JPS59113977A - タ−ビンロ−タの製造法 - Google Patents

タ−ビンロ−タの製造法

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JPS59113977A
JPS59113977A JP22162182A JP22162182A JPS59113977A JP S59113977 A JPS59113977 A JP S59113977A JP 22162182 A JP22162182 A JP 22162182A JP 22162182 A JP22162182 A JP 22162182A JP S59113977 A JPS59113977 A JP S59113977A
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bead
turbine rotor
bead layer
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bearing
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Kazuo Fujioka
藤岡 和夫
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    • 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
    • B23K9/04Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • B23K9/044Built-up welding on three-dimensional surfaces
    • B23K9/046Built-up welding on three-dimensional surfaces on surfaces of revolution
    • B23K9/048Built-up welding on three-dimensional surfaces on surfaces of revolution on cylindrical surfaces

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、タービンロータの製造法に関し、さらに詳し
くは、軸受部の品質の向上が図られた高クロム系タービ
ンロータの製造法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、タービンロータ用部材としては高温強度にすぐれ
る高クロム系鋼が用いられており、特に、軸受部には軸
受特性にすぐれたCr−Mo系鋼が溶接肉盛されている
。第1図k、軸受部に溶接肉盛を施シタタービンロータ
の斜視図を示す。第2図は、上記第1図x−X線に沿う
軸受部の断面図である。
第1図および第2図に示すように、従来のタービンロー
タは、ロータ母材1の軸受部1aの開先加工を行った後
、通常の溶接方法で該開先部に溶接金属2を肉盛溶接し
て形成される。
しかしながら、上記のような従来のタービンロータには
次のような問題がある。
すなわち、従来の方法で製造されたタービンロータにお
いては、第2図に示す軸受部の溶接境界部3には、肉盛
溶接前の機械加工等に起因する比較的大きな引張応力が
残留していたり、溶接熱の影響による金属組織の粗粒化
が起きてしまう、ということである。このように、溶接
境界部に大きな引張応力が残留したり、結晶粒の粗大化
が生じると、境界部のしん性低下、強度変化およびクラ
ックの発生等をひき起こし、重大な事故につながる恐れ
も生ずる。
ところで、このような軸受部の欠陥の発生を防止する方
法としては、従来、肉盛溶接後に応力除去焼鈍を施す方
法が行われていた。しかしながら、この応力除去焼鈍に
よる方法では、引張残留応力の低減および結晶粒の細粒
化を充分満足のいく程実現することができず、それゆえ
上述の境界部のじん性低下、クラック発生等の問題を解
決することは困難であった。
〔発明の目的〕
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、軸受部の
機械的性質の向上を図ることにより、安全性、信頼性に
すぐれた高り四ム系タービンロータを提供することを目
的とするものである。
〔発明の概要〕
本発明者は、上記ロータ軸受部の損傷が、タービン運転
時に負荷される遠心力と軸受部の溶接境界に残留する引
張応力との相乗的効果によって生ずることを見出し、該
残留引張応力を緩和する方法を研究した結果、肉盛溶接
前の軸受部にあらかじめ圧縮加工を施すことが欠陥の発
生を防止する上で極めて有効であることを見出した。さ
らに本発明者は、従来の肉盛溶接方法では、溶接境界部
の結晶粒の細粒化を図ることはできないことに着目しさ
らに研究した結果、第1ビード層を形成したのちに該ビ
ー1層を一定の厚さに研削しさらにこれに第2ビード層
を肉盛し、該第2ビーP層形成時の溶接熱を第1♂−P
と母材との間の溶接境界部に作用させることにより焼戻
し効果を発揮させれば、ロータ軸受部の機械的性質に影
響する溶接境界部の結晶粒の細粒化およびじん性の向上
が達成されることを見出した。
本発明は上記知見に基いて完成されたものであ(3) る。
すなわち、本発明のタービンロータの製造法は、タービ
ンロータの軸受部に肉盛溶接をするに際し、該軸受部に
あらかじめ圧縮加工を施すことにより軸受部に圧縮応力
を残留させ、次いで以下の工程(イ)、(ロ)およびe
→を含む肉盛溶接を行うことを特徴とするものである。
(イ)圧縮加工を施した軸受部に第1ビード層を形成す
る工程。
(ロ)上記第1ビーP層を形成したときの熱影響部を下
記第2ビード層を形成する際の溶接熱によって焼戻すこ
とができる程度の厚さに、該第1ビード層を研削する工
程。
(ハ)研削された上記第1ビード層−ヒに第2ビード層
以降のビード層を形成する工程。
〔発明の実施例および比較例〕
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。第3図に、旋盤機械加工が終了したタービンロー
タの軸受部に圧縮加工を施す場合の斜視図を示す。本図
に示すように、軸受部の圧(4) 線加工はローラを用いて行うことができる。す々わち、
ロータ軸受開先部1aに、たとえば旋盤の刃物台5に取
付けたローラ4を押しつけ、送りをかけて軸受開先部全
周に圧縮加工を施し、軸受開先部全周にかけて圧縮応力
を残留させる。圧縮加工の手段としては、上記ローラ加
工の他に、プレス加工等が用いられ得る。圧縮圧力は、
部材の材質、大きさによっても異なるが、一般的にいっ
て軸受開先部表面が約0、−05 mm前後凹む程度で
あることが好ましい。
第4図に、上記圧縮加工後のロータ軸受部1aの第3図
A−A線に沿う断面と、圧縮加工実施材と従来材におけ
る周方向および軸方向の残留応力の測定結果を示す。こ
の実施例では、ローラ加工による表面の凹凸の差t1は
0.045〜0.070mm程度であり、仕上面ibt
での削り代t2は約0.5mmである。仕上げ加工後に
残留応力を測定すると、仕上面1bの表面において、第
4図に示すように、周方向(Δ印)および軸方向(O印
)の応力とも−35=−45kg/mm2の範囲にあシ
、また、深さ5 mmにおいては、周方向および軸方向
の応力は−30〜−40kg/mm2の範囲にあり、上
記ローラによる圧縮加工によって軸受部に圧縮応力を残
留させることができることがわかる。
一方、圧縮加工を施さない従来材の場合、機械加工表面
から0 、5mmの深さにおける残留応力は、周方向(
ム印)、軸方向(・印)とも0〜刊、5kgΔm の範
囲の引張応力であった。
次いで、上記圧縮加工および表面仕上加工を施したロー
タ軸受部にCr−Mo鋼を肉盛溶接する。第5図に、本
発明の実施例に係る肉盛溶接工程の説明図を示す。まず
、前述した開先加工、圧縮加工および表面仕上加工を行
ったタービンロータ軸受部(第5図(a))の探傷検査
を行い、軸受部1aの健全性を確認する。探傷検査法と
しては、PT(染色浸透探傷検査)、MT(磁粉探傷検
査)、UT(超音波探傷検査)が用いられる。
健全性を確認したのち、軸受部を予熱し、第1ビーP層
6の肉盛を行う(第5図(b))。この第1ビード層の
形成は、比較的小径の溶接棒(2〜3φ、Cr−Mo系
鋼)を用い、小人熱で行うことが、第1ビーP層の熱影
響部の結晶粒粗大化を防止する上で好ましい。
次に、上記のように形成された第1ビーP層6のグライ
ンドオフ(研削)を行う(第5図(C))。
この第1ビーr層のグラインドオフは、第1ビード層の
肉盛溶接の際に生ずる熱影響部に、第2ピーr層の肉盛
時の溶接熱により焼戻し効果を与え得る程度の厚さにな
るように行わなければならない。ここで、熱影響部とは
第1ビード層形成によって溶接境界部に生ずる金属組織
の粗粒化した部分をいう。本実施例では、第5図(c)
に示すように、研削前の厚さく約3 mm)の約半分の
厚さのビー1層6aとしている。研削後、熱間MTによ
りピー1層6aの健全性を確認する。
次いで、第2ビード層7の肉盛りを行なう(第5図(d
))。この第2ビーP層の肉盛は、たとえば3〜4φの
溶接棒を用いて第1ビード層よシ大人熱で行われる。前
述のグラインドオフ工程とこの第2ビーP層の肉盛溶接
により、初層熱影響部組(7) 織の細粒化および第1ビード層熱影響部硬化部の軟化を
図ることができる。また、第2ビーP層の肉盛後ピーニ
ングを行うことにより、残留応力の緩和(−一二ング効
果)を達成することができる。
ピーニング後、熱間MTを行う。
第3ピーP層以降の肉盛溶接も上記第2ビード層と同様
の工程で行われる(第5図(e))が必要に応じて研削
加工も施し得る。
肉盛溶接工程終了後、常法に従い仕上工程、検査が行わ
れ本発明のタービンローダが完成する。
第6図に、本発明で得られるタービンロータの軸受部の
断面図を示す。本発明によるロータ軸受部の溶接境界部
の組織を観察すると、溶接境界3およびロータ母材1の
熱影響部8の金属組織の組粒化が充分性われており、か
つ熱影響部8の幅も従来法で得られるものより狭く、良
好な組織が得られていることがわかった。
第7図に、上記した本発明の実施例と、従来法で得られ
たロータ軸受部(比較例)の溶接境界近傍の硬さ測定の
結果を示す。第7図の結果から明(8) らかなように、本発明の実施例においては従来法による
比較例でみられる溶接境界部の硬さの極大傾向は認めら
れず、ロータ母材と溶接金属間の硬さの分布が均一なも
のが得られていることがわかる。
第8図に、実施例と比較例の溶接境界近傍の衝撃試験の
結果を示す。本図から明らかなように、本発明による実
施例は、溶接境界および初層近傍における衝撃特性が比
較例に比べて1.5〜4.0kg・m/c m 2程度
すぐれており、母材に劣らないしん性が確保されている
ことがわかる。
第9図に、実施例および比較例の溶接境界近傍の残留応
力の測定結果を示す。本図によれば、比較例の場合、周
方向および軸方向とも30kg/nm2以上の引張応力
が残留しているのに対し、実施例では、周および軸方向
とも残留応力は圧縮値となっている。すなわち、溶接境
界部においては、各々−6kg/mm2、−11kg/
mm2 であり、溶接境界から5mmの深さのロータ母
材においては、各々−6k g/inm 2、−3kg
/mm2であった。したがって、圧縮応力を残留させる
ためには、ローラによる圧縮加工が極めて有効であるこ
とがわかる。
〔発明の効果〕
上記実施例の結果から明らかなように、本発明の方法に
おいては、軸受部の肉盛溶接を行う前にあらかじめ圧縮
加工を施すようにしたので溶接境界部にかかる引張応力
の緩和が図られ、その結果クラック等の欠陥の発生を有
効に防止することができる。
さらに、本発明の方法では、肉盛溶接の際に、第1ビー
ド層を研削したのちに第2ビード層以降のビード層を形
成するようにしたので、溶接境界近傍の金属組織の細粒
化を確実に行うことができ、その結果、溶接境界部にお
けるしん性の向上、硬さの均−化等の機械的性質の向上
が図られ、ロータ軸受部の品質の一層の向上が実現され
る。
したがって、本発明の方法によって、信頼性、安全性に
すぐれたタービンロータを得ることができ工業上すこぶ
る有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図はタービンロータ軸受部の斜視図、第2図は上記
第1図のx−X線に沿う部分断面図、第3図は圧縮加工
工程の説明図、第4図は軸受部の断面図と残留応力を示
す図、第5図は本発明の実施例に係る肉盛溶接の工程説
明図、第6図はロータ軸受部の断面図、第7図は硬さ測
定の結果を示す図、第8図は、衝撃試験の結果を示す図
、第9図は残留応力の測定結果を示す図である。 1・・・タービンロータ母材、la・・・軸受部、1b
・・・仕上面、2・・・溶接金属、3・・・溶接境界、
4・・・ローラ、5・・・ローラ取付台、6・・・第1
ビード層、6a・・・研削加工後の第1ビーP層、7・
・・第2ビード層。 出願人代理人  猪  股    清 卸 i容接境界かうの距離(mu)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、タービンロータの軸受部に肉盛溶接をするに際し、
    該軸受部にあらかじめ圧縮加工を施すことにより軸受部
    に圧縮応力を残留させ、次いで以下の工程(イ)、(ロ
    )および(ハ)を含む肉盛溶接を行うことを特徴とする
    、タービンロータの製造法。 (イ)圧縮加工を施した軸受部に第1ビード層を形成す
    る工程。 (ロ)上記第1ビーr層を形成したときの熱影響部を下
    記第2ビーP層を形成する際の溶接熱によって焼戻すこ
    とができる程度の厚さに、該第1ビード層を研削する工
    程。 e→ 研削された上記第1ビード層上に第2ビーr層以
    降のビード層を形成する工程。 2、前記圧縮加工をローラで行う、特許請求の範囲第1
    項に記載の方法。
JP22162182A 1982-12-17 1982-12-17 タ−ビンロ−タの製造法 Granted JPS59113977A (ja)

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JP22162182A JPS59113977A (ja) 1982-12-17 1982-12-17 タ−ビンロ−タの製造法

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JPS59113977A true JPS59113977A (ja) 1984-06-30
JPH0253153B2 JPH0253153B2 (ja) 1990-11-15

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007326554A (ja) * 2006-04-11 2007-12-20 Deere & Co 金属結合による被覆を有するトラック・チェーン連結金具および車台トラック・ローラ
CN101837501A (zh) * 2010-05-20 2010-09-22 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 超超临界汽轮机12%Cr钢高中压转子轴颈堆焊方法

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