JPS60212603A - 蒸気タ−ビン - Google Patents
蒸気タ−ビンInfo
- Publication number
- JPS60212603A JPS60212603A JP6847484A JP6847484A JPS60212603A JP S60212603 A JPS60212603 A JP S60212603A JP 6847484 A JP6847484 A JP 6847484A JP 6847484 A JP6847484 A JP 6847484A JP S60212603 A JPS60212603 A JP S60212603A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blade
- rotor
- rotor disk
- steam turbine
- stress corrosion
- 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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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3092—Protective layers between blade root and rotor disc surfaces, e.g. anti-friction layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (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。
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、動翼を改良した蒸気タービンに関する。
従来、蒸気タービンとしては、第１図及び第２図に示す
ものが知られている。なお、第２図は第１図のタービン
を部分的に拡大した断面図である。図中の１は、ロータ
シャフトである。
ものが知られている。なお、第２図は第１図のタービン
を部分的に拡大した断面図である。図中の１は、ロータ
シャフトである。
このロータシャフト１の材料としては、：Ｈ４ＮＩＣｒ
ＭｏＶ鋼、２１４ＮＩＣｒＭｏＶ鋼、ＣｒＭｏｖ鋼ある
いは３Ｃｒ−Ｍｏ鋼がどが用いられている。前記ロータ
シャフト１には、ロータディスク２が焼ばめによって結
合されている。このロータディスク２の材料も前記ロー
タシャフト１のそれと同様である。このロータディスク
２には、１３Ｃｒ−Ｍｏ鋼、１７−Ｊ ＰＨ鋼などから
なる動翼３が結合されている。
ＭｏＶ鋼、２１４ＮＩＣｒＭｏＶ鋼、ＣｒＭｏｖ鋼ある
いは３Ｃｒ−Ｍｏ鋼がどが用いられている。前記ロータ
シャフト１には、ロータディスク２が焼ばめによって結
合されている。このロータディスク２の材料も前記ロー
タシャフト１のそれと同様である。このロータディスク
２には、１３Ｃｒ−Ｍｏ鋼、１７−Ｊ ＰＨ鋼などから
なる動翼３が結合されている。
これらロータディスク２と動翼３の結合状態は、第２図
に示す通りである。即ち、動翼３の翼根部４と、ロータ
ディスク２の翼溝部５は、クリスマスツリー型の嵌合状
態で結合されている。
に示す通りである。即ち、動翼３の翼根部４と、ロータ
ディスク２の翼溝部５は、クリスマスツリー型の嵌合状
態で結合されている。
こうした構造の蒸気タービンにおいて、動翼３に高温蒸
気が当ると、ロータディスク２とロータシャフト１は回
転軸を中心に回転する。この回転速度は、発電周波数に
より異なるが、６０Ｈｚの場合、通常３６００ｒ、ｐ、
ｍの高速で回転する。
気が当ると、ロータディスク２とロータシャフト１は回
転軸を中心に回転する。この回転速度は、発電周波数に
より異なるが、６０Ｈｚの場合、通常３６００ｒ、ｐ、
ｍの高速で回転する。
このため、動翼３には非常に大きな遠心力が働いて、こ
れがロータディスク２の翼溝部５に加えられ、その結果
ロータディスク２は外側に大きな力で引張られる。なお
、第１図において、蒸気はロータディスク２の中央部か
ら入り、左右に分れて流れる。
れがロータディスク２の翼溝部５に加えられ、その結果
ロータディスク２は外側に大きな力で引張られる。なお
、第１図において、蒸気はロータディスク２の中央部か
ら入り、左右に分れて流れる。
しかしながら、従来の蒸気タービンは以下に示す欠点を
有する。
有する。
即ち、蒸気タービンに用いられる水の純度は、一般に非
常に高いが、蒸気発生装置の防食のために添加される種
々の薬品やコンデンサーのリーク事故から混入する海水
や河川水が蒸気中に混入してくると、これらの不純物が
動翼３の翼根部４とロータディスク２の翼溝部５との隙
間に蓄積する。そして、この状態でこの隙間の部分を加
熱するような条件が伴うと、不純物が濃縮する現象が起
こることがあり、これに起因して第２図に示す如くロー
タディスク２の翼溝部５に応力腐食割れ６が発生する。
常に高いが、蒸気発生装置の防食のために添加される種
々の薬品やコンデンサーのリーク事故から混入する海水
や河川水が蒸気中に混入してくると、これらの不純物が
動翼３の翼根部４とロータディスク２の翼溝部５との隙
間に蓄積する。そして、この状態でこの隙間の部分を加
熱するような条件が伴うと、不純物が濃縮する現象が起
こることがあり、これに起因して第２図に示す如くロー
タディスク２の翼溝部５に応力腐食割れ６が発生する。
なお、この応力腐食割れ６は最大引張シ応力に直角に入
る傾向があシ、ロータディスク２の翼溝部５の一部が欠
損する。
る傾向があシ、ロータディスク２の翼溝部５の一部が欠
損する。
また、蒸気入口側のロータディスク２が破壊した場合、
蒸気後流側のロータディスク２を外して取シ換える必要
があシ、修理に相当々時間、費用が必要になる。
蒸気後流側のロータディスク２を外して取シ換える必要
があシ、修理に相当々時間、費用が必要になる。
なお、第１図の蒸気タービンのロータディスク２とロー
タシャフト１とは焼ばめによって結合された場合である
が、それらを一体型にした構造（一体型ロータ）の蒸気
タービンもある。
タシャフト１とは焼ばめによって結合された場合である
が、それらを一体型にした構造（一体型ロータ）の蒸気
タービンもある。
しかしながら、この蒸気タービンは、ロータディスクの
翼溝部の一部が欠損した場合、一体型したロータディス
クとロータシャフト全体を取シ換える必要があり、経済
的損失が゛非常に大きくなる。
翼溝部の一部が欠損した場合、一体型したロータディス
クとロータシャフト全体を取シ換える必要があり、経済
的損失が゛非常に大きくなる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、動翼の翼根
部をニッケル等からなる薄膜で被覆することにより、ロ
ータディスクの翼溝部に応力腐食割れが発生するのを防
止し、もってロータディスクの翼溝部の折損を少なくす
る等して高信頼性、低コストの蒸気タービンを提供する
ことを目的とするものである。
部をニッケル等からなる薄膜で被覆することにより、ロ
ータディスクの翼溝部に応力腐食割れが発生するのを防
止し、もってロータディスクの翼溝部の折損を少なくす
る等して高信頼性、低コストの蒸気タービンを提供する
ことを目的とするものである。
以下、本発明の一実施例を第３図を参照して説明する。
なお、従来の蒸気タービンと同部材のものは同符号を付
して説明を省略する。
して説明を省略する。
図中の１１は、動翼３の翼根部４の表面に被覆された例
えば膜厚２０μｍのＮｉ膜である。このＮｉ膜ＩＩは、
例えば電解ニッケルめっき処理によ多形成される。
えば膜厚２０μｍのＮｉ膜である。このＮｉ膜ＩＩは、
例えば電解ニッケルめっき処理によ多形成される。
しかして、本発明によれば、動翼３の翼根部４の表面に
Ｎｉ膜１ノを設けた構造となっているため、応力腐食割
れを回避することができる。
Ｎｉ膜１ノを設けた構造となっているため、応力腐食割
れを回避することができる。
事実、本発明効果を第４図（ａ）、（ｂ）に示す応力腐
食割れ試験装置を用いて試験したところ、以下に示す通
りとなった。まず、同装置について説明する。
食割れ試験装置を用いて試験したところ、以下に示す通
りとなった。まず、同装置について説明する。
図中の２１は、３．５ ％ Ｎｉ ＣｒＭｏＶ鋼で寸法
が長さ６０祁、巾５０洞、厚さ２諭の板状の試験片であ
る。
が長さ６０祁、巾５０洞、厚さ２諭の板状の試験片であ
る。
この試験片２１は、蒸気タービンにおけるロータディス
ク２の翼溝部５に相当する。前記試験片２１は、凹面を
有する押え治具２２と凸面を有する受治具２３の間にサ
ンドウィッチされ、絞め具であるがルト２４・・・によ
って絞めつけられている。なお、前記押え治具２２は、
蒸気タービンにおける動翼３の翼羽部５に相当する。
ク２の翼溝部５に相当する。前記試験片２１は、凹面を
有する押え治具２２と凸面を有する受治具２３の間にサ
ンドウィッチされ、絞め具であるがルト２４・・・によ
って絞めつけられている。なお、前記押え治具２２は、
蒸気タービンにおける動翼３の翼羽部５に相当する。
前記押え治具２２の凹面の一部には隙間２５が加工され
ている。すなわち、押え治具２２の凹５− 面の一部と試験片２１の引張シ応力の作用する面で形成
された隙間２５がある。この隙間２５の側端には押え金
具２６が押え治具２２と受治具２３とにボルト２７を介
して取付けられ、上 。
ている。すなわち、押え治具２２の凹５− 面の一部と試験片２１の引張シ応力の作用する面で形成
された隙間２５がある。この隙間２５の側端には押え金
具２６が押え治具２２と受治具２３とにボルト２７を介
して取付けられ、上 。
記隙間２５を区画形成している。前記受治具２３には、
加熱源用の空洞２８があけられている。
加熱源用の空洞２８があけられている。
空洞２８には、加熱源としてニクロム線のヒータ２９が
設けられている６−！た、受治具２３の凸面と試験片２
１の圧縮応力側とは、直接全面接触可能として曲げモー
メントが均一となるようにし７た。前記押え治具２２の
凹面と受治具２３の凸面の曲率半径Ｒは近似的に（１）
式で与えられる。
設けられている６−！た、受治具２３の凸面と試験片２
１の圧縮応力側とは、直接全面接触可能として曲げモー
メントが均一となるようにし７た。前記押え治具２２の
凹面と受治具２３の凸面の曲率半径Ｒは近似的に（１）
式で与えられる。
ｔ
Ｒ−一 ・・・・・・・・・（１）
２σ
但し Ｒ：曲率半径（備）
Ｅ：ヤング率（ｋｇ／闘２）
σ：試験片表面の負荷応力（ｋｇ／ｌ＋ＩＩＩ＋２）ｔ
：試験片の板厚（、ｍ） したがって、試験片２１表面の負荷応力σは試験片２１
の板厚ｔおよび曲率半径Ｒを変える６一 ことによって制御される。
：試験片の板厚（、ｍ） したがって、試験片２１表面の負荷応力σは試験片２１
の板厚ｔおよび曲率半径Ｒを変える６一 ことによって制御される。
こうした試験装置において、腐食環境として応力として
は８７．５ ｋｇ ｔ ／ｗ１１２の値を負荷するよう
に、試験片２１の曲率半径Ｒを２４０ｍとした。ヒータ
２９については同試験片２Ｉを通過する熱流速が１２．
５ Ｘ １０’ １ｄｌｌｌ／ｍ−ｈとなるように調整
した。
は８７．５ ｋｇ ｔ ／ｗ１１２の値を負荷するよう
に、試験片２１の曲率半径Ｒを２４０ｍとした。ヒータ
２９については同試験片２Ｉを通過する熱流速が１２．
５ Ｘ １０’ １ｄｌｌｌ／ｍ−ｈとなるように調整
した。
また、水溶液の温度は１００℃、圧力はｌ ａｔａであ
り、蒸発した水蒸気はコンデンサーで冷却して液量の変
化がないようにして応力腐食割れ試験を行なった。
り、蒸発した水蒸気はコンデンサーで冷却して液量の変
化がないようにして応力腐食割れ試験を行なった。
実験１
押え治具２２に１３Ｃｒ−Ｍｏ鋼を用いた場合、（従来
例に対応）と、この１３Ｃｒ−Ｍｏ鋼から彦る押え治具
２２の凹面（隙間２５の押え治具側も含む）に電界ニッ
ケルめっきを施した場合（本発明に対応）について前述
した条件下で応力腐食割れ試験を行なったところ、第１
表に示す通りとなったＯ 同表により、従来例に対応した押え治具の場合、粒界分
離型の応力腐食割れが発生し、最も大きい割れの深さが
１．４５ｍに達することが確認された。このことは、第
５図に示す如く、試験片２１の断面の金属組織を顕微鏡
写真（倍率１００倍）で示した図からも明らかである。
例に対応）と、この１３Ｃｒ−Ｍｏ鋼から彦る押え治具
２２の凹面（隙間２５の押え治具側も含む）に電界ニッ
ケルめっきを施した場合（本発明に対応）について前述
した条件下で応力腐食割れ試験を行なったところ、第１
表に示す通りとなったＯ 同表により、従来例に対応した押え治具の場合、粒界分
離型の応力腐食割れが発生し、最も大きい割れの深さが
１．４５ｍに達することが確認された。このことは、第
５図に示す如く、試験片２１の断面の金属組織を顕微鏡
写真（倍率１００倍）で示した図からも明らかである。
図中の３１は応力腐食割れであり、点Ｐで隙間側の引張
り応力が最大となる。一方、本発明に対応した押え治具
の場合、微小な孔食があるものの、応力腐食割れは完全
に防止できることが確認された。
り応力が最大となる。一方、本発明に対応した押え治具
の場合、微小な孔食があるものの、応力腐食割れは完全
に防止できることが確認された。
このことは、第６図に示す如く、試験片２１の断面の金
属組織の顕微鏡写真（倍率１００倍）で示した図からも
明らかである。同図において、点Ｐで隙間側の引張シ応
力が最大となる。以上よシ、本発明に対応した試験片２
ノが、従来例に対応した試験片と比べ優れていることが
明らかである。なお、めっきでＮｉ ｌ＠ ３２を形成
する場合、既述した利点の他、次に示す利点を有する。
属組織の顕微鏡写真（倍率１００倍）で示した図からも
明らかである。同図において、点Ｐで隙間側の引張シ応
力が最大となる。以上よシ、本発明に対応した試験片２
ノが、従来例に対応した試験片と比べ優れていることが
明らかである。なお、めっきでＮｉ ｌ＠ ３２を形成
する場合、既述した利点の他、次に示す利点を有する。
■小さなめっき槽で十分である。■ロータディスク２又
は一体型ロータにめっき時の水素９− 吸収による靭性低下もなく安全である。■ロータディス
ク２の翼溝部５にめっきしていないため、動翼３を植込
む際動翼３の翼根部４のＮ１膜３２に小さなひっかき傷
をつけても翼溝部５には影響がない。■Ｎｌ膜３２が動
翼３の全体ではなく翼根部４だけとしたことにより、め
っき費用が安い。
は一体型ロータにめっき時の水素９− 吸収による靭性低下もなく安全である。■ロータディス
ク２の翼溝部５にめっきしていないため、動翼３を植込
む際動翼３の翼根部４のＮ１膜３２に小さなひっかき傷
をつけても翼溝部５には影響がない。■Ｎｌ膜３２が動
翼３の全体ではなく翼根部４だけとしたことにより、め
っき費用が安い。
実験２
押え治具２２に１３Ｃｒ−Ｍｏ鋼を用いかつ押え治具２
２の凹面に亜鉛めっき償厚２０１１ｍ）シた場合と、押
え治具２２の凹面に厚さ約３ｍのインコネル６００ （
１５，７％Ｃｒ−７，９１％Ｆｅ−Ｎｉ合金、以下、イ
ンコネル層と称す）をＴＩＧ溶接によって肉盛した場合
（本発明に対応）について実験１と同条件で試験を行っ
た所、第２表に示す通りとなった。
２の凹面に亜鉛めっき償厚２０１１ｍ）シた場合と、押
え治具２２の凹面に厚さ約３ｍのインコネル６００ （
１５，７％Ｃｒ−７，９１％Ｆｅ−Ｎｉ合金、以下、イ
ンコネル層と称す）をＴＩＧ溶接によって肉盛した場合
（本発明に対応）について実験１と同条件で試験を行っ
た所、第２表に示す通りとなった。
ｒｏ−
第２表により、ローディングディスク２の凹面にインコ
ネル層を設けるによって応力腐食割れを著しく低減でき
ることが明らかである。また、肉盛によってインコネル
層を形成するため、被覆時の環境コントロール、ハンド
リング並びに被覆後の後処理（熱処理、硝削等）が容易
である。
ネル層を設けるによって応力腐食割れを著しく低減でき
ることが明らかである。また、肉盛によってインコネル
層を形成するため、被覆時の環境コントロール、ハンド
リング並びに被覆後の後処理（熱処理、硝削等）が容易
である。
比較例
押え治具２２に１３Ｃｒ−Ｍｏ鋼を用い、試験片に厚さ
約３０μｍの無電解めっきをして応力腐食割わ試験を試
験時間２５０ Ｈｒで行なった。その結果、第７図に示
すような、試験片の断面の金属組織の顕微鏡写真図（倍
率５００倍）が得られた。同図により１．Ｎｉ膜３２に
亀裂３３が入り、この亀裂３３の延在する母地に腐食３
４が生じることが確認できる。こうした場合、母地には
亀裂は発生していないが腐食が生じていることから、ロ
ータディスク２の応力腐食割れを防止するの【・、″好
ましくない。
約３０μｍの無電解めっきをして応力腐食割わ試験を試
験時間２５０ Ｈｒで行なった。その結果、第７図に示
すような、試験片の断面の金属組織の顕微鏡写真図（倍
率５００倍）が得られた。同図により１．Ｎｉ膜３２に
亀裂３３が入り、この亀裂３３の延在する母地に腐食３
４が生じることが確認できる。こうした場合、母地には
亀裂は発生していないが腐食が生じていることから、ロ
ータディスク２の応力腐食割れを防止するの【・、″好
ましくない。
以上詳述した如く本発明によれば、ロータディスクの翼
溝部の応力腐食割れを防止し、もって該翼溝部の折損を
少なくする等して高信頼性、低コストの陸用、船舶用、
原子力用等に応用できる蒸気タービンを提供できるもの
である。
溝部の応力腐食割れを防止し、もって該翼溝部の折損を
少なくする等して高信頼性、低コストの陸用、船舶用、
原子力用等に応用できる蒸気タービンを提供できるもの
である。
第１図は従来の蒸気タービンの断面図、第２図は第１図
を部分的に拡大した断面図、第３図は本発明の一実施例
に係る蒸気タービンの部分断面図、第４図（、）は応力
腐食割れ試験装置の平面図、同図（ｂ）は同図（、）の
Ｘ−Ｘ線に沿う断面図、第５図は従来の蒸気タービンに
対応した試験片の断面の金属組織の顕微鏡写真図、第６
図及び第７図は夫々本発明、比較例の蒸気タービンに対
応した試験片の金属組織の顕微鏡写真図である。 １・・・ロータシャフト、２・・・ロータディスク、３
・・・動翼、４・・・翼根部、５・・・翼溝部、６，３
１・・・応力腐食割れ、１１．３２・・・Ｎｉ膜、２１
・・・板状の試験片、２２・・・押え治具、２３・・・
受治具、２４．２７・・・デルト、２５・・・隙間、２
６・・・押え１３− 金具、２８・・・空洞、２９・・・ヒータ、３３・・・
亀裂、３４・・・腐食。 出願人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦１４−
を部分的に拡大した断面図、第３図は本発明の一実施例
に係る蒸気タービンの部分断面図、第４図（、）は応力
腐食割れ試験装置の平面図、同図（ｂ）は同図（、）の
Ｘ−Ｘ線に沿う断面図、第５図は従来の蒸気タービンに
対応した試験片の断面の金属組織の顕微鏡写真図、第６
図及び第７図は夫々本発明、比較例の蒸気タービンに対
応した試験片の金属組織の顕微鏡写真図である。 １・・・ロータシャフト、２・・・ロータディスク、３
・・・動翼、４・・・翼根部、５・・・翼溝部、６，３
１・・・応力腐食割れ、１１．３２・・・Ｎｉ膜、２１
・・・板状の試験片、２２・・・押え治具、２３・・・
受治具、２４．２７・・・デルト、２５・・・隙間、２
６・・・押え１３− 金具、２８・・・空洞、２９・・・ヒータ、３３・・・
亀裂、３４・・・腐食。 出願人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦１４−
Claims (1)
- ロータシャフトと、とのロータシャフトに設けられたロ
ータディスクと、このロータディスクに設けられた動翼
とを具備し、動翼の翼根部をニッケルもしくけニッケル
合金からなる薄膜で被覆したことを特徴とする蒸気ター
ビン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6847484A JPS60212603A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 蒸気タ−ビン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6847484A JPS60212603A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 蒸気タ−ビン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60212603A true JPS60212603A (ja) | 1985-10-24 |
Family
ID=13374716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6847484A Pending JPS60212603A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 蒸気タ−ビン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60212603A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5160243A (en) * | 1991-01-15 | 1992-11-03 | General Electric Company | Turbine blade wear protection system with multilayer shim |
| US5451142A (en) * | 1994-03-29 | 1995-09-19 | United Technologies Corporation | Turbine engine blade having a zone of fine grains of a high strength composition at the blade root surface |
| DE102010012583A1 (de) | 2010-03-23 | 2011-09-29 | Alstom Technology Ltd. | Verfahren zum Betrieb einer Dampfturbine mit einem Impulsrotor sowie Dampfturbine zur Durchführung des Verfahrens |
| JP2013217227A (ja) * | 2012-04-05 | 2013-10-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料ガス圧縮機 |
-
1984
- 1984-04-06 JP JP6847484A patent/JPS60212603A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5160243A (en) * | 1991-01-15 | 1992-11-03 | General Electric Company | Turbine blade wear protection system with multilayer shim |
| US5451142A (en) * | 1994-03-29 | 1995-09-19 | United Technologies Corporation | Turbine engine blade having a zone of fine grains of a high strength composition at the blade root surface |
| DE102010012583A1 (de) | 2010-03-23 | 2011-09-29 | Alstom Technology Ltd. | Verfahren zum Betrieb einer Dampfturbine mit einem Impulsrotor sowie Dampfturbine zur Durchführung des Verfahrens |
| JP2013217227A (ja) * | 2012-04-05 | 2013-10-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料ガス圧縮機 |
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