JPS6142493A - 蒸気タ−ビン主蒸気管とケ−シングとの溶接構造 - Google Patents
蒸気タ−ビン主蒸気管とケ−シングとの溶接構造Info
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- JPS6142493A JPS6142493A JP16024084A JP16024084A JPS6142493A JP S6142493 A JPS6142493 A JP S6142493A JP 16024084 A JP16024084 A JP 16024084A JP 16024084 A JP16024084 A JP 16024084A JP S6142493 A JPS6142493 A JP S6142493A
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- B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
- B23K9/044—Built-up welding on three-dimensional surfaces
- B23K9/046—Built-up welding on three-dimensional surfaces on surfaces of revolution
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- B23K35/004—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a metal of the iron group
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、温度６００〜６５０℃、圧力３００〜３５２
匂ｆ／ｃｄの蒸気を使用する蒸気タービンにおいてその
主蒸気管とケーシングとの接合構造に関する。
匂ｆ／ｃｄの蒸気を使用する蒸気タービンにおいてその
主蒸気管とケーシングとの接合構造に関する。
蒸気タービンは、従来５３８℃の主蒸気を使用Ｃｒ−Ｍ
ｏ−Ｖ鋼（２４ＣｒＭｏＶ鋼）にまりケーシング及び主
蒸気管を形成していた。しかし、発電プラントの効率向
上化の要請により、主蒸気の温度が例えば６００℃以上
の高温高圧発電プラントが検討されている。
ｏ−Ｖ鋼（２４ＣｒＭｏＶ鋼）にまりケーシング及び主
蒸気管を形成していた。しかし、発電プラントの効率向
上化の要請により、主蒸気の温度が例えば６００℃以上
の高温高圧発電プラントが検討されている。
第１図は蒸気条件が６５０℃、３５２匂／−の蒸気発電
プラントの簡単な構造を示す。６５０℃の主蒸気は主蒸
気管１、伸縮管２を経てブレード３に当ってロータ４を
回転させる。その時の内部ケーシング５の温度は６５０
℃であるが、外部ケーシング６は５５０℃である。
プラントの簡単な構造を示す。６５０℃の主蒸気は主蒸
気管１、伸縮管２を経てブレード３に当ってロータ４を
回転させる。その時の内部ケーシング５の温度は６５０
℃であるが、外部ケーシング６は５５０℃である。
主蒸気管材１及び内部ケーシング５には高温強度及び耐
酸化性の点からオーステナイト系鋼（例えば５ＵＳ３１
６）が使用される。一方、外部ケーシング材６には当初
は主蒸気管１と同種のオーステナイト系鋼が適用され、
その溶接７にはオーステナイト系溶接棒による溶接が考
えられていた。
酸化性の点からオーステナイト系鋼（例えば５ＵＳ３１
６）が使用される。一方、外部ケーシング材６には当初
は主蒸気管１と同種のオーステナイト系鋼が適用され、
その溶接７にはオーステナイト系溶接棒による溶接が考
えられていた。
しかし、外部ケーシング６にはその温度が５５０℃と低
いためクリープ強度及び経済性を考慮するとフェライト
系鋼である低合金鋼の適用が有望である。すなわち、外
部ケーシング６としてフェライト系鋼をもって構成し、
主蒸気管１をオーステナイト系鋼によって構成するのが
最適である。従ってフェライト系鋼の外部ケーシング６
とオーステナイト系鋼である主蒸気管１を溶接接合する
必要がある。
いためクリープ強度及び経済性を考慮するとフェライト
系鋼である低合金鋼の適用が有望である。すなわち、外
部ケーシング６としてフェライト系鋼をもって構成し、
主蒸気管１をオーステナイト系鋼によって構成するのが
最適である。従ってフェライト系鋼の外部ケーシング６
とオーステナイト系鋼である主蒸気管１を溶接接合する
必要がある。
しかしながら、すでに文献［溶接技術、１９７３゜Ｖｏ
Ｌ２１ Ｊで述べられているごとく、オーステナイト鋼
とフェライト鋼の溶接する際には方策なしにｆｉｔと同
系のオーステナイト系溶接棒を用いて溶接した場合には
、フェライト系側溶接部の境界に脱炭層及び浸炭層が形
成する。その脱炭層は著しく強度を減じ、浸炭層は著し
く延性を減じるために、溶接継手部の信頼性を低下させ
る。
Ｌ２１ Ｊで述べられているごとく、オーステナイト鋼
とフェライト鋼の溶接する際には方策なしにｆｉｔと同
系のオーステナイト系溶接棒を用いて溶接した場合には
、フェライト系側溶接部の境界に脱炭層及び浸炭層が形
成する。その脱炭層は著しく強度を減じ、浸炭層は著し
く延性を減じるために、溶接継手部の信頼性を低下させ
る。
更に、一般にフェライト鋼は溶接割れ感受性の高い材料
であり、割れ防止の点から高い予熱が必要とされている
。しかし、オーステナイト系溶接棒を用いて溶接する際
には浴接全域の割れ防止の点から、可能ガ限り予熱温度
は低目にすることが望まれている。以上のように母料の
割れ防止及び溶接金属の割れ防止に対する好ましい浴接
条件が相反するため、本材料の溶接は非常に困難であっ
た。
であり、割れ防止の点から高い予熱が必要とされている
。しかし、オーステナイト系溶接棒を用いて溶接する際
には浴接全域の割れ防止の点から、可能ガ限り予熱温度
は低目にすることが望まれている。以上のように母料の
割れ防止及び溶接金属の割れ防止に対する好ましい浴接
条件が相反するため、本材料の溶接は非常に困難であっ
た。
本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消するために
なされたもので、主蒸気温度６００〜６５０℃、圧力３
００〜３５２に９ｆ／ｉの高温高圧の蒸気の使用を可能
にすることが出きる蒸気タービンを提供することにある
。
なされたもので、主蒸気温度６００〜６５０℃、圧力３
００〜３５２に９ｆ／ｉの高温高圧の蒸気の使用を可能
にすることが出きる蒸気タービンを提供することにある
。
第２図は本発明のフェライト系鋼外部ケーシング６とオ
ーステナイト系鋼主蒸気管１の溶接継手構造を示す。す
なわち、本発明の溶接継手構造はフェライト系鋼外部ケ
ーシング６の溶接開先面に低炭素Ｃｒ−Ｍｏ系肉盛溶接
部１０を有し、更にその上にＪＩＳ規格のＳＵＳ ３０
９系肉盛溶接部１１を有し、前記Ｓ Ｕ Ｓ ３０９系
肉盛溶接部１１とオーステナイト主蒸気管１との間にオ
ーステナイト系継手溶接部を有するものである。
ーステナイト系鋼主蒸気管１の溶接継手構造を示す。す
なわち、本発明の溶接継手構造はフェライト系鋼外部ケ
ーシング６の溶接開先面に低炭素Ｃｒ−Ｍｏ系肉盛溶接
部１０を有し、更にその上にＪＩＳ規格のＳＵＳ ３０
９系肉盛溶接部１１を有し、前記Ｓ Ｕ Ｓ ３０９系
肉盛溶接部１１とオーステナイト主蒸気管１との間にオ
ーステナイト系継手溶接部を有するものである。
溶接は低炭素Ｃｒ−Ｍｏ系肉盛溶接１０．５ＵＳ３０９
系肉盛溶接１１、オーステナイト系継手溶接の順序で行
なう。
系肉盛溶接１１、オーステナイト系継手溶接の順序で行
なう。
しかるに、本発明の溶接構造において、最初にフェライ
ト鋼６に低炭素Ｃｒ−Ｍｏ系肉盛溶接１０を施すのは前
記低炭素Ｃｒ−Ｍｏ系溶接１０の際にはフェライト鋼６
の溶接割れ防止温度以上に予熱を施して溶接ができ、更
に残留応力除去のためにＳＲ処理も温度を十分高めて実
施できる。更に、その次に行なわれるＳＵＳ ３０９系
肉盛溶接１１を施す際には低炭素肉盛溶接部１０は割れ
感受性が低いために予熱、パス間温度を低めることがで
きる。そのため、５ＵＳ３０９系肉盛溶接に合せた予熱
、バス間温度で溶接することができる。また、５ＵＳ３
０９系溶接金稿は炭化物の安定性に対して優ぐれている
ため、Ｃｒ−Ｍｏ系肉盛溶接部１１との溶接境界には脱
炭及び浸炭ｊ−が形成し碌い。
ト鋼６に低炭素Ｃｒ−Ｍｏ系肉盛溶接１０を施すのは前
記低炭素Ｃｒ−Ｍｏ系溶接１０の際にはフェライト鋼６
の溶接割れ防止温度以上に予熱を施して溶接ができ、更
に残留応力除去のためにＳＲ処理も温度を十分高めて実
施できる。更に、その次に行なわれるＳＵＳ ３０９系
肉盛溶接１１を施す際には低炭素肉盛溶接部１０は割れ
感受性が低いために予熱、パス間温度を低めることがで
きる。そのため、５ＵＳ３０９系肉盛溶接に合せた予熱
、バス間温度で溶接することができる。また、５ＵＳ３
０９系溶接金稿は炭化物の安定性に対して優ぐれている
ため、Ｃｒ−Ｍｏ系肉盛溶接部１１との溶接境界には脱
炭及び浸炭ｊ−が形成し碌い。
次に本発明の溶接継手構造における溶接施工法について
述べる。
述べる。
最初にフェライト鋼６の開先に低炭素Ｃｒ−ＭＯ系溶接
棒を用いて肉盛溶接する。溶接姿勢は下向き溶接が好捷
しい。肉盛溶接部の厚さは５閣以上が好ましい。予熱、
バス間温度は１５０〜３５０℃が好ましい。上記溶接後
はＳＲ処理を施す。また、ＳＲ処理前に４００℃、３０
間保持程度の脱水素処理を施してもよい。ＳＲ処理は６
８０〜７１０℃が好ましい。
棒を用いて肉盛溶接する。溶接姿勢は下向き溶接が好捷
しい。肉盛溶接部の厚さは５閣以上が好ましい。予熱、
バス間温度は１５０〜３５０℃が好ましい。上記溶接後
はＳＲ処理を施す。また、ＳＲ処理前に４００℃、３０
間保持程度の脱水素処理を施してもよい。ＳＲ処理は６
８０〜７１０℃が好ましい。
上記ＳＩｔ処理後は肉盛溶接部１０の表面を機械加工仕
」二後、５ＵＳ３０９系の肉盛溶接を行う。
」二後、５ＵＳ３０９系の肉盛溶接を行う。
予熱パス間温度は１５０℃以下が望着しい。ＳＲ処理は
施すことが望ましい。そのＳＲ処理条件は６００〜６５
０℃が好ましい。
施すことが望ましい。そのＳＲ処理条件は６００〜６５
０℃が好ましい。
前記肉盛溶接１０及び１１終了後はオーステナイト系溶
接棒で継手溶接を行う。溶接金属の割れ防止の点からは
数チめフェライトを含んでいることが好ましい。予熱は
必要とし々い。溶接パス間温度は１５０℃以下が好まし
い。
接棒で継手溶接を行う。溶接金属の割れ防止の点からは
数チめフェライトを含んでいることが好ましい。予熱は
必要とし々い。溶接パス間温度は１５０℃以下が好まし
い。
Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼は、重量で００．１〜０．２％、Ｓｉ
１％以下、Ｍｎ１．５％以下、ＮｉＯ，２％以下、Ｃｒ
０．５〜２％、Ｖｏ、１〜０．３５％、Ａｔ０．０５％
以下、ＴｉＯ，０５％以下、Ｃｕ ０．２ ｆ＝以下、
残Ｆｅが好ましい。
１％以下、Ｍｎ１．５％以下、ＮｉＯ，２％以下、Ｃｒ
０．５〜２％、Ｖｏ、１〜０．３５％、Ａｔ０．０５％
以下、ＴｉＯ，０５％以下、Ｃｕ ０．２ ｆ＝以下、
残Ｆｅが好ましい。
Ｎｉ基合金溶接棒は、重量でＣ０９１％以下、Ｃ４１チ
以下、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ２０−２５％、Ｍ。
以下、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ２０−２５％、Ｍ。
５〜１５％、ＡｔＯ，０５〜０．３チ、Ｔｉ０．０５〜
０．５％、Ｆｅ５％以下、残Ｎｉが好ましい。
０．５％、Ｆｅ５％以下、残Ｎｉが好ましい。
次に本発明の実施例を示す。第１表は実験に用いた供試
材の化学組成を示す。被溶接材の形状は両者とも板厚１
００簡、幅２００■、長さ４００諭である。
材の化学組成を示す。被溶接材の形状は両者とも板厚１
００簡、幅２００■、長さ４００諭である。
溶接開先形状は第２図にその概略を示すが、Ｃｒ−Ｍｏ
−Ｖ鋳鋼は垂直形状で、それと相対する５Ｏ８３１６鋳
鋼は２０°である。
−Ｖ鋳鋼は垂直形状で、それと相対する５Ｏ８３１６鋳
鋼は２０°である。
溶接は最初にＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼溶接開先に市販の２７
Ｃｒ−ＩＭｏ系溶接棒を用いて肉盛溶接１０を行った。
Ｃｒ−ＩＭｏ系溶接棒を用いて肉盛溶接１０を行った。
予熱、パス間温度は２００〜２７０℃で行った。溶接後
は６８０〜７１０℃のＳＲ処理を施した。
は６８０〜７１０℃のＳＲ処理を施した。
次に上記の肉盛溶接部１０の上に市販の５ＵＳ３０９（
規格：ＡＷＳ Ｅ３０９Ｌ−１６相当）を用いて肉盛
溶接１１を行った。予熱は施さず、パス間温度は１００
℃以下である。溶接後は６１０〜６４０℃で３時間保持
のＳＲ処理を施した。
規格：ＡＷＳ Ｅ３０９Ｌ−１６相当）を用いて肉盛
溶接１１を行った。予熱は施さず、パス間温度は１００
℃以下である。溶接後は６１０〜６４０℃で３時間保持
のＳＲ処理を施した。
なお、肉盛溶接部１０及び１１の厚さは約１５閣である
。次に、継手溶接９を行った。継手溶接に適用した溶接
棒は市販の８ＵＳ ３１６系溶接棒（規格：Ａ、ＷＳ
Ｅ３１６Ｌ−１６相当）を用いた。バス間温度は１２
０℃以下である。
。次に、継手溶接９を行った。継手溶接に適用した溶接
棒は市販の８ＵＳ ３１６系溶接棒（規格：Ａ、ＷＳ
Ｅ３１６Ｌ−１６相当）を用いた。バス間温度は１２
０℃以下である。
次に上記の異種金属溶接継手試験片を用いて、継手溶接
部のクリープ破断試験を実施した。試験片の形状は全長
６００ｍ＋、平行部の長さ４００胴、厚さ１５闘である
。平行部には２ケ所の異材溶接継手部が含まれている。
部のクリープ破断試験を実施した。試験片の形状は全長
６００ｍ＋、平行部の長さ４００胴、厚さ１５闘である
。平行部には２ケ所の異材溶接継手部が含まれている。
クリープ破断試験の結果、破断位置は全てＣｒＭＯＶ鋼
母材であった。５５０℃、１０万時間クリープ破断応力
は１２．５Ｋｆ／−であった。実機のＣｒＭＯＶ鋼の溶
接継手付近の温度は５５０℃であり、その所の設計クリ
ープ破断応力は５５０℃、１０万時で約１０Ｖ４／−で
ある。本結果は設計応力を満足している。
母材であった。５５０℃、１０万時間クリープ破断応力
は１２．５Ｋｆ／−であった。実機のＣｒＭＯＶ鋼の溶
接継手付近の温度は５５０℃であり、その所の設計クリ
ープ破断応力は５５０℃、１０万時で約１０Ｖ４／−で
ある。本結果は設計応力を満足している。
次に異材溶接継手部の溶接欠陥を検査するために１異材
溶接継手部の横断面の３０個所から顕微鏡用試験片を採
取し、欠陥の有無を光学顕微鏡４００倍を用いて観察し
た。その結果いずれの試験片にも溶接割れは認められな
かった。
溶接継手部の横断面の３０個所から顕微鏡用試験片を採
取し、欠陥の有無を光学顕微鏡４００倍を用いて観察し
た。その結果いずれの試験片にも溶接割れは認められな
かった。
以上の結果、本発明の異材溶接構造及び接合方沙はＪＩ
Ｓ規格の５ＵＳ３１６主蒸気管材とＣｒＭｏＶ鋼外部ケ
ーシングの溶接に適していることが明らかである。また
、本発明によれば蒸気タービイの作動源として温度６０
０〜６５０℃、圧力３５２Ｋｇ／−の高温・高圧下の主
蒸気を使用することができる。
Ｓ規格の５ＵＳ３１６主蒸気管材とＣｒＭｏＶ鋼外部ケ
ーシングの溶接に適していることが明らかである。また
、本発明によれば蒸気タービイの作動源として温度６０
０〜６５０℃、圧力３５２Ｋｇ／−の高温・高圧下の主
蒸気を使用することができる。
第１図は本発明が対象にしている蒸気条件６００〜６５
０℃、３００〜３５２ ｈｌｄ用蒸気発電プラントの説
明図、第２図は本発明の一実施例の継手溶接構造断面図
である。 ６・・・フェライト鋼、１０．１１・・・肉盛溶接部。
０℃、３００〜３５２ ｈｌｄ用蒸気発電プラントの説
明図、第２図は本発明の一実施例の継手溶接構造断面図
である。 ６・・・フェライト鋼、１０．１１・・・肉盛溶接部。
Claims (1)
- １、複数の動翼が植設されるロータと、このロータを回
転自在に支持しているケーシングと、このケーシングに
接合した主蒸気管とからなる蒸気タービンにおいて、前
記主蒸気管をオーステナイト系鋼により形成し、前記ケ
ーシングを静翼を設けた内部ケーシングとこの内部ケー
シングを内設しているフェライト系鋼により形成された
外部ケーシングとにより構成され、前記オーステナイト
鋼主蒸気管とフェライト系外部ケーシングの継手溶接構
造において、フェライト系鋼溶接開先部に低合金肉盛溶
接部有し、更にその低合金肉盛溶接部の上にＳＵＳ３０
９系の肉盛溶接部を有し、前記ＳＵＳ３０９系肉層溶接
部と前記オーステナイト系ステンレス鋼主蒸気管との間
にオーステナイト系継手溶接部を有することを特徴とす
る、蒸気タービン主蒸気管とケーシングとの溶接構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16024084A JPS6142493A (ja) | 1984-08-01 | 1984-08-01 | 蒸気タ−ビン主蒸気管とケ−シングとの溶接構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16024084A JPS6142493A (ja) | 1984-08-01 | 1984-08-01 | 蒸気タ−ビン主蒸気管とケ−シングとの溶接構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142493A true JPS6142493A (ja) | 1986-02-28 |
Family
ID=15710729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16024084A Pending JPS6142493A (ja) | 1984-08-01 | 1984-08-01 | 蒸気タ−ビン主蒸気管とケ−シングとの溶接構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6142493A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02115861A (ja) * | 1988-10-26 | 1990-04-27 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置の駆動装置 |
| JP2013150998A (ja) * | 2012-01-24 | 2013-08-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 接合方法および接合構造 |
-
1984
- 1984-08-01 JP JP16024084A patent/JPS6142493A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02115861A (ja) * | 1988-10-26 | 1990-04-27 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置の駆動装置 |
| JP2013150998A (ja) * | 2012-01-24 | 2013-08-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 接合方法および接合構造 |
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