JPH0510191B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0510191B2
JPH0510191B2 JP59169346A JP16934684A JPH0510191B2 JP H0510191 B2 JPH0510191 B2 JP H0510191B2 JP 59169346 A JP59169346 A JP 59169346A JP 16934684 A JP16934684 A JP 16934684A JP H0510191 B2 JPH0510191 B2 JP H0510191B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
less
steel
weld
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59169346A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6149788A (ja
Inventor
Takatoshi Yoshioka
Seishin Kirihara
Kyoshi Hyama
Takehiko Yoshida
Katsuki Iijima
Masao Shiga
Hajime Toritani
Yoji Akutsu
Kazu Kobayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59169346A priority Critical patent/JPS6149788A/ja
Publication of JPS6149788A publication Critical patent/JPS6149788A/ja
Publication of JPH0510191B2 publication Critical patent/JPH0510191B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/23Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/004Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a metal of the iron group

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕 本発明は、温度600〜650℃、圧力300〜350Kg
f/cm2の蒸気を使用する新規な蒸気タービンに関
する。 〔発明の背景〕 蒸気タービンは、従来538℃の主蒸気を使用し、
Cr−Mo−V鋳鋼(CrMoV鋳鋼)又は21/4Cr− Mo−V鋼(21/4CrMoV鋼)によりケーシング 及び主蒸気管を形成していた。しかし、発電プラ
ントの効率向上化の要請により、主蒸気の温度が
例えば600℃以上の高温高圧発電プラントが検討
されている。 第1図は蒸気条件が650℃、352Kg/cm2の蒸気発
電プラントの構造を示す。650℃の主蒸気は主蒸
気管1、伸縮管2を経てブレード3に当つてロー
タシヤフト4を回転させる。その時の内部ケーシ
ング5の温度は650℃であるが、外部ケーシング
6は550℃である。 主蒸気管材1及び内部ケーシング5には高温強
度及び耐酸化性の点からオーステナイト系鋼(例
えばSUS316)が使用される。 一方、外部ケーシング6にはその温度が550℃
と低いためクリープ強度及び経済性を考慮すると
フラエライト系鋼である低合金鋼の適用が有望で
ある。しかし、フエライト系鋼の外部ケーシング
6とオーステナイト系鋼である主蒸気管1を溶接
接合する必要がある。しかしながら、すでに文献
「溶接技術,1973,VOL.21」に述べられている
ごとく、オーステナイト鋼とCr−Mo鋼の溶接に
高温強度の高いオーステナイト系ステンレス溶接
棒を用いて継手溶接を行なうと、Cr−Mo鋼と前
記オーステナイト系ステンレス溶接部の溶接境界
部に脱炭層及び浸炭層が形成する。それら脱炭層
は強度を減じ、浸炭層は延性を著しく損なう。更
に、Cr−Mo鋼は溶接割れ感受性が高いので予熱
及びパス間温度を約150℃以上に高める必要があ
る。しかし、予熱及びパス間温度を高めて、溶接
すると溶接金属の高温延性を低めるために、溶接
部に割れが発生する。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、主蒸気温度600〜650℃、圧力
300〜350Kgf/cm2の高温高圧の蒸気の使用を可能
にすることができる蒸気タービンを提供すること
にある。 〔発明の概要〕 第2図は本発明のフエライト系鋼外部ケーシン
グ6とオーステナイト系鋼主蒸気管1の溶接継手
構造を示す。すなわち、本発明の溶接継手構造は
フエライト系鋼外部ケーシング6の垂直な開先面
に特定の組成のオーステナイト鋼又はNi基合金
肉盛溶接部8を有し、更にその肉盛溶接部8とオ
ーステナイト系ステンレス鋼主蒸気管1の間にオ
ーステナイト系ステンレス継手溶接部を有する。 Ni基合金肉盛溶接部8は炭化物を安定化する
ため、フエライト系鋼に溶接してもその溶接境界
部には脱炭層や浸炭層は形成しない。また、溶接
施工における予熱及びパス間温度を高めても溶接
割れが発生し難い。 本発明の溶接継手構造における溶接施工法につ
いて以下に述べる。 最初にフエライト鋼6の開先部にNi基合金溶
接棒を用いて溶接8する。溶接姿勢は下向き溶接
が好しい。肉盛溶接部の厚さは5mm以上が好まし
い。溶接入熱量はできる限り低目が好ましい。予
熱及び溶接パス間温度は100〜250℃が好ましい。 上記溶接後は残留応力の除去及び溶接熱影響部
の靭性向上のために応力除去焼なまし処理を施
す。なお、応力除去焼なまし処理前の溶接部の温
度は100℃以上が好しい。また、応力除去焼なま
し処理前に400℃,30分保持の脱水素処理を施し
てもよい。応力除去焼なまし処理は650〜730℃,
1時間以上保持の条件であることが好しい。 上記応力除去焼なまし処理後は肉盛溶接部8を
機械加工仕上後、継手本溶接9を行う。使用する
溶接金属の化学組成はオーステナイト系であり、
数%のフエライトを含有しているものが好しい。
予熱は施さないことが好しい。溶接パス間温度は
150℃以下が好しい。 Ni基合金は、母材からの希釈のない部分で重
量でC0.08%以下、Si0.8%以下、Mn1〜6%、
Cr12〜22%、Ti0.1〜4.0%、Fe10%以下及び残部
が60%以上のNiからなる。溶接継手部は、重量
でC0.1%以下、Si0.1〜0.5%、Mn0.5〜1.5%、
Ni11〜14%、Cr17〜20%、Mo1.5〜3.5%及び残
部が実質的にFeからなるものが好ましい。 外部ケーシングは、重量でC0.08〜0.16%、
Si1.0%以下、Mn0.5〜1.5%、Ni0.5%以下、
Cr0.8〜1.8%、Mo0.8〜1.5%、V0.1〜0.3%又は
Cu0.4以下、Al0.01%以下、Ti0.001〜0.02%及び
B30ppm以下を含み、残部Feからなる。内部ケー
シング及び主蒸気管は、重量でC0.03〜0.1%、
Si0.6〜1.3%、Mn1〜2%、Ni11〜16%、Cr14〜
20%、Mo2〜3%及び残部Fe、又はこれにTi0.1
〜0.4%、Nb0.05〜0.3%、B20〜100ppm、
Al0.015〜0.06%、Cu0.4%以下の1種以上を含む
ことができる。 更に、本発明の溶接継手構造はフエライト系鋼
外部ケーシング6の溶接開先面にSUS309系肉盛
溶接部8を有し、更にSUS309系肉盛溶接部8と
オーステナイト系ステンレス鋼主蒸気管1の間に
オーステナイト系継手本溶接部を有するものであ
る。 SUS309系肉盛溶接金属8はオーステナイト系
ステンレス溶接棒の中でも、特に炭化物の安定性
に優れているため、フエライト系鋼に溶接しても
その溶接境界部には脱炭素や浸炭層は形成しな
い。 次に本発明の溶接継手構造における溶接施工法
について以下に述べる。 最初にフエライト鋼6の開先にSUS309系溶接
棒を用いて肉盛溶接する。溶接姿勢は下向き溶接
が好ましい。肉盛溶接部の厚さは5mm以上が好ま
しい。溶接入熱量はできる限り低目が好ましい。
予熱及び溶接パス間温度は100〜200℃が好まし
い。上記溶接後は残留応力の除去及び溶接熱影響
部の靭性向上のために応力除去焼なまし処理(以
下SR処理と略す)を施す。なお、SR処理前の溶
接部の温度は100℃以上が好ましい。またSR処理
前に400℃,30分間保持程度の脱水素処理を施し
てもよい。SR処理は630〜700℃,1時間以上保
持の条件であることが好ましい。 上記SR処理後は肉盛溶接部8表面を機械加工
仕上後、継手本溶接9を行う。この溶接に使用す
る溶接金属の化学組成はオーステナイト系であ
る。溶接金属には割れ防止の点から数%のフエラ
イトを含有していることが好ましい。予熱は施さ
ない方が好ましい。溶接パス間温度は150℃以下
が好ましい。 外部ケーシングに形成される肉盛溶接層は、重
量でC0.02〜0.1%、Si0.1%以下、Mn2.5以下、
Ni11〜17%、Cr20〜25%及び残部Feからなるも
の、又はこれにMo2〜3.5%、Nb0.1〜1.0%の1
種以上を含むことができる。本溶接部には若干の
フエライトを含むものが好ましい。 オーステナイト鋼は溶体処理されたもの、フエ
ライト鋼は焼入れ、焼戻しされたものが好まし
い。 〔発明の実施例〕 (実施例 1) 第1表に母材の化学組成(重量%)を示す。溶
接に用いた母材の形状はCr−Mo−V鋳鋼及び
SUS316鋳鋼ともに板厚100mm、幅200mm、長さ
400mmである。
【表】 溶接開先形状は第2図にその概略を示すが、
Cr−Mo−V鋳鋼は垂直形状で、それに相対する
SUS316鋳鋼は20゜とするレ型開先とした。 溶接は最初にCr−Mo−V鋳鋼溶接開先に肉盛
溶接8を行つた。肉盛溶接に適用した溶接棒は第
2表(重量%)に示す市販のインコネル系溶接棒
(規格:AWS ER NiCrFe−6相当)を用いた。
肉盛厚さは15mmである。溶接施工条件は予熱温度
150℃、パス間温度125〜170℃、応力除去焼なま
し開始温度125℃、その後680〜710℃、10時間保
持の応用除去焼なまし処理の条件で実施した。 次に継手溶接9を行つた。継手溶接に適用した
溶接棒は市販のSUS316系溶接棒(規格:AWS
E316L−16相当)を用いた。パス間温度は120℃
以下である。
【表】 前述の異種金属溶接継手試験片を用いて、継手
溶接部のクリープ破断試験を実施した。試験片の
形状は全長600mm、平行部の長さ400mm、厚さ15mm
である。平行部には2ケ所の異材溶接継手部が含
まれている。 クリープ破断試験の結果、破断位置は全て
CrMoV鋼母材であつた。550℃,10万時間クリー
プ破断応力は10.5Kg/mm2であつた。実機の
CrMoV鋼の溶接継手付近の温度は550℃であり、
その所の設計クリープ破断応力は550℃,10万時
で10Kg/mm2である。本結果は設計応力を満足して
いる。 次に異材溶接継手部の溶接欠陥を検査するため
に、異材溶接継手部の横断面の30個所から顕微鏡
用試験片を採取し、欠陥の有無を光学顕微鏡400
倍を用いて観察した。その結果いずれの試験片に
も溶接割れは認められなかつた。 以上の結果、本発明の異材溶接構造及び接合方
法はSUS316主蒸気管材とCrMoV鋼外部ケーシ
ングの溶接に適していることが明らかである。ま
た、本発明によれば蒸気タービンの作動源として
温度600〜650℃、圧力352Kg/cm2の高温・高圧が
可能となる。 (実施例 3) 第2表は使用した供試材の化学組成(重量%)
を示す。供試材の大きさは実施例1と同じであ
る。 溶接開先形状は第2図にその概略を示すが、
Cr−Mo−V鋳鋼は垂直形状で、それに相対する
SUS316鋳鋼は20゜とした。 溶接は最初にCr−Mo−V鋳鋼溶接開先に肉盛
溶接8を行つた。肉盛溶接に適用した溶接棒は第
3表(重量%)に示す市販のSUS309溶接棒(規
格:E309L−16相当)を用いた。肉盛厚さは15mm
である。第3図にその溶接施工条件を示す。予熱
温度150℃、パス間温度125〜170℃、応力除去焼
なまし開始温度125℃、その後630〜650℃,5時
間保持の応力除去焼なまし処理を施した。 次に継手溶接9を行つた。継手溶接に適用した
溶接棒は市販のSUS316系溶接棒(規格:AWS
E316L−16相当)を用いた。パス間温度は120℃
以下である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、溶接割れが発生せず、蒸気温
度600〜650℃、圧力300〜352Kg/cm2の高温高圧下
にされされる蒸気タービンにおいて溶接部の組織
が安定で強度が高いすぐれた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
第1図は蒸気温度600〜650℃、圧力300〜350
Kg/cm2用蒸気タービンの断面図、第2図は本発明
の継手溶接構造、第3図は溶接及び溶接後のSR
処理温度と時間との関係を示す線図である。 1…主蒸気管、3…動翼、4…ロータシヤフ
ト、5…内部ケーシング、6…外部ケーシング、
7…溶接継手部、8…肉盛溶接層、9…本溶接
部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 複数の動翼が植設されているロータと、該ロ
    ータを被い且つ回転自在に支持し静翼が植設され
    ている内部ケーシングと、該内部ケーシングを被
    う外部ケーシングと、該外部ケーシングに接続さ
    れ温度600〜650℃の蒸気を導入する主蒸気管とを
    備えた蒸気タービンにおいて、前記内部ケーシン
    グ及び主蒸気管は重量でC0.03〜0.1%,Si0.6〜
    1.3%,Mu1〜2%,Ni11〜16%,Cr14〜20%,
    Mo2〜3%及び残部Feであるオーステナイト鋳
    鋼よりなり、前記外部ケーシングは重量でC0.08
    〜0.16%,Si1%以下,Mu0.5〜1.5%,Ni0.5%以
    下,Cr0.8〜1.8%,Mo0.8〜1.5%,V0.1〜0.3%
    及び残部FeであるCr−Mo−V鋳鋼からなり、前
    記主蒸気管側が傾斜した開先及び外部ケーシング
    側が垂直の開先であるレ型開先を有し、該開先面
    の前記外部ケーシング側に重量でC0.02〜0.1%,
    Si0.1%以下,Mn2.5%以下,Ni11〜17%,Cr20
    〜25%及び残部Fe又は重量でC0.08%以下,Si0.8
    %以下,Mn1〜6%,Cr12〜22%,Ti0.1〜4.0
    %,Fe10%以下及び残部が60%以上のNiである
    溶接材によつて肉盛溶接層が設けられ、該肉盛溶
    接層を応力除去焼なまし処理した後前記主蒸気管
    に重量で0.1%以下,Si0.1〜0.5%,Mu0.5〜1.5
    %,Ni11〜14%,Cr17〜20%,Mo1.5〜3.5%及
    び残部Feである溶接材によつて突合せ溶接が行
    なわれることを特徴とする蒸気タービン。
JP59169346A 1984-08-15 1984-08-15 蒸気タ−ビン Granted JPS6149788A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59169346A JPS6149788A (ja) 1984-08-15 1984-08-15 蒸気タ−ビン

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59169346A JPS6149788A (ja) 1984-08-15 1984-08-15 蒸気タ−ビン

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6149788A JPS6149788A (ja) 1986-03-11
JPH0510191B2 true JPH0510191B2 (ja) 1993-02-09

Family

ID=15884857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59169346A Granted JPS6149788A (ja) 1984-08-15 1984-08-15 蒸気タ−ビン

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6149788A (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2344549A (en) * 1998-12-02 2000-06-14 Siemens Plc Welding method for two different types of steel
JP5433302B2 (ja) * 2009-05-21 2014-03-05 三菱重工業株式会社 溶接材料の選定方法及び発電用プラント
JP4934738B2 (ja) * 2010-05-20 2012-05-16 株式会社日立製作所 高温蒸気タービンプラント
WO2015129612A1 (ja) * 2014-02-28 2015-09-03 三菱重工業株式会社 可動壁部材および溶接方法
JP7106440B2 (ja) * 2018-12-17 2022-07-26 東芝エネルギーシステムズ株式会社 タービン車室の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49103945A (ja) * 1973-02-03 1974-10-02
JPS54102261A (en) * 1978-01-31 1979-08-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Welding method for preventing stress-corrosion-cracking
JPS56160882A (en) * 1980-05-14 1981-12-10 Hitachi Ltd Butt welding for different material joint of piping

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49103945A (ja) * 1973-02-03 1974-10-02
JPS54102261A (en) * 1978-01-31 1979-08-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Welding method for preventing stress-corrosion-cracking
JPS56160882A (en) * 1980-05-14 1981-12-10 Hitachi Ltd Butt welding for different material joint of piping

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6149788A (ja) 1986-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2397847C2 (ru) Способ увеличения срока службы сварных соединений легированной стали исключением и уменьшением зоны термического влияния
JP5011931B2 (ja) 蒸気タービン溶接ロータ
JPH01273692A (ja) タービン構成要素摩耗表面の補修法
KR101193727B1 (ko) 회전 기기의 로터 및 그 제조 방법
Zhang et al. Creep rupture properties of dissimilar metal weld between Inconel 617B and modified 9% Cr martensitic steel
JPH03237205A (ja) タービンロータおよびそのタービンロータの形成方法
Zhang et al. Properties of T/P92 weld metals for ultra super critical (USC) power plant
Pandey et al. Diffusible hydrogen level in deposited metal and their effect on tensile properties and flexural strength of P91 steel
Bhaduri et al. Repair welding of cracked steam turbine blades using austenitic and martensitic stainless-steel consumables
JP2007278064A (ja) 蒸気タービン溶接ロータとその製造方法及び蒸気タービンとその発電プラント
US20100059572A1 (en) Weld repair process and article repaired thereby
US8961144B2 (en) Turbine disk preform, welded turbine rotor made therewith and methods of making the same
JP4844188B2 (ja) ケーシング
Anandaraj et al. Influence of process parameters on hot tensile behavior of rotary friction welded In 718/AISI 410 dissimilar joints
Abass et al. Mechanical properties and microstructure evolution in arc stud welding joints of AISI 1020 with AISI 316L and AISI 304
JPH0510191B2 (ja)
Liu et al. Investigation on mechanical properties of 9% Cr/CrMoV dissimilar steels welded joint
Shige et al. Development of large-capacity, highly efficient welded rotor for steam turbines
JPH0724938B2 (ja) 高温高圧蒸気タ−ビン及び溶接方法
JP4283380B2 (ja) 異種材料溶接型タービンロータ及びその製造方法
JPS63270411A (ja) 9Cr−1Mo改質合金鋼の高温特性及び溶接性を改良する方法
JPS6142492A (ja) 蒸気タ−ビン主蒸気管とケ−シングとの溶接構造
JPS6142493A (ja) 蒸気タ−ビン主蒸気管とケ−シングとの溶接構造
Kasl et al. Behaviour of dissimilar weld joint of steels FB2 and F during long-term creep test
Zhang et al. Research Situation of Welding Performance for P92 Heat Resistant Steel