JPS599128A - タ−ビンロ−タ材の応力徐去焼鈍方法 - Google Patents
タ−ビンロ−タ材の応力徐去焼鈍方法Info
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- JPS599128A JPS599128A JP11886682A JP11886682A JPS599128A JP S599128 A JPS599128 A JP S599128A JP 11886682 A JP11886682 A JP 11886682A JP 11886682 A JP11886682 A JP 11886682A JP S599128 A JPS599128 A JP S599128A
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- steel
- turbine rotor
- stress
- thermal expansion
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- Prior art date
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/28—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for plain shafts
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (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】
近年蒸ヴタービンの高効率化、大容量化に伴って品温、
高応力に耐えるタービンの設計が要求さ才ｔ、ｎ−夕の
素材もクローノ・−モリプデンーバナーウム鋼のような
低合金鋼から１２チクローム系のような鋼枦の合金鋼へ
の変更が必要となった□一方１２ｏ！クロー系の鋼をロ
ータＩとして使用する場合、ロータの軸受ジ、−ナル部
の燈付附近および軸受箱ンーノ１部ロータ表面保誇の問
題があり、この問題を解決するためにタービンロー夕の
ジャーナル部表面に低合金鋼材が溶着被接さ第１”Ｃい
る０１】−タ月基部と被覆鋼材層との熱膨張率が異なる
場合には、低合金鋼ｉｔを溶着被柁した徐に応力が残存
し、６００〜７００℃ の範囲の焼鈍温度で溶着（Ｃよ
る残留応力を消７成させても冷却過程で再び大きな残留
応力が発生する。この残留応力によって、ター・ビンの
運転時にロータに加わる機樟的なカにつ・１」−ろｌｌ
！ｒ容応力が低下することになる。そのために、＠述の
ような熱膨張率の差によって生ずる残留応力をできるだ
け小さくすることが望まれる。
高応力に耐えるタービンの設計が要求さ才ｔ、ｎ−夕の
素材もクローノ・−モリプデンーバナーウム鋼のような
低合金鋼から１２チクローム系のような鋼枦の合金鋼へ
の変更が必要となった□一方１２ｏ！クロー系の鋼をロ
ータＩとして使用する場合、ロータの軸受ジ、−ナル部
の燈付附近および軸受箱ンーノ１部ロータ表面保誇の問
題があり、この問題を解決するためにタービンロー夕の
ジャーナル部表面に低合金鋼材が溶着被接さ第１”Ｃい
る０１】−タ月基部と被覆鋼材層との熱膨張率が異なる
場合には、低合金鋼ｉｔを溶着被柁した徐に応力が残存
し、６００〜７００℃ の範囲の焼鈍温度で溶着（Ｃよ
る残留応力を消７成させても冷却過程で再び大きな残留
応力が発生する。この残留応力によって、ター・ビンの
運転時にロータに加わる機樟的なカにつ・１」−ろｌｌ
！ｒ容応力が低下することになる。そのために、＠述の
ような熱膨張率の差によって生ずる残留応力をできるだ
け小さくすることが望まれる。
第１図はタービンロータ相の要部断面図で、ローフ相け
、一点鎖線で囲む部分でけ１２係りｐ−ム鋼の基部１が
母相より熱膨張率が大きく高温伸度の小さな低金伴の被
覆層２で囲まれる構造になってお＋１ 、衿覆層２け基
部１０表面に低合金鋼が肉盛溶着されてア成さ第１゛〔
いる。
、一点鎖線で囲む部分でけ１２係りｐ−ム鋼の基部１が
母相より熱膨張率が大きく高温伸度の小さな低金伴の被
覆層２で囲まれる構造になってお＋１ 、衿覆層２け基
部１０表面に低合金鋼が肉盛溶着されてア成さ第１゛〔
いる。
次して従来による応力除去焼鈍方法を実施例によ〜゛（
説明する０１２ｅｌＯクローム鋼のロータ利基部に母相
よりＰ膨張率の犬き〕Ｚ低合金−が溶着被覆さねた：）
７３合の応力除去焼鈍方法には、６００〜７００℃のわ
囲の焼鈍温度で長時間保持してから冷却し、熱膨張率の
差による残留ひずみをクリープによってでとるだけ打消
す方法と、６００〜７００ｔ： の範囲の焼鈍温度に
保持する時間の少なくとも終期および焼鈍温度から常温
に戻す冷却期間中の少なくとも所定温１隻まで１がるま
での初期の間中、被覆鋼材層の表面の温間をロータ拐某
部の温度より摂氏温１里Ｃ数十度の範囲で低く保って溶
着部に引張の熱応力を発生させ、このクリープひずみで
残留応力の一部を打消す方法とがある。しかし、前者の
応力除去焼鈍方法では、１２％クローノ、鋼の熱膨張率
が小さいのに比べて低合金鋼の熱膨張率が大きいために
６００〜７００℃の焼鈍温度で溶Ｎ！による残躍応力を
消滅さ七ても冷Ｒ１さ第１ろと、熱膨張率の差により、
低合金の被覆Ｎ２が１２係クロームぐ−の基部１を締付
りて再び大きな残留ｒｃ、力が生じ、この残Ｗ７応力に
よって、タービンの運転時にロータに加わる樋械的な力
に対する低下すイ）ことになるなどの欠点があった。ま
た、後者の方法においては、肉盛表面からの深さに応じ
た温度分布を肉盛絢行注、の全域で均一に発生さ辻ろこ
とが必要であるが、伝熱条件が場所によって変化するた
め、ある程）０−の不均一 は避し１ら才１ない。その
結“屏６残留＆Ｌ、力２′ｌ−場Ａによって変化するこ
とになり、さらにけ、肉盛；■ｂの濡庁を下げＦぎると
、熱応力を発生さ辻ることはでキるがｈリープひずみが
生じ難くなり、ｒＡ留応力を打消することができなくな
るなどの欠点がちうたう 本７明は上町のような欠点を除去し、ロータの基部と溶
着しだ浮材の被覆−との間に熱膨張の差によって生ずる
殴留応力をできるだけ小さく、かつ均一に低減すること
のできる応力除去焼鈍方法に提イ忙することを目的とす
る。
説明する０１２ｅｌＯクローム鋼のロータ利基部に母相
よりＰ膨張率の犬き〕Ｚ低合金−が溶着被覆さねた：）
７３合の応力除去焼鈍方法には、６００〜７００℃のわ
囲の焼鈍温度で長時間保持してから冷却し、熱膨張率の
差による残留ひずみをクリープによってでとるだけ打消
す方法と、６００〜７００ｔ： の範囲の焼鈍温度に
保持する時間の少なくとも終期および焼鈍温度から常温
に戻す冷却期間中の少なくとも所定温１隻まで１がるま
での初期の間中、被覆鋼材層の表面の温間をロータ拐某
部の温度より摂氏温１里Ｃ数十度の範囲で低く保って溶
着部に引張の熱応力を発生させ、このクリープひずみで
残留応力の一部を打消す方法とがある。しかし、前者の
応力除去焼鈍方法では、１２％クローノ、鋼の熱膨張率
が小さいのに比べて低合金鋼の熱膨張率が大きいために
６００〜７００℃の焼鈍温度で溶Ｎ！による残躍応力を
消滅さ七ても冷Ｒ１さ第１ろと、熱膨張率の差により、
低合金の被覆Ｎ２が１２係クロームぐ−の基部１を締付
りて再び大きな残留ｒｃ、力が生じ、この残Ｗ７応力に
よって、タービンの運転時にロータに加わる樋械的な力
に対する低下すイ）ことになるなどの欠点があった。ま
た、後者の方法においては、肉盛表面からの深さに応じ
た温度分布を肉盛絢行注、の全域で均一に発生さ辻ろこ
とが必要であるが、伝熱条件が場所によって変化するた
め、ある程）０−の不均一 は避し１ら才１ない。その
結“屏６残留＆Ｌ、力２′ｌ−場Ａによって変化するこ
とになり、さらにけ、肉盛；■ｂの濡庁を下げＦぎると
、熱応力を発生さ辻ることはでキるがｈリープひずみが
生じ難くなり、ｒＡ留応力を打消することができなくな
るなどの欠点がちうたう 本７明は上町のような欠点を除去し、ロータの基部と溶
着しだ浮材の被覆−との間に熱膨張の差によって生ずる
殴留応力をできるだけ小さく、かつ均一に低減すること
のできる応力除去焼鈍方法に提イ忙することを目的とす
る。
本発明によかげ、この目的は、合金鋼の母材がら１．Ｃ
インターヒンロー〃の所定部分の表面に＃母材より針、
膨グー率が大きく高温Ｆ＠賓の小さな鋼材を溶薄神暴し
た徒に残存する応力を除去するための焼鈍方法であ−で
、焼鈍流度に保持する時間の少なくともＶ期中・！よび
陀焼鈍温度から常温に戻す冷却１．１１間中の所定莞ヴ
市で下がるまでの少なくとも初期の開山、−１！たは焼
鈍温度がら常温に戻す冷°却期間中の所２１フまで下が
るまでの少なくとも初期（つ間中、前記被汚１材層に引
張りひずみが生ずるように前記タービンローフ材に外力
を付与することによって遺せられる。
インターヒンロー〃の所定部分の表面に＃母材より針、
膨グー率が大きく高温Ｆ＠賓の小さな鋼材を溶薄神暴し
た徒に残存する応力を除去するための焼鈍方法であ−で
、焼鈍流度に保持する時間の少なくともＶ期中・！よび
陀焼鈍温度から常温に戻す冷却１．１１間中の所定莞ヴ
市で下がるまでの少なくとも初期の開山、−１！たは焼
鈍温度がら常温に戻す冷°却期間中の所２１フまで下が
るまでの少なくとも初期（つ間中、前記被汚１材層に引
張りひずみが生ずるように前記タービンローフ材に外力
を付与することによって遺せられる。
！扶下本発ｆＫよるタービンロータ材の応力除去方法を
１施例によって説明する。本発明によるタービンロータ
材の応力除去方法け、稙１図に示す□１２％クローＡ
Ｎの基部ｌに母材より熱膨張率が大欠く高温強庁の小さ
な低合金鋼を溶着被覆した後に、６２０°〜６８０℃の
範囲の焼鈍温度で一相溶着によ７１硅留応力を消滅さ枡
る。モしてＬＲ鈍温度から常温にｐす冷却期間中の５０
０〜５５０℃の範囲まで下がるまでの間でタービンロー
タ材を図示しない町！Ｉｉ′＋１枠槽により高速回１さ
せて遠心応力をを住さ−Ｉｊ’ ７：：）。１？グクロ
一人錦は高温強度が低合金鋼より著（、ヒ大きいことか
ｒ）（Ｅ＋合金鋼材府のみに遠心応力に３［ｚ１周方向
成分の引張りひずみが発生〔７，１２チクローノ・Ｃと
低合金−の熱膨伴ぎによって冷却遅々で生ずる周方向酸
分の停留応力を（ｒ５：すすることがｆ−きる。亡だ、
周方向の停留応力が１成域されることに、ｒって、残−
た軸方向成分の残留応力も同時にある程Ｉｆ低減され、
従来方法に比べてａ −り４〕寿二部１）−管理した被
覆層２との熱膨張率の差に基づく残留応力を十分小さく
することができる。
１施例によって説明する。本発明によるタービンロータ
材の応力除去方法け、稙１図に示す□１２％クローＡ
Ｎの基部ｌに母材より熱膨張率が大欠く高温強庁の小さ
な低合金鋼を溶着被覆した後に、６２０°〜６８０℃の
範囲の焼鈍温度で一相溶着によ７１硅留応力を消滅さ枡
る。モしてＬＲ鈍温度から常温にｐす冷却期間中の５０
０〜５５０℃の範囲まで下がるまでの間でタービンロー
タ材を図示しない町！Ｉｉ′＋１枠槽により高速回１さ
せて遠心応力をを住さ−Ｉｊ’ ７：：）。１？グクロ
一人錦は高温強度が低合金鋼より著（、ヒ大きいことか
ｒ）（Ｅ＋合金鋼材府のみに遠心応力に３［ｚ１周方向
成分の引張りひずみが発生〔７，１２チクローノ・Ｃと
低合金−の熱膨伴ぎによって冷却遅々で生ずる周方向酸
分の停留応力を（ｒ５：すすることがｆ−きる。亡だ、
周方向の停留応力が１成域されることに、ｒって、残−
た軸方向成分の残留応力も同時にある程Ｉｆ低減され、
従来方法に比べてａ −り４〕寿二部１）−管理した被
覆層２との熱膨張率の差に基づく残留応力を十分小さく
することができる。
被覆鋼材層（τ同方向成分の引張りひずみを発生させど
〕方＃にけ前−ｅロータ材の回転の他に、被覆層ｔ、Ｉ
Ｉ！！下の基部１に周方向の穴を設け、照尺に高ＩＦ
ネ・ｆＩ荷してもよい。
〕方＃にけ前−ｅロータ材の回転の他に、被覆層ｔ、Ｉ
Ｉ！！下の基部１に周方向の穴を設け、照尺に高ＩＦ
ネ・ｆＩ荷してもよい。
また、油ｆＦＦ ｔｍ ｆ、ｒどでタービンロータ材を
引張り、彷務門材層に悄方向成分の引張りひずみを生じ
させろことで前述２同磯な効果が得られる。被覆鋼けｑ
Ｋ軸方向成分の引張りひずみを発生させる方法１τは
前記ロータ和の機種的引張りの他に１被ｉ ｉ ａｔ
ｑを破Ｗ！優材鼎ｔり熱膨張率の大きな耐熱ｙ３のスリ
ーブ、ψ１１先ばオーステナイトステンレス−にしてス
１１−ブを高温に保って熱膨張させ、スリーブのＩ１１
！＆膨張を介して被覆屑材層下の母材を引張り、・体７
な引張りγｙずみを被覆鋼材層に発生させてもよい。字
らには、前記のスリーブを応力除去方法の加熱前から一
体に組み込んで熱処理を行っても同様な効果が得られる
。この場合、高温強寒は低合金鋼の溶着被覆層が層も小
さく、次いで１２％りｐ−ム竿の母材、オーステナイト
ステンレス例のスリーブの順に大きくなることから、焼
鈍温度を１２％クローム鋼の母材がわずかしかクリープ
が発生しない温度で、低合金鋼の溶着被覆層が十分クリ
ープを起す約６００℃に選ぶ。このような条件では、焼
鈍温度に保持されている間に、１２壬クローム鋼の母材
には、オーステナイトステンレス鋼のスリーブとの熱膨
張率の差によって引張り応力が負荷される。、−！た、
被覆鋼材層には母材より大きな引張り応力が発生するが
、被覆鋼材層のクリープによって応力はほぼ消滅し、燐
鈍俊冷却されて常温に戻った状態では焼鈍温度で１２％
クローム鋼の母材に働いていた引張りも力が、１２％ク
ローム鋼と被５ｍ材岡の熱膨張率の差によって冷却過程
で生ずる残留応力を打消す。この結果残った周方向成分
の残留応力もある稈叩同時に低減されるすしたがって、
ロータ材基部と溶着した被覆層との熱膨張率の差に基づ
く残留応力を十分小さくすることができる。
引張り、彷務門材層に悄方向成分の引張りひずみを生じ
させろことで前述２同磯な効果が得られる。被覆鋼けｑ
Ｋ軸方向成分の引張りひずみを発生させる方法１τは
前記ロータ和の機種的引張りの他に１被ｉ ｉ ａｔ
ｑを破Ｗ！優材鼎ｔり熱膨張率の大きな耐熱ｙ３のスリ
ーブ、ψ１１先ばオーステナイトステンレス−にしてス
１１−ブを高温に保って熱膨張させ、スリーブのＩ１１
！＆膨張を介して被覆屑材層下の母材を引張り、・体７
な引張りγｙずみを被覆鋼材層に発生させてもよい。字
らには、前記のスリーブを応力除去方法の加熱前から一
体に組み込んで熱処理を行っても同様な効果が得られる
。この場合、高温強寒は低合金鋼の溶着被覆層が層も小
さく、次いで１２％りｐ−ム竿の母材、オーステナイト
ステンレス例のスリーブの順に大きくなることから、焼
鈍温度を１２％クローム鋼の母材がわずかしかクリープ
が発生しない温度で、低合金鋼の溶着被覆層が十分クリ
ープを起す約６００℃に選ぶ。このような条件では、焼
鈍温度に保持されている間に、１２壬クローム鋼の母材
には、オーステナイトステンレス鋼のスリーブとの熱膨
張率の差によって引張り応力が負荷される。、−！た、
被覆鋼材層には母材より大きな引張り応力が発生するが
、被覆鋼材層のクリープによって応力はほぼ消滅し、燐
鈍俊冷却されて常温に戻った状態では焼鈍温度で１２％
クローム鋼の母材に働いていた引張りも力が、１２％ク
ローム鋼と被５ｍ材岡の熱膨張率の差によって冷却過程
で生ずる残留応力を打消す。この結果残った周方向成分
の残留応力もある稈叩同時に低減されるすしたがって、
ロータ材基部と溶着した被覆層との熱膨張率の差に基づ
く残留応力を十分小さくすることができる。
本発明は上記のようにロータ材基部表面に基部の材料と
熱膨張率の異なる材料を溶着し【被覆する場合、溶着に
よって生じた残留応力を除去する焼鈍の際に、タービン
ロータ材に外力を加えて溶着した被覆層に引張りひずみ
を生じさせるようＫしたことにより、従来方法に比べて
タービンロータ材基部と溶着した被覆鋼層との熱膨張率
の差に基づく残留応力をより小さくし、均一に低減する
ことのできるタービンロータ材の応力除去焼鈍方法を提
供することができる。
熱膨張率の異なる材料を溶着し【被覆する場合、溶着に
よって生じた残留応力を除去する焼鈍の際に、タービン
ロータ材に外力を加えて溶着した被覆層に引張りひずみ
を生じさせるようＫしたことにより、従来方法に比べて
タービンロータ材基部と溶着した被覆鋼層との熱膨張率
の差に基づく残留応力をより小さくし、均一に低減する
ことのできるタービンロータ材の応力除去焼鈍方法を提
供することができる。
尚、本発明による応力除去焼鈍方法は、上述のようＫ
１２係クローム鋼のロータ相基汁１に母相より熱膨張率
の大きな低合金鋼を溶着被榎したものに限らず、オース
７−ナイトステンレス鋼のよう７【熱膨張率の極めて大
きなロータ材基部に低合金鋼を溶着被掬した場合でも、
前述したような焼鈍時または冷却過程で、被梯鋼材層に
圧縮ひずみか生じるようにタービンロータ材に外力を加
えることでロータ材基部と溶着した被覆層との熱膨張率
の差に基づく残留応力を低減することが可能となる。
１２係クローム鋼のロータ相基汁１に母相より熱膨張率
の大きな低合金鋼を溶着被榎したものに限らず、オース
７−ナイトステンレス鋼のよう７【熱膨張率の極めて大
きなロータ材基部に低合金鋼を溶着被掬した場合でも、
前述したような焼鈍時または冷却過程で、被梯鋼材層に
圧縮ひずみか生じるようにタービンロータ材に外力を加
えることでロータ材基部と溶着した被覆層との熱膨張率
の差に基づく残留応力を低減することが可能となる。
第１図はタービンのロータ材の要部断面図であろ。
■・・・ロータ材基部、２・・・被覆層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ）合金押の１号材からなるターピノロータの所定部分
の表面に該は材より熱膨張率が大きく高温強度の小さな
鋼材を溶着破橿した後に残存する応力を除去するための
焼鈍方法であって、焼鈍温度に保持する時間の少なくと
も終期および該焼Ｍ ｉ１度から常温Ｋｆｆｌす冷却期
間中の所定温度まで丁がるまでの少なくとも初期の間中
、またｆｉ焼鈍温度から常温に戻す冷却期間中の所定温
度まで丁がるまて・の少なくとも初期の間中、前記′ｇ
１作鋼材層に引張りひずみが生ずるように前記タービン
ロータ材に外力をｆ１右することを特？”とするタービ
ンロータ材の応力除去焼鈍方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の方法におい゛〔〜タ
ービンロー夕の母材が１２係クローム剣であり、被覆１
七（層が低合金鋼であることを特徴とするタービンロー
タ材の応力除去焼鈍方法。 ３）特￥’ＦＮＦ求の範囲第１項に記載の方法において
、タービンロータ材を高速回転させることにより討クー
ビンロータ材に外力を付与することを特徴とするタービ
ンｌｆｆ−夕材の応力除去焼鈍方法。 ４）特許請求の範囲＠１項に記載の方法において、彼１
雫材層下の基部に軸方向の穴を設けるとともに該穴に高
圧を負荷することＫよりタービンロータ材に外力を付与
することを特徴とするタービンロータ材の応力除去焼鈍
方法。 ５）０許請求の範囲第１ Ｊｉｍ Ｋ記載の方法におい
て、タービンロータ材を油田などの機槻で軸方向に引張
るとと１でより該タービンロータ材に外力を付与するこ
とを特徴とするタービンロータ材の応力除去焼鈍方法。 ６）特許請ＮｔＯ船１囲飢５項に記載の方法において、
被ＩｇｊＡ拐層を核被…鋼材層より熱膨張率の大きな耐
熱鋼材の−・、リーグで囲むとともに該スリーブを加熱
すること次よりタービンロータ材に外力を付与すること
を特徴とするターピノロータＨの応力除去焼鈍方法。 ７）特許請求の範囲第６項に記載の方法において、焼帥
、温度に保持す７・時間の少なくとも初期がら被覆錆枳
層を該被覆鋼材層より熱膨張率の大きな耐熱′Ｊｒθ）
スリーブで囲むことによりタービン口・−タ１１′に外
力を付与することを特徴とするタービンローフ材の応力
除去焼鈍方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11886682A JPS599128A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | タ−ビンロ−タ材の応力徐去焼鈍方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11886682A JPS599128A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | タ−ビンロ−タ材の応力徐去焼鈍方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS599128A true JPS599128A (ja) | 1984-01-18 |
Family
ID=14747058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11886682A Pending JPS599128A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | タ−ビンロ−タ材の応力徐去焼鈍方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS599128A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110408770A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-11-05 | 北京航空航天大学 | 一种大型环件旋转离心残余应力调控装置 |
-
1982
- 1982-07-08 JP JP11886682A patent/JPS599128A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110408770A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-11-05 | 北京航空航天大学 | 一种大型环件旋转离心残余应力调控装置 |
| CN110408770B (zh) * | 2019-08-08 | 2020-07-10 | 北京航空航天大学 | 一种大型环件旋转离心残余应力调控装置 |
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