JPS58197253A - 高温高圧蒸気タ−ビン用低合金鋳鋼材 - Google Patents
高温高圧蒸気タ−ビン用低合金鋳鋼材Info
- Publication number
- JPS58197253A JPS58197253A JP7874982A JP7874982A JPS58197253A JP S58197253 A JPS58197253 A JP S58197253A JP 7874982 A JP7874982 A JP 7874982A JP 7874982 A JP7874982 A JP 7874982A JP S58197253 A JPS58197253 A JP S58197253A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cast steel
- steel material
- alloy cast
- temperature
- pressure steam
- 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.)
- Pending
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、高温高圧用の蒸気タービンのケーシング、バ
ルブなどの部品に使用され、規準および焼戻し処理後、
使用に供される低合金鋳鋼材に関する。
ルブなどの部品に使用され、規準および焼戻し処理後、
使用に供される低合金鋳鋼材に関する。
高温、高圧蒸気タービン用の鋳造部品には、高温でのク
リープ破断強さが優れていることおよび溶接割れ感受性
の低いことが要求されるほか、安価であることも重要な
要件の一つである。
リープ破断強さが優れていることおよび溶接割れ感受性
の低いことが要求されるほか、安価であることも重要な
要件の一つである。
高温でのクリープ破断強さの優れている合金鋼としては
／２０ｒをはじめ多くのものが知られている。しかし、
これらの高合金鋼は高価のため、蒸気タービンケーシン
グなどの大型で複雑な形状を有するものには、従来、安
価でかつ高いクリープ破断強さを有する低合金のＯｒ−
Ｍｏ−Ｖ鋼の鋳造品が好んで使用されてきた。
／２０ｒをはじめ多くのものが知られている。しかし、
これらの高合金鋼は高価のため、蒸気タービンケーシン
グなどの大型で複雑な形状を有するものには、従来、安
価でかつ高いクリープ破断強さを有する低合金のＯｒ−
Ｍｏ−Ｖ鋼の鋳造品が好んで使用されてきた。
実用されている代表的なＯｒ−ＭＯ−Ｖ低合金鋼として
は、重量割合でＯｒ／、０〜／、よチ、Ｍ。
は、重量割合でＯｒ／、０〜／、よチ、Ｍ。
０．９〜／、、２％、 ＶＯ４） 〜０．．３！％、
ＭｎＯ，ｔ 〜０．９チ、Ｓ ｉ Ｏ，３０〜０．！；
０％、残部がＦｅおよび不純物からなるものが挙げられ
る。ここでＶは高温でのクリープ破断強さを増すために
添加するものであるが、公知のようにＶは溶接割れ感受
性を高めるので、一般に鋳造品にあっては０．２５％を
超える■を含有させることは好ましくガい。このためＶ
含有量を増加させることによるクリープ破断強さの改善
が制約されている。
ＭｎＯ，ｔ 〜０．９チ、Ｓ ｉ Ｏ，３０〜０．！；
０％、残部がＦｅおよび不純物からなるものが挙げられ
る。ここでＶは高温でのクリープ破断強さを増すために
添加するものであるが、公知のようにＶは溶接割れ感受
性を高めるので、一般に鋳造品にあっては０．２５％を
超える■を含有させることは好ましくガい。このためＶ
含有量を増加させることによるクリープ破断強さの改善
が制約されている。
一方５近年の省エネルギーの要請に基づき、高温、′高
圧の蒸気を使用してエネルギー変換効率を高めるととも
に、頻繁なタービンの起動停止または負荷変動を伴う運
転条件の採用が求められておシ、このような使用条件の
苛酷化に対し、従来程度のクリープ破断強さを有するＯ
ｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼を使用することにはいくつかの問題が
ある。すガわち、使用蒸気の高温、高圧化が進むことに
伴々いケーシングなどの内圧構造物にかかる圧力が増大
するため、従来の許容応力で設計する場合は、構造物の
肉厚を大幅に増加させる必要がある。しかし、肉厚の増
加は、製品価格を上昇させるのみ方らず、熱応力を増大
させるため、頻繁な起動停止または負荷変動を伴ガう運
転条件に対して好ましくないという問題がある。□一方
、内圧の増大に対し、肉厚を増加させることなく製品強
度を確保することは、従来のＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼に比べ
更に高温強度の優れた／、２Ｏｒ銅などの高合金鋼を使
用することによシ達成できるが、この場合は、先にも述
べたように著しく製品価格が上昇するという問題点があ
る。
圧の蒸気を使用してエネルギー変換効率を高めるととも
に、頻繁なタービンの起動停止または負荷変動を伴う運
転条件の採用が求められておシ、このような使用条件の
苛酷化に対し、従来程度のクリープ破断強さを有するＯ
ｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼を使用することにはいくつかの問題が
ある。すガわち、使用蒸気の高温、高圧化が進むことに
伴々いケーシングなどの内圧構造物にかかる圧力が増大
するため、従来の許容応力で設計する場合は、構造物の
肉厚を大幅に増加させる必要がある。しかし、肉厚の増
加は、製品価格を上昇させるのみ方らず、熱応力を増大
させるため、頻繁な起動停止または負荷変動を伴ガう運
転条件に対して好ましくないという問題がある。□一方
、内圧の増大に対し、肉厚を増加させることなく製品強
度を確保することは、従来のＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼に比べ
更に高温強度の優れた／、２Ｏｒ銅などの高合金鋼を使
用することによシ達成できるが、この場合は、先にも述
べたように著しく製品価格が上昇するという問題点があ
る。
本発明の目的は、溶接割れ感受性を高めることなく、優
れたクリープ破断強さを有し、したがって、使用蒸気の
高温、高圧化に対し肉厚を増大させることなく対処可能
な安価な低合金鋳鋼材を提供することにある。
れたクリープ破断強さを有し、したがって、使用蒸気の
高温、高圧化に対し肉厚を増大させることなく対処可能
な安価な低合金鋳鋼材を提供することにある。
本発明者は、ｃｒ −Ｍｏ −Ｖ低合金鋳鋼におけるＳ
ｌとＶとの作用を研究した結果、現用のＯｒ−Ｍｏ −
Ｖ＠鋼のＳｉ量を低減し、■の含有量を低い範囲で制限
し、しかもＳｌと■の合計含有量を限定することが上述
の目的の達成に極めて有効であるととを見出した。
ｌとＶとの作用を研究した結果、現用のＯｒ−Ｍｏ −
Ｖ＠鋼のＳｉ量を低減し、■の含有量を低い範囲で制限
し、しかもＳｌと■の合計含有量を限定することが上述
の目的の達成に極めて有効であるととを見出した。
すガわち、従来のＣｒ−ＭＯ−Ｖ低合金鋳鋼においては
、脱酸剤として８１が０．３０〜０．５０％含まれてい
る一方、所定のクリープ破断強さを得るためにＯ，，２
Ｏ％以上のＶが含まれている。しかし、前述したように
、■含有量を増大することは溶接割れ感受性を高める上
で好ましくない。一方、Ｏｒ −Ｍｏ −Ｖ低合金鋳鋼
のクリープ破断強さには、合金成分の偏析が重要な影響
があシ、特にＳｌとＶとはとの偏析の発生に対する寄与
を通じてクリープ破断強さに大きな影響を有することが
見出された。よシ具体的には、Ｓｉ量を０．１３％以下
に低減することにより、クリープ破断強さに影響する鋼
内部の合金成分の偏析が軽微なものとガリ、また炭化物
もよシ均一に分散析出するためクリープ破断強さが改善
される。また、■は、Ｓｉ量との関係で偏析の発生に影
響があｌ）、ｓｔ量とｖｌの和が一定の範囲ケ超えるよ
うな量で■を含有させると、上記したＳ１低減による効
果が相殺され、クリープ破断強さの改善にも寄与し力い
ことが見出された。
、脱酸剤として８１が０．３０〜０．５０％含まれてい
る一方、所定のクリープ破断強さを得るためにＯ，，２
Ｏ％以上のＶが含まれている。しかし、前述したように
、■含有量を増大することは溶接割れ感受性を高める上
で好ましくない。一方、Ｏｒ −Ｍｏ −Ｖ低合金鋳鋼
のクリープ破断強さには、合金成分の偏析が重要な影響
があシ、特にＳｌとＶとはとの偏析の発生に対する寄与
を通じてクリープ破断強さに大きな影響を有することが
見出された。よシ具体的には、Ｓｉ量を０．１３％以下
に低減することにより、クリープ破断強さに影響する鋼
内部の合金成分の偏析が軽微なものとガリ、また炭化物
もよシ均一に分散析出するためクリープ破断強さが改善
される。また、■は、Ｓｉ量との関係で偏析の発生に影
響があｌ）、ｓｔ量とｖｌの和が一定の範囲ケ超えるよ
うな量で■を含有させると、上記したＳ１低減による効
果が相殺され、クリープ破断強さの改善にも寄与し力い
ことが見出された。
本発明の高温高圧蒸気タービン用低合金鋳鋼材は、上述
の知見に基づくものであり、よシ詳しくは、重量比でＯ
Ｏ，１０〜０．／ｇ、Ｍｎ Ｏ，ｊ 〜０．９係、Ｓｉ
Ｏ，／ｊ％以７′ＦＯｒ ／、０〜ｌ？、０％、 Ｍ
ｏ Ｏ，２，ｆ 〜／、ｊＯ係、Ｖ Ｏ，ｍ 〜０．．
２ｊ％、Ｔ ｉ Ｏ，０７〜０．７０％、残部がＦｅお
よび不可避的不純物からガリ、溶接割れ感受性およびク
リープ破断強さを改善したことを特徴とするものである
。
の知見に基づくものであり、よシ詳しくは、重量比でＯ
Ｏ，１０〜０．／ｇ、Ｍｎ Ｏ，ｊ 〜０．９係、Ｓｉ
Ｏ，／ｊ％以７′ＦＯｒ ／、０〜ｌ？、０％、 Ｍ
ｏ Ｏ，２，ｆ 〜／、ｊＯ係、Ｖ Ｏ，ｍ 〜０．．
２ｊ％、Ｔ ｉ Ｏ，０７〜０．７０％、残部がＦｅお
よび不可避的不純物からガリ、溶接割れ感受性およびク
リープ破断強さを改善したことを特徴とするものである
。
以下、本発明のＯｒ−Ｍｏ−Ｖ基低合金鋳鋼における各
成分の作用ならびに組成限定理由について説明する。以
下の記載において、組成を表わす「％」はいずれも重量
基準とする。
成分の作用ならびに組成限定理由について説明する。以
下の記載において、組成を表わす「％」はいずれも重量
基準とする。
Ｃは、炭化物の形成を通じて鋼の強度を向上するために
必要な元素であり、０．１０〜０．／ざ多含有させる。
必要な元素であり、０．１０〜０．／ざ多含有させる。
含有量が０．１０％よシ少いと所定の強度が得られず、
また０、７１％を超えると溶接割れ感受性を増大するの
で好ましくない。
また０、７１％を超えると溶接割れ感受性を増大するの
で好ましくない。
Ｍｎは、脱酸、脱硫剤として添加するものであり、Ｏ，
Ｊ′〜０．９ ％含有させる。含有量が０．ｊ ％未満
では所定の効悉が得られず、０．９％を超えると靭性を
劣化させる原因となる。
Ｊ′〜０．９ ％含有させる。含有量が０．ｊ ％未満
では所定の効悉が得られず、０．９％を超えると靭性を
劣化させる原因となる。
Ｓｌは、通常、脱酸剤として使用するものであるが、前
述したように、過剰に存在すると合金成分を過度に偏析
させ、クリープ破断強さの低下の原因となるので、０．
／夕ｉ以下に限定する。
述したように、過剰に存在すると合金成分を過度に偏析
させ、クリープ破断強さの低下の原因となるので、０．
／夕ｉ以下に限定する。
Ｏｒは、焼入性および高温強度を高める基本成分であり
７．０〜．７．０％含有させる。一般にはｏ、、２！チ
以上で効果を示すが１本発明の目的である優れたクリー
プ破断強さを与えるために、／、０％以上含有させる。
７．０〜．７．０％含有させる。一般にはｏ、、２！チ
以上で効果を示すが１本発明の目的である優れたクリー
プ破断強さを与えるために、／、０％以上含有させる。
また３、０％を超えて含有させても強度の改善には効果
がない。
がない。
Ｍｏは、焼戻し抵抗を高めるばかりでなく、焼戻し脆化
感受性を抑制するために０１．２オ〜ｉ、５ｏｑｂ含有
させる。含有量が０．２．３％未満では充分な効果が得
られず、／ＪＯ％を超えて添加しても効果の改善は望め
々い。
感受性を抑制するために０１．２オ〜ｉ、５ｏｑｂ含有
させる。含有量が０．２．３％未満では充分な効果が得
られず、／ＪＯ％を超えて添加しても効果の改善は望め
々い。
■は、高温強度およびクリープ破断強さを高めるために
０．０！ −０，、Ｚ、！ｒ％添加する。０．０５係未
満では所望の効果が得られず、０．、Ｚ、ｆ％を超えて
添加すると溶接割れ感受性に悪影響を与える。また本発
明者の研究によれば、本発明の鋼材の成分中で、ＶはＳ
ｌについで偏析を助長する元素であり、前述したように
８１を低減した状態においてＶ量が犬であると、その偏
析助長効果によるクリープ破断強度の低下が無視できな
くなる。このよう々結果の総合として、クリープ破断強
さは、ｓｌと■との和が０．、ＺＯ−’−’０．８ ％
の範囲で著しく改善されることが見出された。
０．０！ −０，、Ｚ、！ｒ％添加する。０．０５係未
満では所望の効果が得られず、０．、Ｚ、ｆ％を超えて
添加すると溶接割れ感受性に悪影響を与える。また本発
明者の研究によれば、本発明の鋼材の成分中で、ＶはＳ
ｌについで偏析を助長する元素であり、前述したように
８１を低減した状態においてＶ量が犬であると、その偏
析助長効果によるクリープ破断強度の低下が無視できな
くなる。このよう々結果の総合として、クリープ破断強
さは、ｓｌと■との和が０．、ＺＯ−’−’０．８ ％
の範囲で著しく改善されることが見出された。
また、Ｔｉ’は、脱酸剤としてＯ’、０／ 〜０．１０
％含有させる・含有量が０．０／％未満ではその効果が
不充分であ軒ｏ、ｉｏ％を超えてもそれ以上の効果は望
めガい。
％含有させる・含有量が０．０／％未満ではその効果が
不充分であ軒ｏ、ｉｏ％を超えてもそれ以上の効果は望
めガい。
本発明の鋳鋼材は、上記各成分を所定の組成範囲となる
ような骨化で溶融し、鋳造することによ＃）得られ、こ
れを、従来のＯｒ −ＭＯ−ｖ系低合金鋳鋼材と同様々
条件で、常法にょシ規準たらびに焼戻し処理することに
ょυ製品化される。
ような骨化で溶融し、鋳造することによ＃）得られ、こ
れを、従来のＯｒ −ＭＯ−ｖ系低合金鋳鋼材と同様々
条件で、常法にょシ規準たらびに焼戻し処理することに
ょυ製品化される。
次に本発明を、実施例、比較例にょシ更に具体的に説明
する。
する。
各成分を配合して溶融、鋳造することにより、第１表に
示すような組成を有するＯｒ−ＭＯ−Ｖ（７） 系低合金鋳鋼材の供試材／〜７を得た。供試材／〜ｔは
本発明の実施例であり、供試材ｊ〜７は比較例である。
示すような組成を有するＯｒ−ＭＯ−Ｖ（７） 系低合金鋳鋼材の供試材／〜７を得た。供試材／〜ｔは
本発明の実施例であり、供試材ｊ〜７は比較例である。
第１表
これらの供試材について、 １０３０ ’Ｃｘ １３時
間の加熱→ｓ”０７分の冷却速度での冷却による規準、
および７１０°Ｃ×／３時間の加熱→ｓｓ ’Ｃ７時間
の冷却速度での冷却による焼戻しの調質熱処理を行い、
それぞれの供試材について１００ ’ＣＸ １０’時間
および（、ｒ） ｊｚ６”Ｃ×ＩＯ−間のクリープ破断強さを測定した。
間の加熱→ｓ”０７分の冷却速度での冷却による規準、
および７１０°Ｃ×／３時間の加熱→ｓｓ ’Ｃ７時間
の冷却速度での冷却による焼戻しの調質熱処理を行い、
それぞれの供試材について１００ ’ＣＸ １０’時間
および（、ｒ） ｊｚ６”Ｃ×ＩＯ−間のクリープ破断強さを測定した。
結果を下記第２表に示す。
上記第２表を第１表と対照して見れば、本発明の供試材
は、従来の低Ｏｒ−Ｍｏ−Ｖ低合金鋳鋼材である供試材
ｊおよび乙に比べて著しい高温クリープ破断強さの向上
を示す。また、ｓｌおよびＶの個々の着については本発
明の条件を満し、Ｓｉ量の低減している供試材７は、
ＳｉとＶとの合計量が本発明の範囲外であるため、ク
リープ破断強さの向上は、殆んど認められ女い。
は、従来の低Ｏｒ−Ｍｏ−Ｖ低合金鋳鋼材である供試材
ｊおよび乙に比べて著しい高温クリープ破断強さの向上
を示す。また、ｓｌおよびＶの個々の着については本発
明の条件を満し、Ｓｉ量の低減している供試材７は、
ＳｉとＶとの合計量が本発明の範囲外であるため、ク
リープ破断強さの向上は、殆んど認められ女い。
上述したところよシ明らかなように、本発明によれば■
含有量の増大による溶接割れ感受性の増大を伴うことか
く、優れた高温クリープ破断強さを有する安価ガ低合金
鋳鋼材が得られる。また改善されたクリープ破断強さの
ために、同一温度、圧力の蒸気を用いる場合には、ター
ビンケーシング、パルプなどの製品の肉厚を減少するこ
とができ、この面からの製品価格の低減も期待できる。
含有量の増大による溶接割れ感受性の増大を伴うことか
く、優れた高温クリープ破断強さを有する安価ガ低合金
鋳鋼材が得られる。また改善されたクリープ破断強さの
ために、同一温度、圧力の蒸気を用いる場合には、ター
ビンケーシング、パルプなどの製品の肉厚を減少するこ
とができ、この面からの製品価格の低減も期待できる。
出願人代理人 猪 股 清（ｌｌ）
Claims (1)
- 重量比でＣ！ ０．７０〜０．／ｇ％、Ｍｎ Ｏ，ｊ
〜０．９ ％、ｓ １ｏ、／ｚ ％ＪＪ、Ｔ、ｃ ｒ
／、ｏ ンａ、ｏ％、ＭｏＯ，，２り〜／、！；０チ、
Ｖ Ｏ，０ｊ 〜０．．Ｚｊ ％、Ｔ ｉ Ｏ，０／
〜０．１０％、残部がＦｅおよび不可避的不純物からな
り、溶接割れ感受性およびクリープ破断強さを改善した
ことを特徴とする高温高圧蒸気タービン用低合金鋳鋼材
・
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7874982A JPS58197253A (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 高温高圧蒸気タ−ビン用低合金鋳鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7874982A JPS58197253A (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 高温高圧蒸気タ−ビン用低合金鋳鋼材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58197253A true JPS58197253A (ja) | 1983-11-16 |
Family
ID=13670536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7874982A Pending JPS58197253A (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 高温高圧蒸気タ−ビン用低合金鋳鋼材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58197253A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01315603A (ja) * | 1988-05-05 | 1989-12-20 | Westinghouse Electric Corp <We> | タービン構成要素摩耗表面の補修法 |
-
1982
- 1982-05-11 JP JP7874982A patent/JPS58197253A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01315603A (ja) * | 1988-05-05 | 1989-12-20 | Westinghouse Electric Corp <We> | タービン構成要素摩耗表面の補修法 |
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