JPS6160875A - タ−ビン材料の製造方法 - Google Patents

タ−ビン材料の製造方法

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JPS6160875A
JPS6160875A JP18058084A JP18058084A JPS6160875A JP S6160875 A JPS6160875 A JP S6160875A JP 18058084 A JP18058084 A JP 18058084A JP 18058084 A JP18058084 A JP 18058084A JP S6160875 A JPS6160875 A JP S6160875A
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JP
Japan
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turbine
stainless steel
austenitic stainless
scale
steam
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Pending
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JP18058084A
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English (en)
Inventor
Mamoru Suzuki
鈴木 衛
Katsumi Suzuki
勝美 鈴木
Kazutoshi Ito
和利 伊藤
Akira Minato
湊 昭
Katsumi Iijima
飯島 活已
Takeshi Kanbayashi
神林 剛
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/24Nitriding
    • C23C8/26Nitriding of ferrous surfaces

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、超超臨界圧火力発電プラントのタービン材料
の製造方法に係り、特に超々臨界圧火力発電プラントの
タービンロータおよびプレートからの水蒸気酸化スケー
ルの生成を抑制するとともに、耐二ローション性を向上
させ得るタービン材料の製造方法に関する。
〔発明の背景“〕
近年、火力発電プラントの効率向上の要請は、最近の化
石燃料の高騰と石油資源の枯渇問題からますます強まっ
ている。このため、現有の超臨界圧火力発電プラント(
蒸気条件: 538C,246Kg/m” )よりも、
蒸気条件が高温高圧化した超超臨界圧火力発電プラント
の開発が急務となっている。
第19は、超々臨界圧火力発電プラントの一般的な系統
図である。第1図において、IA、IBは発2機、2は
超高圧タービン、3は高圧タービン、4は中圧タービン
、5A、5Bは低圧タービン、6は復水器、7は復水配
管、8は復水ポンプ、9は低圧給水加熱器、10は脱気
器、11は給水配管、12は給水ポンプ、13は高圧給
水加熱器、14はボイラ、15は蒸気配管を示す。
第1図における工程を説明すると、給水は、復水器6、
復水配管7、復水ポンプ8、低圧給水加熱器9、脱気器
10、給水配管11.給水ポンプ12、高圧給水加熱器
13’a−経て、ボイラ14に入り、ここで蒸気に変換
された後、蒸気配管15を通シ、超高圧タービン2、高
圧タービン3に流入して仕事をし、再びボイラ14で加
熱された後、中圧タービン4、低圧タービン5A、58
において仕事をしたのち、復水器6に戻る。
超々臨界圧火力発電プラントの系統機器および配管等は
、大部分が鉄鋼材で構成てれている。また、循環媒体に
は、高純度水を使用し、構成材料を防食するために、微
量の薬剤(N1(a OH、N2 H4等)を注入する
ことにより、給水をアルカリ性にして系統機器および配
管等の腐食を防止している。
しかし、超々臨界圧火力発電プラントのタービンは、従
来の超臨界圧火力発電プラント用タービンよりも、蒸気
条件が高温高圧化し、特に超高圧タービンのロータおよ
びプレートは、650tl:’。
350 Kg/cm ”の蒸気にざらされる。このため
、高温強度の優れた材料(オーステナイト系ステンレス
鋼)を使用している。しかし、前記したように系統機器
および配管等の腐食を防止する方法全行なっても、高温
高圧でプラントを運転していると酸化スケールがタービ
ンのロータおよびプレート表面に発生し、発電プラント
の起動・停止時などにおける母材とスケールとの熱膨張
率の差によって剥離し、α)タービン出力の低下、(2
)タービンプレートの二ローション、(3)ボイラ管の
噴破等の穐々の障害の原因となるので、定期的に酸化ス
ケールを除去しなければならないというような欠点があ
る。
第2因は、超々臨界圧火力発電プラントの超高圧タービ
ン2のロータおよびプレートに使用されているオーステ
ナイト系ステンレス鋼の水蒸気温度と生成スケール厚さ
との関係を示すものである。
なお、本発明で使用できるタルビン材は、鉄(Fe)と
クロム(Cr)とニッケル(Ni)t=主成分とするオ
ーステナイト系ステンレス鋼であり、クロムが13.5
〜16.ロー、ニッケルが25.0〜27.0%を含ん
でいるものであり、この他にモリブデン(Mo )d;
1.00〜1.50S、バナジクム(v)が0.20〜
0.40優、アルミニクム(1)が0.15〜0.35
%、チタン(Ti)が1.6〜1.9%、ケイ2(Si
)が0.3〜0.4%、マンガン(Mn)が1.00〜
1.40%を含有し、残部カ鉄および不可避不純物から
成るものである。
実験は、小形カプセルに試験片と腐食液を入れ、所定の
温度・圧力で2000時間腐食させた。その結果、’J
!2■から明らかなように、生成スケール厚さは、水蒸
気I[の上昇とともに増加していることがわかる。発明
者等によるこれまでの研究(よると、スケールはある程
度以上の厚埒(約100μIn )になると、前記した
ことより剥め(Eが発生することがわかっている。しf
cがって、超々臨界圧火力発電プラントでは、タービン
のロータおよびプレートにおいて、生成したスケールが
大針に剥離して、前記し次ような種々の問題が発生する
ものと懸念されている。
なお、ボイラ材の水蒸気酸化スケールの生成を抑制する
結晶細粒化について詳しく述べである文献として特公昭
57−43619号、同57−59304号、特開昭5
5−58354号、同57−92130号がおる。
〔発明の目的〕 本発明の目的は、前記した超々臨界圧火力発電プラント
の蒸気条件が高温高圧化するために生ずる問題点を解決
し、超々臨界圧火力発電プラントのタービンロータおよ
びプレートからの水蒸気酸化スケールの生成を抑制する
とともに、耐エロージヨン性を向上させるために効果的
なタービン材料の製造方法を提供することKある。
〔発明の概要〕
第3図は、前記した本発明に用いるオーステナイト系ス
テンレスt@を、650Cの水蒸気中で2000時間腐
食させた場合の結晶粒度番号と生成スケール厚さとの関
係であり、生成スケール厚さは結晶粒度番号が大きくな
るほど、すなわち結晶粒が細かになるほど、成長が抑制
されていることがわかる。また、オーステナイト系ステ
ンレス鋼を高温で使用する場合には、高温強度、特にク
リープ破断強度が低下する問題がらることよシ、結晶粒
度番号金小きく、すなわち結晶粒を大きくしている。こ
のように、オーステナイト系ステンレス鋼の耐水蒸気酸
化性および高温強度は、いずれも結晶粒に大きく左右さ
れ、耐水蒸気酸化性の面からは細粒であることが必要で
めり、一方高温強度の面からみると粗粒であることが好
ましい。
以上の結果から耐水蒸気酸化性と高温強度を満足させる
には、相反する二つの特徴を同時に満足させなければな
らない。
そこで、本発明では、タービン材料の中心部は高温強度
を確保するために粗粒のままとし、表面近傍は耐水蒸気
酸化性を向上させるために細粒化すれば良いことに着目
し、タービン材料金窒素ガス雰囲気中で加熱する窒化処
理を施すようにして上記問題点を解決した。
〔発明の実施例〕
本発明の実施例を以下説明する。
(実施例1) 鉄、クロム、ニッケルを主成分とするオーステナイト系
ステンレス鋼でクロムが13.5〜16.0%、ニッケ
ルが25.0〜27. O% ’ff:含み、この他に
モリブデンが1.00〜1.50%、バナジウムが0.
20〜6.4”0%、アルミニウムが0.15〜0.3
5%、チタンが1.6〜1.9%、ケイ素が0.3〜0
.4%、マンガンが1.00〜1.40%金含み、!S
!部が鉄および不町避不純物からなるタービン材料を、
機械で荒加工する。その後、窒素ガス雰囲気中において
、1100Cで2時間の窒化処理を行い、材料表面に細
粒層を得たのち、加工歪および残留応力の除去のために
980Cで3時間の溶体化処理、710Cで16時間の
時効化処理を行ったのち、タービンの最終仕上げ加工を
機械で行う。本!!施例によれば、細粒層の結晶粒度f
fi号は約7、金属内部の結晶粒度番号は約3であった
。このように材料表面が細粒組織となるのは、窒素ガス
雰囲気中で加熱することより、材料に浸入した窒素が金
属元素のTiと結合して窒化物(TiN)を形成するた
めである。また、粗粒層と細粒層の硬度を測定したとこ
ろ、粗粒層は262(Hv)、細粒層は394(Hv)
となっていた。材料のエロージョンは硬度が大きいほど
、すなわち材料が硬いtlど、耐エロージヨン性は向上
する。
(実施例2) 鉄、クロム、ニッケルを主成分とするオーステナイト系
ステンレス鋼でクロムが13.5〜1G、0%、ニッケ
ルが25.0〜27.0%を含み、この他にモリブデン
が1.00〜1.50%、バナジウムが0.20〜0.
40%、アルミニウムが0.15〜035%、チタンが
1.6〜1.9%、ケイ素が0.3〜0.4%、マンガ
ンが1.00〜1.40%を含み、残部が鉄および不町
避不純物からなるタービン拐料を、機械で荒加工する。
その後、窒素ガス雰囲気中にオイて、980Cで3時間
、雪化処理をかねた溶体化処理を同時に行い、710C
T16時間の時効化処理を行ったのち、最終仕上げ加工
1−[械で行う。
本実施例によれば、細粒層の結晶粒度番号は約6、金属
内部の結晶粒度番号は約3であった。
第1表は、本発明の実施例1.2の方法で製造したオー
ステナイト系ステンレス鋼タービン材を、650tll
’の水蒸気中で2000時間腐食させた場合の生成スケ
ール厚さと細粒層の硬度金示すものである。なお:比較
例として従来方法で製造したタービン材の生成スケール
厚さを同時に示す。
窮 1 表 第1表から明らかなように、実施例1,2はともに比較
例と比べると生成スケール厚では約1/2〜l/3  
と非常に減少し、細粒層の硬度も約1.5倍と大きくな
っている。これにより、オーステナイト系ステンレス鋼
タービン材の耐水蒸気酸化性と耐エロージヨン性が大幅
に向上していることがわかる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように本発明によれば、超々臨
界圧火力発電プラントのタービンロータおよびプレート
からの水蒸気酸化スケールの生成を大幅に減少させると
ともに1耐エロージヨン性を向上することができる。こ
れにより、超々臨界圧火力発電プラントの効率の上昇お
よびタービン材料の寿命を延ばすことができるという効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第、1図は超々臨界圧火力発電プラントの一般的な系統
図□、第2図は水蒸気温度と生成スケール厚ン さの関係を示す図、第3図は結晶粒度番号と生成スケー
ル厚さとの関係を示す図である。 IA、IB・・・発電機、2・・・超高圧タービン、3
・・・高圧タービン、4・・・中圧タービン、5A、5
B・・・低圧タービン、6・・・復水器、7・・・復水
配管、8・・・復水ポンプ、9・・・低圧給水加熱器、
10・・・脱気器、11・・・給水配管、12・・・給
水ポンプ、13・・・高圧給水加熱器、14・・・ボイ
ラ、15・・・蒸気配管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、超々臨界圧火力発電プラントにおいて、オーステナ
    イト系ステンレス鋼からなるタービンのロータおよびプ
    レート材料を窒素ガス雰囲気中で窒化処理を行うことを
    特徴とするタービン材料の製造方法。 2、タービン材料は、鉄、クロム、ニッケルを主成分と
    するオーステナイト系ステンレス鋼で、クロムが13.
    5〜16.0%、ニッケルが25.0〜27.0%を含
    み、この他にモリブデンが1.00〜1.50%、バナ
    ジウムが0.20〜0.40%、アルミニウムが0.1
    5〜0.35%、チタンが1.6〜1.9%、ケイ素が
    0.3〜0.4%、マンガンが1.00〜1.40%を
    含み、残部が鉄および不可避不純物からなるオーステナ
    イト系ステンレス鋼であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載のタービン材料の製造方法。 3、窒化処理温度は1100℃以下であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のタービン材料の製造方
    法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61194169A (ja) * 1985-02-20 1986-08-28 ルーカス インダストリイズ パブリツク リミテツド カンパニー 鋼部品の製造方法
JPS63238177A (ja) * 1987-03-27 1988-10-04 Japan Synthetic Rubber Co Ltd 接着剤組成物
EP1873261A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-02 General Electric Company Component of variable thickness having residual compressive stresses therein, and method therefor
US8051565B2 (en) 2006-12-30 2011-11-08 General Electric Company Method for increasing fatigue notch capability of airfoils
US8079120B2 (en) 2006-12-30 2011-12-20 General Electric Company Method for determining initial burnishing parameters
WO2014046001A1 (ja) * 2012-09-19 2014-03-27 Ntn株式会社 機械部品の製造方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61194169A (ja) * 1985-02-20 1986-08-28 ルーカス インダストリイズ パブリツク リミテツド カンパニー 鋼部品の製造方法
JPS63238177A (ja) * 1987-03-27 1988-10-04 Japan Synthetic Rubber Co Ltd 接着剤組成物
EP1873261A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-02 General Electric Company Component of variable thickness having residual compressive stresses therein, and method therefor
US7530792B2 (en) 2006-06-30 2009-05-12 General Electric Company Component of variable thickness having residual compressive stresses therein, and method therefor
US8051565B2 (en) 2006-12-30 2011-11-08 General Electric Company Method for increasing fatigue notch capability of airfoils
US8079120B2 (en) 2006-12-30 2011-12-20 General Electric Company Method for determining initial burnishing parameters
WO2014046001A1 (ja) * 2012-09-19 2014-03-27 Ntn株式会社 機械部品の製造方法
JP2014058729A (ja) * 2012-09-19 2014-04-03 Ntn Corp 機械部品の製造方法

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