JP5522802B2 - タービンロータ等の大型溶接構造物の異材溶接部材及びタービンロータ - Google Patents
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Description
本発明の実施例1について、以下、図1〜6を参照して説明する。実施例1は、異材溶接部としてタービンロータの異材溶接部を示したが、他の製品の異材溶接部であっても構わない。溶接部を構成する二つの異材の仕様とその組成範囲については、次の表1に示す。実施例1は、表1の中から、Ni基超合金及び12%Cr鋼を取り上げ、これらから異材溶接部を構成するものとした。
体積)
本発明に係る実施例2について、図8を参照して説明する。実施例1は、異材溶接部の製造方法における溶接部の底部側の形状に関する特徴を備えるものであったが、実施例2は、異材溶接部の製造方法における溶接部の底部側に加えて開口部側に関する特徴を備えるものである。ここでは、実施例1と一致する点についての説明は割愛し、実施例1との相違点のみを、以下、説明する。
本発明に係る実施例3について、図9を参照して説明する。実施例3における二つの異材として、Ni基超合金と1%Cr−Mo-V系鋼とした。実施例2においては、異材溶接部の製造方法における溶接部の底部側の形状に関するものであったが、実施例3においては、かかる底部側の材質に関するものである。実施例2と一致する点についての説明は割愛し、実施例2との相違点のみを、以下、説明する。
本発明に係る実施例4について、図10を参照して説明する。実施例4における二つの異材として、Ni−Fe基合金と12%Cr系鋼とした。実施例1においては、異材溶接部の製造方法における溶接部の底部側の形状に関する特徴を示した。実施例4においては、異材溶接部の製造方法における溶接部の底部側の形状に関する特徴を示す。実施例1と一致する点の説明は割愛し、実施例1との相違点のみを、以下、説明する。
Claims (17)
- 組成及び調質条件の少なくともいずれかが異なる二つの母材が、該二つの母材の異なる組成又は調質条件の不整合を緩和するためのバタリング及び前記母材の一方と前記バタリングを接合するための本溶接金属を介して、溶接されている異材溶接部材において、
開先の底部側に部材を備えることにより開先深さを深くしたダミー材と母材の一方との間の溶接開先に対して導入された前記ダミー材及び母材の一方を溶接するための溶接金属内に開先を加工することによって、板厚方向に積層された溶接金属から構成され、前記母材の一方の端部に形成され、かつ前記母材の他方との突き合せ部の希釈率が50%以下である前記バタリングと前記母材の他方とを突き合わせて形成された開先に対し、前記本溶接金属が導入されて前記二つの母材が突き合わせ溶接されていることを特徴とする異材溶接部材。 - 組成及び調質条件の少なくともいずれかが異なる二つの母材が、該二つの母材の異なる組成又は調質条件の不整合を緩和するためのバタリング及び前記母材の一方と前記バタリングを接合するための本溶接金属を介して、溶接されている異材溶接部材において、
開先の開口部側に部材を備えることにより開先深さを深くしたダミー材と母材の一方との間の溶接開先に対して導入された前記ダミー材及び母材の一方を溶接するための溶接金属内に開先を加工することによって、板厚方向に積層された溶接金属から構成され、前記母材の一方の端部に形成され、かつ前記母材の他方との突き合せ部の希釈率が50%以下である前記バタリングと前記母材の他方とを突き合わせて形成された開先に対し、前記本溶接金属が導入されて前記二つの母材が突き合わせ溶接されていることを特徴とする異材溶接部材。 - 前記ダミー材は、前記母材と同レベルの熱容量を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の異材溶接部材。
- 前記ダミー材は、前記母材と同じ化学組成のものであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の異材溶接部材。
- 前記ダミー材は3mm以上の板厚を有する底部を有し、前記ダミー材の底部が開先中央から前記母材の一方の底面に沿って延びるように前記ダミー材及び母材の一方が突き合わせられることを特徴とする請求項1に記載の異材溶接部材。
- 前記ダミー材の底部が開先中央から前記母材の一方の底面に沿って3〜15mmの範囲内の長さを重ねるようにして前記ダミー材及び母材の一方が突き合わせられることを特徴とする請求項1又は5に記載の異材溶接部材。
- 前記異材溶接部材の溶接部の板厚は、前記母材の一方若しくはダミー材の板厚よりも薄いことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の異材溶接部材。
- 前記バタリングが、30ppm以下の酸素を含むことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の異材溶接部材。
- 請求項1から8のいずれかに記載の異材溶接部材を含むことを特徴とするタービンロータ。
- 前記二つの母材の少なくとも一方が、質量について、コバルト(Co)5〜15%、クロム(Cr)13〜15.5%、アルミニウム(Al)4.0〜5.5%、チタン(Ti)0.1〜2.0%、ニオブ(Nb)0.1〜1.0%、タンタル(Ta)0.1〜3.0%、モリブデン(Mo)0.1〜2.0%、タングステン(W)4.5〜10%、ハフニウム(Hf)0.1〜2.0%、炭素(C)0.05〜0.20%、ホウ素(B)0.001〜0.03%、ジルコニウム(Zr)0.01〜0.1%、残部が不可避的不純物を除きニッケル(Ni)からなるニッケル(Ni)基合金であることを特徴とする請求項9に記載のタービンロータ。
- 前記母材の少なくとも一方が、質量について、鉄(Fe)30〜40%、クロム(Cr)14〜16%、チタン(Ti)1.2〜1.7%、アルミニウム(Al)1.1〜1.5%、ニオブ(Nb)1.9〜2.7%、炭素(C)0.05%以下、残部が不可避的不純物を除きニッケル(Ni)からなるニッケル(Ni)−鉄(Fe)基合金であることを特徴とする請求項9に記載のタービンロータ。
- 前記母材の少なくとも一方が、質量について、炭素(C)0.1〜0.2%、マンガン(Mn)0.3〜1.0%、ニッケル(Ni)1%以下、クロム(Cr)9〜13%、モリブデン(Mo)0.1〜1.5%、タングステン(W)0.2〜5.0%、ニオブ(Nb)0.02〜0.1%、コバルト(Co)3%以下を含む全焼戻しマルテンサイト組織を有する12%クロム(Cr)系鋼からなることを特徴とする請求項9に記載のタービンロータ。
- 前記母材の少なくとも一方が、質量について、炭素(C)0.25〜0.35%、マンガン(Mn)0.5〜1%、ニッケル(Ni)1%以下、クロム(Cr)0.8〜1.5%、モリブデン(Mo)1.0〜1.5%、バナジウム(V)0.2〜0.3%を含むベーナイト組織を有する1%クロム(Cr)−モリブデン(Mo)−バナジウム(V)系鋼からなることを特徴とする請求項9に記載のタービンロータ。
- 前記母材の少なくとも一方が、質量について、炭素(C)0.17〜0.32%、マンガン(Mn)0.2〜0.4%、ニッケル(Ni)3〜4%、クロム(Cr)1.25〜2.0%、モリブデン(Mo)0.25〜0.60%、バナジウム(V)0.05〜0.15%を含むベーナイト組織を有する3〜4%ニッケル(Ni)−クロム(Cr)−モリブデン(Mo)−バナジウム(V)系鋼からなることを特徴とする請求項9に記載のタービンロータ。
- 高圧蒸気タービン用ロータ、中圧蒸気タービン用ロータ及び高中圧蒸気タービン用ロータの少なくともいずれか一つにおいて、
蒸気温度の高い高温側の前記母材は、質量について、コバルト(Co)5〜15%、クロム(Cr)13〜15.5%、アルミニウム(Al)4.0〜5.5%、チタン(Ti)0.1〜2.0%、ニオブ(Nb)0.1〜1.0%、タンタル(Ta)0.1〜3.0%、モリブデン(Mo)0.1〜2.0%、タングステン(W)4.5〜10%、ハフニウム(Hf)0.1〜2.0%、炭素(C)0.05〜0.20%、ホウ素(B)0.001〜0.03%、ジルコニウム(Zr)0.01〜0.1%、残部が不可避的不純物を除きニッケル(Ni)からなるニッケル(Ni)基合金、又は、
鉄(Fe)30〜40%、クロム(Cr)14〜16%、チタン(Ti)1.2〜1.7%、アルミニウム(Al)1.1〜1.5%、ニオブ(Nb)1.9〜2.7%、炭素(C)0.05%以下、残部が不可避的不純物を除きニッケル(Ni)からなる、ニッケル(Ni)−鉄(Fe)基合金よりなるものであり、
蒸気温度の低い低温側の前記母材は、質量について、炭素(C)0.1〜0.2%、マンガン(Mn)0.3〜1.0%、ニッケル(Ni)1%以下、クロム(Cr)9〜13%、モリブデン(Mo)0.1〜1.5%、タングステン(W)0.2〜5.0%、ニオブ(Nb)0.02〜0.1%、コバルト(Co)3%以下を含む全焼戻しマルテンサイト組織を有する12%クロム(Cr)系鋼、又は、
炭素(C)0.25〜0.35%、マンガン(Mn)0.5〜1%、ニッケル(Ni)1%以下、クロム(Cr)0.8〜1.5%、モリブデン(Mo)1.0〜1.5%、バナジウム(V)0.2〜0.3%を含むベーナイト組織を有する1%クロム(Cr)−モリブデン(Mo)−バナジウム(V)系鋼からなるものであることを特徴とする請求項9に記載のタービンロータ。 - 高圧蒸気タービン用ロータ、中圧蒸気タービン用ロータ及び高中圧蒸気タービン用ロータの少なくともいずれか一つにおいて、
蒸気温度がより高い高温側の前記母材が、質量について、炭素(C)0.1〜0.2%、マンガン(Mn)0.3〜1.0%、ニッケル(Ni)1%以下、クロム(Cr)9〜13%、モリブデン(Mo)0.1〜1.5%、タングステン(W)0.2〜5.0%、ニオブ(Nb)0.02〜0.1%、コバルト(Co)3%以下を含む全焼戻しマルテンサイト組織を有する12%クロム(Cr)系鋼からなり、
蒸気温度がより低い低温側の前記母材は、質量について、炭素(C)0.25〜0.35%、マンガン(Mn)0.5〜1%、ニッケル(Ni)1%以下、クロム(Cr)0.8〜1.5%、モリブデン(Mo)1.0〜1.5%、バナジウム(V)0.2〜0.3%を含むベーナイト組織を有する1%クロム(Cr)−モリブデン(Mo)−バナジウム(V)系鋼からなるものであることを特徴とする請求項9に記載のタービンロータ。 - 高圧ロータ又は中圧ロータと低圧ロータとが突き合わせ溶接により接続された高低圧一体型蒸気タービン用ロータ若しくは中低圧一体型蒸気タービン用ロータであって、
前記高圧ロータ又は中圧ロータは、質量について、炭素(C)0.25〜0.35%、マンガン(Mn)0.5〜1%、ニッケル(Ni)1%以下、クロム(Cr)0.8〜1.5%、モリブデン(Mo)1.0〜1.5%、バナジウム(V)0.2〜0.3%を含むベーナイト組織を有する1%クロム(Cr)−モリブデン(Mo)−バナジウム(V)系鋼、又は、
炭素(C)0.1〜0.2%、マンガン(Mn)0.3〜1.0%、ニッケル(Ni)1%以下、クロム(Cr)9〜13%、モリブデン(Mo)0.1〜1.5%、タングステン(W)0.2〜5.0%、ニオブ(Nb)0.02〜0.1%、コバルト(Co)3%以下を含む全焼戻しマルテンサイト組織を有する12%クロム(Cr)系鋼からなるものであり、
前記低圧ロータは、質量について、炭素(C)0.17〜0.32%、マンガン(Mn)0.2〜0.4%、ニッケル(Ni)3〜4%、クロム(Cr)1.25〜2.0%、モリブデン(Mo)0.25〜0.60%、バナジウム(V)0.05〜0.15%を含むベーナイト組織を有する3〜4%ニッケル(Ni)−クロム(Cr)−モリブデン(Mo)−バナジウム(V)系鋼からなるものであることを特徴とする請求項9に記載のタービンロータ。
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