JPS61289973A - 蒸気タービンロータの製造方法 - Google Patents

蒸気タービンロータの製造方法

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JPS61289973A JP61138428A JP13842886A JPS61289973A JP S61289973 A JPS61289973 A JP S61289973A JP 61138428 A JP61138428 A JP 61138428A JP 13842886 A JP13842886 A JP 13842886A JP S61289973 A JPS61289973 A JP S61289973A
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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】 産業上の利用分野 本発明はロータ本体の切欠部及び／又は突出部にはめ込
み、固く締めつけることによって蒸気タービンのロータ
本体の外周に羽根を固定する方法に関する。
従来の技術 蒸気タービンは一般にロータを有し、ロータは中空体（
円胴形ロータ）として、中実体（一体鍛造ロータ）とし
て又は、互いに溶接される個々の円板からなる構造体（
同じ硬度の構造体）として仕上げられる。次いでこれら
のロータ本体はその外周に複数の羽根を施されるが、多
くの場合羽根は機械的に固く締めつけられるか又はいず
れかの方法でくさびで締めつけられる。
種々の部材において機械的及び熱的要求は異々ることか
ら、多くの場合これらは多種多様の工作材料から仕上げ
られる。その際特にロータ表面の固定個所は重要な意味
を有する。その場所に応じて高い耐熱性、高い耐食性及
び／又は耐応力腐食性が要求される。通常のロータ本体
は、先に記載した幾何学上の構造とは無関係に、多くの
場合焼入れ処理された個々の工作材料からなる。このだ
めには普通低合金鋼ないしは中台金鋼を使用する。その
結果運転中にもたらされる機械的、熱的及び化学的負荷
に対しこの工作材料特性の段階的差異は特に半径方向に
おいて極めて好ましいものと思われる。
タービンロータを全部又は部分的に溶接材から製造する
ことはすでに提案されており、この場合比較的薄いロー
タ本体にら旋状の層が肉盛溶接によって施される（肉盛
溶接については西ドイツ国特許第２３２０１８６号明細
書参照）。
更に肉盛溶接によって製造される被保護表面も公知であ
る（例えば欧州特許出願公開第０１１４８９３号明細書
参照）。
従来羽根を固定するだめの溶接技術は衝動車を製造する
場合にのみ使用されてきた。この場合各羽根はそれぞれ
直接ロータ本体に溶接される。また当技術分野ではター
ビン羽根を溶接材に機械的に固着することは避けてきた
。それというのもその特性は当該温度での化学的又は機
械的な負荷に耐え得なかったからである。上記の肉盛溶
接では良好な溶接力を得るだめに、実際に耐熱性のほと
んど々いＣ−含有量の低い鋼が使用されてきた。このこ
とは一層低い温度で高い機械的強度及び凝縮蒸気内での
耐応力腐食が要求されるタービン個所にも云える。この
場合にも溶接技術を使用するだめの実行手段はまったく
示されていない（溶接材への羽根固定に対する偏見）。
発明が解決しようとする問題点 本発明の根本課題は、使用された工作材料の特性を種々
の個所での異なる応力に対して確実に最高度に利用せし
め、また新だな製造並びに当該ロータの修理に同様に適
合する形式の、ロータ本体の外周への羽根固定法を得る
ことにある。
問題点を解決するだめの手段 この課題は本発明によれば、ロータ本体の外套面を、耐
熱性又は耐食性及び／又は耐応力腐食性鋼の少なくとも
１つの溶接個所からなる少なくとも１つの層で、部分的
に又は完全に肉盛溶接によって被覆し、その際溶接材を
その化学的及び冶金学的組成並びに物理的特性に関して
半径方向及び／又は軸方向で断続的又は連続的に、ロー
タ本体の場所移動可能の機械的、熱的及び化学的応力に
適合させ、こうして肉盛溶接によってリング状又は外套
状に形成されたロータ本体の部分を、羽根を取付けるた
めに成形する目的で実施する旋削、フランジ及び研削加
工の機械的な応力にさらし、羽根をこの溶接材からなる
ローラ部分に取付けることによって、解決される。
実施例 次に本発明を図示した実施例に基づき詳述する。
第１図には直径が小さい方の端部に溶接リングを有する
蒸気タービンの高圧ロータが縦断面図で示されている。
１は低合金鋼からなるロータ本体である。２はロータ本
体１の外套面を示す。３は肉盛溶接によって製造された
溶接材からなる中間層である。手は同様に肉盛溶接によ
って製造された、溶接材からなる外側層であり、これは
羽根５を有する。層牛は場合によっては他の合金元素を
有する高台金Ｃｒ−鋼からなる。
中間層３は、その組成がロータ本体１の組成と外側層ヰ
の組成との間にあるように選択する。
第２図は直径の大きい方の側に肉盛溶接された外套状部
分を有する蒸気タービンの低圧ロータの略示縦断面図で
ある。ロータ本体１はその外套面の１部を、溶接材から
なる外側層生で被覆する（肉盛溶接）。この場合第１図
の中間層３は存在しない。
実施例１（第１図参照） 結合フランジに相対する、高圧蒸気タービン用ロータ本
体１の、直径の小さい方の端部で肉盛溶接（構成溶接）
をリング状に施した。ロータ本体１は次の組成を有して
いた： Ｃ＝０．２３％ ５ｉ＝０．１２％ Ｍｎ＝０．６４％ Ｃｒ　＝　１．６係 Ｍｏ　＝　１．１係 Ｖ＝０．２８係 Ｆｅ−残分 焼入れ処理後ロータ本体ｌは次の硬度値を示した： 降伏点＝６６２ＭＰａ 抗張カー８１０ＭＰａ 伸び率＝　１８．５％ 衝撃値（ＩＳＯＶ）−４３〜６５ジユ一ルロータ本体１
の寸法は次の通りである（ロールを介して測定）： ロールの長さ＝　３５００　ｍｍ ロールの最大直径＝　１２００　ｍｍ ロールの最小直径＝　８００　ｍｍ ロータ本体１を２５０℃の温度に予熱した。
ロータ本体１のロールの最小直径側で適当に研削するこ
とにより削減した外套面２に軸方向の長さ約６０ｍｍ及
び半径方向の厚さ約８罷の中間層３を肉盛溶接によって
３個所施した。中間層３は次の組成を有していた： Ｃ＝０．１９’％ Ｃｒ　＝　５．１％ Ｍｏ　＝　１．２チ Ｖ＝０．５２チ Ｆｅ＝残分 中間層３を２００℃の温度に保ち、これに外側層ヰを肉
盛溶接により施した。このリング状の層４は軸方向の長
さ約６０ｍｍ及び半径方向の高さく厚さ）約５０ｍｍを
有し、次の組成を示した： Ｃ＝０．１９　係 Ｃｒ＝１２．１　係 Ｍｏ＝１．２６％ Ｖ＝０．３５係 Ｆｅ−残分 外側層牛を肉盛溶接した後、全ロータ本体１を１００℃
の温度に冷却し、次いで直ちに６８０℃で焼戻しだ。こ
の焼戻しは溶接応力を考慮して部分的々崩壊を最小にし
また延性が高められた好ましい接合部を得るために行な
う。冷却後ロータ本体１（溶接した層生をも含めて）に
機械的加工処理によって、羽根５用の慣用の固定切欠部
を設け、各羽根を順次取り付けだ。試験結果は、層牛の
溶接材がロータ本体１の基礎工作材料よりも高い耐熱性
を有し、亀裂のない結合が得られたことを示した。
実施例２（第２図参照） 低圧蒸気タービンのロータ本体１をその外套面２の厚い
方の部分で肉盛溶接した。ロータ本体は次の組成を有し
ていた： Ｃ＝０．２５チ ５ｉ＝０．１８％ Ｍｎ＝０．５８チ Ｃｒ　＝　１．５チ Ｎ１＝２．９チ Ｍｏ＝０．４１　チ この工作材料は臨界量の不純物（Ｃ０２：ＮａＯＨ等）
が存在する場合第１縮合帯域での蒸気中で応力腐食に敏
感である。
焼入れ後ロータ本体１は次の硬度値を示しだ：降伏点＝
　８２０　ＭＰａ 抗張力＝ｇ４５ｖｐａ 伸び＝１７．５係 衝撃値（ＩＳＯＶ）＝７５〜８５ジュールロータ本体の
寸法は次の通りであった（ロールを介して測定）： ロールの長さ＝４２００酊 ロールの最大直径＝２６００朋 ロールの最小直径＝１０００冨ｎ ロータ本体１を３００　’Ｃの温度に予熱した。
ロール本体１の、ロール直径の大きい方の側で研削によ
り部分的に削減した外套面２に、外側に段階をつけた層
ヰを肉盛溶接によって施しだ。
層牛の個々の段階は軸方向の長さ及び半径方向の厚さを
それぞれ異にし、この場合長さ及び寸法は第１縮合帯域
で予想された応力腐食度によって決定した。層ヰの半径
方向の厚さは８０〜２００朋の間で変動した。中間層３
（第１図）は設けなかった。外側層ヰは次の組成を有し
ていた： Ｃ＝０．２チ Ｃｒ＝１２．８チ Ｍｏ　＝　１．２６％ Ｆｅ−残分 接 肉盛溶液後、全ロータ本体１（層手を含め）を１２０℃
の温度に冷却し、直ちに６３０℃で焼戻しだ。以後の処
理工程は例１の場合と同様にして行った。例１の場合に
必要とされた中間層３（第１図参照）は一般に省くこと
ができる。
それというのも機械のこの部分における蒸気温度は２０
０℃を越えないからである。それにもかかわらず中間層
３を省略し得ない場合には、約４係のＣｒを含有する鋼
が好ましい。
本発明は上記の２実施例に限定されるものではない。肉
盛溶接前におけるロータ本体１の予熱処理は、高圧ロー
タの場合有利には２００〜３００℃であり、また低圧ロ
ータの場合には２５０〜３５０℃で行なうことができる
。中間層３に対する相応する温度は有利には１５０〜３
００℃又は２００〜３５０℃である。溶接後の冷却は約
１００〜１２０℃で行なう。次の熱処理（焼戻し）は一
般に有利には６００〜７５０℃の温度範囲で１〜１０時
間行なうことができる。
外側層牛に関し溶接材としては原則として次の組成の鋼
を使用する： Ｃ＝０．０６〜０．２６％ Ｃｒ−１０〜１４係 Ｍｏ＝０〜２％ Ｖ＝Ｏ〜０．４５係 Ｆｅ−残分 層牛の有利な組成は次のものである二 Ｃ＝０．１’７〜０．２４係 Ｃｒ＝１２チ Ｍｏ＝１チ Ｆｅ＝残分 この場合Ｖ０．３％を付加的に有するか又は有さない。
層３に関しては基本的に次の組成の溶接材を使用するこ
とができる： Ｃ＝０．１〜０．２６チ Ｃｒ　＝　２〜６％ Ｍｏ＝０〜２％ ｖ　＝Ｑ〜０．６５係 Ｆｅ＝残分 中間層３に対する優れた組成は次のものである： Ｃ＝０．１５〜０．２％ Ｃｒ＝４〜６％ ＭＯ−１チ Ｆｅ＝残分 この場合Ｖ　０．５　ｔｌ）を付加的に有するか又は有
さない。
溶接材（ロータの基体に肉盛溶接されたロータ本体）へ
の新規羽根固定法の利点は、その都度生じる場所的に変
動する負荷に対して最適の工作材料を選択し得ることで
ある。これにより高圧車並びに低圧車における状態を最
高度に考慮することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は一端に肉盛溶接されたリングを有する高圧ロー
タの略示縦断面図、第２図は直径の大きい方の端部に肉
盛溶接された外套状部分を有する低圧ロータの略示縦断
面図である。 １・・・ロータ本体、２・・・外套面、３・・・中間層
、４・・・外側層、５・・・羽根。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ロータ本体（１）の切欠部及び／又は突出部にはめ
    込み、固く締めつけることによつて蒸気タービンのロー
    タ本体（１）の外周に羽根（５）を固定する方法におい
    て、ロータ本体（１）の外套面（２）を、耐熱性又は耐
    食性及び／又は耐応力腐食性鋼の少なくとも１つの溶接
    個所からなる少なくとも１つの層（３、４）で部分的に
    又は完全に肉盛溶接によつて被覆し、その際溶接材をそ
    の化学的及び冶金学的組成並びに物理的特性に関して半
    径方向及び／又は軸方向で断続的又は連続的に、ロータ
    本体（１）の場所移動可能の機械的、熱的及び化学的応
    力に適合させ、こうして肉盛溶接によつてリング状又は
    外套状に形成されたロータ本体（１）の部分を、羽根（
    ５）を取付けるために成形する目的で実施する旋削、フ
    ランジ及び研削加工の機械的な応力にさらし、羽根をこ
    の溶接材からなるロータ部分に取付けることを特徴とす
    る、蒸気タービンのロータ本体の外周に羽根を固定する
    方法。 ２、少なくとも肉盛溶接することによつて層（３、４）
    の形で形成されたロータ本体（１）の部分を、羽根（５
    ）を取付ける前に６００〜７５０℃の温度範囲で１〜１
    ０時間熱処理する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、外側層（４）用の塗布すべき溶接材として次の組成
    ： Ｃ＝０．０６〜０．２６％ Ｃｒ＝１０〜１４％ Ｍｏ＝０〜２％ Ｖ＝０〜０．４５％ Ｆｅ＝残分 を有する鋼を使用する、特許請求の範囲第１項記載の方
    法。 ４、外側層（４）用の塗布すべき溶接材として次の組成
    ： Ｃ＝０．１７〜０．２４％ Ｃｒ＝１２％ Ｍｏ＝１％ Ｆｅ＝幾分 を有する鋼を使用する、特許請求の範囲第３項記載の方
    法。 ５、外側層（４）用の塗布すべき溶接材として次の組成
    ： Ｃ＝０．１７〜０．２４％ Ｃｒ＝１２％ Ｍｏ＝１％ Ｖ＝０．３％ Ｆｅ＝残分 を有する鋼を使用する、特許請求の範囲第３項記載の方
    法。 ６、ロータ本体（１）上にまず中間層（３）を設け、そ
    の組成が実際にロータ本体（１）の組成と外側層（４）
    の組成との中間にあり、この中間層（３）上にもう一つ
    の外側層（４）を設ける、特許請求の範囲第１項記載の
    方法。 ７、中間層（３）用の塗布すべき溶接材として次の組成
    ： Ｃ＝０．１〜０．２６％ Ｃｒ＝２〜６％ Ｍｏ＝０〜２％ Ｖ＝０〜０．６５％ Ｆｅ＝残分 を有する鋼を使用する、特許請求の範囲第６項記載の方
    法。 ６、中間層（３）用の塗布すべき溶接材として次の組成
    ： Ｃ＝０．１５〜０．２％ Ｃｒ＝４〜６％ Ｍｏ＝１％ Ｆｅ＝残分 を有する鋼を使用する、特許請求の範囲第７項記載の方
    法。 ９、中間層（３）用の塗布すべき溶接材として次の組成
    ： Ｃ＝０．１５〜０．２％ Ｃｒ＝４〜６％ Ｍｏ＝１％ Ｖ＝０．５％ Ｆｅ＝残分 を有する鋼を使用する、特許請求の範囲第７項記載の方
    法。
JP61138428A 1985-06-18 1986-06-16 蒸気タービンロータの製造方法 Expired - Lifetime JPH07110415B2 (ja)

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DE3521664.6 1985-06-18

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