JPS6183402A - タ−ビンノズルダイアフラムの溶接方法 - Google Patents
タ−ビンノズルダイアフラムの溶接方法Info
- Publication number
- JPS6183402A JPS6183402A JP20479884A JP20479884A JPS6183402A JP S6183402 A JPS6183402 A JP S6183402A JP 20479884 A JP20479884 A JP 20479884A JP 20479884 A JP20479884 A JP 20479884A JP S6183402 A JPS6183402 A JP S6183402A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- diaphragm
- welding
- nozzle diaphragm
- joint surface
- 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
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
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】
（発明の技術分野）
本発明は、ノズル翼をスペーりを介してノズルダイアフ
ラム外輪に１＆合する溶！＋３ ｈＭ ｉ：！ｉのター
ビンノズルダイアフラムの溶接方法に関する。
ラム外輪に１＆合する溶！＋３ ｈＭ ｉ：！ｉのター
ビンノズルダイアフラムの溶接方法に関する。
タービンノズルダイアフラムはノズル翼を通過する蒸気
を熱膨張させ蒸気の流れ方向と速度を決めてタービン動
翼に効率よく流入させるためのもので、第８図および第
９図に示すように、同心状に配置された円環状のノズル
ダイアフラム外輪１およびノズルダイアフラム内輪２と
、これらの外輪１および内輪２間に配設された複数枚の
ノズル泣３と、外輪側スペーサ４および内輪側スペーサ
５とからなり、開先溶接６によって一体化されている。
を熱膨張させ蒸気の流れ方向と速度を決めてタービン動
翼に効率よく流入させるためのもので、第８図および第
９図に示すように、同心状に配置された円環状のノズル
ダイアフラム外輪１およびノズルダイアフラム内輪２と
、これらの外輪１および内輪２間に配設された複数枚の
ノズル泣３と、外輪側スペーサ４および内輪側スペーサ
５とからなり、開先溶接６によって一体化されている。
そして、タービンノズルダイアフラムは、組立および分
割上の必要性から水平面で２分割され、半円環状の２分
割構造となっている。
割上の必要性から水平面で２分割され、半円環状の２分
割構造となっている。
上述した２分割構造にすることで、タービンノズルダイ
アフラムの圧力による変形特性および破壊挙動はおのず
と決定される。ずなわら、ノズル翼を通過する蒸気流に
よるタービンノズルダイアフラムの最大たわみ変形りは
ノズルダイアフラム内輪２の内側の水平接合面に生じる
。また破壊挙初も上記水平接合面に最も近い位置のノズ
ル翼３に大きな応力が発生づることがら、水平）ａ会商
に最も近い位置のノズル翼３が、ノズルダイアフラム外
輪１および内輪２から脱落づ−ることで破壊が発生する
。
アフラムの圧力による変形特性および破壊挙動はおのず
と決定される。ずなわら、ノズル翼を通過する蒸気流に
よるタービンノズルダイアフラムの最大たわみ変形りは
ノズルダイアフラム内輪２の内側の水平接合面に生じる
。また破壊挙初も上記水平接合面に最も近い位置のノズ
ル翼３に大きな応力が発生づることがら、水平）ａ会商
に最も近い位置のノズル翼３が、ノズルダイアフラム外
輪１および内輪２から脱落づ−ることで破壊が発生する
。
上述した材料力学上の変化を第１０図、第１１図を参照
して説明する。
して説明する。
第１０図は、ノズル翼３の応力σを水平接合面７から角
１良θによる変化について示し、また第１１図はノズル
ダイアフラム内輪２の内側水平接合面のたわみ吊８を、
水平接合面７からの角２度θによる変化について示しで
ある。たわみはノズルダイアフラム内輪２の内側の水平
接合面７で最大となり、水平接合面７からの角度θによ
り第１０図のように変化する。すなわら、水平接合面７
近傍のノズル翼３の応力レベルがθ−４５°のノズルＴ
Ａ３の応力レベルの１．５（８程度高くなり、また、水
平接合面７の内輪２内側のたわみはθ＝４５゜の位置に
Ｊ′３ｉプるｌζわみの１．３倍程度高くなる。
１良θによる変化について示し、また第１１図はノズル
ダイアフラム内輪２の内側水平接合面のたわみ吊８を、
水平接合面７からの角２度θによる変化について示しで
ある。たわみはノズルダイアフラム内輪２の内側の水平
接合面７で最大となり、水平接合面７からの角度θによ
り第１０図のように変化する。すなわら、水平接合面７
近傍のノズル翼３の応力レベルがθ−４５°のノズルＴ
Ａ３の応力レベルの１．５（８程度高くなり、また、水
平接合面７の内輪２内側のたわみはθ＝４５゜の位置に
Ｊ′３ｉプるｌζわみの１．３倍程度高くなる。
このため従来の設計は水平接合面７の形状がポイントと
なり、応力が高い場合は、開光？８接６を深くしてノズ
ルダイアフラム内輪２あるいは外輪１とノズルｖ１３と
の接合を強固にしていた。
なり、応力が高い場合は、開光？８接６を深くしてノズ
ルダイアフラム内輪２あるいは外輪１とノズルｖ１３と
の接合を強固にしていた。
しかしながら、１７ｉ１先溶接６を深くして完全溶接を
実施すると、溶接量が必然的に増大することになり、こ
の溶接量の増大はノズルダイアフラム組立工数の増大の
みならず、溶接施工時における著しい溶接変形不具合の
原因となり、また溶接残留応力もきわめて大きくなる。
実施すると、溶接量が必然的に増大することになり、こ
の溶接量の増大はノズルダイアフラム組立工数の増大の
みならず、溶接施工時における著しい溶接変形不具合の
原因となり、また溶接残留応力もきわめて大きくなる。
そのため応力除去焼きなましによっても残留応力が除去
しきれず、運転中に残留応力が徐々に解放され、タービ
ンノズルダイアフラムの変形を生じ、タービンのロータ
動翼との接触等の重大事故発生の危険性があった。
しきれず、運転中に残留応力が徐々に解放され、タービ
ンノズルダイアフラムの変形を生じ、タービンのロータ
動翼との接触等の重大事故発生の危険性があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、ノズル翼の
応力レベルをダイアフラム円周方向において一様に分担
させ、また、たわみ変形も同様にダイアフラム円周方向
に？ａっで一様となるように分布し、強度、剛性がｎく
、かつ溶接作業が簡単なタービンノズルダイアフラムの
溶接方法を提供することを目的とする。
応力レベルをダイアフラム円周方向において一様に分担
させ、また、たわみ変形も同様にダイアフラム円周方向
に？ａっで一様となるように分布し、強度、剛性がｎく
、かつ溶接作業が簡単なタービンノズルダイアフラムの
溶接方法を提供することを目的とする。
〔発明の（ｌ！要）
上述した目的を達成するために、本発明は半円環状に２
分；＋、１＋されたノズルダイアフラム内＋２および外
輪間にそれぞれスベーナを介して複数のノズルｎ、２を
所定の間隔をおいて配設して溶接するタービンノズルダ
イアフラムの溶接方法にＪ５いて、タービンノズルダイ
アフラムの水平接合面どなる半円環状の両端にＪ３ける
開先溶接量が最大となるように円周方向において内側に
向うにつれて開先溶接量を減少さけることを特徴とする
方法で、ある。
分；＋、１＋されたノズルダイアフラム内＋２および外
輪間にそれぞれスベーナを介して複数のノズルｎ、２を
所定の間隔をおいて配設して溶接するタービンノズルダ
イアフラムの溶接方法にＪ５いて、タービンノズルダイ
アフラムの水平接合面どなる半円環状の両端にＪ３ける
開先溶接量が最大となるように円周方向において内側に
向うにつれて開先溶接量を減少さけることを特徴とする
方法で、ある。
（発明の実施例）
以下、本発明を図面に示す実施例を参！（貧して説明す
る。
る。
第１図（Ａ＞、（Ｂ）および第２図は本発明の実施例を
示ηものであり、水平接合面７近傍にある最も応力レベ
ルの高いノズル９２３ａにＪ５ける開先溶１ｇ呈は、そ
の断面係数Ｚが、水平接合面７からほぼ４５°の位置に
イ３けるノズルＷ部の断面係数２４５に関して次式とな
るよう決定する。
示ηものであり、水平接合面７近傍にある最も応力レベ
ルの高いノズル９２３ａにＪ５ける開先溶１ｇ呈は、そ
の断面係数Ｚが、水平接合面７からほぼ４５°の位置に
イ３けるノズルＷ部の断面係数２４５に関して次式とな
るよう決定する。
Ｚ＝Ｚ −に
ただしＫはたわみ量増加率である。
したがって、たわみ呈に応じて第２図に斜線で示ず開先
溶接量は、ノズル翼３Ｃ、ノズル翼３ａと水平接合面７
に近づくにつれて連続的にかつなめらかに増加し、断面
係数７を増大させる。
溶接量は、ノズル翼３Ｃ、ノズル翼３ａと水平接合面７
に近づくにつれて連続的にかつなめらかに増加し、断面
係数７を増大させる。
一般に、第１１図から明かなようにダイアフラムのたわ
み母は水平接合面７において最大となり水平接合面から
の角度θにより図の如く変化する。
み母は水平接合面７において最大となり水平接合面から
の角度θにより図の如く変化する。
このたわみ曲線より、水平接合面７から約４５゜におり
るたわみけδ。を基へ町ＩＩＩＩとして水平接合面７か
ら約４５°の範囲におけるたわみ量増加率に一δ／δ０
を計算する。一方、１枚のノズル翼３を有づる各断面を
考えるとたわみ母と曲げモーメントには比１ソ］関係が
成立し、さらにダイアフラム円周方向に治って応力を一
定と考えると次式にＪ：り表わされる。
るたわみけδ。を基へ町ＩＩＩＩとして水平接合面７か
ら約４５°の範囲におけるたわみ量増加率に一δ／δ０
を計算する。一方、１枚のノズル翼３を有づる各断面を
考えるとたわみ母と曲げモーメントには比１ソ］関係が
成立し、さらにダイアフラム円周方向に治って応力を一
定と考えると次式にＪ：り表わされる。
δゲＭ−〇・Ｚ
ただし、Ｍは曲げモーメントである。
したがって、前述したたわみ吊増加率には一枚のノズル
翼３を右する凸断面の四面係数Ｚの増分に等しいことが
わかる。このことから、開先溶接量を変えることで、断
面係数を変化さｕまたわみ変形量がノズルダイアフラム
円周方向に沿って一様となるようにしたものである。
翼３を右する凸断面の四面係数Ｚの増分に等しいことが
わかる。このことから、開先溶接量を変えることで、断
面係数を変化さｕまたわみ変形量がノズルダイアフラム
円周方向に沿って一様となるようにしたものである。
この結果、ノズル翼３の応力レベルｄ５よびたわみ変形
は、タービンノズルダイアフラムの円周方向において一
様に分布することになり、強度および剛性が高いタービ
ンノズルダイアフラムとすることがてさる。
は、タービンノズルダイアフラムの円周方向において一
様に分布することになり、強度および剛性が高いタービ
ンノズルダイアフラムとすることがてさる。
第３図は本発明の他の実施例を示すものであり、上述し
た実施例において水平接合面に近づくにつれて漸増する
ようにした開先溶接ωを段階的に増大するようにしたも
のである。このような構成によってもノズル９７３の応
力レベルおよびたわみ変形をタービンノズルダイアフラ
ムの円周方向において近似的に一様にすることができる
。
た実施例において水平接合面に近づくにつれて漸増する
ようにした開先溶接ωを段階的に増大するようにしたも
のである。このような構成によってもノズル９７３の応
力レベルおよびたわみ変形をタービンノズルダイアフラ
ムの円周方向において近似的に一様にすることができる
。
第４図および第５図は前述した両実施例を溶接ど一ドを
積層して行なった状態を示すものであり、第４図は第１
図および第２図に対応し、また第５図は第３図に対応す
る。
積層して行なった状態を示すものであり、第４図は第１
図および第２図に対応し、また第５図は第３図に対応す
る。
第４図においては、長さを異にした溶接ど一ド８を積層
するに際し、上方の溶接ビード８の方が下方の溶接ビー
ド８より長くゼ４成して段が明瞭に現われないようにな
っている。
するに際し、上方の溶接ビード８の方が下方の溶接ビー
ド８より長くゼ４成して段が明瞭に現われないようにな
っている。
一方、第５図においては、長さを異にした溶接ビード８
を積層するに際し、上方の溶接ご一ド８の方が下方の溶
接ビード８より短く構成して段が明瞭に現われるように
なっている。
を積層するに際し、上方の溶接ご一ド８の方が下方の溶
接ビード８より短く構成して段が明瞭に現われるように
なっている。
第６図および第７図は本発明の方法と従来の方法による
タービンノズルダイアフラムのノズル翼３の応力とたわ
みを比較して示したもので、本発明によれば従来の方法
に対しはるかに応力およびたわみを円周方向において均
一化することができる。
タービンノズルダイアフラムのノズル翼３の応力とたわ
みを比較して示したもので、本発明によれば従来の方法
に対しはるかに応力およびたわみを円周方向において均
一化することができる。
本発明は、半円環状に２分割されたノズルダイアフラム
内輪および外輪間にそれぞれスペーサを介して複数のノ
ズル翼を所定の間隔をおいて配設して溶接するタービン
ノズルダイアフラムの溶接方法において、タービンノズ
ルダイアフラムの水平接合面となる半円環状の両端にお
ける開先溶接量が最゛大となるように円周方向において
内側に向うにつれて開先溶接量を減少させたので、ター
ビンノズルダイアフラムのたわみ変形が抑制され、ダイ
アフラムとローターディスク間隔がノυ小眼に設定でき
、タービンのロータスパンを大幅に短縮できるし、たわ
み変形が抑制され、円周方向に均一となるためシールが
容易で、ターごンの効率向上につながるし、さらには適
正溶接量で強度および剛性が優れ、溶接部の信頼性が向
上づ°る。という侵れた効果を奏する。
内輪および外輪間にそれぞれスペーサを介して複数のノ
ズル翼を所定の間隔をおいて配設して溶接するタービン
ノズルダイアフラムの溶接方法において、タービンノズ
ルダイアフラムの水平接合面となる半円環状の両端にお
ける開先溶接量が最゛大となるように円周方向において
内側に向うにつれて開先溶接量を減少させたので、ター
ビンノズルダイアフラムのたわみ変形が抑制され、ダイ
アフラムとローターディスク間隔がノυ小眼に設定でき
、タービンのロータスパンを大幅に短縮できるし、たわ
み変形が抑制され、円周方向に均一となるためシールが
容易で、ターごンの効率向上につながるし、さらには適
正溶接量で強度および剛性が優れ、溶接部の信頼性が向
上づ°る。という侵れた効果を奏する。
第１図（Ａ）は本発明の実施例を示すノズルダイアフラ
ムの正面図、第１図（Ｂ）は第１図（△）のＩ−Ｉ線に
よる断面図、第２図は第１図（Ａ）のＵ−ＩＩ線による
矢視図、第３図は本発明の他の実施例を示ずもので、第
２図と同様の図、第４図は第２図に示した１ｉｉｌ先溶
接にＪ５Ｌプる溶Ｉをご−ドｈ１１層例を示ず図、第５
図は第３図に示した開先溶接における溶接ビード積層例
を示ず図、第６図は水平接合面からの角度に応じたノズ
ル製応力分布を示１゛グラフ、）〕７図は内輪内側のた
わみ分布図、第８図はノズルダイアフラムの正面図、第
９図は第８図の■−ｒＸ線による断面図、第１０図は水
平接合面からの角度に応じたノズル響応力分布図、第１
１図はノズルダイアフラム内輪内側のたわみ分布図であ
る。 １・・・ノズルダイアフラム外輪、２・・・ノズルダイ
アフラム内輪、３・・・ノズル翼、４，５・・・スペー
サ、６・・・開先溶接、７・・・水平接合面。 出願人代理人 波 多 野 久第６図 第７図 角度 第８図 第９図 第１０図 第１１図 角慶
ムの正面図、第１図（Ｂ）は第１図（△）のＩ−Ｉ線に
よる断面図、第２図は第１図（Ａ）のＵ−ＩＩ線による
矢視図、第３図は本発明の他の実施例を示ずもので、第
２図と同様の図、第４図は第２図に示した１ｉｉｌ先溶
接にＪ５Ｌプる溶Ｉをご−ドｈ１１層例を示ず図、第５
図は第３図に示した開先溶接における溶接ビード積層例
を示ず図、第６図は水平接合面からの角度に応じたノズ
ル製応力分布を示１゛グラフ、）〕７図は内輪内側のた
わみ分布図、第８図はノズルダイアフラムの正面図、第
９図は第８図の■−ｒＸ線による断面図、第１０図は水
平接合面からの角度に応じたノズル響応力分布図、第１
１図はノズルダイアフラム内輪内側のたわみ分布図であ
る。 １・・・ノズルダイアフラム外輪、２・・・ノズルダイ
アフラム内輪、３・・・ノズル翼、４，５・・・スペー
サ、６・・・開先溶接、７・・・水平接合面。 出願人代理人 波 多 野 久第６図 第７図 角度 第８図 第９図 第１０図 第１１図 角慶
Claims (1)
- 半円環状に２分割されたノズルダイアフラム内輪および
外輪間にそれぞれスペーサを介して複数のノズル翼を所
定の間隔をおいて配設して溶接するタービンノズルダイ
アフラムの溶接方法において、タービンノズルダイアフ
ラムの水平接合面となる半円環状の両端における開先溶
接量が最大となるように円周方向において内側に向うに
つれて開先溶接量を減少させることを特徴とするタービ
ンノズルダイアフラムの溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20479884A JPS6183402A (ja) | 1984-09-30 | 1984-09-30 | タ−ビンノズルダイアフラムの溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20479884A JPS6183402A (ja) | 1984-09-30 | 1984-09-30 | タ−ビンノズルダイアフラムの溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6183402A true JPS6183402A (ja) | 1986-04-28 |
Family
ID=16496533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20479884A Pending JPS6183402A (ja) | 1984-09-30 | 1984-09-30 | タ−ビンノズルダイアフラムの溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6183402A (ja) |
-
1984
- 1984-09-30 JP JP20479884A patent/JPS6183402A/ja active Pending
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