JPS61244802A - テノン再生方法 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は蒸気タービンの羽根テノン再生方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 一般に、蒸気タービン等におけるタービン羽根車におい
ては、ロータ円盤の外周に半径方向°に、単段あるいは
複数段に渡って形成された円周方向溝に、羽根の根元（
以下植込部と称す）を係合させて、この半径方向の移動
を規制するようにしたものが使用されている。

第１０図はタービン羽根車の分解部分図であり、ロータ
円盤１の外周には、前後両面に延びる複数段の溝２が形
成されており、このロータ円盤１の外周部には、羽根３
の植込部３′がくら状に嵌合せしめられ、当該植込部３
′の対向内面に形成された突条部４が上記ロータ円盤１
の溝２と係合している。

ところで、上記ロータ円盤１の溝２の形成部には、半径
方向に延びるとともに、植込部３′の厚さとほぼ等しい
幅の切欠部５が、円周上に１個あるいは複数個形成され
ており、当該切欠部５から羽根３の植込部３′を半径方
向に挿入した後、円周方向に摺動させて、ロータ円盤１
の外周に結合させることにより、羽根３の半径方向の移
動が規制される。

このようにし・て、所定数の羽根３が円周方向に圧接ゼ
しめられ、環状体に組立てられる。そして、その最終段
階において、上記切欠部５には、第１１図に示すように
、当該切欠部形状に一致する溝状部６を有する止め羽根
７が係合される。

この止め羽根７の溝６とタービン円盤１の切欠部５の係
合は、羽根３の場合とは異なって単純な嵌合であり、ロ
ータ円盤１に対する半径方向の移動規制が行なわれない
ため、止め羽根７は第１２図あるいは第１３図に示すよ
うに、止め羽根７とこれに隣接する羽根３ａ、３ｂある
いはざらにそれに隣接する羽根３Ｃ１３ｄの植込部の接
合面に、ロータ円盤１の厚さ方向のビン孔８を設けて、
これにビン９を圧入すると共に、止め羽根７とこれに嵌
合する切欠部５に、これらを貫通するビン孔１０を設け
てビン１１を圧入するという方法により行なわれている
。

一方、第１０図において、羽根３の先端には、羽根３か
ら一体に削りだされた突起（以下テノンと称す）１２が
設けられており、当該テノン１２を通して、囲い輪（以
下シュラウドと称す）１３が圧接せしめられ、環状体に
組立てられた羽根群を第１２図の如く、数枚をひとつの
群として周方向にいくつかの群に分割固定して蒸気力を
始めとしたいろいろな励振源に抗し得るようにされてい
る。

第１４図は当該シュラウド１３の羽根３との接合部を示
す拡大図であり、テノン１２を偏平状のかしめ部１２′
になるまで、コーキングすることによって、シュラウド
１３が羽根３に固定されている。このテノン１２とテノ
ンかしめ部１２′により、シュラウド１３に作用する蒸
気力と高遠心力とに抗している。

このようなタービン羽根車の頂部、さらに具体的には、
シュラウド１３あるいはテノン１２．１２′に損傷が発
生した場合、この損傷が重度の場合には、羽根の新製取
替えが行なわれるのが、普通であるが、損傷が軽度の場
合には、羽根の肩すり下げという技法が採用され、損傷
羽根を再使用して復旧することがおこなわれている。

後者の場合、損傷範囲の広さに応じて、通常法のような
手順がとられる。まず、損傷範囲が狭く、しかも止め羽
根７に近い位置の場合には、損傷羽根を含む群から、止
め羽根を含む群までを抜取り、損傷部の補修を行うこと
になる。

羽根の抜取りのためには、前述したタービン羽根車の組
立手順の逆を行えばよいわけであるが、全ての羽根は、
第１２図の如く、群に構成されているため、まず汲取り
対象羽根の全てを単独羽根に分離する必要がある。

このために、通常第１５図の二点鎖線で示すようにグラ
インダ等によるシュラウド１３の切断が行われる。この
ようにして分離された羽根は、まず第１２図の止め羽根
７が抜かれるが、このためには、ビン９．１１を打抜け
ばよい。一旦、止め羽根７が抜き取られると、残りの羽
根３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・・・・）は、第１０図に
おける溝２に沿って円周方向に摺動させ、切欠部５から
容易に抜き取ることができる。

このようにして抜取られた個々の羽根は、第１６図に示
す如く、適当な工具を使用して、まずテノンかしめ部１
２′を撤去して、シュラウド１３を抜取り、ついで、グ
ラインダあるいは機械加工により、第１７図に示す如く
、新しいテノン１４を羽根有効部の一部を使って成形す
ることになる。

これは、上記の如くテノン１２′を削り落しているため
、ロータ円盤１に再度組込み、シュラウド１３間を嵌合
固定させる際のテノンかしめ部１２′に相当するコーキ
ング代を確保するためである。この結果、新しい羽根１
５の有効部高さは、元の高さβ１からで２へΔ（だけ短
くなるため、通常層すり下げという言葉が使われている
。

一方、損傷範囲が全周に渡る場合には、そのタービン羽
根車に属する全部の羽根の肩すり下げが必要となる。こ
の場合には、上述のような単独翼へ分離して処置する方
法がとられることもあるが、むしろ、旋盤上での全周剤
りによってシュラウドおよびテノンを削除する方法がと
られることの方が多い。

即ち、第１８図に示すように、まず切削線１ａ、Ｉｂに
沿って、テノン幅を残して、両側からシュラウド１３を
削りとる。このとき、第１７図の肩すり下げ量Δ℃に相
当する分だけ深く羽根３を切込むこともできる。ついで
、切削線■に沿って、テノンかしめ部１２′を削除すれ
ば、第１９図および第２０図に示すように内面側からの
簡単な打撃によって、残りのシュラウド１６を撤去でき
る。

この状態でグラインダ等により第１７図のようにテノン
１４と羽根１５の頂部の仕上げを行えば、そのまま再組
立の準備が整うことになる。

このようにして、羽根３を抜かずにその頂部のみを補修
することが可能となる。勿論、グラインダ等による手作
業を行えば、後者の全周補修のやり方を前者の部分補修
に適用することができるし、逆に、手間さえかければ前
述の如く前者の単独羽根への分離処理法を後者の全周補
修に適用することもできる。

このような肩すり下げ技法は、局部的な補修あるいは緊
急時の暫定処置としては極めて有効であるが、第１７図
の如く、もともと必要な羽根有効長β１を肩すり下げ出
Δ℃だけ取去る訳であるから、羽根としての効率が低下
することは避は得ない。

特に、ロータ羽根車全周に渡って、この技法を適用する
場合にはその影響は無視できなくなり、蒸気タービンの
複数段落に適用される場合には、蒸気タービン性能その
ものを相当に悪くすることになる。例えば火力タービン
の２６５ＭＶ級の中圧タービンに上記技法を用いた場合
、熱消費率で０．０４％低下するという事例もある。

このような性能低下を避けるためには、上記の肩すり下
げを避けること、即ち、テノンの削り落し量１２′を他
のなんらかの方法で補うことが必要であり、例えば、第
２１図の如く、テノンの肉盛溶接による再成形という手
法も部分的には行なわれている。

この方法が一般的に行なわれないのは、例え適正な溶接
棒を使用して、適切な溶接と熱処理が施されたとしても
、第２１図に示す如く残存テノン１７と肉盛部１８との
間に溶接による熱影響部１９とマクロ的な溶接欠陥（ア
ンダーカットと称する）が溶接開始点２０ａと終了点２
０ｂに発生しやすいことから、撮動成分を含んだ長期的
な高荷重に耐えなければならないテノン１２としては、
信頼性が充分でないためである。

［発明の目的コ 本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、強度および信頼性の高い再生テノンを得ることのでき
るテノン再生方法を提供しようとするものである。

［発明の概要］ すなわち、本発明は、羽根の先端面から突出して形成さ
れるとともにシュラウドの厚み方向に穿設される貫通孔
内に挿入され、その先端をかしめることにより前記シュ
ラウドを前記羽根先端面に固定するテノンを再生する方
法において、前記シュラウドの外側からこのシュラウド
の外周に沿って、少なくとも前記テノンの両端を含む幅
で、かつ、前記羽根先端面と同一平面位置まで溝加工し
テノンを除去した後、前記羽根先端面に当初設計形状の
テノンを溶接肉盛により形成することを特徴とするテノ
ン再生方法である。

［発明の実施例］ 以下、本発明方法を図面を参照しながら説明する。

第１図および第２図は、ロータ羽根車の分解に本発明方
法を適用した一実施例であるが、まず、ロータ羽根車を
旋盤（図示せず）等の上で、低速回転させながら、第１
図に示すように切込線■に沿って、ロータ羽根車の軸方
向に関して、テノン１２の幅に相当する量だけ、シュラ
ウド１３の下面あるいは羽根３の頂部端面まで削除する
。

このような加工を施すと羽根３とシュラウド１３とは、
第２図に示すように、テノン１２の根元外形が切削跡と
して残るだけで、完全に分離され、羽根３は切削後、そ
のまま単独羽根となる。

この状態のまま、あるいは、切欠部５から止め羽根７を
先頭に、これらの単独羽根３を抜き取ったあとで、羽根
頂部端面がグラインダ等により平面に仕上げられる。こ
のようにして仕上げられた羽根頂部端面に、適切に選択
された溶接条件のもとで、第３図に示すように仕上線４
４で示すテノンが溶接肉盛１８によって再生される。

このようにテノンの肉盛溶接のための羽根頂部端面の形
状を平面にすることは、第１図あるいは第２図のような
ロータ羽根車分解方法の適用を可能とし、したがって最
小の工数でかつ最短時間での溶接準備を可能とするもの
である。

ずなわら、第１図に示す切削方法では、周方向にテノン
根元部１２とテノンかしめ部１２′あるいはシュラウド
１３とテノンかしめ部１２′のいずれかを常に削ること
になり、羽根３が周方向に断続的に植え込まれているに
も係わらず、はとんど均一の切削力で切削を行なうこと
ができる。これは、それだけ切削速度を上げることが可
能なことを意味しており、均一な切削面を最短時間で得
ることができることになる。

また、この切削により、そのまま羽根３とシュラウド１
３とが分離できるだけではなく、第３図の羽根３の仕上
形状にもなっており、極めて効率的に、テノン肉盛溶接
の体制に移行できることになる。

なお、上記旋削におｔプる切削量も、テノン１２の軸方
向幅だけに限定しているので、最小になっていることは
いうまでもない。

第３図に示すテノン肉盛１８では、平面である羽根頂部
端面にそのまま肉盛りすることとなるため、肉盛形状が
単純となり、したがって溶接条件も簡単になり、溶接電
流を増やして、一度で盛上げるということも可能となる
。

すなわち、たとえば、第２１図に示す残存テノン１２へ
の肉盛りの場合には、溶接接合面において、また第４図
および第５図に示すようなテノン前縁および後縁部を削
り取るような残存テノン１７の場合には、その前縁部あ
るいは後縁部において、さらには、第６図および第７図
に示すように、テノンに核２１を残している場合には、
その核２１の周囲において、それぞれ溶は込み量を平準
化させるための特殊な条件が必要となるが、第３図の本
発明の実施例では、単純に母材への溶は込み量だけを制
御すれば良い。

なお、肉盛形状１８は、第８図および第９図に示すよう
に、従来技術に基づく当板２５の下に、羽根３の頂部翼
形状の穴３２を有する銅板３１を準備し、適当な締結部
品３３によって、羽根３に対する当板２５のテノン肉盛
形状１８に一致する穴２６の位置を固定することによっ
て定めることができる。

ここでの肉盛溶接は、テノン形状穴２６の内部が単純な
空間となるため、この中への肉盛は溶接ご一ドに対する
注意をするだけで良く、溶接ビードを一気に溶かし込み
１パスでテノンを成形することも可能となる。したがっ
て半自動溶接であるＭＩＧ溶接が適用可能となり溶接作
業の能率を上げることができる。

このようにして、再生されたテノンは、第３図から明ら
かなように、その溶接止端部を羽根３の頂部端面上に有
しており、溶接欠陥も生じがたく、また、溶接肉盛１８
自身も中純な溶接によって均一に仕上げられるため、信
頼性の高いものにである。

なお、以上述べた実施例では、ロータ羽根車の分解にあ
たって、旋削により、テノン部より外周側部品を羽根頂
部端面から撤去する方法を述べたが、特にその加工方法
を限定する必要はなく、最終的に前記頂部端面が平面に
しあげられるならば、エンドミルその地回によっても良
いことはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明方法によれば、羽根頂部の補修
あるいは、既存羽根の頂部を補修して再使用するに当た
り、溶接を非常に容易に行うことができ、また、その溶
接位置を改善することができるので、作業性を大幅に向
上することができるとともに極めて信頼性の高い再生羽
根を提供することが可能となる。また、この再生羽根は
最初の設計寸法とまったく同じにすることができるので
、タービン性能を低下させることもなく、極めて優れた
羽根補修方法を提供することができる。このことは、蒸
気タービンの稼働率の向上と経済性の維持にも大きく寄
与するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は本発明方法の一実施例を示す説明
図、第３図は本発明方法によるテノンの肉盛溶接を示す
説明図、第４図〜第７図は中空部を有するテノンを示す
説明図、第８図および第９図は本発明方法によるテノン
の肉盛溶接方法を示す説明図、第１０図はタービン羽根
車の外観図、第１１図は止め羽根の外観図、第１２図は
羽根の組立を示す正面図、第１３図は第１２図のＣ−Ｃ
線に沿う縦断面図、第１４図はシュラウドと羽根との接
合部を示す縦断面図、第１５図はシュラウドの切断を示
す説明図、第１６図はテノンを撤去した状態を示す説明
図、第１７図は羽根の肩すり下げを示す説明図、第１８
図はテノンおよびシュラウドの切断を示す説明図、第１
９図および第２０図はテノンおよびシュラウドの切断後
の状態を示す説明図、第２１図は従来のテノン溶接肉盛
を示す説明図である。 １・・・・・・・・・・・・ロータ円盤３．１５・・・
羽根 ５・・・・・・・・・・・・切欠部 １２．１４・・・テノン １３・・・・・・・・・・・・シュラウド１７・・・・
・・・・・・・・残存テノン１９・・・・・・・・・・
・・熱影響部２０ａ・・・・・・・・・溶接開始点 ２０ｂ・・・・・・・・・溶接終了点 代理人弁理士　　　須　山　佐　− 第１図 第３図 第２図 第４あ 第一５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１１図 第３図 第４図 第５図 第℃図 第１７図 第３図 第１９図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）羽根の先端面から突出して形成されるとともにシ
   ュラウドの厚み方向に穿設される貫通孔内に挿入され、
   その先端をかしめることにより前記シュラウドを前記羽
   根先端面に固定するテノンを再生する方法において、前
   記シュラウドの外側からこのシュラウドの外周に沿って
   、少なくとも前記テノンの両端を含む幅で、かつ、前記
   羽根先端面と同一平面位置まで溝加工しテノンを除去し
   た後、前記羽根先端面に当初設計形状のテノンを溶接肉
   盛により形成することを特徴とするテノン再生方法。