JPS58130256A - 蒸気タ−ビン用シユラウドリング - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気タービン用シュ２ウドリングに係り、特
に５５０〜６００Ｃにおいて高い平滑クリープ強度及び
切欠クリープ強度を有する蒸気タービン用シエツウドリ
ングに関する。

第１図は一般的な蒸気タービン用りユラウドリンク１の
形状を示す一部断面斜視図であって、動翼２の先端に取
り付けられている状態を示すものである。このシエラク
ドリング１には貫通孔３が設けられてお〕、動翼２の先
端に設けられた突起部がこの貫通孔３に挿入されたのち
一起部先端を６潰され、（所關、かしめる）シェラウド
リング１と動翼２とが固着されるようになっている。図
中４はロータディスクである。

このようなシェフクドリングを備えた蒸気タービンは、
現在のところ、蒸気温度最大５６６Ｃ。

蒸気圧力２４６　ａｔｅであシ、シェラウドリング材と
してはクル７プル４２２鋼（１２Ｃｒ−ＩＭＯ−しかし
最近、石油、石炭などの化石燃料のコストが上昇を続け
てお）、これら化石燃料を用いている火力プラントの発
電効率向上が重要になっている０発電効率を上げるため
には蒸気タービンの蒸気温度又は圧力を上げる必要があ
る。これら高効率タービン７ユラウドリング用材料とし
ては、前述の現在ンユラウドリング材として用いられて
いるものではクリープ強度が不足し、これよシもＡｉ５
！ｉ＆の材料が必要である。

本発明の目的は、５５０Ｃ〜６００Ｃにおいても高いク
リープ強度及び切欠クリープ強度を有し、蒸気温［６０
ＱＣまでの高効率タービンに用いることができるシェラ
ウドリングを提供するにある。

本発明は、クルジプル４２２鋼のＣを低くし、Ｎを添加
し、Ａｔ含有量を０．０２％以下に制御し、従来よりＫ
い温度から焼入すると、均一な焼戻マルテンサイト組織
を有し、高クリープ強度、高切欠クリープ破断強度材料
が得られることを実験的に究明してなされたものである
。

即ち、クルジプル４２２鋼には０．２０〜α２５％のＣ
が含まれてお、９、ＮＦｉ特に添加されていないが、通
常、不純物として０．０１〜０．０２％含まれている。

またＡｔは、普通製鋼過程において脱酸剤として使用さ
れておシ、一般には０．０３％前後含まれている。

従来の知見から、クルジプル４２２鋼の長時間クリープ
破断強度は単にＣ量を低くしただけでは改善されないこ
と、及び、率にＮを添加しただけでは靭性が低くなって
しまうことが予想された。

しかし、Ｃ及びＡｔを低くシ、且つ、Ｎを添加すれば、
靭性を低下させずにクリープ強度及び切欠クリープ破断
強度を高めることが見出された。

本発明はこのような知見に基づいてなされたものであっ
て、重量比で０．０５〜０．２５％のＣ，０，８％以下
のＳｔ、１％以下のＭＯ，８〜１２％のＣｒ。

０．５〜Ｌ５％のＭＯ，０，５〜Ｌ５％のＷ、０．０５
〜０．５％のＶ、１％以下のＮゑ、０．０２〜０．１４
％のへ。

０．０２％以下のｋｔ、残部Ｆｅからなシ、均一な焼戻
しマルテンサイト組織を有する蒸気タービン用シェラウ
ドリング、を要旨とするものである。

本発明において、Ｃは高い引張強さを得るために必要な
元素であるが、その量があまシ多くなると、高温に長時
間さらされた場合に組織が不安定となシ、長時間強度を
低下させてしまうので０．０５〜０．２５％に決定した
。Ｃの含有率は好ましくはα１〜０．２％であることが
実験により確認された。

Ｃｒは高温強度及び耐食性を改善するが、あま９多くな
ると１フエンイトを析出させ疲労強度、衝撃値及びクリ
ープ破断強度を低下させてしまうので上限は１２％に決
定した。また８％よシ少いと高温高圧蒸気に対する耐食
性が不十分である。

ＭＯは固溶強化及び析出強化作用によ）クリープ破断強
度を改善するが、０．５％未満ではその効化が少な（，
１，５％よりも多くなるとＪフェライトを析出させクリ
ープ破断５！Ｉｆ及び靭性を低下させる。

Ｗはクリープ破断強度を高める効果があるが、０．５％
未満ではその効果が少な（，１，５％よりも多くなると
靭性を低下させてしまう。

■はクリープ破断強度を高める効果があるが、α０５％
未満ではその効果が不光分で、０．５％よりも多量では
ａフェライトを析出させ疲労強度及びクリープ破断強度
を低下させるので０．０５％−０，５％とした。

好ましくは０．１％〜０．４％、特に好ましくはα１〜
０．３％である。

Ｎはクリープ破断強度の向上及びδ７エ２イトの生成防
止効果があるが、α０２％以下ではその効果が充分でな
（０，１４％よりも多量では靭性を著しく低下させるの
で、α０２〜０．１４％とした。好ましくは０．０３〜
０．１％である。

Ｎ１は靭性向上及び−フェライトの生成防止−効果があ
るが、１％よシも多量の添加はクリープ破断強度を低下
させてしまう。

ＭＷは脱酸剤として添加するものでメジ、夕飯の添加で
その効果は達成され、１％よシも多量の添加はクリープ
破断強度を低下させる。

Ｓｌも脱酸剤として添加するものであシ、少量の添加で
その効果は達成される。α８％よりも多量の添加はａフ
ェライト析出の原因になる。

ＡＡも脱酸剤として添加するものでロシ、少量の添加で
その目的は達成される。０．０２％よシもＡｔ含有量が
多くなるとクリープ破断強度を低下させる。クリープ破
断強度の面からａｏ、０１％以下が好ましい。

このような組成を有するシェラウドリングを製造するに
は、例えば、次のような方法が採用される。即ち、溶解
、鋳造後に焼鈍し、さらに熱圧延し、焼入れ、焼戻し、
次いで所定形状に裁断後、ブレードとの接合用の質量孔
を設ける方法である。

このようにして製造された７ユツクドリングは、均一な
焼戻しマルテンサイト組織を有する。

以下、本発明の実施例について説明する。

第１表は溶解・圧延（＆５■厚さ、１ｍＸ１ｍ）した材
料の化学組成を示す、試料番号３−１及び３−２は本発
明材を実施し九ものである。試料番号１−１及び１−２
は従来品と同一組成のものであり、試料番号２は従来品
よシもＣのみを低くした比較材である。第２表はこれら
材料の熱処理条件と機械的特性試験結果を示す、試料番
号１−１及び３−１は従来品と同じ条件で焼処理したも
のであシ、試料番号１−２．２及び３−２は従来品より
も高い温度から焼入し九試料である。引張及びクリープ
試験は第２図に示す試験片を用い九。

切欠クリープ破断試験は第３図に示す試験片を、衝撃試
験は第４図に示す試験片をそれぞれ用い実験した。第２
〜４図において、数値の単位は■である。

従来品よシも単にＣ量を低くしただけ（試料番号２）で
は、クリープ変形抵抗及び切欠クリープ破断寿命が改善
されず、顕微鏡観察の結果、疲労強度を低下させる原因
となる一フェライトが１０％程度認められた。これに対
し、従来品よりもＣ及びＡｔを低くシ、且つ、Ｎを添加
して、焼入温度を高くした試料（試料番号３−２）は、
靭性を低下させずに、クリープ変形抵抗及び切欠破１！
７ｒ　％？命を特に改善できることが確認され九。また
本発明材（試料番号３−１及び３−２）の６００Ｃにお
けるクリープ変形抵抗及び切欠クリープ破町に命は、従
来材の５６６Ｃにおけるものにはソ匹敵するすぐれた特
性であることも確認された。

以上の通り、本発明に係るシェラウドリングの６００Ｃ
におけるクリープ変形抵抗及びクリープ破断寿命は、従
来材の５５０Ｃにおけるものにほぼ匹敵し、高効率ター
ビンに好適に採用される。

なお本発明で用いる鋼は単に高効率タービン用７ユラウ
ドリング材としてのみならず、その他の高温機器の部材
にも用いられることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はシュ２ウドリングの形状を示す一部切欠斜視図
、第２図は引張及びクリープ試験片の正面図、第３図は
切欠クリープ破断試験片の正面図、第４図は衝撃試験片
の正面図である。 １・・・シュラウドリング、２・・・動翼、３・・・貫
通孔、弔／口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量比テ０．０５〜０．２５％＋７）Ｃ，０，８％
   以下Ｏ８１。 １％以下ＯＭｆｌ、８〜１２％のＣｒ、α５〜１５％ノ
   ＭＯ，０，５〜１．５％ＯＷ、０．０５〜０．５％（Ｄ
   Ｖ、１％以下の８遍、α０２〜０．１４％のＮ、α０２
   ％以下のＡｔ、残部ｐｅからなり、均一な焼戻しマルテ
   ンサイト組織を有する蒸気タービン用シエ２ウドリング
   。 ２、重量比でα１〜α２％のＣ，０，８％以下のＳ＆、
   １％以下のＭＵ、８〜１２％のｃｒ、ｏ、ｓ〜Ｌ５％の
   ＭＯ，α５〜Ｌ５％のＷ、α１〜０．４％のＶ、１％以
   下ＯＮ　ｉ　、　（１０３〜０．１％ＯＮ　、　０．０
   １％以下のＡｔ、残部ｐｅからなる特許請求の範囲第１
   項記載の蒸気タービン用シュラウドリング。