JPH01219301A - 蒸気タービン動翼 - Google Patents
蒸気タービン動翼Info
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- JPH01219301A JPH01219301A JP4202788A JP4202788A JPH01219301A JP H01219301 A JPH01219301 A JP H01219301A JP 4202788 A JP4202788 A JP 4202788A JP 4202788 A JP4202788 A JP 4202788A JP H01219301 A JPH01219301 A JP H01219301A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、１２Ｃｒ系合金及びチタン合金からなるター
ビン動翼に係り、特に、翼母材、及び、防蝕材表面の硬
化技術とエロージミン防止技術に関する。
ビン動翼に係り、特に、翼母材、及び、防蝕材表面の硬
化技術とエロージミン防止技術に関する。
近年、蒸気タービンの単機容量のアップと高効率化を達
成するために、最終段翼は増々長翼化の傾向にあり、最
近では軽量で比強度が高く、且つ、耐浸触性の優れたチ
タン合金がタービン動翼として出現し始めている。この
チタン製動翼は、実開昭６０−１５９８５４あるいは実
開昭６０−１５９８５５に公示されているように、Ｔｉ
−６ＡＲ−４Ｖのチタン合金を翼母材とし、さらに、こ
の翼母材の先端部により耐浸触性の優れたＴ ｉ −１
５Ｍ ｏ −５Ｚ ｒ −３ＡＲ１あるいは、Ｔ ｉ
−１５Ｍ ｏ −５Ｚ ｒのエロージョンシールド材を
貼付、溶接接合して、蒸気中の水滴による工９−ジョン
防止技術を採用している。一方、従来の１２Ｃｒ系合金
を翼厚材の場合には、エロージヨンシールド材として、
Ｃ。
成するために、最終段翼は増々長翼化の傾向にあり、最
近では軽量で比強度が高く、且つ、耐浸触性の優れたチ
タン合金がタービン動翼として出現し始めている。この
チタン製動翼は、実開昭６０−１５９８５４あるいは実
開昭６０−１５９８５５に公示されているように、Ｔｉ
−６ＡＲ−４Ｖのチタン合金を翼母材とし、さらに、こ
の翼母材の先端部により耐浸触性の優れたＴ ｉ −１
５Ｍ ｏ −５Ｚ ｒ −３ＡＲ１あるいは、Ｔ ｉ
−１５Ｍ ｏ −５Ｚ ｒのエロージョンシールド材を
貼付、溶接接合して、蒸気中の水滴による工９−ジョン
防止技術を採用している。一方、従来の１２Ｃｒ系合金
を翼厚材の場合には、エロージヨンシールド材として、
Ｃ。
基合金のステライトを採用し、実績を上げ、従来の火力
及び原子力タービンの長翼のエロージヨンシールドの主
流として用いている。
及び原子力タービンの長翼のエロージヨンシールドの主
流として用いている。
前述したように、特開昭６０−１５９８５４あるいは特
開昭６０−１５９８５５に開示されているチタン合金製
タービン動翼１は、第２図に示したように、従来翼間様
に動翼根元部でダブティール２と連絡し、動翼１の翼厚
材６はＴｉ−６ＡＱ−４Ｖ、先端部に装着される防浸触
材２はＴ ｉ −１５Ｍ ｏ −５Ｚ ｒ、あるいは、
Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−３Ａｆｌなとの時効処理を施
したチタン合金が用いられ、その接合方法は、水滴の衝
突率の高い翼背面部４が翼腹面よりも接合面積が高くな
るように装着される。
開昭６０−１５９８５５に開示されているチタン合金製
タービン動翼１は、第２図に示したように、従来翼間様
に動翼根元部でダブティール２と連絡し、動翼１の翼厚
材６はＴｉ−６ＡＱ−４Ｖ、先端部に装着される防浸触
材２はＴ ｉ −１５Ｍ ｏ −５Ｚ ｒ、あるいは、
Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−３Ａｆｌなとの時効処理を施
したチタン合金が用いられ、その接合方法は、水滴の衝
突率の高い翼背面部４が翼腹面よりも接合面積が高くな
るように装着される。
この様なチタン合金のエロージヨンシールド材は、４０
インチ程度の長翼の場合には、従来のステライトとほぼ
同等の耐エロージヨン性をもつことが発明者らの実験で
も検証されている。しかし、４０インチ翼以上の長翼化
と高周速化を実現するには、より耐エロージヨン性の高
い翼材の出現が望まれている。
インチ程度の長翼の場合には、従来のステライトとほぼ
同等の耐エロージヨン性をもつことが発明者らの実験で
も検証されている。しかし、４０インチ翼以上の長翼化
と高周速化を実現するには、より耐エロージヨン性の高
い翼材の出現が望まれている。
また、原子力タービンに実績あるシールド材と従来はス
テライトが主流で使用されてきたが、基材であるＣｏが
蒸気中に析出し、ＳＣＣ（応力腐食割れ）の要因と考え
られ、ＣＯフリーとなるステライト材にとって代る翼材
の出現も、また、強く望まれている。
テライトが主流で使用されてきたが、基材であるＣｏが
蒸気中に析出し、ＳＣＣ（応力腐食割れ）の要因と考え
られ、ＣＯフリーとなるステライト材にとって代る翼材
の出現も、また、強く望まれている。
本発明の目的は、従来のタービン翼材に代る耐エロージ
ヨン性の優れた翼材を提供することにより、タービン翼
の高信頼性化と長翼化の実現を図るものである。
ヨン性の優れた翼材を提供することにより、タービン翼
の高信頼性化と長翼化の実現を図るものである。
上記目的は、従来の１２Ｃｒ系合金あるいはチタン合金
の翼厚材、エロージヨンシールド材の翼表面にＷｃ粉末
及び酸化チタン粉末の金属粉末をプラズマ溶射やレーザ
ー溶射によりコーティング処理することにより硬度化し
、溶射層の表面形状を凸凹状に形成させることによって
、水膜による緩衝効果を促進させて二ローション防止を
図ることが特徴である。この具体的検証例を示したが（
第３図参照）、翼表面に凸凹処理を施した場合（Ｂ−Ｅ
曲線）と平滑面（Ａ曲線）の二〇−ジョン特性を第２図
に示した。平滑面の二ローションレートＥは、初期二ロ
ーション、定常域二〇−ジョンとも最も大きく、半径線
に凸部のあるＢ形状、半径線に直交する凸部のあるＣ形
状、半径線に交差する凸部のあるＤ形状、互いに交差す
る凸部形状Ｅと、順次、二ローション量が小さくなる。
の翼厚材、エロージヨンシールド材の翼表面にＷｃ粉末
及び酸化チタン粉末の金属粉末をプラズマ溶射やレーザ
ー溶射によりコーティング処理することにより硬度化し
、溶射層の表面形状を凸凹状に形成させることによって
、水膜による緩衝効果を促進させて二ローション防止を
図ることが特徴である。この具体的検証例を示したが（
第３図参照）、翼表面に凸凹処理を施した場合（Ｂ−Ｅ
曲線）と平滑面（Ａ曲線）の二〇−ジョン特性を第２図
に示した。平滑面の二ローションレートＥは、初期二ロ
ーション、定常域二〇−ジョンとも最も大きく、半径線
に凸部のあるＢ形状、半径線に直交する凸部のあるＣ形
状、半径線に交差する凸部のあるＤ形状、互いに交差す
る凸部形状Ｅと、順次、二ローション量が小さくなる。
断面形状は第４図に示した凸凹形状であるが、この形状
は任意に選択することができる。
は任意に選択することができる。
翼表面に溶射する金属粉末（Ｗ ｃ ｔ Ｔ ｉＯｚな
ど）の硬度は、従来のステライト、あるいは、チタン製
エロージヨンシールド材（Ｔｉ−１５Ｍ。
ど）の硬度は、従来のステライト、あるいは、チタン製
エロージヨンシールド材（Ｔｉ−１５Ｍ。
−５Ｚｒ−３ＡＱ、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒなど）のビ
ッカース硬度（４００〜４５０）の約二倍である。蒸気
中の水滴によるエロージョンは、このような翼材の硬度
に大いに依存し、翼材を高硬度化することによって二ロ
ーションの低減が可能である。
ッカース硬度（４００〜４５０）の約二倍である。蒸気
中の水滴によるエロージョンは、このような翼材の硬度
に大いに依存し、翼材を高硬度化することによって二ロ
ーションの低減が可能である。
また、前述のように、翼表面を凸凹形状に処理すること
により、衝突した水滴が凹部に薄い水膜の衝撃緩和層を
形成し、直接、翼基材が水滴による衝撃の緩衝作用をし
て、二ローション低減につながる。この翼表面の凸凹形
状処理は、最近急速に進歩したプラズマ溶融技術や、レ
ーザ溶射技術によって、その形状を任意で、かつ、精巧
に処理することができるようになっており、極めて実現
性の高い加工技術になっている。
により、衝突した水滴が凹部に薄い水膜の衝撃緩和層を
形成し、直接、翼基材が水滴による衝撃の緩衝作用をし
て、二ローション低減につながる。この翼表面の凸凹形
状処理は、最近急速に進歩したプラズマ溶融技術や、レ
ーザ溶射技術によって、その形状を任意で、かつ、精巧
に処理することができるようになっており、極めて実現
性の高い加工技術になっている。
〔実施例〕
以下、本発明°の一実施例を第１図、第５図、第６図お
よび第７図を用いて詳細に説明する。
よび第７図を用いて詳細に説明する。
第１図は、本発明を適用した蒸気タービン動翼先端の詳
細形状を示す。翼厚材６（従来の１２Ｃｒ系合金材、あ
るいは、Ｔｉ−６ＡＱ−４Ｖなど）はエロージヨンシー
ルド材基材７（従来のステライト、あるいは、Ｔｉ−１
５Ｍｏ−５Ｚｒ−３ＡＱ及びＴ ｉ −１５Ｍ ｏ −
５２ｒなどのチタン製シールド材）とは、翼母材６の翼
腹面８及び翼背面部９とで溶接部材１３．１４によって
溶着接合される。エロージヨンシールド基材７の翼腹面
、翼前縁及び翼背面部の表面は、Ｗｃ粉末、あるいは、
ＴｉＯ２，及びＴｉ０ｚ ＋Ｃｒ０ａの金属粉末を溶射
した溶射層１０によって覆われる。この溶射層１０の表
面断面１１は、凸凹形状を有し、翼背面側を平面的にみ
ると、凸凹部形状１２のように、翼の半径線に沿った筋
状の形状を形成する。
細形状を示す。翼厚材６（従来の１２Ｃｒ系合金材、あ
るいは、Ｔｉ−６ＡＱ−４Ｖなど）はエロージヨンシー
ルド材基材７（従来のステライト、あるいは、Ｔｉ−１
５Ｍｏ−５Ｚｒ−３ＡＱ及びＴ ｉ −１５Ｍ ｏ −
５２ｒなどのチタン製シールド材）とは、翼母材６の翼
腹面８及び翼背面部９とで溶接部材１３．１４によって
溶着接合される。エロージヨンシールド基材７の翼腹面
、翼前縁及び翼背面部の表面は、Ｗｃ粉末、あるいは、
ＴｉＯ２，及びＴｉ０ｚ ＋Ｃｒ０ａの金属粉末を溶射
した溶射層１０によって覆われる。この溶射層１０の表
面断面１１は、凸凹形状を有し、翼背面側を平面的にみ
ると、凸凹部形状１２のように、翼の半径線に沿った筋
状の形状を形成する。
凸凹部形状１２は、衝突した水滴が極めて薄い水膜を形
成して、水滴が衝突する緩衝材となって、二〇−ジョン
シール材７の損傷を保護する作用をし、シールド材７の
エロージョン進展を防止することになり、極めて有効な
エロージョン防止法になる。
成して、水滴が衝突する緩衝材となって、二〇−ジョン
シール材７の損傷を保護する作用をし、シールド材７の
エロージョン進展を防止することになり、極めて有効な
エロージョン防止法になる。
また、溶射層１０の表面形状は、第１図に示すような限
定をする必要も無く、第３図の検証例に示したように、
翼の半径線と直交するスジ状の凸部表面、あるいは、半
径線と任意の角度で交差する凸部表面あるいは、第５図
に開示したように、互いに交差する筋状の凸部形状であ
っても差支えない。尚、水滴の緩衝効果という面からみ
ると第５図に示した凸部形状が二ローション減少には最
も効果が大きいことは、第３図に示した通りである。
定をする必要も無く、第３図の検証例に示したように、
翼の半径線と直交するスジ状の凸部表面、あるいは、半
径線と任意の角度で交差する凸部表面あるいは、第５図
に開示したように、互いに交差する筋状の凸部形状であ
っても差支えない。尚、水滴の緩衝効果という面からみ
ると第５図に示した凸部形状が二ローション減少には最
も効果が大きいことは、第３図に示した通りである。
一方、本発明の主眼の一つである溶射層による表面硬化
処理技術は、最新のプラズマ溶射技術やレーザ溶射技術
の目ざましい進歩とともに、任意の形状を形成すること
は容易に達成できるものと老木られ、例えば、第６図に
示したような格子状の表面形状、第７図のような蜂の巣
状の表面を形成することができる。従って、金属粉末の
溶射技術は、溶射層表面に精巧な凸凹部を形成すること
ができ、水滴衝突の緩和層を形成させることが十分可能
であり、二〇−ジョン防止に好適なタービン動翼を提供
することができる。
処理技術は、最新のプラズマ溶射技術やレーザ溶射技術
の目ざましい進歩とともに、任意の形状を形成すること
は容易に達成できるものと老木られ、例えば、第６図に
示したような格子状の表面形状、第７図のような蜂の巣
状の表面を形成することができる。従って、金属粉末の
溶射技術は、溶射層表面に精巧な凸凹部を形成すること
ができ、水滴衝突の緩和層を形成させることが十分可能
であり、二〇−ジョン防止に好適なタービン動翼を提供
することができる。
また、本発明は溶射技術を応用した表面硬化層だけに適
用されるものではない。翼母材そのものの表面硬化処理
技術として１２Ｃｒ系合金など適用されていたフレーム
ハードあるいは超音波加熱による表面硬化処理を施した
あとに、本発明のように表面に凸凹加工を施工し、水膜
緩和層を形成させることも効果があると考えられ、原子
力タービンで問題視されているステライト中のＧｏの析
出による応力腐食割れ防止対策として、本発明を応用、
適用すればコバルトフリーのステライト代替材としてタ
ービン動翼材を提供することができる。
用されるものではない。翼母材そのものの表面硬化処理
技術として１２Ｃｒ系合金など適用されていたフレーム
ハードあるいは超音波加熱による表面硬化処理を施した
あとに、本発明のように表面に凸凹加工を施工し、水膜
緩和層を形成させることも効果があると考えられ、原子
力タービンで問題視されているステライト中のＧｏの析
出による応力腐食割れ防止対策として、本発明を応用、
適用すればコバルトフリーのステライト代替材としてタ
ービン動翼材を提供することができる。
また、原子力タービンの湿り蒸気中に析出するコバルト
に起因する応力腐食割れを未然に防止できるコバルトフ
リーのタービン翼材の提供も可能である。
に起因する応力腐食割れを未然に防止できるコバルトフ
リーのタービン翼材の提供も可能である。
Ｃ発明の効果〕
本発明によれば、湿り蒸気中で作動する蒸気タービンの
水滴による耐二ローション性に優れたタービン翼材を提
供することができる。
水滴による耐二ローション性に優れたタービン翼材を提
供することができる。
第１図は本発明の一実施例のタービン翼の部分斜視図、
第２図は典型的な従来のタービン翼の斜視図、第３図は
、本発明の詳細な説明図、第４図は、第３図の補足説明
図、第５図は本発明の第二の実施例のタービン翼の斜視
図、第６図、第７図は、本発明の変形、応用例を示す図
である。 ６・・・翼母材、７・・・エロージョンシールド基材、
８・・・翼腹面、９・・・翼背面、１０・・・溶射金属
層、１１・・・溶射層表面形状、１２・・・スジ状凸凹
面。 第１図 第２図 第３図 八 第４図 第５図
第２図は典型的な従来のタービン翼の斜視図、第３図は
、本発明の詳細な説明図、第４図は、第３図の補足説明
図、第５図は本発明の第二の実施例のタービン翼の斜視
図、第６図、第７図は、本発明の変形、応用例を示す図
である。 ６・・・翼母材、７・・・エロージョンシールド基材、
８・・・翼腹面、９・・・翼背面、１０・・・溶射金属
層、１１・・・溶射層表面形状、１２・・・スジ状凸凹
面。 第１図 第２図 第３図 八 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、１２Ｃｒ系合金、チタン系合金の翼母材、ステライ
トあるいはエロージヨンシールド材の表面をＷｅ粉末、
ＴｉＯ＿２粉末、ＴｉＯ＿２＋ＣｒＯ＿３粉末を溶射す
ることにより凸凹面の溶射層を形成することを特徴とす
る蒸気タービン動翼。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記溶射層で形成される前記凸凹面は、翼の半径線と平
行な複数の凸部表面、あるいは、前記半径線と直交する
複数の前記凸部表面、あるいは前記半径線と任意の角度
で交さする前記凸部表面によつて形成されることを特徴
とする蒸気タービン動翼。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
翼材に施工した溶射層をさらに高温下で圧延処理、ある
いは、肉盛溶射などの二次処理を施すことによつて、前
記溶射層の硬度化を促進させたことを特徴とする蒸気タ
ービン動翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4202788A JPH01219301A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 蒸気タービン動翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4202788A JPH01219301A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 蒸気タービン動翼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01219301A true JPH01219301A (ja) | 1989-09-01 |
Family
ID=12624684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4202788A Pending JPH01219301A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 蒸気タービン動翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01219301A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6004102A (en) * | 1995-12-09 | 1999-12-21 | Abb Patent Gmbh | Turbine blade for use in the wet steam region of penultimate and ultimate stages of turbines |
| JP2003074311A (ja) * | 2001-09-03 | 2003-03-12 | Electric Power Dev Co Ltd | 蒸気タービンの凝縮水滴の電荷制御装置 |
| US6623241B2 (en) * | 2000-11-14 | 2003-09-23 | Alstom (Switzerland) Ltd | Low-pressure steam turbine |
| JP2007120478A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Toshiba Corp | 蒸気タービンおよびその親水性コーティング材料 |
| EP2213407A1 (fr) * | 2009-01-30 | 2010-08-04 | Alstom Hydro France | Composant neuf de machine hydraulique, procede de fabrication ou de maintenance d'un tel composant |
| JP2011137466A (ja) * | 2010-01-04 | 2011-07-14 | General Electric Co <Ge> | パターニングされたターボ機械構成部品およびターボ機械構成部品上にパターンを形成する方法 |
| KR20230115652A (ko) * | 2022-01-27 | 2023-08-03 | 가천대학교 산학협력단 | 마이크로 채널 및 이를 포함하는 표면체 |
-
1988
- 1988-02-26 JP JP4202788A patent/JPH01219301A/ja active Pending
Cited By (9)
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