,Si0.5%以下,Mn1.5%以下、Ni2〜3.5%,Cr8〜13%,Mo1.5〜4%,Nb及びTaの1種以上を合計で0.02〜0.3%,V0.05〜0.35%及びN0.04〜0.15%を含むものが好ましい。
さらに、C0.20〜0.40%及びMo1.5〜3.5%又はC0.14〜0.19%及びMo2.0〜3.5%を含む組み合わせがより好ましい。
In particular, as a 12% Cr martensitic steel, C 0.14 to 0.40%, preferably 0.19 to 0.40%, Si 0.5% or less, Mn 1.5% or less, Ni 2 to 3.5%, Including one or more of Cr 8-13%, Mo 1.5-4%, Nb and Ta in total 0.02-0.3%, V 0.05-0.35% and N 0.04-0.15% Those are preferred.
Furthermore, the combination containing C0.20-0.40% and Mo1.5-3.5% or C0.14-0.19% and Mo2.0-3.5% is more preferable.

低圧タービンの最終段の翼部の長さは、3600rpmに対しては909.3mm(35.8インチ)、952.5mm(37.5インチ)、1016.0mm(40インチ)、1066.8mm(42インチ)及び3000rpmに対しては1092.2mm(43インチ)、1168.4mm(46インチ)、1219.2mm(48インチ)、1270.0mm(50インチ)のものが適用される。   The blade length of the last stage of the low-pressure turbine is 909.3 mm (35.8 inches), 952.5 mm (37.5 inches), 1016.0 mm (40 inches), 1066.8 mm (3600 rpm) For 42 inches and 3000 rpm, those of 1092.2 mm (43 inches), 1168.4 mm (46 inches), 1219.2 mm (48 inches) and 1270.0 mm (50 inches) apply.

また、最終段動翼の先端リーディングエッヂ部にはCo基合金からなるエロージョン防止層が設けられているのが好ましい。Co基合金は質量でCr25〜30%,W1.5〜7.0%,C0.5〜1.5%を有する板材を電子ビーム又はTIG溶接によって接合するのが好ましい。   Further, it is preferable that an erosion prevention layer made of a Co-based alloy is provided at the leading edge portion of the tip of the last stage blade. It is preferable that the Co-base alloy is joined by electron beam or TIG welding to a plate material having Cr of 25 to 30%, W of 1.5 to 7.0%, and C of 0.5 to 1.5%.

低圧タービンの最終段翼は翼部の幅方向の傾きが、植込み部近傍が回転軸の軸方向に対してほぼ平行であり、翼部先端が前記軸方向に対して好ましくは65〜85度傾いており、より70〜80度の傾きが好ましい。その翼部の長さが3000rpmに対し1092.2mm(43インチ)以上又は3600rpmに対し952.5mm(37.5インチ)以上であり、植込み部が1092.2mm(43インチ)以上に対し9本以上及び952.5mm(37.5インチ)以上に対し7本以上であるフォーク型又は4段以上の突起を有する逆クリスマスツリー型であることが好ましい。前記翼部先端の幅に対する植込み部幅が2.1〜2.5倍であることが好ましい。その翼部先端部のリーディング側にエロージョン防止シールド部が設けられ、植込み部がフォーク型で、ロータシャフトへの固定用ピン挿入孔が複数段に設けられ、該挿入孔の直径は前記翼部側がその反対側より大きいことが好ましい。   The last stage blade of the low-pressure turbine has an inclination in the width direction of the blade portion, the vicinity of the implanted portion is substantially parallel to the axial direction of the rotating shaft, and the blade tip is preferably inclined by 65 to 85 degrees with respect to the axial direction. An inclination of 70 to 80 degrees is more preferable. The length of the wings is 1092.2 mm (43 inches) or more for 3000 rpm or 952.5 mm (37.5 inches) or more for 3600 rpm, and the number of implantation parts is 1092.2 mm (43 inches) or more. It is preferable that it is a fork type which is 7 or more for the above and 952.5 mm (37.5 inches) or more or an inverted Christmas tree type having four or more steps. It is preferable that the implantation part width | variety is 2.1 to 2.5 times with respect to the width | variety of the said wing | blade part front-end | tip. An erosion prevention shield part is provided on the leading side of the tip of the wing part, the implantation part is a fork type, and a plurality of pin insertion holes for fixing to the rotor shaft are provided, and the diameter of the insertion hole is on the wing part side. It is preferably larger than the opposite side.

(9)低圧タービンのロータシャフト(以下、低圧ロータシャフトと称する場合がある)は質量で、C0.2〜0.3%,Si0.15%以下、Mn0.25%以下,Ni3.25〜4.5%,Cr1.6〜2.5%,Mo0.25〜0.6%,V0.05〜0.25%を有し、Fe92.5%以上の全焼戻しベイナイト組織を有する低合金鋼が好ましく、前記した高圧ロータシャフト、中圧ロータシャフトと同様の製法によって製造されるのが好ましい。特に、Si量は0.05%以下、Mn0.1%以下の他、P(リン),S(硫黄),As(ヒ素),Sb(アンチモン),Sn(スズ)等の不純物を極力低めた原料を用い、総量0.025%以下、好ましくは0.015%以下とするように用いられる原材料の不純物の少ないものを使用するスーパークリーン化した製造とするのが好ましい。P,S各0.010%以下、Sn,As各0.005%以下、Sb0.001%以下が好ましい。
低圧ロータシャフトは、その中心部の室温の0.02%耐力が784N/mm(80kgf/mm)以上、0.2%耐力が858N/mm(87.5kgf/mm)以上又は引張強さが902N/mm(92kgf/mm)以上及びFATTが−5℃以下又は20℃Vノッチ衝撃値が98J/cm以上であるベイナイト鋼が好ましい。本発明に係る低圧ロータシャフトには中心孔を有するものに対しては最終段動翼としてフォーク型のもの、中心孔を設けないものに対しては逆クリスマスツリー型のものを設けるのが好ましい。
(9) The rotor shaft of the low-pressure turbine (hereinafter sometimes referred to as a low-pressure rotor shaft) is C0.2 to 0.3%, Si 0.15% or less, Mn 0.25% or less, Ni 3.25 to 4 Low alloy steel having 0.5%, Cr 1.6-2.5%, Mo 0.25-0.6%, V 0.05-0.25%, and having a total tempered bainite structure of Fe 92.5% or more. Preferably, it is manufactured by the same manufacturing method as the above-described high-pressure rotor shaft and medium-pressure rotor shaft. In particular, the amount of Si was 0.05% or less, Mn was 0.1% or less, and impurities such as P (phosphorus), S (sulfur), As (arsenic), Sb (antimony), Sn (tin) were reduced as much as possible. It is preferable to use a raw material and make it a super-clean production using a raw material with less impurities, so that the total amount is 0.025% or less, preferably 0.015% or less. P and S are each preferably 0.010% or less, Sn and As each 0.005% or less, and Sb 0.001% or less.
The low-pressure rotor shaft has 0.02% yield strength at room temperature of 784 N / mm 2 (80 kgf / mm 2 ) or more and 0.2% yield strength of 858 N / mm 2 (87.5 kgf / mm 2 ) or more at the center. A bainite steel having a strength of 902 N / mm 2 (92 kgf / mm 2 ) or more and a FATT of −5 ° C. or less or a 20 ° C. V notch impact value of 98 J / cm 2 or more is preferable. The low-pressure rotor shaft according to the present invention is preferably provided with a fork-type rotor blade for the last stage blades having a center hole, and an inverted Christmas tree type for those having no center hole.

(10)低圧タービン用の動翼の最終段以外、及び静翼は、C0.05〜0.2%,Si0.1〜0.5%,Mn0.2〜1.0%,Cr10〜13%,Mo0.04〜0.2%を有する全焼戻しマルテンサイト鋼が好ましい。   (10) C 0.05 to 0.2%, Si 0.1 to 0.5%, Mn 0.2 to 1.0%, Cr 10 to 13%, except for the final stage of the moving blade for low pressure turbine All-tempered martensitic steel with Mo 0.04-0.2% is preferred.

(11)低圧タービン用内部及び外部ケーシングともにC0.2〜0.3%,Si0.3〜0.7%,Mn1%以下を有する炭素鋳鋼が好ましい。   (11) Carbon cast steel having C0.2 to 0.3%, Si 0.3 to 0.7%, and Mn 1% or less is preferable for both the inner and outer casings for the low pressure turbine.

(12)主蒸気止め弁ケーシング及び蒸気加減弁ケーシングはC0.1〜0.2%,Si0.1〜0.4%,Mn0.2〜1.0%,Cr8.5〜10.5%,Mo0.3〜1.0%,W1.0〜3.0%,V0.1〜0.3%,Nb0.03〜0.1%,N0.03〜0.08%,B0.0005〜0.003%を含む全焼戻しマルテンサイト鍛鋼が好ましい。   (12) The main steam stop valve casing and the steam control valve casing are C 0.1 to 0.2%, Si 0.1 to 0.4%, Mn 0.2 to 1.0%, Cr 8.5 to 10.5%, Mo 0.3-1.0%, W 1.0-3.0%, V 0.1-0.3%, Nb 0.03-0.1%, N 0.03-0.08%, B0.0005-0 All tempered martensitic forged steel containing 0.003% is preferred.

(13)高圧タービン、中圧タービン及び高中圧一体型タービンの外部ケーシングには、C0.10〜0.20%,Si0.05〜0.6%,Mn0.1〜1.0%,Ni0.1〜0.5%,Cr1〜2.5%,Mo0.5〜1.5%,V0.1〜0.35%を含み、好ましくはAl0.025%以下,B0.0005〜0.004%及びTi0.05〜0.2%の少なくとも一方を含み、全焼戻しベイナイト組織を有する鋳鋼によって製造するのが好ましい。特に、C0.10〜0.18%,Si0.20〜0.60%,Mn0.20〜0.50%,Ni0.1〜0.5%,Cr1.0〜1.5%,Mo0.9〜1.2%,V0.2〜0.3%,Al0.001〜0.005%,Ti0.045〜0.10%及びB0.0005〜0.0020%を含む鋳鋼が好ましい。より好ましくはTi/Al比が0.5〜10である。   (13) The outer casings of the high-pressure turbine, the intermediate-pressure turbine, and the high- and intermediate-pressure integrated turbine have C0.10 to 0.20%, Si 0.05 to 0.6%, Mn 0.1 to 1.0%, Ni0. 1 to 0.5%, Cr 1 to 2.5%, Mo 0.5 to 1.5%, V 0.1 to 0.35%, preferably Al 0.025% or less, B0.0005 to 0.004% And it is preferable to manufacture with the cast steel which contains at least one of Ti0.05-0.2%, and has the whole tempered bainite structure. In particular, C0.10 to 0.18%, Si0.20 to 0.60%, Mn0.20 to 0.50%, Ni0.1 to 0.5%, Cr1.0 to 1.5%, Mo0.9 Cast steel containing ˜1.2%, V0.2˜0.3%, Al0.001˜0.005%, Ti0.045˜0.10% and B0.0005˜0.0020% is preferable. More preferably, the Ti / Al ratio is 0.5-10.

(14)蒸気温度610〜650℃における高圧、中圧、高中圧一体型の蒸気タービン(高圧側タービン部と中圧側タービン部)の初段動翼、好ましくは高圧タービン及び高中圧一体型タービンの高圧側タービン部は2段又は3段まで、中圧タービン及び高中圧一体型タービンの中圧側タービン部は2段までを前記したマルテンサイト鋼に代えて質量で、C0.03〜0.20%(好ましくは0.03〜0.15%),Cr12〜20%,Mo9〜20%(好ましくは12〜20%),Co12%以下(好ましくは5〜12%),Al0.5〜1.5%,Ti1〜3%,Fe5%以下、Si0.3%以下,Mn0.2%以下、B0.003〜0.015%の他、Mg0.1%以下,希土類元素0.5%以下,Zr0.5%以下の1種以上を含むNi基合金を用いることができる。各元素の含有量の以下については0%も含む。Ni基合金は、溶解鍛造後、溶体化処理され、時効処理される。   (14) High-pressure, medium-pressure, high-medium-pressure integrated steam turbine (high-pressure side turbine section and medium-pressure side turbine section) first stage rotor blades at steam temperatures of 610 to 650 ° C., preferably high-pressure turbine and high-medium-pressure integrated turbine high pressure The side turbine section is up to 2 or 3 stages, and the intermediate pressure turbine section of the intermediate pressure turbine and the high and intermediate pressure integrated turbine is up to 2 stages in mass, instead of the martensitic steel described above, C0.03 to 0.20% ( Preferably 0.03 to 0.15%), Cr 12 to 20%, Mo 9 to 20% (preferably 12 to 20%), Co 12% or less (preferably 5 to 12%), Al 0.5 to 1.5% , Ti 1 to 3%, Fe 5% or less, Si 0.3% or less, Mn 0.2% or less, B 0.003 to 0.015%, Mg 0.1% or less, rare earth element 0.5% or less, Zr 0.5 1% or less It may be used Ni-base alloy. The following content of each element includes 0%. The Ni-based alloy is subjected to solution treatment and aging treatment after melt forging.

本発明によれば、600℃以上及び5万時間以上の特定の温度及び長時間側において高温長時間側強度の優れた蒸気タービン用ロータシャフトが得られ、それを高圧、中圧、高中圧一体型タービンに用いて、特に超々臨界圧蒸気タービンに適用すれば、蒸気タービンの蒸気温度を650℃以上に高めることが可能になり、蒸気タービン発電プラントの熱効率の向上に顕著な効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to obtain a steam turbine rotor shaft excellent in high-temperature and long-side strength at a specific temperature of 600 ° C. or more and 50,000 hours or more and a long-time side. When used for a body-type turbine, particularly when applied to an ultra-supercritical steam turbine, the steam temperature of the steam turbine can be increased to 650 ° C. or more, and a remarkable effect is obtained in improving the thermal efficiency of the steam turbine power plant.

第1の実施形態における蒸気タービン発電プラントの構成図である。It is a block diagram of the steam turbine power plant in 1st Embodiment. タンデムに結合された高圧タービンと中圧タービンの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the high pressure turbine couple | bonded with the tandem, and an intermediate pressure turbine. 低圧タービンの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a low pressure turbine. 第2の実施形態における蒸気タービン発電プラントの構成図である。It is a block diagram of the steam turbine power plant in 2nd Embodiment. 高中圧一体型タービンの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a high and medium pressure integrated turbine. 第2の実施形態における低圧タービンの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the low pressure turbine in 2nd Embodiment.

(蒸気タービン用ロータシャフトの製造方法)
本実施形態に係る蒸気タービン発電プラントに備わる蒸気タービンの蒸気タービン用ロータシャフト(以下、単にロータシャフトと称する)のロータシャフト用材料は、高周波溶解炉を用いて50kg鋼塊を溶解して熱間鍛造した。さらに、鍛造割れを防ぐために、1150℃以下の温度で行った。また、この鍛鋼を焼鈍熱処理後、1050℃に加熱し、ロータシャフトを模擬した焼入れ処理を行なった(なお、実際のロータシャフトにおいては水噴霧冷却が行われる)後、680〜740℃で焼戻しを行い、クリープ破断試験片を作製した。表1に鋼塊の化学成分(質量%)を示す。No.1〜No.3は本発明材、No.4及びNo.5は比較材である。
(Manufacturing method of rotor shaft for steam turbine)
The material for the rotor shaft of the steam turbine rotor shaft (hereinafter simply referred to as the rotor shaft) of the steam turbine provided in the steam turbine power plant according to the present embodiment is obtained by melting a 50 kg steel ingot using a high-frequency melting furnace. Forged. Furthermore, in order to prevent a forge crack, it carried out at the temperature of 1150 degrees C or less. The forged steel was annealed and then heated to 1050 ° C. and subjected to a quenching process simulating the rotor shaft (in the actual rotor shaft, water spray cooling is performed), and then tempered at 680 to 740 ° C. And a creep rupture test piece was prepared. Table 1 shows the chemical composition (mass%) of the steel ingot. No. 1-No. 3 is the material of the present invention, No. 3. 4 and no. Reference numeral 5 is a comparative material.

Figure 0005389763
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表2は供試材の650℃のクリープ破断強度を示すものである。表2に示すように、10%を超えるCr(No.4の比較材)、0.1%を超えるNi(No.5の比較材)含有は、本実施形態の特定の組成においては、10h(時間)及び10hクリープ破断強度では組成の違いは殆ど認められないが、特に10hクリープ破断強度は著しく低下するので、それ以下にすべきである。No.1〜No.3の本発明材では、Cr、Niの含有量を低めるとともに、(100×C+Cr)が15.5〜20.5、(5×Ni+Mo)が0.3〜0.9の範囲を満たしており、10hの長時間側程クリープ破断強度が98N/mm以上に向上しており、長時間側程クリープ破断強度が優れていることが分かる。 Table 2 shows the creep rupture strength of the test material at 650 ° C. As shown in Table 2, the content of Cr (Comparative material of No. 4) exceeding 10% and Ni (Comparative material of No. 5) exceeding 0.1% is 10% in the specific composition of the present embodiment. There is almost no difference in composition between the 3 h (time) and the 10 4 h creep rupture strength, but the 10 5 h creep rupture strength is particularly lowered, and should be less than that. No. 1-No. In the present invention material 3, the content of Cr and Ni is reduced, and (100 × C + Cr) is in the range of 15.5 to 20.5 and (5 × Ni + Mo) is in the range of 0.3 to 0.9. It can be seen that the creep rupture strength is improved to 98 N / mm 2 or more at the long time side of 10 5 h, and the creep rupture strength is excellent at the long time side.

Figure 0005389763
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本実施形態におけるロータシャフトは、初段動翼への蒸気温度入口温度が600℃以上の高圧タービン、中圧タービン又は高圧側タービン部と中圧側タービン部を一体にした高中圧一体型タービンに用いることができる。これらの蒸気タービンは、互いに反対向きの外側に向かって流れる複流構造の動翼植込み構造を有するロータシャフトとなる。更に、いずれのロータシャフトのジャーナル部にもベイナイト組織を有するCr−Mo低合金鋼の肉盛又はそのスリーブが設けられる。特に、本実施形態においては、高圧タービン600℃、中圧タービン620℃、又は高圧タービン及び中圧タービン620℃の蒸気温度を用いる単機出力で1000MW以上の超々臨界圧発電プラントに好適である。更に、これらの蒸気温度として630〜650℃への適用が可能である。   The rotor shaft in the present embodiment is used for a high- and medium-pressure integrated turbine in which a steam temperature inlet temperature to the first stage blade is 600 ° C. or higher, an intermediate-pressure turbine, or a high-pressure turbine unit and an intermediate-pressure turbine unit. Can do. These steam turbines serve as rotor shafts having a double-flow structure rotor blade implanting structure that flows toward the outside in opposite directions. Furthermore, the cladding part of any rotor shaft is provided with a cladding of Cr—Mo low alloy steel having a bainite structure or a sleeve thereof. In particular, the present embodiment is suitable for an ultra super critical pressure power plant having a high power turbine of 600 MW, a medium pressure turbine of 620 ° C., or a single machine output using a steam temperature of the high pressure turbine and the medium pressure turbine of 620 ° C. of 1000 MW or more. Furthermore, these steam temperatures can be applied to 630-650 ° C.

《第1の実施形態》
表3は第1の実施形態に係る、蒸気温度625℃、1050MW蒸気タービンの主な仕様である。第1の実施形態に係る蒸気タービン発電プラントは、クロスコンパウンド型4流排気、低圧タービンにおける最終段動翼の翼部の長さが1092mm(43インチ)であり、タービン構成AはHP(高圧タービン(高圧部))−IP(中圧タービン(中圧部))及びLP(低圧タービン(低圧部))2台で3000rpm、タービン構成BはHP−LP及びIP−LPで各々同じく3000rpmの回転速度を有し、HP、IPの高温に晒されるロータシャフト(高圧ロータシャフト、及び中圧ロータシャフト)には、前記した製造方法で得られた結果を基に表4に示す高強度10Cr鋼が用いられる。
高圧部(HP)の蒸気温度は625℃、24.5MPa(250kgf/cm)の圧力であり、中圧部(IP)の蒸気温度は625℃に再熱器によって加熱され、4.4〜6.4MPa(45〜65kgf/cm)の圧力で運転される。低圧部(LP)の蒸気温度は400℃で入り、100℃以下、96.3kPa(722mmHg)の真空で復水器に送られる。
<< First Embodiment >>
Table 3 shows main specifications of the steam temperature of 625 ° C. and the 1050 MW steam turbine according to the first embodiment. The steam turbine power plant according to the first embodiment has a cross-compound type four-flow exhaust, a low-pressure turbine having a blade portion of a last stage blade having a length of 1092 mm (43 inches), and the turbine configuration A is HP (high-pressure turbine). (High pressure part) -IP (Medium pressure turbine (Medium pressure part)) and LP (Low pressure turbine (Low pressure part)) 2 units, 3000rpm, Turbine configuration B is HP-LP and IP-LP, 3000rpm respectively The high-strength 10Cr steel shown in Table 4 is used for rotor shafts (high-pressure rotor shafts and medium-pressure rotor shafts) exposed to high temperatures of HP and IP based on the results obtained by the above-described manufacturing method. It is done.
The steam temperature of the high-pressure part (HP) is 625 ° C. and a pressure of 24.5 MPa (250 kgf / cm 2 ), and the steam temperature of the medium-pressure part (IP) is heated to 625 ° C. by a reheater. It is operated at a pressure of 6.4 MPa (45 to 65 kgf / cm 2 ). The vapor temperature of the low pressure part (LP) enters at 400 ° C. and is sent to the condenser with a vacuum of 100 ° C. or less and 96.3 kPa (722 mmHg).

高圧タービン及び中圧タービンをタンデムに結合した軸受間距離、及びタンデムに結合した2台の前記低圧タービンの軸受間距離の合計は約31500mmであり、コンパクトになっている。   The total distance between the bearings in which the high-pressure turbine and the medium-pressure turbine are coupled in tandem and the distance between the bearings of the two low-pressure turbines coupled in tandem is approximately 31500 mm, which is compact.

Figure 0005389763
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(蒸気タービン発電プラント100)
図1に示すように、第1の実施形態における蒸気タービン発電プラント100は、表3のタービン構成Aに示されるクロスコンパウンド型であり、蒸気発生器としての石炭専焼ボイラ101、高圧タービン110、中圧タービン120、タンデムに結合された2台の低圧タービン130、復水器102、復水ポンプ103、低圧給水加熱器系統104、脱気器105、図示しない昇圧ポンプ、給水ポンプ106、高圧給水加熱器系統107等を含んで構成される。
そして、中圧タービン120には、発電機用ロータシャフト10aを介して、第1発電機G1が結合され、低圧タービン130には、発電機用ロータシャフト10bを介して、第2発電機G2が結合されている。
(Steam turbine power plant 100)
As shown in FIG. 1, the steam turbine power plant 100 according to the first embodiment is a cross-compound type shown in the turbine configuration A of Table 3 and includes a coal-fired boiler 101, a high-pressure turbine 110, and a middle steam generator. Pressure turbine 120, two low-pressure turbines 130 coupled in tandem, condenser 102, condensate pump 103, low-pressure feed water heater system 104, deaerator 105, booster pump (not shown), feed water pump 106, high-pressure feed water heating It includes a system 107 and the like.
The first generator G1 is coupled to the intermediate pressure turbine 120 via the generator rotor shaft 10a, and the second generator G2 is coupled to the low pressure turbine 130 via the generator rotor shaft 10b. Are combined.

なお、図示はしないが、クロスコンパウンド型の別の形態として、表3のタービン構成Bに示されるように、高圧タービンと低圧タービンと発電機(第1発電機)がタンデムに結合し、中圧タービンと低圧タービンと発電機(第2発電機)がタンデムに結合する構成であってもよい。   Although not shown, as another form of cross-compound type, as shown in turbine configuration B of Table 3, a high-pressure turbine, a low-pressure turbine, and a generator (first generator) are coupled in tandem, The turbine, the low-pressure turbine, and the generator (second generator) may be coupled in tandem.

石炭専焼ボイラ101で発生した超高温高圧蒸気は、高圧タービン110に入って動力を発生させた後、再び石炭専焼ボイラ101の再熱器101aにて再熱されて中圧タービン120へ入り動力を発生させる。この中圧タービン120からの排気蒸気は、低圧タービン130に入り動力を発生させた後、復水器102にて凝縮する。この凝縮液(給水)は、低圧給水加熱器系統104を経由して脱気器105へ復水ポンプ103によって送られる。脱気器105で脱気された給水は、図示しない昇圧ポンプ、給水ポンプ106で高圧給水加熱器系統107へ送られ昇温された後、石炭専焼ボイラ101へ戻る。
なお、給水ポンプ106の駆動には中圧タービン120からの抽気蒸気で作動する図示しない給水ポンプ駆動用タービンが用いられている。
The super high temperature and high pressure steam generated in the coal-fired boiler 101 enters the high-pressure turbine 110 to generate power, and is then reheated again in the reheater 101a of the coal-fired boiler 101 and enters the intermediate-pressure turbine 120 for power. generate. The exhaust steam from the intermediate pressure turbine 120 enters the low pressure turbine 130 to generate power, and then condenses in the condenser 102. This condensate (feed water) is sent to the deaerator 105 by the condensate pump 103 via the low-pressure feed water heater system 104. The feed water deaerated by the deaerator 105 is sent to a high-pressure feed water heater system 107 by a booster pump and a feed water pump 106 (not shown), and after being heated, returns to the coal-fired boiler 101.
Note that a feed water pump driving turbine (not shown) that is operated by extracted steam from the intermediate pressure turbine 120 is used to drive the feed water pump 106.

石炭専焼ボイラ101において給水は節炭器101b、蒸発器101c、過熱器101dを通って高温高圧の蒸気となる。一方、蒸気を加熱したボイラ燃焼ガスは節炭器101bを出た後、図示しない空気加熱器に入り空気を加熱する。   In the coal-fired boiler 101, the feed water becomes high-temperature and high-pressure steam through the economizer 101b, the evaporator 101c, and the superheater 101d. On the other hand, the boiler combustion gas that has heated the steam exits the economizer 101b and then enters an air heater (not shown) to heat the air.

(高圧タービン110)
図2に示すように、高圧タービン110は、外部ケーシングとしての高圧外部車室19と、内部ケーシングとしての高圧内部車室18内に、8段の高圧動翼16を植設した高圧ロータシャフト23(ロータシャフト)が収納されている。
本実施形態において、8段の高圧動翼16は、高圧ロータシャフト23において、蒸気入口としての主蒸気入口28の位置に対して片側に植設され、最も主蒸気入口28側に植設される高圧動翼16が初段動翼161(高圧動翼16の初段)になる。
また、高圧動翼16は鞍型ダブティル型式、ダブルテノンであり、初段動翼161の翼部の長さが約35mmである。
さらに、高圧動翼16に対応して各々静翼14が設けられ、初段動翼161に対応する静翼14を初段静翼141と称する。
なお、高圧動翼16の段数は、例えば高圧タービン110の出力に応じて適宜変更すればよく、高圧タービン110の出力によっては、9〜12段が好適である。
また、例えば、高圧動翼16が、主蒸気入口28の位置を中心として側面視で左右対称に、各8段(又は9段以上)植設されている構成であってもよい。
(High pressure turbine 110)
As shown in FIG. 2, the high-pressure turbine 110 includes a high-pressure rotor shaft 23 in which eight high-pressure blades 16 are implanted in a high-pressure external casing 19 as an external casing and a high-pressure internal casing 18 as an internal casing. (Rotor shaft) is housed.
In the present embodiment, the eight-stage high-pressure blade 16 is implanted on one side of the high-pressure rotor shaft 23 with respect to the position of the main steam inlet 28 as a steam inlet, and is implanted most on the main steam inlet 28 side. The high pressure blade 16 becomes the first stage blade 161 (first stage of the high pressure blade 16).
Further, the high-pressure blade 16 is a saddle type dovetail type, double tenon, and the length of the blade portion of the first stage blade 161 is about 35 mm.
Further, each stationary blade 14 is provided corresponding to the high-pressure moving blade 16, and the stationary blade 14 corresponding to the first-stage moving blade 161 is referred to as a first-stage stationary blade 141.
Note that the number of stages of the high-pressure moving blades 16 may be appropriately changed according to the output of the high-pressure turbine 110, for example, and 9 to 12 stages are suitable depending on the output of the high-pressure turbine 110.
Further, for example, the high-pressure moving blade 16 may be configured to have 8 stages (or 9 stages or more) implanted symmetrically in a side view with the position of the main steam inlet 28 as the center.

石炭専焼ボイラ101(図1参照)で発生した高温高圧の蒸気は、フランジ、エルボ25を経由して主蒸気管25aから、主蒸気入口28を通り、ノズルボックス38を経由して、高圧タービン110内に取り込まれる。
主蒸気入口28から高圧タービン110内に取り込まれた高温高圧の蒸気は、高圧ロータシャフト23に沿って、初段動翼161に向かう流れと、初段動翼161から離れる方向に向かう流れに分流するが、初段動翼161から離れる方向に流れる蒸気は、戻り流路16aによって初段動翼161の方向に戻される。この構成によって初段動翼161は複流になる。
The high-temperature and high-pressure steam generated in the coal-fired boiler 101 (see FIG. 1) passes from the main steam pipe 25a through the flange and elbow 25, through the main steam inlet 28, through the nozzle box 38, and through the high-pressure turbine 110. It is taken in.
The high-temperature and high-pressure steam taken from the main steam inlet 28 into the high-pressure turbine 110 is divided along the high-pressure rotor shaft 23 into a flow toward the first stage blades 161 and a flow away from the first stage blades 161. The steam flowing away from the first stage moving blade 161 is returned to the first stage moving blade 161 by the return flow path 16a. With this configuration, the first stage blade 161 becomes a double flow.

高圧タービン110の両端で高圧ロータシャフト23を支持する第1軸受1と第2軸受2の間のロータシャフト長さは約5300mmであり、高圧ロータシャフト23で、静翼14に対応する部分で最も細い部分の直径は約710mmであり、高圧ロータシャフト23の直径の最も細い部分に対するロータシャフト長さの比は約7.5である。   The length of the rotor shaft between the first bearing 1 and the second bearing 2 that supports the high-pressure rotor shaft 23 at both ends of the high-pressure turbine 110 is about 5300 mm, and the portion of the high-pressure rotor shaft 23 corresponding to the stationary blade 14 is the most. The diameter of the thin portion is about 710 mm, and the ratio of the rotor shaft length to the thinnest portion of the diameter of the high-pressure rotor shaft 23 is about 7.5.

後記する表4に示す材料を初段動翼161(ブレード初段)及び初段静翼141(ノズル初段)に使用し、他の高圧動翼16(ブレード)及び静翼14(ノズル)はいずれもW、Co及びBを含まない12%Cr系鋼によって構成したものである。高圧動翼16の翼部の長さは、初段動翼161が35〜50mmであり、高圧動翼16の2段(初段動翼161の次段)から最終段に向かって、65〜180mmの長さで前段の翼部の長さに対して1.10〜1.15の比率で伸長し、その伸長する比率は、最終段に向かって徐々に増加している。   The materials shown in Table 4 to be described later are used for the first stage blade 161 (blade first stage) and the first stage stationary blade 141 (nozzle first stage), and the other high-pressure blade 16 (blade) and the stationary blade 14 (nozzle) are all W, It is composed of 12% Cr steel not containing Co and B. The length of the blade portion of the high pressure moving blade 16 is 35 to 50 mm for the first stage moving blade 161, and is 65 to 180 mm from the second stage of the high pressure moving blade 16 (next stage of the first stage moving blade 161) toward the final stage. It stretches at a ratio of 1.10 to 1.15 with respect to the length of the wing part at the front stage in length, and the stretch ratio gradually increases toward the final stage.

(中圧タービン120)
図2に示すように、中圧タービン120は、高圧タービン110から排出されて、石炭専焼ボイラ101の再熱器101a(図1参照)で再度625℃に加熱された蒸気(再熱蒸気)で与えられる動力によって高圧タービン110と共に第1発電機G1(図1参照)を駆動するもので、3000rpmの回転速度で回転される。中圧タービン120は、外部ケーシングとしての中圧外部車室22と、内部ケーシングとしての中圧内部第1車室20及び中圧内部第2車室21を有し、中圧ロータシャフト24(ロータシャフト)に植設される中圧動翼17と対応して静翼15が備わっている。
(Medium pressure turbine 120)
As shown in FIG. 2, the intermediate pressure turbine 120 is steam (reheated steam) discharged from the high pressure turbine 110 and heated again to 625 ° C. by the reheater 101 a (see FIG. 1) of the coal-fired boiler 101. The first generator G1 (see FIG. 1) is driven together with the high-pressure turbine 110 by the applied power, and is rotated at a rotational speed of 3000 rpm. The intermediate pressure turbine 120 includes an intermediate pressure outer casing 22 as an outer casing, an intermediate pressure inner first casing 20 and an intermediate pressure inner second casing 21 as inner casings, and an intermediate pressure rotor shaft 24 (rotor A stationary blade 15 is provided corresponding to the intermediate pressure rotor blade 17 implanted in the shaft.

中圧動翼17は、再熱された蒸気を中圧タービン120に取り込む、蒸気入口としての暖機蒸気入口40の位置を中心として側面視で左右対称に、中圧ロータシャフト24の長手方向に沿って各6段備わっている。
また、中圧ロータシャフト24の中央部の最も暖機蒸気入口40の側に植設される中圧動翼17を、それぞれ初段動翼171(中圧動翼17の初段)とする。この構造によって、中圧動翼17は複流となる。
そして、中圧動翼17の初段動翼171に対応する静翼15を初段静翼151とする。
初段動翼171の翼部の長さは約100mm、最終段の翼部の長さは約230mmである。初段動翼171、中圧動翼17の2段(初段動翼171の次段)のダブテイルは逆クリスマスツリー型である。そして、中圧タービン120の両端で中圧ロータシャフト24を支持する第3軸受3と第4軸受4の間のロータシャフト長さの約5800mmは、中圧動翼17の最終段前の静翼15に対応する部分の中圧ロータシャフト24の直径(約630mm)の約9.2倍である。
なお、中圧動翼17の段数は、例えば中圧タービン120の出力に応じて適宜変更すればよい。
The intermediate pressure blade 17 takes reheated steam into the intermediate pressure turbine 120 and is symmetrical in side view with respect to the position of the warm-up steam inlet 40 serving as a steam inlet in the longitudinal direction of the intermediate pressure rotor shaft 24. There are 6 stages along each.
Further, the intermediate pressure rotor blades 17 implanted at the most warm-up steam inlet 40 side in the center of the intermediate pressure rotor shaft 24 are respectively referred to as first stage rotor blades 171 (first stage of the intermediate pressure rotor blades 17). With this structure, the medium pressure rotor blade 17 becomes a double flow.
The stationary blade 15 corresponding to the first stage moving blade 171 of the intermediate pressure moving blade 17 is defined as the first stage stationary blade 151.
The length of the blade portion of the first stage moving blade 171 is about 100 mm, and the length of the blade portion of the final stage is about 230 mm. The two-stage dovetail of the first stage rotor blade 171 and the medium pressure rotor blade 17 (next stage of the first stage rotor blade 171) is an inverted Christmas tree type. The rotor shaft length between the third bearing 4 and the fourth bearing 4 that supports the intermediate pressure rotor shaft 24 at both ends of the intermediate pressure turbine 120 is about 5800 mm, which is the stationary blade before the final stage of the intermediate pressure rotor blade 17. 15 is about 9.2 times the diameter (about 630 mm) of the medium-pressure rotor shaft 24 corresponding to 15.
Note that the number of stages of the intermediate-pressure moving blades 17 may be appropriately changed according to the output of the intermediate-pressure turbine 120, for example.

第1の実施形態においては、後記する表4に示す材料を、中圧タービン120の初段動翼171(ブレード初段)、初段静翼151(ノズル初段)に使用する他は、中圧動翼17(ブレード)及び静翼15(ノズル)の素材として、W、Co及びBを含まない12%Cr系鋼が用いられる。
また、中圧動翼17の翼部の長さは、初段動翼171から最終段に向かって各段で長くなっており、中圧タービン120の出力に応じて、初段動翼171から最終段までの長さが60〜300mmに設定され、各段の中圧動翼17の翼部の長さは、2段から最終段に向かって、前段に対して隣り合う長さで1.1〜1.2の割合で長くなっている。
In the first embodiment, the materials shown in Table 4 to be described later are used for the first-stage moving blade 171 (blade first stage) and the first-stage stationary blade 151 (nozzle first stage) of the intermediate-pressure turbine 120. As a material for the (blade) and the stationary blade 15 (nozzle), 12% Cr steel not containing W, Co, and B is used.
Further, the length of the blade portion of the intermediate pressure blade 17 becomes longer at each stage from the first stage blade 171 toward the final stage, and from the first stage blade 171 to the last stage according to the output of the intermediate pressure turbine 120. Is set to 60 to 300 mm, and the length of the intermediate pressure rotor blade 17 of each stage is a length adjacent to the previous stage from the second stage to the last stage, 1.1 to 1.1 mm. It is long at a rate of 1.2.

中圧ロータシャフト24は、中圧動翼17の植込み部が、静翼15に対応する部分に比較して直径が大きくなっており、その植込み部の軸方向の幅は、中圧動翼17の翼部の長さが大きい程大きくなっている。そして、植込み部の幅の、中圧動翼17の翼部の長さに対する比率は初段動翼171から最終段で0.35〜0.8であり、初段動翼171から最終段に向かって段階的に小さくなっている。   In the intermediate pressure rotor shaft 24, the implanted portion of the intermediate pressure rotor blade 17 has a larger diameter than the portion corresponding to the stationary blade 15, and the axial width of the implanted portion is the intermediate pressure rotor blade 17. The larger the wing length, the larger. The ratio of the width of the implanted portion to the length of the blade portion of the medium pressure rotor blade 17 is 0.35 to 0.8 from the first stage rotor blade 171 to the last stage, and from the first stage rotor blade 171 toward the last stage. It is getting smaller step by step.

高圧タービン110の初段動翼161は鞍型の植込みを有し、また高圧タービン110の2段以降の高圧動翼16の植込み部、及び中圧タービン120の全段の中圧動翼17の植込み部は逆クリスマスツリー型である。   The first stage moving blade 161 of the high pressure turbine 110 has a saddle type implantation, and the implanted portion of the high pressure moving blade 16 after the second stage of the high pressure turbine 110 and the intermediate pressure moving blade 17 of all stages of the intermediate pressure turbine 120 are implanted. The part is a reverse Christmas tree type.

(低圧タービン130)
第1の実施形態に係る蒸気タービン発電プラント100(図1参照)は、表3のタービン構成Aに示すように、2台の低圧タービン130がタンデムに結合され、その2台の低圧タービン130は同じ構造である。
図3に示すように、低圧タービン130の低圧動翼41は、ノズルボックス45の位置を中心として、低圧ロータシャフト44(ロータシャフト)の長手方向に沿って側面視で左右対称に各8段植設されている。また、低圧動翼41に対応して静翼42が設けられる。ノズルボックス45は複流型である。
(Low pressure turbine 130)
In the steam turbine power plant 100 (see FIG. 1) according to the first embodiment, as shown in the turbine configuration A of Table 3, two low-pressure turbines 130 are coupled in tandem, and the two low-pressure turbines 130 are It is the same structure.
As shown in FIG. 3, the low-pressure blades 41 of the low-pressure turbine 130 are planted in eight stages symmetrically in the lateral direction along the longitudinal direction of the low-pressure rotor shaft 44 (rotor shaft), with the position of the nozzle box 45 as the center. It is installed. A stationary blade 42 is provided corresponding to the low pressure blade 41. The nozzle box 45 is a double flow type.

低圧ロータシャフト44には、質量で、C0.2〜0.3%,Si0.03〜0.1%,Mn0.1〜0.2%,P0.01%以下、S0.01%以下、Ni3.5〜4.5%,Cr1.8〜2.5%,Mo0.3〜0.5%,V0.1〜0.2%,Al0.01%以下、Sn0.005%以下、As0.005%以下、Sb0.001%以下を含むスーパークリーンされた全焼戻しベイナイト鋼の鍛鋼が用いられる。
これらの鋼は、熱間鍛造後840℃×3時間加熱後、100℃/hで冷却する焼入れ、575℃×32時間加熱する焼戻しが施され、全焼戻しベイナイト組織を有する。低圧ロータシャフト44は、0.02%耐力784N/mm(80kgf/mm)以上、0.2%耐力858N/mm(87.5kgf/mm)以上、引張強さ981N/mm(100kgf/mm)以上、Vノッチ衝撃値98J/cm以上、FATTは−20℃以下と高強度及び高靭性を有し、最終段として翼部の長さ1092〜1270mm(43〜50インチ)の低圧動翼41の植設ができるものであった。
The low-pressure rotor shaft 44 includes, by mass, C 0.2 to 0.3%, Si 0.03 to 0.1%, Mn 0.1 to 0.2%, P 0.01% or less, S 0.01% or less, Ni 3 0.5 to 4.5%, Cr 1.8 to 2.5%, Mo 0.3 to 0.5%, V 0.1 to 0.2%, Al 0.01% or less, Sn 0.005% or less, As 0.005 %, And super-clean tempered bainite steel containing Sb 0.001% or less is used.
These steels are heated at 840 ° C. for 3 hours after hot forging, quenched at 100 ° C./h, tempered at 575 ° C. for 32 hours, and have a total tempered bainite structure. The low-pressure rotor shaft 44 has a 0.02% yield strength of 784 N / mm 2 (80 kgf / mm 2 ) or more, a 0.2% yield strength of 858 N / mm 2 (87.5 kgf / mm 2 ) or more, and a tensile strength of 981 N / mm 2 ( 100 kgf / mm 2 ) or more, V notch impact value of 98 J / cm 2 or more, FATT has a high strength and toughness of −20 ° C. or less, and the wing length is 1092 to 1270 mm (43 to 50 inches) as the final stage. The low pressure rotor blade 41 can be implanted.

第1の実施形態における低圧タービン130の1092mm(43インチ)翼には、C0.14%,Si0.04%,Mn0.15%,Cr11.5%,Ni2.60%,Mo2.30%,V0.27%,Nb0.10%,N0.07%を含むマルテンサイト鋼を用い、焼入れ及び焼戻しを行った。このものの引張強さが1314N/mm(134kgf/mm)、Vノッチ衝撃値が49J/cmであった。 The 1092 mm (43 inch) blades of the low-pressure turbine 130 in the first embodiment include C0.14%, Si0.04%, Mn0.15%, Cr11.5%, Ni2.60%, Mo2.30%, and V0. Quenching and tempering were performed using martensitic steel containing 27%, Nb 0.10% and N 0.07%. This material had a tensile strength of 1314 N / mm 2 (134 kgf / mm 2 ) and a V-notch impact value of 49 J / cm 2 .

最終段以外の低圧動翼41及び静翼42には、いずれもMoを0.1%含有する12%Cr鋼が用いられる。内外部ケーシングにはC0.25%の鋳鋼が用いられる。
低圧ロータシャフト44は低圧タービン130の両端で低圧軸受43によって支持され、低圧軸受43の中心間距離は7500mmで、静翼42に対応する低圧ロータシャフト44の直径は約1280mm、低圧動翼41の植込み部での直径は2275mmである。
For the low-pressure blade 41 and the stationary blade 42 other than the final stage, 12% Cr steel containing 0.1% Mo is used. C0.25% cast steel is used for the inner and outer casings.
The low-pressure rotor shaft 44 is supported by low-pressure bearings 43 at both ends of the low-pressure turbine 130, the distance between the centers of the low-pressure bearings 43 is 7500 mm, the diameter of the low-pressure rotor shaft 44 corresponding to the stationary blade 42 is about 1280 mm, The diameter at the implantation part is 2275 mm.

蒸気中の水滴によるエロージョンを防止するためのエロージョンシールドには、質量でC1.0%,Cr28.0%及びW4.0%を含むCo基合金のステライト板を電子ビーム溶接で接合した。図示しないコンティニュアスカバーは第1の実施形態においては全体一体の鍛造後に切削加工によって形成されたものである。尚、コンティニュアスカバーは機械的に一体に形成することもできる。   For the erosion shield for preventing erosion due to water droplets in the steam, a Co-based alloy stellite plate containing C1.0%, Cr28.0% and W4.0% by mass was joined by electron beam welding. In the first embodiment, a continuous cover (not shown) is formed by cutting after forging as a whole. The continuous cover can also be formed mechanically and integrally.

第1の実施形態における、図3に示す低圧タービン130は、低圧ロータシャフト44の中央部側(ノズルボックス45の側)を初段動翼411とし、低圧動翼41の植込み部の軸方向の幅が、初段動翼411〜3段、4段、5段、6段〜7段及び8段の5段階で徐々に大きくなっており、最終段の幅は初段動翼411の幅に比べ約2.5倍と大きくなっている。   In the first embodiment, the low-pressure turbine 130 shown in FIG. 3 has the central portion side (nozzle box 45 side) of the low-pressure rotor shaft 44 as the first stage moving blade 411 and the axial width of the implanted portion of the low-pressure moving blade 41. However, the first stage blades 411 to 3 stages, 4 stages, 5 stages, 6 stages to 7 stages, and 8 stages are gradually increased, and the width of the final stage is about 2 compared to the width of the first stage rotor blades 411. .5 times larger.

また、静翼42に対応する部分の低圧ロータシャフト44は直径が小さくなっており、その部分の軸方向の幅は低圧動翼41の初段動翼411側から5段、6段及び7段の3段階で徐々に大きくなっており、最終段側の幅は初段動翼411と2段の間に対して約1.9倍大きくなっている。   The portion of the low-pressure rotor shaft 44 corresponding to the stationary blade 42 has a small diameter, and the axial width of the portion is five, six, and seven steps from the first-stage moving blade 411 side of the low-pressure moving blade 41. The width gradually increases in three stages, and the width on the final stage side is about 1.9 times larger than that between the first stage rotor blade 411 and the second stage.

低圧ロータシャフト44における低圧動翼41の植込み部は、静翼42に対応する部分に比較して、低圧ロータシャフト44の直径が太くなっており、低圧動翼41の翼部の長さが大きい程、その植込み部の幅が大きくなっている。植込み部の幅の低圧動翼41の翼部の長さに対する比率は、初段動翼411から最終段で0.15〜0.19であり、初段動翼411から最終段に向かって段階的に小さくなっている。   The implanted portion of the low pressure rotor blade 41 in the low pressure rotor shaft 44 has a larger diameter of the low pressure rotor shaft 44 and the length of the blade portion of the low pressure rotor blade 41 than the portion corresponding to the stationary blade 42. The width of the implanted part is larger. The ratio of the width of the implanted portion to the length of the blade portion of the low pressure moving blade 41 is 0.15 to 0.19 from the first stage moving blade 411 to the last stage, and gradually from the first stage moving blade 411 toward the last stage. It is getting smaller.

また、各静翼42に対応する部分の低圧動翼41と低圧動翼41の間の幅は、初段静翼421(初段動翼411に対する静翼42)と、静翼42の2段(初段静翼421の次段)との間から、最終段とその手前との間までの各段で段階的に大きくなっている。その幅の低圧動翼41の翼部の長さに対する比率は0.25〜1.25で初段動翼411から最終段に向かって小さくなっている。   In addition, the width between the low-pressure blade 41 and the low-pressure blade 41 in the portion corresponding to each stationary blade 42 is the first-stage stationary blade 421 (the stationary blade 42 relative to the first-stage stationary blade 411) and the two stages (first-stage stationary blade 42). It increases in stages at each stage from the stage between the next stage of the stationary blade 421 and the stage before the last stage. The ratio of the width to the length of the blade portion of the low-pressure moving blade 41 is 0.25 to 1.25, and decreases from the first-stage moving blade 411 toward the final stage.

低圧タービン130はタンデムに2台が結合され、その軸受間距離(2つの低圧軸受43の距離)の合計は約18300mmであり、低圧タービン130の低圧動翼41の翼部の長さ(例えば、1092mm(43インチ))に対する、タンデムに結合した2台の低圧タービン130の軸受間距離の合計の比は16.7である。   Two low-pressure turbines 130 are coupled in tandem, and the total distance between the bearings (the distance between the two low-pressure bearings 43) is about 18300 mm, and the blade length of the low-pressure blade 41 of the low-pressure turbine 130 (for example, The ratio of the total distance between the bearings of the two low-pressure turbines 130 connected in tandem to 1092 mm (43 inches) is 16.7.

なお、高圧タービン110(図1参照)及び中圧タービン120(図1参照)への蒸気入口温度610℃、2台の低圧タービン130(図1参照)への蒸気入口温度385℃とする1000MW級大容量発電プラントに対しても同様の構成とすることができる。   Note that the steam inlet temperature to the high pressure turbine 110 (see FIG. 1) and the medium pressure turbine 120 (see FIG. 1) is 610 ° C., and the steam inlet temperature to the two low pressure turbines 130 (see FIG. 1) is 385 ° C. The same configuration can be applied to a large-capacity power plant.

このように構成される高圧タービン110(図2参照)、中圧タービン120(図2参照)及び低圧タービン130(図3参照)が備わる蒸気タービン発電プラント100(図1参照)においては、高圧給水加熱器系統107(図1参照)を出た給水の温度が従来の火力プラントにおける給水温度よりもはるかに高くなっているため、必然的に石炭専焼ボイラ101内の節炭器101b(図1参照)を出た燃焼ガスの温度も従来のボイラに比べてはるかに高くなってくる。このため、このボイラ排ガスからの熱回収を図り、燃焼ガス温度を低下させないようにする。   In the steam turbine power plant 100 (see FIG. 1) provided with the high-pressure turbine 110 (see FIG. 2), the medium-pressure turbine 120 (see FIG. 2), and the low-pressure turbine 130 (see FIG. 3) configured as described above, high-pressure feed water is provided. Since the temperature of the feed water leaving the heater system 107 (see FIG. 1) is much higher than the feed water temperature in the conventional thermal power plant, the economizer 101b (see FIG. 1) in the coal-fired boiler 101 is inevitably produced. The temperature of the combustion gas that has exited) is much higher than that of conventional boilers. For this reason, heat recovery from the boiler exhaust gas is attempted so as not to lower the combustion gas temperature.

1050MW級発電機用ロータシャフト(中圧タービン120と第1発電機G1を結合する発電機用ロータシャフト10a及び低圧タービン130と第2発電機G2を結合する発電機用ロータシャフト10b、図1参照)としては、より高強度のものが用いられる。特に、C0.15〜0.30%,Si0.1〜0.3%,Mn0.5%以下、Ni3.25〜4.5%,Cr2.05〜3.0%,Mo0.25〜0.60%,V0.05〜0.20%を含有する全焼戻しベイナイト組織を有し、室温引張強さ912N/mm(93kgf/mm)以上、特に981N/mm(100kgf/mm)以上、50%FATTが0℃以下、特に−20℃以下とするものが好ましく、21.2KGにおける磁化力が985AT/cm以下とするもの、不純物としてのP、S、Sn、Sb、Asの総量を0.025%以下、Ni/Cr比を2.0以下とするものが好ましい。 1050 MW class generator rotor shaft (generator rotor shaft 10a for coupling the intermediate pressure turbine 120 and the first generator G1, and generator rotor shaft 10b for coupling the low pressure turbine 130 and the second generator G2, see FIG. 1) ) Having higher strength is used. In particular, C0.15-0.30%, Si0.1-0.3%, Mn0.5% or less, Ni3.25-4.5%, Cr2.05-3.0%, Mo0.25-5. 60%, has a fully tempered bainite structure containing V0.05~0.20% at room temperature tensile strength of 912N / mm 2 (93kgf / mm 2) or more, particularly 981N / mm 2 (100kgf / mm 2) or more 50% FATT is 0 ° C. or less, particularly −20 ° C. or less, and the magnetization force at 21.2 KG is 985 AT / cm or less, and the total amount of P, S, Sn, Sb and As as impurities is What makes 0.025% or less and Ni / Cr ratio 2.0 or less is preferable.

高圧タービン110の高圧ロータシャフト23(図2参照)、中圧タービン120の中圧ロータシャフト24(図2参照)、及び低圧タービン130の低圧ロータシャフト44(図3参照)のいずれにおいても中心孔が設けられ、この中心孔を通して超音波検査、目視検査及びけい光探傷によって欠陥の有無が検査される。また、外表面から超音波検査を行うことができ、中心孔が無い構成であってもよい。   A central hole is formed in any of the high pressure rotor shaft 23 (see FIG. 2) of the high pressure turbine 110, the intermediate pressure rotor shaft 24 (see FIG. 2) of the intermediate pressure turbine 120, and the low pressure rotor shaft 44 (see FIG. 3) of the low pressure turbine 130. Through this central hole, the presence or absence of defects is inspected by ultrasonic inspection, visual inspection, and fluorescent flaw detection. Further, an ultrasonic inspection can be performed from the outer surface, and a configuration without a central hole may be employed.

表4は、第1の実施形態における、図1に示す蒸気タービン発電プラント100に係る高圧タービン110、中圧タービン120及び低圧タービン130の主要部に用いた材料の化学組成(質量%)を示す。第1の実施形態においては、高圧部(HP)及び中圧部(IP)の高温部を全部フェライト系の結晶構造を有する熱膨張係数約12×10−6/℃のものにしたので、熱膨張係数の違いによる問題は全くなかった。 Table 4 shows the chemical composition (mass%) of materials used for the main parts of the high-pressure turbine 110, the intermediate-pressure turbine 120, and the low-pressure turbine 130 according to the steam turbine power plant 100 shown in FIG. 1 in the first embodiment. . In the first embodiment, the high-temperature part (HP) and the high-temperature part (IP) are all made of a ferrite-based crystal structure with a thermal expansion coefficient of about 12 × 10 −6 / ° C. There was no problem due to the difference in expansion coefficient.

Figure 0005389763
Figure 0005389763

図2に示す高圧タービン110及び中圧タービン120のロータシャフト(高圧ロータシャフト23、中圧ロータシャフト24)は、表4に記載の耐熱鋼を電気炉で30トン溶解し、カーボン真空脱酸し、金型鋳型に鋳込み、鍛伸して電極棒を作製し、この電極棒として鋳鋼の上部から下部に溶解するようにエレクトロスラグ再溶解し、ロータ形状(直径1050mm、長さ3700mm)に鍛伸して成型した。この鍛伸は、鍛造割れを防ぐために、1150℃以下の温度で行った。またこの鍛鋼を焼鈍熱処理後、1050℃に加熱し水噴霧冷却焼入れ処理、570℃及び700℃で2回焼戻しを行い、最終形状に切削加工によって得られるものである。
図2に示す高圧タービン110においては、エレクトロスラグ鋼塊の下部側を高圧動翼16の初段動翼161側にし、上部側を最終段側にするようにした。
また、高圧ロータシャフト23及び中圧ロータシャフト24のいずれも中心孔を有しているが、不純物を低下させることにより中心孔を無くすことができる。そして、(5×Ni+Mo)=0.33、(100×C+Cr)=17.2であり、第1の実施形態の高圧ロータシャフト23及び中圧ロータシャフト24の中心部の650℃の10時間、10時間および10時間のクリープ破断強度は表1のNo.1〜3と同等であった。特に、長時間側で高い強度を示すものであった。
The rotor shafts of the high-pressure turbine 110 and the intermediate-pressure turbine 120 (high-pressure rotor shaft 23 and intermediate-pressure rotor shaft 24) shown in FIG. Then, cast into a mold and forge to produce an electrode rod, and then remelt the electroslag to dissolve from the upper part to the lower part of the cast steel, and forge it into a rotor shape (diameter: 1050 mm, length: 3700 mm) And molded. This forging was performed at a temperature of 1150 ° C. or lower in order to prevent forging cracks. Further, this forged steel is annealed and heated to 1050 ° C., water spray cooling quenching treatment is performed twice at 570 ° C. and 700 ° C., and the final shape is obtained by cutting.
In the high pressure turbine 110 shown in FIG. 2, the lower side of the electroslag steel ingot is set to the first stage moving blade 161 side of the high pressure moving blade 16 and the upper side is set to the final stage side.
Moreover, although both the high pressure rotor shaft 23 and the medium pressure rotor shaft 24 have a center hole, the center hole can be eliminated by reducing impurities. Then, (5 × Ni + Mo) = 0.33, (100 × C + Cr) = 17.2, 10 3 hours 650 ° C. in the center of the high pressure rotor shaft 23 and intermediate pressure rotor shaft 24 of the first embodiment The creep rupture strength at 10 4 hours and 10 5 hours is No. 1 in Table 1. It was equivalent to 1-3. In particular, it showed high strength on the long time side.

更に、この高圧ロータシャフト23及び中圧ロータシャフト24の中心部を調査した結果、高圧ロータシャフト23、中圧ロータシャフト24、及び後記する高中圧一体型の蒸気タービンのロータシャフトに要求される特性(625℃、10時間クリープ破断強度≧98N/mm、20℃衝撃吸収エネルギー≧14.7J)を十分満足することが確認された。これにより、620℃以上の蒸気中で使用可能な蒸気タービン用のロータシャフトが製造できることが実証された。 Further, as a result of investigating the central portions of the high-pressure rotor shaft 23 and the intermediate-pressure rotor shaft 24, the characteristics required for the high-pressure rotor shaft 23, the intermediate-pressure rotor shaft 24, and the rotor shaft of the high-medium-pressure integrated steam turbine described later. (625 ℃, 10 5 h creep rupture strength ≧ 98N / mm 2, 20 ℃ impact absorption energy ≧ 14.7J) it was confirmed that sufficiently satisfy. Thus, it was demonstrated that a rotor shaft for a steam turbine that can be used in steam at 620 ° C. or higher can be manufactured.

高圧タービン110(図2参照)及び中圧タービン120(図2参照)の動翼(ブレード)及び静翼(ノズル)は、同じく表4に記載の耐熱鋼を真空アーク溶解炉で溶解し、動翼及び静翼の素材形状(幅150mm、高さ50mm、長さ1000mm)に鍛伸して成型した。この鍛伸は、鍛造割れを防ぐために、1150℃以下の温度で行った。またこの鍛鋼を1050℃に加熱し油焼入れ処理、690℃で焼戻しを行い、次いで所定形状に切削加工したものである。   The moving blades (blades) and stationary blades (nozzles) of the high-pressure turbine 110 (see FIG. 2) and the intermediate-pressure turbine 120 (see FIG. 2) are similarly melted in a vacuum arc melting furnace to heat The material shape of the wing and the stationary blade (width 150 mm, height 50 mm, length 1000 mm) was forged and molded. This forging was performed at a temperature of 1150 ° C. or lower in order to prevent forging cracks. The forged steel is heated to 1050 ° C., subjected to oil quenching, tempered at 690 ° C., and then cut into a predetermined shape.

また、この動翼の特性を調査した結果、高圧、中圧の蒸気タービンの初段動翼に要求される特性(625℃、10時間クリープ破断強度≧147N/mm)を十分満足することが確認された。これにより、620℃以上の蒸気中で使用可能な蒸気タービン用の動翼が製造できることが実証された。 As a result of investigating this blade characteristics, high pressure, characteristics required for the first stage moving blade of the intermediate pressure steam turbine (625 ° C., 10 5 h creep rupture strength ≧ 147N / mm 2) be sufficiently satisfied confirmed. As a result, it was demonstrated that a moving blade for a steam turbine that can be used in steam at 620 ° C. or higher can be manufactured.

図2に示す、高圧タービン110及び中圧タービン120の内部ケーシング(高圧内部車室18、中圧内部第1車室20、及び中圧内部第2車室21)、いずれも図示しない主蒸気止め弁ケーシング及び蒸気加減弁ケーシングは、表4に記載の耐熱鋳鋼を電気炉で溶解し、とりべ精錬後、砂型鋳型に鋳込み作製した。鋳込み前に、十分な精錬及び脱酸を行うことにより、引け巣等の鋳造欠陥のないものができた。このケーシング材を用いた溶接性評価は、JISZ3158に準じて行った。予熱、パス間及び後熱開始温度は200℃に、後熱処理は400℃×30分にした。本発明材には溶接割れが認められず、溶接性が良好であった。   The main casing (not shown) of the internal casings of the high-pressure turbine 110 and the intermediate-pressure turbine 120 (the high-pressure internal casing 18, the intermediate-pressure internal first casing 20, and the intermediate-pressure internal second casing 21) shown in FIG. The valve casing and the steam control valve casing were prepared by melting the heat-resistant cast steel shown in Table 4 in an electric furnace, refining the ladle, and casting it into a sand mold. By carrying out sufficient refining and deoxidation before casting, a product having no casting defects such as shrinkage cavities was obtained. The weldability evaluation using this casing material was performed according to JISZ3158. Preheating, between passes, and after heat start temperature were 200 ° C., and post heat treatment was 400 ° C. × 30 minutes. The material of the present invention had no weld cracks and good weldability.

さらに、このケーシングの特性を調査した結果、高圧、中圧、及び後記する高中圧一体型の蒸気タービンのケーシングに要求される特性(625℃、10時間クリープ破断強度≧68N/mm、20℃衝撃吸収エネルギー≧9.8J)を十分満足することと溶接可能であることが確認された。これにより、620℃以上の蒸気中で使用可能な蒸気タービンのケーシングが製造できることが実証された。 Furthermore, the results of the examination of the characteristics of the casing, high pressure, medium pressure, and below to high-intermediate pressure characteristics required for integrated steam turbine casing (625 ° C., 10 5 h creep rupture strength ≧ 68N / mm 2, 20 It was confirmed that the impact absorption energy of ≧ 9.8 J) was sufficiently satisfied and welding was possible. This demonstrated that a steam turbine casing that can be used in steam at 620 ° C. or higher can be produced.

第1の実施形態においては、高圧タービン110及び中圧タービン120のロータシャフトのジャーナル部にCr−Mo低合金鋼を肉盛溶接し、軸受特性を改善させた。供試溶接棒として表5に示す(質量%)被覆アーク溶接棒(直径4.0mm)を用い、肉盛溶接を表6に示す各層ごとに使用溶接棒を組合せて、8層の溶接を行った。各層の厚さは3〜4mmであり、全厚さは約28mmであり、表面を約5mm研削した。溶接施工条件は、予熱、パス間、応力除去焼鈍(SR)開始温度が250〜350℃及びSR処理条件は630℃×36時間保持である。   In the first embodiment, Cr—Mo low alloy steel is welded to the journal portions of the rotor shafts of the high-pressure turbine 110 and the intermediate-pressure turbine 120 to improve bearing characteristics. As the test welding rods, (mass%) covered arc welding rods (4.0 mm in diameter) shown in Table 5 were used, and overlay welding was performed in combination with the welding rods used for each layer shown in Table 6. It was. The thickness of each layer was 3-4 mm, the total thickness was about 28 mm, and the surface was ground about 5 mm. The welding conditions are preheating, between passes, stress relief annealing (SR) start temperature is 250 to 350 ° C., and SR treatment conditions are 630 ° C. × 36 hours.

Figure 0005389763
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溶接部の性能を確認するために板材に同様に肉盛溶接し、160゜の側曲げ試験を行ったが、溶接部に割れは認められず、更に、回転による軸受摺動試験においても、軸受に対する悪影響もなく、耐酸化性に対しても優れたものであった。   In order to confirm the performance of the welded part, overlay welding was similarly performed on the plate material, and a 160 ° side bending test was performed. However, no crack was observed in the welded part. There was no adverse effect on the material, and it was excellent in oxidation resistance.

《第2の実施形態》
表7は蒸気温度600℃、定格出力700MW蒸気タービン発電プラントの主な仕様である。第2の実施形態は、タンデムコンパウンドダブルフロー型、低圧タービンにおける最終段の翼部の長さ1168mm(46インチ)であり、HP(高圧部)・IP(中圧部)一体型及びLP(低圧部)1台(C)又は2台(D)で3000rpmの回転速度を有し、高圧部及び低圧部は、前記した表4に示す主な材料によって構成される。
高圧部(HP)の蒸気温度は600℃、24.5MPa(250kgf/cm)の圧力であり、中圧部(IP)の蒸気温度は600℃に再熱器によって加熱され、4.4〜6.4MPa(45〜65kgf/cm)の圧力で運転される。低圧部(LP)の蒸気温度は400℃で入り、100℃以下、96.3kPa(722mmHg)の真空で復水器に送られる。
<< Second Embodiment >>
Table 7 shows the main specifications of a steam turbine power plant with a steam temperature of 600 ° C. and a rated output of 700 MW. The second embodiment is a tandem compound double flow type, a wing part length of 1168 mm (46 inches) in a low-pressure turbine, HP (high pressure part) / IP (medium pressure part) integrated type, and LP (low pressure) Part) One (C) or two (D) has a rotational speed of 3000 rpm, and the high-pressure part and the low-pressure part are composed of the main materials shown in Table 4 described above.
The steam temperature of the high pressure part (HP) is 600 ° C. and a pressure of 24.5 MPa (250 kgf / cm 2 ), and the steam temperature of the intermediate pressure part (IP) is heated to 600 ° C. by a reheater. It is operated at a pressure of 6.4 MPa (45 to 65 kgf / cm 2 ). The vapor temperature of the low pressure part (LP) enters at 400 ° C. and is sent to the condenser with a vacuum of 100 ° C. or less and 96.3 kPa (722 mmHg).

Figure 0005389763
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(蒸気タービン発電プラント100a)
図4に示すように、第2の実施形態に係る蒸気タービン発電プラント100aは、表7のタービン構成Dに示されるタンデムコンパウンドダブルフロー型であり、高中圧一体型タービン140及び、2台の低圧タービン130aをタンデムに備えて構成され、軸受間距離が約22700mmである。
低圧タービン130aには、発電機用ロータシャフト10cを介して発電機Gが結合されている。
そして、低圧タービン130aの最終段の動翼の翼部の長さ(1168mm)に対して軸受間距離(22700mm)は19.4倍になる。
また、蒸気タービン発電プラント100aの定格出力700MWの1MW当たりの軸受間距離の合計距離が32.4mmである。
その他の構成は、図1に示す蒸気タービン発電プラント100と同等である。
(Steam turbine power plant 100a)
As shown in FIG. 4, the steam turbine power plant 100a according to the second embodiment is a tandem compound double flow type shown in the turbine configuration D of Table 7, and includes a high-medium pressure integrated turbine 140 and two low-pressure turbines. The turbine 130a is provided in tandem, and the distance between the bearings is about 22700 mm.
A generator G is coupled to the low-pressure turbine 130a via a generator rotor shaft 10c.
The distance between the bearings (22700 mm) is 19.4 times as long as the blade length (1168 mm) of the rotor blade in the final stage of the low-pressure turbine 130a.
The total distance between the bearings per 1 MW of the rated output 700 MW of the steam turbine power plant 100a is 32.4 mm.
Other configurations are the same as those of the steam turbine power plant 100 shown in FIG.

なお、図示はしないが、タンデムコンパウンドダブルフロー型の別の形態として、表7のタービン構成Cに示されるように、1台の低圧タービンが、高中圧一体型タービンにタンデムに結合される構成であってもよい。
このように、1台の低圧タービンを含んで構成される蒸気タービン発電プラントは、軸受間距離を約14700mmとして、低圧タービンの最終段動翼の翼部の長さ(1168mm)に対して12.6倍とし、定格出力1MW当たりの軸受間距離の合計距離を21.0mmとする構成が好適である。
Although not shown, as another form of the tandem compound double flow type, as shown in the turbine configuration C of Table 7, one low-pressure turbine is connected to the high-medium pressure integrated turbine in tandem. There may be.
In this way, the steam turbine power plant including one low-pressure turbine has a distance between bearings of about 14700 mm and a length of blades (1168 mm) of the last stage moving blade of the low-pressure turbine. A configuration in which the distance is 6 times and the total distance between the bearings per rated output of 1 MW is 21.0 mm is preferable.

図4に示す石炭専焼ボイラ101で発生した超高温高圧蒸気は、高中圧一体型タービン140の後記する高圧側タービン部140a(図5参照)に流入して動力を発生させたのち、再び石炭専焼ボイラ101の再熱器101aにて再熱されて、高中圧一体型タービン140の後記する中圧側タービン部140b(図5参照)へ流入して動力を発生させる。
この高中圧一体型タービン140の排気蒸気は、低圧タービン130aに流入して動力を発生させた後、復水器102で凝縮する。この凝縮液(給水)は、低圧給水加熱器系統104を経由して脱気器105へ復水ポンプ103で送られる。この脱気器105で脱気された給水は図示しない昇圧ポンプ、給水ポンプ106にて高圧給水加熱器系統107へ送られ昇温された後、石炭専焼ボイラ101へ戻る。
The ultra-high temperature and high pressure steam generated in the coal-fired boiler 101 shown in FIG. 4 flows into a high-pressure turbine section 140a (see FIG. 5), which will be described later, after the high-medium pressure integrated turbine 140 to generate power, and then coal-fired again. It is reheated by the reheater 101a of the boiler 101 and flows into an intermediate pressure side turbine section 140b (see FIG. 5), which will be described later, to generate power.
The exhaust steam of the high-medium pressure integrated turbine 140 flows into the low-pressure turbine 130 a to generate power, and then condenses in the condenser 102. This condensate (feed water) is sent to the deaerator 105 by the condensate pump 103 via the low-pressure feed water heater system 104. The feed water deaerated by the deaerator 105 is sent to a high-pressure feed water heater system 107 by a booster pump and a feed water pump 106 (not shown) and heated, and then returns to the coal-fired boiler 101.

ここで、石炭専焼ボイラ101において、給水は節炭器101b、蒸発器101c、過熱器101dを通って高温高圧の蒸気となる。
また、蒸気を加熱したボイラ燃焼ガスは、節炭器101bを出た後、図示しない空気加熱器に入り空気を加熱する。
なお、給水ポンプ106の駆動には、高中圧一体型タービン140の中圧側タービン部140b(図5参照)からの抽気蒸気で作動する図示しない給水ポンプ駆動用タービンが用いられている。
Here, in the coal-fired boiler 101, the feed water becomes high-temperature and high-pressure steam through the economizer 101b, the evaporator 101c, and the superheater 101d.
The boiler combustion gas that has heated the steam exits the economizer 101b and then enters an air heater (not shown) to heat the air.
Note that the feed water pump 106 is driven by a feed water pump drive turbine (not shown) that operates with extracted steam from the intermediate pressure turbine section 140b (see FIG. 5) of the high-medium pressure integrated turbine 140.

(高中圧一体型タービン140)
図5に示すように、蒸気タービン発電プラント100a(図4参照)に備わる高中圧一体型タービン140は、高圧側タービン部140aと中圧側タービン部140bがタンデムに結合された構造である。
高圧側タービン部140aは、内部ケーシングとしての高圧内部車室18と、その外側の外部ケーシングとしての高圧外部車室19内に高圧動翼16を植設した高中圧ロータシャフト33(ロータシャフト)が備わっている。
高温高圧の蒸気は、石炭専焼ボイラ101(図4参照)によって得られ、フランジ、エルボ25を経由して主蒸気管25aから蒸気入口である主蒸気入口28を通り、ノズルボックス38を経由して高圧動翼16の初段動翼161に導かれる。蒸気は高中圧ロータシャフト33の中央部から流入し、高圧側軸受53の側に向かって流れる構造を有する。高圧動翼16は図中左側の高圧側タービン部140aの側に8段設けられ、これらの高圧動翼16に対応して各々静翼14が設けられる。
高圧動翼16は、鞍型又はゲタ型、ダブテイル型式、ダブルテノンで、高圧動翼16の初段動翼161は、翼部の長さが約40mmである。
(High and medium pressure integrated turbine 140)
As shown in FIG. 5, the high and intermediate pressure integrated turbine 140 provided in the steam turbine power plant 100a (see FIG. 4) has a structure in which a high pressure side turbine portion 140a and an intermediate pressure side turbine portion 140b are coupled in tandem.
The high-pressure turbine section 140a includes a high- and medium-pressure rotor shaft 33 (rotor shaft) in which high-pressure blades 16 are implanted in a high-pressure internal casing 18 as an internal casing and a high-pressure external casing 19 as an external casing outside the high-pressure turbine section 140a. It is equipped.
The high-temperature and high-pressure steam is obtained by the coal-fired boiler 101 (see FIG. 4), passes through the flange and elbow 25, passes from the main steam pipe 25a to the main steam inlet 28 which is the steam inlet, and passes through the nozzle box 38. It is guided to the first stage moving blade 161 of the high pressure moving blade 16. Steam has a structure in which it flows in from the central portion of the high and medium pressure rotor shaft 33 and flows toward the high pressure side bearing 53 side. The high pressure rotor blades 16 are provided in eight stages on the left side of the high pressure side turbine section 140a in the drawing, and the stationary blades 14 are provided corresponding to the high pressure rotor blades 16, respectively.
The high pressure moving blade 16 is a saddle type or getter type, dovetail type, double tenon, and the first stage moving blade 161 of the high pressure moving blade 16 has a blade portion length of about 40 mm.

第2の実施形態に係る蒸気タービン発電プラント100a(図4参照)に備わる高中圧一体型タービン140及び低圧タービン130a(図4参照)の主要部には、前記した表4に示す化学組成(質量%)を有する材料を用いた。
高中圧ロータシャフト33には、第1の実施形態に係る高圧タービン110の高圧ロータシャフト23(図2参照)と同等のものを用いた。又、高中圧ロータシャフト33は中心孔を有しているが、特に、P0.010%以下、S0.005%以下、As0.005%以下、Sn0.005%以下、Sb0.003%以下とする高純化によりその中心孔をなくすことができる。更に、高中圧ロータシャフト33を高中圧一体型タービン140の両端で支持する高圧側軸受53(図5参照)及び中圧側軸受54(図5参照)へのCr−Mo低合金鋼の肉盛溶接層も同様に形成した。又、低圧タービン130a(図4参照)と発電機G(図4参照)を結合する発電機用ロータシャフト10c(図4参照)には、第1の実施形態と同様に高強度のものが用いられる。
The main components of the high-medium pressure integrated turbine 140 and the low-pressure turbine 130a (see FIG. 4) included in the steam turbine power plant 100a (see FIG. 4) according to the second embodiment include the chemical composition (mass shown in Table 4). %) Was used.
As the high and medium pressure rotor shaft 33, the same one as the high pressure rotor shaft 23 (see FIG. 2) of the high pressure turbine 110 according to the first embodiment was used. The high and medium pressure rotor shaft 33 has a center hole, and in particular, P is 0.010% or less, S0.005% or less, As0.005% or less, Sn0.005% or less, and Sb0.003% or less. The central hole can be eliminated by high purification. Furthermore, overlay welding of Cr—Mo low alloy steel to the high pressure side bearing 53 (see FIG. 5) and the medium pressure side bearing 54 (see FIG. 5) which support the high / medium pressure rotor shaft 33 at both ends of the high / medium pressure integrated turbine 140. The layer was formed similarly. Further, the generator rotor shaft 10c (see FIG. 4) for connecting the low-pressure turbine 130a (see FIG. 4) and the generator G (see FIG. 4) has a high strength as in the first embodiment. It is done.

図5に示す高中圧一体型タービン140の高圧側タービン部140aの高中圧ロータシャフト33は、高圧動翼16の初段動翼161と最終段の動翼植込み付根部分の幅は、初段動翼161が最も広く、2段〜7段がそれより小さく、初段動翼161の0.40〜0.56倍でいずれも同等の大きさであり、最終段が初段動翼161と2〜7段の大きさの間にあり、初段動翼161の0.46〜0.62倍の大きさである。   The high / medium pressure rotor shaft 33 of the high pressure turbine section 140a of the high / medium pressure integrated turbine 140 shown in FIG. 5 has a width of the first stage moving blade 161 of the high pressure moving blade 16 and the last stage moving blade implantation root portion. The second stage to the seventh stage are the smallest, 0.40 to 0.56 times as large as the first stage moving blade 161, and the same size, and the last stage is composed of the first stage moving blade 161 and the second to seventh stage. The size is between 0.46 and 0.62 times that of the first stage moving blade 161.

高圧側タービン部140aにおける高圧動翼16の翼部の長さは、初段動翼161が35〜50mm、2段から最終段に向かって各段で長くなっており、特に蒸気タービンの出力によって異なる、2段から最終段までの長さは50〜150mmの範囲内であり、段数は7〜12段の範囲内にある。そして、各段の翼部の長さは2段から最終段に向かって、前段に対して隣り合う長さで1.05〜1.35倍の範囲内で長くなっているとともに、最終段に向かってその比率が徐々に大きくなっている。   The length of the blade portion of the high-pressure moving blade 16 in the high-pressure side turbine portion 140a is 35 to 50 mm for the first-stage moving blade 161, and is longer in each stage from the second stage to the final stage, and particularly varies depending on the output of the steam turbine. The length from the second stage to the last stage is in the range of 50 to 150 mm, and the number of stages is in the range of 7 to 12 stages. And the length of the wing part of each stage is long in the range of 1.05-1.35 times the length adjacent to the previous stage from the second stage to the last stage, The ratio is gradually increasing.

中圧側タービン部140bは、高圧側タービン部140aより排出されて再熱器101a(図4参照)で再度600℃に加熱され、再熱蒸気取込口51(蒸気入口)を経由して高中圧ロータシャフト33の中央部から流入する蒸気によって、低圧タービン130a(図4参照)とともに発電機G(図4参照)を回転させるもので、3000rpmの回転速度で回転される。
中圧側タービン部140bは、内部ケーシングとしての中圧内部第1車室20、中圧内部第2車室21と、その外側の外部ケーシングとしての中圧外部車室22内に、中圧動翼17を植設した高中圧ロータシャフト33が支持される。
そして、高中圧ロータシャフト33に植設される中圧動翼17に対応して静翼15が設けられる。
中圧動翼17は、高圧側タービン部140aの側が初段動翼171となって、高圧側タービン部140aから遠ざかる方向に最終段まで6段設けられる。
中圧動翼17の初段動翼171の翼部の長さは約130mmで、最終段の翼部の長さは約260mmである。そして、ダブテイルは逆クリスマスツリー型である。
The intermediate pressure side turbine section 140b is discharged from the high pressure side turbine section 140a and is heated again to 600 ° C. by the reheater 101a (see FIG. 4), and the high pressure is increased via the reheat steam intake 51 (steam inlet). The steam flowing from the central portion of the rotor shaft 33 rotates the generator G (see FIG. 4) together with the low-pressure turbine 130a (see FIG. 4), and is rotated at a rotational speed of 3000 rpm.
The intermediate pressure side turbine section 140b includes intermediate pressure blades in an intermediate pressure internal first casing 20, an intermediate pressure internal second casing 21, and an intermediate pressure external casing 22 as an outer casing outside thereof. A high and medium pressure rotor shaft 33 in which 17 is implanted is supported.
And the stationary blade 15 is provided corresponding to the intermediate pressure rotor blade 17 implanted in the high intermediate pressure rotor shaft 33.
The intermediate pressure blade 17 is provided in six stages up to the final stage in the direction away from the high pressure turbine section 140a, with the high pressure turbine section 140a side serving as the first stage blade 171.
The length of the first stage blade 171 of the medium pressure blade 17 is about 130 mm, and the length of the last stage blade is about 260 mm. And the dovetail is a reverse Christmas tree type.

高中圧ロータシャフト33は、中圧側タービン部140bにおいて、中圧動翼17の動翼植込み付根部分の軸方向幅が初段動翼171で最も大きく、2段がそれより小さく、3段〜5段が2段より小さく、いずれも同じで、最終段の動翼植込み付根部分の軸方向幅は3段〜5段と2段の間の大きさで、初段動翼171の0.48〜0.64倍である。初段動翼171は2段の1.1〜1.5倍である。   In the medium pressure side turbine section 140b, the high intermediate pressure rotor shaft 33 has the largest axial width of the root blade implantation root portion of the intermediate pressure rotor blade 17 at the first stage rotor blade 171 and two stages smaller than that, and the third to fifth stages. Is smaller than two stages, both of which are the same, and the axial width of the root part of the rotor blade implantation at the final stage is between 3 and 5 and 2 stages, and 0.48 to 0. It is 64 times. The first stage moving blade 171 is 1.1 to 1.5 times as large as the second stage.

中圧側タービン部140bにおける中圧動翼17の翼部の長さは、初段動翼171から最終段に向かって各段で長くなっており、蒸気タービンの出力によって異なる翼部の長さは、初段動翼171から最終段までの長さが90〜350mm、段数が6〜9段の範囲内にあり、各段の翼部の長さは、2段から最終段に向かって、前段に対して隣り合う長さで1.10〜1.25の割合で長くなっている。   The length of the blade portion of the intermediate pressure rotor blade 17 in the intermediate pressure side turbine portion 140b is increased in each stage from the first stage rotor blade 171 toward the final stage, and the length of the blade section that varies depending on the output of the steam turbine is The length from the first stage moving blade 171 to the last stage is 90 to 350 mm, and the number of stages is in the range of 6 to 9 stages. The length of the blade part of each stage is from the second stage to the last stage with respect to the previous stage. The adjacent lengths are longer at a rate of 1.10 to 1.25.

中圧動翼17の植込み部は、静翼15に対応する部分に比較して高中圧ロータシャフト33の直径が大きくなっており、その幅は中圧動翼17の翼部の長さと位置に関係する。植込み部の幅の中圧動翼17の翼部の長さに対する比率は、初段動翼171が最も大きく、1.35〜1.80倍、2段が0.88〜1.18倍、3段〜6段が最終段に向かって小さくなっており、0.40〜0.65倍である。   In the implanted portion of the intermediate pressure blade 17, the diameter of the high intermediate pressure rotor shaft 33 is larger than that of the portion corresponding to the stationary blade 15, and the width thereof corresponds to the length and position of the blade portion of the intermediate pressure blade 17. Involved. The ratio of the intermediate pressure rotor blade 17 to the blade length of the implanted part width is the largest in the first stage rotor blade 171, 1.35 to 1.80 times, and the second stage is 0.88 to 1.18 times 3 Stages to 6 stages become smaller toward the final stage, which is 0.40 to 0.65 times.

第2の実施形態において、タンデムに結合した2台の低圧タービン130aを備えた蒸気タービン発電プラント100a(図4参照)の高中圧一体型タービン140(図5参照)は、軸受間距離(高圧側軸受53と中圧側軸受54の距離)が約6700mmであり、低圧タービン130aに備わる動翼の最終段の翼部の長さ(1168mm)に対して5.7倍であり、また定格出力1MW当たり9.57mmである。   In the second embodiment, the high-medium pressure integrated turbine 140 (see FIG. 5) of the steam turbine power plant 100a (see FIG. 4) including the two low-pressure turbines 130a coupled to the tandem has an inter-bearing distance (high-pressure side). The distance between the bearing 53 and the intermediate pressure side bearing 54) is about 6700 mm, 5.7 times the blade length (1168 mm) of the final stage of the moving blade of the low pressure turbine 130a, and per rated output of 1 MW. 9.57 mm.

第2の実施形態においても、高中圧一体型タービン140(図5参照)の高中圧ロータシャフト33(図5参照)の高圧側軸受53(図5参照)及び中圧側軸受54(図5参照)には、第1の実施形態と同様に低合金鋼の肉盛溶接層が設けられる。   Also in the second embodiment, the high-pressure bearing 53 (see FIG. 5) and the medium-pressure bearing 54 (see FIG. 5) of the high and medium pressure rotor shaft 33 (see FIG. 5) of the high and medium pressure integrated turbine 140 (see FIG. 5). As in the first embodiment, a build-up weld layer of low alloy steel is provided.

(低圧タービン130a)
図6は、第2の実施形態に係る蒸気タービン発電プラントに備わる低圧タービンの構造を示す断面図である。
図4に示すように、第2の実施形態に係る蒸気タービン発電プラント100aにおいては、2台の低圧タービン130aがタンデムに結合され、さらに、高中圧一体型タービン140にタンデムに結合される。
(Low pressure turbine 130a)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a low-pressure turbine provided in the steam turbine power plant according to the second embodiment.
As shown in FIG. 4, in the steam turbine power plant 100a according to the second embodiment, two low-pressure turbines 130a are coupled in tandem, and are further coupled in tandem with the high-medium pressure integrated turbine 140.

図6に示すように、蒸気タービン発電プラント100a(図4参照)に備わる低圧タービン130aの低圧動翼41は、ノズルボックス45の位置を中心に側面視で左右対称に6段あり、低圧動翼41に対応して静翼42が設けられる。
低圧動翼41は、低圧ロータシャフト44の中央部側(ノズルボックス45の側)が初段動翼411であり、最終段の動翼41は翼部の長さが1168mm(46インチ)である。
そして、動翼41には、第1の実施形態に係る低圧タービン130(図2参照)と同様にTi基合金又は高強度12%Cr鋼が用いられる。
低圧ロータシャフト44は第1の実施形態に係る低圧タービン130(図2参照)と同様にスーパークリーン材の全焼戻しベイナイト組織を有する鍛鋼が用いられる。最終段とその前段以外の低圧動翼41及び静翼42にはいずれもMoを0.1%含有する12%Cr鋼が用いられる。
また、低圧ロータシャフト44、低圧動翼41、静翼42等を内包する図示しない内外部ケーシング材には、C0.25%の前記した組成の鋳鋼が用いられる。第2の実施形態における軸受43の中心間距離は8000mmで、静翼42に対応する低圧ロータシャフト44の直径は約800mm、動翼41の植込み部における低圧ロータシャフト44の直径は各段同じである。静翼42に対応する低圧ロータシャフト44の直径に対する軸受中心間の距離は10倍である。
As shown in FIG. 6, the low-pressure blade 41 of the low-pressure turbine 130 a provided in the steam turbine power plant 100 a (see FIG. 4) has six stages left and right symmetrically in the side view centering on the position of the nozzle box 45. Corresponding to 41, a stationary blade 42 is provided.
In the low pressure rotor blade 41, the central portion side (nozzle box 45 side) of the low pressure rotor shaft 44 is the first stage rotor blade 411, and the last stage rotor blade 41 has a blade portion length of 1168 mm (46 inches).
For the rotor blade 41, Ti-based alloy or high-strength 12% Cr steel is used as in the low-pressure turbine 130 (see FIG. 2) according to the first embodiment.
As for the low-pressure rotor shaft 44, forged steel having a super-tempered tempered bainite structure is used similarly to the low-pressure turbine 130 (see FIG. 2) according to the first embodiment. 12% Cr steel containing 0.1% Mo is used for the low pressure blade 41 and the stationary blade 42 other than the final stage and the preceding stage.
Further, cast steel having the above-described composition of C0.25% is used for an inner / outer casing material (not shown) containing the low-pressure rotor shaft 44, the low-pressure rotor blade 41, the stationary blade 42, and the like. The distance between the centers of the bearings 43 in the second embodiment is 8000 mm, the diameter of the low-pressure rotor shaft 44 corresponding to the stationary blade 42 is about 800 mm, and the diameter of the low-pressure rotor shaft 44 in the implanted portion of the moving blade 41 is the same in each stage. is there. The distance between the bearing centers with respect to the diameter of the low-pressure rotor shaft 44 corresponding to the stationary blade 42 is 10 times.

第2の実施形態に係る低圧タービン130aの1168mm(46インチ)翼には、C0.23%,Si0.06%,Mn0.15%,Cr11.4%,Ni2.65%,Mo3.10%,V0.25%,Nb0.11%,N0.06%を含むマルテンサイト鋼を用い、焼入れ及び焼戻しを行った。このものの引張強さが1421N/mm(145kgf/mm)、Vノッチ衝撃値が60.8J/cmであった。 The 1168 mm (46 inch) blades of the low-pressure turbine 130a according to the second embodiment include C 0.23%, Si 0.06%, Mn 0.15%, Cr 11.4%, Ni 2.65%, Mo 3.10%, Quenching and tempering were performed using martensitic steel containing V0.25%, Nb0.11%, N0.06%. This material had a tensile strength of 1421 N / mm 2 (145 kgf / mm 2 ) and a V-notch impact value of 60.8 J / cm 2 .

低圧ロータシャフト44には、低圧動翼41の植込み部が設けられ、最終段のダブテイルにはフォーク型の他に逆クリスマスツリー型も同様に用いられる。   The low-pressure rotor shaft 44 is provided with an implanted portion of the low-pressure rotor blade 41, and a reverse Christmas tree type is similarly used for the final stage dovetail in addition to the fork type.

図6に示す低圧タービン130aでは、低圧動翼41の動翼植込み付根部分の軸方向の幅は、初段動翼411が最も小さく、最終段に向かって2段、3段が同等、4段、5段が同等で4段階で徐々に大きくなっており、最終段の植込み部の幅は初段動翼411の植込み部の幅に比べ6.2〜7.0倍と大きくなっている。
2段、3段は初段動翼411の1.15〜1.40倍、4段、5段が2段、3段の2.2〜2.6倍、最終段が4段、5段の2.8〜3.2倍となっている。
なお、動翼植込み付根部分の幅は末広がりの延長線と低圧ロータシャフト44の直径とを結ぶ点で示す。
In the low-pressure turbine 130a shown in FIG. 6, the axial width of the root portion of the low-pressure moving blade 41 in the moving blade implantation is the smallest in the first-stage moving blade 411, and the second and third stages are equivalent to the fourth stage toward the final stage. The five stages are equivalent and gradually increase in four stages, and the width of the implanted part in the final stage is 6.2 to 7.0 times larger than the width of the implanted part of the first stage moving blade 411.
2nd and 3rd stages are 1.15 to 1.40 times the first stage rotor blade 411, 4th and 5th stages are 2nd and 3rd stages, 2.2 to 2.6 times, and the final stage is 4th and 5th stages. 2.8-3.2 times.
In addition, the width of the root embedded portion of the moving blade is indicated by a point connecting the extended line extending toward the end and the diameter of the low pressure rotor shaft 44.

第2の実施形態に係る低圧動翼41の翼部の長さは、初段動翼411の102mm(4インチ)から1168mm(46インチ)の最終段に向かって各段で長くなっており、最大8段で、各段の翼部の長さは、2段から最終段に向かって、前段に対して隣り合う長さで1.2〜1.9倍の範囲内で徐々に長くなっている。   The length of the blade portion of the low-pressure moving blade 41 according to the second embodiment is longer at each step from the 102 mm (4 inches) of the first stage moving blade 411 toward the final stage of 1168 mm (46 inches). In eight stages, the length of the wing part of each stage is gradually increased from 1.2 to 1.9 times the length adjacent to the previous stage from the second stage to the last stage. .

低圧動翼41の動翼植込み付根部分は、静翼42に対応する部分に比較して低圧ロータシャフト44の直径が大きく末広がりになっており、低圧動翼41の翼部の長さが大きい程その植込み幅は大きくなっている。その幅の低圧動翼41の翼部の長さに対する比率は、初段動翼411から最終段の前までが0.30〜1.5であり、その比率は初段動翼411から最終段の前に向かって徐々に小さくなっており、後段の比率はその1つ手前のものより0.15〜0.40の範囲内で徐々に小さくなっている。最終段は0.50〜0.65の比率である。   The blade root portion of the low pressure blade 41 has a larger diameter at the lower end of the low pressure rotor shaft 44 than the portion corresponding to the stationary blade 42, and the length of the blade portion of the low pressure blade 41 increases. The implantation width is large. The ratio of the width to the length of the blade portion of the low pressure moving blade 41 is 0.30 to 1.5 from the first stage moving blade 411 to before the final stage, and the ratio is from the first stage moving blade 411 to the front of the final stage. The ratio of the latter stage is gradually smaller within the range of 0.15 to 0.40 than the one immediately before. The final stage has a ratio of 0.50 to 0.65.

第2の実施形態の低圧動翼41の最終段における、低圧ロータシャフト44の平均直径は、3000rpm、1092mm(43インチ)翼で2590mm、3600rpm、914mm(36インチ)翼で2160mm、3000rpm、1168mm(46インチ)翼で2665mm、3600rpm、965mm(38インチ)翼で2220mmとした。   The average diameter of the low-pressure rotor shaft 44 in the final stage of the low-pressure rotor blade 41 of the second embodiment is 2590 mm, 3600 rpm, 914 mm (36 inch) blade, 2160 mm, 3000 rpm, 1168 mm (3000 rpm, 1092 mm (43 inch) blade). 46 inch) blades were 2665 mm, 3600 rpm, 965 mm (38 inch) blades and 2220 mm.

第2の実施形態に係る低圧タービン130a(図6参照)のエロージョンシールドは、第1の実施形態に係る低圧タービン130(図3参照)と同様にステライト合金板が電子ビーム溶接又はTIG溶接によって接合される。エロージョンシールドは湿り蒸気が直接当たる表側とその裏側の2個所でエロージョンシールド部材の全長に渡って溶接される。表側は幅が裏側より大きく、上下端部も溶接される。   In the erosion shield of the low-pressure turbine 130a (see FIG. 6) according to the second embodiment, the stellite alloy plate is joined by electron beam welding or TIG welding in the same manner as the low-pressure turbine 130 (see FIG. 3) according to the first embodiment. Is done. The erosion shield is welded over the entire length of the erosion shield member at two locations on the front side and the back side where the wet steam directly hits. The front side is wider than the back side, and the upper and lower ends are also welded.

このように構成される高中圧一体型タービン140(図5参照)及び低圧タービン130a(図6参照)を備える蒸気タービン発電プラント100a(図4参照)においては、高圧給水加熱器系統107(図4参照)を出た給水の温度が、従来の火力プラントにおける給水温度よりもはるかに高くなっているため、必然的に石炭専焼ボイラ101内の節炭器101b(図4参照)を出た燃焼ガスの温度も従来のボイラに比べてはるかに高くなってくる。このため、このボイラ排ガスからの熱回収をはかり燃焼ガス温度を低下させないようにする。   In the steam turbine power plant 100a (see FIG. 4) including the high-medium pressure integrated turbine 140 (see FIG. 5) and the low-pressure turbine 130a (see FIG. 6) configured as described above, the high-pressure feed water heater system 107 (see FIG. 4). Since the temperature of the feed water leaving the reference) is much higher than the feed water temperature in the conventional thermal power plant, the combustion gas inevitably leaving the economizer 101b (see FIG. 4) in the coal-fired boiler 101 The temperature is much higher than that of conventional boilers. For this reason, heat recovery from the boiler exhaust gas is carried out so as not to lower the combustion gas temperature.

第1の実施形態、第2の実施形態の他、高中圧一体型タービンの蒸気入口温度610℃以上、低圧タービンへの蒸気入口温度約400℃及び出口温度を約60℃とする1000MW級大容量発電プラントに対しても同様の構成とすることができる。尚、蒸気温度として、593℃又は630℃においても、本実施形態の材料構成及び構造をそのまま使用できる。   In addition to the first and second embodiments, a 1000 MW class large capacity with a steam inlet temperature of 610 ° C. or higher, a steam inlet temperature to a low pressure turbine of about 400 ° C. and an outlet temperature of about 60 ° C. The same configuration can be applied to the power plant. In addition, even if it is 593 degreeC or 630 degreeC as vapor | steam temperature, the material structure and structure of this embodiment can be used as it is.

14 静翼
15 静翼
16 高圧動翼(動翼)
17 中圧動翼(動翼)
18 高圧内部車室(内部ケーシング)
20 中圧内部第1車室(内部ケーシング)
21 中圧内部第2車室(内部ケーシング)
23 高圧ロータシャフト(蒸気タービン用ロータシャフト)
24 中圧ロータシャフト(蒸気タービン用ロータシャフト)
28 主蒸気入口(蒸気入口)
40 暖機蒸気入口(蒸気入口)
100,100a 蒸気タービン発電プラント
101 石炭専焼ボイラ
101a 再熱器
110 高圧タービン
120 中圧タービン
130 低圧タービン
140 高中圧一体型タービン
140a 高圧側タービン部
140b 中圧側タービン部
161,171 初段動翼(動翼の初段)
G 発電機
G1 第1発電機
G2 第2発電機
14 Stator Blade 15 Stator Blade 16 High Pressure Rotor (Robot)
17 Medium pressure blade (blade)
18 High-pressure interior compartment (inner casing)
20 Medium pressure internal first compartment (inner casing)
21 Medium pressure internal second compartment (inner casing)
23 High-pressure rotor shaft (rotor shaft for steam turbine)
24 Medium pressure rotor shaft (rotor shaft for steam turbine)
28 Main steam inlet (steam inlet)
40 Warm-up steam inlet (steam inlet)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,100a Steam turbine power plant 101 Coal-fired boiler 101a Reheater 110 High-pressure turbine 120 Medium-pressure turbine 130 Low-pressure turbine 140 High-medium pressure integrated turbine 140a High-pressure side turbine part 140b Medium-pressure side turbine part 161,171 First stage moving blade (moving blade First stage)
G generator G1 first generator G2 second generator

Claims (11)

質量で、C0.06〜0.13%,Si0.15%以下,Mn0.1〜1.0%,Ni0.005〜0.1%,Cr8.5〜10.0%,Mo0.05〜0.50%,W1.0〜3.0%,V0.05〜0.30%,Nb0.02〜0.10%,Co0.5〜2.5%,N0.005〜0.035%,B0.001〜0.030%及びAl0.0005〜0.006%を含み、(5×Ni+Mo)が0.3〜0.9%,(100×C+Cr)が15.5〜20.5%,残部がFe及び不可避的不純物からなるマルテンサイト鋼により構成されることを特徴とする蒸気タービン用ロータシャフト。   By mass, C0.06-0.13%, Si0.15% or less, Mn0.1-1.0%, Ni0.005-0.1%, Cr8.5-10.0%, Mo0.05-0 .50%, W 1.0-3.0%, V 0.05-0.30%, Nb 0.02-0.10%, Co 0.5-2.5%, N 0.005-0.035%, B0 .001-0.030% and Al 0.0005-0.006%, (5 × Ni + Mo) is 0.3-0.9%, (100 × C + Cr) is 15.5-20.5%, the balance Is made of martensitic steel made of Fe and inevitable impurities. 質量で、C0.06〜0.13%,Si0.15%以下,Mn0.1〜1.0%,Ni0.005〜0.1%,Cr8.5〜10.0%,Mo0.05〜0.50%,W1.0〜3.0%,V0.05〜0.30%,Nb0.02〜0.10%,Co0.5〜2.5%,N0.005〜0.035%,B0.001〜0.030%及びAl0.0005〜0.006%を含み、(5×Ni+Mo)が0.3〜0.9%,(100×C+Cr)が15.5〜20.5%,残部がFe及び不可避的不純物からなるマルテンサイト鋼により構成され、650℃、10時間クリープ破断強度が98N/mm以上であることを特徴とする蒸気タービン用ロータシャフト。 By mass, C0.06-0.13%, Si0.15% or less, Mn0.1-1.0%, Ni0.005-0.1%, Cr8.5-10.0%, Mo0.05-0 .50%, W 1.0-3.0%, V 0.05-0.30%, Nb 0.02-0.10%, Co 0.5-2.5%, N 0.005-0.035%, B0 .001-0.030% and Al 0.0005-0.006%, (5 × Ni + Mo) is 0.3-0.9%, (100 × C + Cr) is 15.5-20.5%, the balance There is constituted by martensite steel consisting of Fe and unavoidable impurities, 650 ° C., a steam turbine rotor shaft, characterized in that 10 5 hours creep rupture strength of 98 N / mm 2 or more. ロータシャフトと、
前記ロータシャフトに植設された動翼と、
前記動翼への蒸気の流入を案内する静翼及び当該静翼を保持する内部ケーシングと、を備え、
前記動翼は少なくとも片側に5段以上を有し、初段が複流である高圧タービンにおいて、
前記ロータシャフトが、請求項1又は請求項2に記載の蒸気タービン用ロータシャフトであることを特徴とする高圧タービン。
A rotor shaft;
A rotor blade implanted in the rotor shaft;
A stationary blade that guides the inflow of steam into the moving blade and an inner casing that holds the stationary blade,
In the high pressure turbine in which the rotor blade has at least five stages on one side and the first stage is a double flow,
The high-pressure turbine according to claim 1, wherein the rotor shaft is a rotor shaft for a steam turbine according to claim 1.
ロータシャフトと、
前記ロータシャフトに植設された動翼と、
前記動翼への蒸気の流入を案内する静翼及び当該静翼を保持する内部ケーシングと、を備え、
前記動翼は左右対称に各6段以上を有し、前記ロータシャフトの中央部に初段が植設された複流構造である中圧タービンにおいて、
前記ロータシャフトが、請求項1又は請求項2に記載の蒸気タービン用ロータシャフトであることを特徴とする中圧タービン。
A rotor shaft;
A rotor blade implanted in the rotor shaft;
A stationary blade that guides the inflow of steam into the moving blade and an inner casing that holds the stationary blade,
In the intermediate pressure turbine having a double flow structure in which the rotor blade has six or more stages symmetrically and the first stage is implanted in the center of the rotor shaft,
The intermediate pressure turbine, wherein the rotor shaft is the rotor shaft for a steam turbine according to claim 1 or 2.
ロータシャフトと、
前記ロータシャフトに植設された動翼と、
前記動翼への蒸気の流入を案内する静翼及び当該静翼を保持する内部ケーシングと、を備え、
前記動翼は6段以上を有するとともに蒸気発生器で発生した高温高圧の蒸気が前記ロータシャフトの中央部から流入する高圧側タービン部と、前記動翼は5段以上を有するとともに前記高圧側タービン部から排気されて再熱器で加熱された蒸気が前記ロータシャフトの中央部から流入する中圧側タービン部が、タンデムに結合された高中圧一体型タービンにおいて、
前記ロータシャフトが、請求項1又は請求項2に記載の蒸気タービン用ロータシャフトであることを特徴とする高中圧一体型タービン。
A rotor shaft;
A rotor blade implanted in the rotor shaft;
A stationary blade that guides the inflow of steam into the moving blade and an inner casing that holds the stationary blade,
The rotor blade has six or more stages and a high-pressure side turbine section into which high-temperature and high-pressure steam generated by a steam generator flows from the center of the rotor shaft, and the rotor blade has five or more stages and the high-pressure side turbine. In the high and intermediate pressure integrated turbine in which the intermediate pressure side turbine portion in which the steam exhausted from the portion and heated by the reheater flows from the central portion of the rotor shaft is coupled to the tandem,
The high- and medium-pressure integrated turbine according to claim 1, wherein the rotor shaft is the rotor shaft for a steam turbine according to claim 1.
ロータシャフトと、
前記ロータシャフトに植設された動翼と、
前記動翼への蒸気の流入を案内する静翼及び当該静翼を保持する内部ケーシングと、を備え、
前記動翼は少なくとも片側に5段以上を有し、初段が複流である高圧タービンにおいて、
前記ロータシャフトが、質量で、C0.06〜0.13%,Si0.15%以下,Mn0.1〜1.0%,Ni0.005〜0.1%,Cr8.5〜10.0%,Mo0.05〜0.50%,W1.0〜3.0%,V0.05〜0.30%,Nb0.02〜0.10%,Co0.5〜2.5%,N0.005〜0.035%,B0.001〜0.030%及びAl0.0005〜0.006%を含み、(5×Ni+Mo)が0.3〜0.9%,(100×C+Cr)が15.5〜20.5%,残部がFe及び不可避的不純物からなるマルテンサイト鋼により構成されることを特徴とする高圧タービン。
A rotor shaft;
A rotor blade implanted in the rotor shaft;
A stationary blade that guides the inflow of steam into the moving blade and an inner casing that holds the stationary blade,
In the high pressure turbine in which the rotor blade has at least five stages on one side and the first stage is a double flow,
The rotor shaft is, by mass, C 0.06 to 0.13%, Si 0.15% or less, Mn 0.1 to 1.0%, Ni 0.005 to 0.1%, Cr 8.5 to 10.0%, Mo 0.05 to 0.50%, W 1.0 to 3.0%, V 0.05 to 0.30%, Nb 0.02 to 0.10%, Co 0.5 to 2.5%, N 0.005 to 0 0.035%, B0.001-0.030% and Al 0.0005-0.006%, (5 × Ni + Mo) 0.3-0.9%, (100 × C + Cr) 15.5-20 A high-pressure turbine characterized in that the balance is made of martensitic steel consisting of 5%, the balance being Fe and inevitable impurities.
ロータシャフトと、
前記ロータシャフトに植設された動翼と、
前記動翼への蒸気の流入を案内する静翼及び当該静翼を保持する内部ケーシングと、を備え、
前記動翼は左右対称に各6段以上を有し、前記ロータシャフトの中央部に初段が植設された複流構造である中圧タービンにおいて、
前記ロータシャフトが、質量で、C0.06〜0.13%,Si0.15%以下,Mn0.1〜1.0%,Ni0.005〜0.1%,Cr8.5〜10.0%,Mo0.05〜0.50%,W1.0〜3.0%,V0.05〜0.30%,Nb0.02〜0.10%,Co0.5〜2.5%,N0.005〜0.035%,B0.001〜0.030%及びAl0.0005〜0.006%を含み、(5×Ni+Mo)が0.3〜0.9%,(100×C+Cr)が15.5〜20.5%,残部がFe及び不可避的不純物からなるマルテンサイト鋼により構成されることを特徴とする中圧タービン。
A rotor shaft;
A rotor blade implanted in the rotor shaft;
A stationary blade that guides the inflow of steam into the moving blade and an inner casing that holds the stationary blade,
In the intermediate pressure turbine having a double flow structure in which the rotor blade has six or more stages symmetrically and the first stage is implanted in the center of the rotor shaft,
The rotor shaft is, by mass, C 0.06 to 0.13%, Si 0.15% or less, Mn 0.1 to 1.0%, Ni 0.005 to 0.1%, Cr 8.5 to 10.0%, Mo 0.05 to 0.50%, W 1.0 to 3.0%, V 0.05 to 0.30%, Nb 0.02 to 0.10%, Co 0.5 to 2.5%, N 0.005 to 0 0.035%, B0.001-0.030% and Al 0.0005-0.006%, (5 × Ni + Mo) 0.3-0.9%, (100 × C + Cr) 15.5-20 An intermediate pressure turbine characterized in that it is made of martensite steel consisting of 5%, the balance being Fe and inevitable impurities.
ロータシャフトと、
前記ロータシャフトに植設された動翼と、
前記動翼への蒸気の流入を案内する静翼及び当該静翼を保持する内部ケーシングと、を備え、
前記動翼は6段以上を有するとともに蒸気発生器で発生した高温高圧の蒸気が前記ロータシャフトの中央部から流入する高圧側タービン部と、前記動翼は5段以上を有するとともに前記高圧側タービン部から排気されて再熱器で加熱された蒸気が前記ロータシャフトの中央部から流入する中圧側タービン部が、タンデムに結合された高中圧一体型タービンにおいて、
前記ロータシャフトが、質量で、C0.06〜0.13%,Si0.15%以下,Mn0.1〜1.0%,Ni0.005〜0.1%,Cr8.5〜10.0%,Mo0.05〜0.50%,W1.0〜3.0%,V0.05〜0.30%,Nb0.02〜0.10%,Co0.5〜2.5%,N0.005〜0.035%,B0.001〜0.030%及びAl0.0005〜0.006%を含み、(5×Ni+Mo)が0.3〜0.9%,(100×C+Cr)が15.5〜20.5%,残部がFe及び不可避的不純物からなるマルテンサイト鋼により構成されることを特徴とする高中圧一体型タービン。
A rotor shaft;
A rotor blade implanted in the rotor shaft;
A stationary blade that guides the inflow of steam into the moving blade and an inner casing that holds the stationary blade,
The rotor blade has six or more stages and a high-pressure side turbine section into which high-temperature and high-pressure steam generated by a steam generator flows from the center of the rotor shaft, and the rotor blade has five or more stages and the high-pressure side turbine. In the high and intermediate pressure integrated turbine in which the intermediate pressure side turbine portion in which the steam exhausted from the portion and heated by the reheater flows from the central portion of the rotor shaft is coupled to the tandem,
The rotor shaft is, by mass, C 0.06 to 0.13%, Si 0.15% or less, Mn 0.1 to 1.0%, Ni 0.005 to 0.1%, Cr 8.5 to 10.0%, Mo 0.05 to 0.50%, W 1.0 to 3.0%, V 0.05 to 0.30%, Nb 0.02 to 0.10%, Co 0.5 to 2.5%, N 0.005 to 0 0.035%, B0.001-0.030% and Al 0.0005-0.006%, (5 × Ni + Mo) 0.3-0.9%, (100 × C + Cr) 15.5-20 A high-medium pressure integrated turbine characterized in that it is made of martensite steel consisting of 5%, the balance being Fe and inevitable impurities.
高圧タービンと低圧タービンと第1発電機とがタンデムに結合され、更に、中圧タービンと低圧タービンと第2発電機とがタンデムに結合された蒸気タービン発電プラントにおいて、
前記高圧タービンが請求項3又は請求項6に記載の高圧タービンであり、前記中圧タービンが請求項4又は請求項7に記載の中圧タービンであることを特徴とする蒸気タービン発電プラント。
In a steam turbine power plant in which a high-pressure turbine, a low-pressure turbine, and a first generator are coupled in tandem, and an intermediate-pressure turbine, a low-pressure turbine, and a second generator are coupled in tandem,
The steam turbine power plant, wherein the high-pressure turbine is the high-pressure turbine according to claim 3 or 6, and the intermediate-pressure turbine is the intermediate-pressure turbine according to claim 4 or 7.
高圧タービンと中圧タービンと第1発電機とがタンデムに結合され、更に、タンデムに結合される2台の低圧タービンと第2発電機とがタンデムに結合された蒸気タービン発電プラントにおいて、
前記高圧タービンが請求項3又は請求項6に記載の高圧タービンであり、前記中圧タービンが請求項4又は請求項7に記載の中圧タービンであることを特徴とする蒸気タービン発電プラント。
In a steam turbine power plant in which a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine, and a first generator are coupled in tandem, and two low-pressure turbines coupled to the tandem and a second generator are coupled in tandem.
The steam turbine power plant, wherein the high-pressure turbine is the high-pressure turbine according to claim 3 or 6, and the intermediate-pressure turbine is the intermediate-pressure turbine according to claim 4 or 7.
高中圧一体型タービンと低圧タービンと発電機とがタンデムに結合された蒸気タービン発電プラントにおいて、
前記高中圧一体型タービンが請求項5又は請求項8に記載の高中圧一体型タービンであることを特徴とする蒸気タービン発電プラント。
In a steam turbine power plant in which a high-medium pressure integrated turbine, a low-pressure turbine, and a generator are connected in tandem,
A steam turbine power plant, wherein the high and medium pressure integrated turbine is the high and medium pressure integrated turbine according to claim 5 or 8.
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