JPS6195769A - 蒸気タ−ビン翼への侵食防止部材の固定方法 - Google Patents
蒸気タ−ビン翼への侵食防止部材の固定方法Info
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- JPS6195769A JPS6195769A JP59216303A JP21630384A JPS6195769A JP S6195769 A JPS6195769 A JP S6195769A JP 59216303 A JP59216303 A JP 59216303A JP 21630384 A JP21630384 A JP 21630384A JP S6195769 A JPS6195769 A JP S6195769A
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- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (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］
本発明は蒸気タービン翼の先端に侵食防止部材を溶接す
る蒸気タービン翼への侵食防止部材の固定方法に関する
。
る蒸気タービン翼への侵食防止部材の固定方法に関する
。
［発明の技術的背景とその問題点コ
ー股に火力発電用蒸気タービン低圧段、原子力発電用蒸
気タービンあるいは、地熱発電用蒸気タービンのように
、湿り蒸気雰囲気内で使用される蒸気タービン翼では、
例えば第５図にその速度三角形を示すように、蒸気ター
ビンＮの周速度ａに対して蒸気の絶対速度すおよび水滴
の絶対速度Ｃが正方向であるが、水滴の相対速度ｄ ＋
、を負方向となる。特に湿り度が高くなると水滴の粒径
が大きくなり、絶対速度が小さくなるため、相対速度は
数１００ｍ／秒にも達づる。
気タービンあるいは、地熱発電用蒸気タービンのように
、湿り蒸気雰囲気内で使用される蒸気タービン翼では、
例えば第５図にその速度三角形を示すように、蒸気ター
ビンＮの周速度ａに対して蒸気の絶対速度すおよび水滴
の絶対速度Ｃが正方向であるが、水滴の相対速度ｄ ＋
、を負方向となる。特に湿り度が高くなると水滴の粒径
が大きくなり、絶対速度が小さくなるため、相対速度は
数１００ｍ／秒にも達づる。
このような状態になると、ノズル４を出た湿り蒸気中の
水滴は蒸気タービン翼１の回転方向の反対方向から蒸気
タービン翼１に激しく廚突し、足気タービン翼１を侵食
する。
水滴は蒸気タービン翼１の回転方向の反対方向から蒸気
タービン翼１に激しく廚突し、足気タービン翼１を侵食
する。
このため、現在の蒸気タービン翼１の２Ｆ命は疲労やク
リープ等ではなく、水滴による侵食の程度によって決定
されている。
リープ等ではなく、水滴による侵食の程度によって決定
されている。
また、近年、大容量のタービンが設置されるにつれ、蒸
気排気面積の拡大という観点から長大列が採用され、開
局速度と水滴の相対速度はより大きくなる傾向にあり、
水滴による侵食の問題はますます重要になってきている
。
気排気面積の拡大という観点から長大列が採用され、開
局速度と水滴の相対速度はより大きくなる傾向にあり、
水滴による侵食の問題はますます重要になってきている
。
従来、このような問題を解決するため、第６図に示すよ
うに、水滴との相対速度の大きくなる蒸気タービン翼１
の先端に、例えばステライトのような、コバルト基超硬
合金鋼からなる侵食防止部材２を取付け、耐良性を向上
することが行われている。
うに、水滴との相対速度の大きくなる蒸気タービン翼１
の先端に、例えばステライトのような、コバルト基超硬
合金鋼からなる侵食防止部材２を取付け、耐良性を向上
することが行われている。
このような侵食防止部材２の取付は方法としては、第７
図ないし第１１図に示すような取付は方法が行われてい
る。
図ないし第１１図に示すような取付は方法が行われてい
る。
すなわち、第７図は蒸気タービ°ンＨ１にステライトを
銀ロウによりロウ接する方法である。
銀ロウによりロウ接する方法である。
第８図は蒸気タービン翼１にステライトをインコネル、
ステライト等の溶加材を用いてＴＩＧ溶接する方法であ
る。
ステライト等の溶加材を用いてＴＩＧ溶接する方法であ
る。
第９図は蒸気タービン翼１にステライトを電子ビーム溶
接によりインコネル等のシム材を介して溶接する方法で
ある。
接によりインコネル等のシム材を介して溶接する方法で
ある。
第１０図は蒸気タービン翼１に粉末状のステライト粒を
プラズマ照射あるいはガス溶射によってコーティングす
る方法である。 。
プラズマ照射あるいはガス溶射によってコーティングす
る方法である。 。
第１１図は一般に翼材が焼入れ性に優れた１２クロム鋼
であることに着眼し、蒸気タービン翼１に水滴分離用の
溝５を加工した後、ガス炎、アーク等の表面焼入れ、あ
る・いはレザービーム、電子ビーム等で蒸気タービン翼
１表面を溶融し、その後急冷して表面硬化させる方法で
ある。
であることに着眼し、蒸気タービン翼１に水滴分離用の
溝５を加工した後、ガス炎、アーク等の表面焼入れ、あ
る・いはレザービーム、電子ビーム等で蒸気タービン翼
１表面を溶融し、その後急冷して表面硬化させる方法で
ある。
しかしながら、第７図に示したロウ付法では、蒸気ター
ビン翼１の広範な部分を６００〜９００℃のロウ付温度
以上の温度に加熱する必要があり、翼材の材質劣化が大
きく、ロウ付部での変形が大きくまた、大きな残留応力
が発生するという問題がある。
ビン翼１の広範な部分を６００〜９００℃のロウ付温度
以上の温度に加熱する必要があり、翼材の材質劣化が大
きく、ロウ付部での変形が大きくまた、大きな残留応力
が発生するという問題がある。
さらにこの方法では、溶接面に気泡が多数発生し、ロウ
付強度が十分でなく、運転中にステライトが飛散する等
の問題がある。
付強度が十分でなく、運転中にステライトが飛散する等
の問題がある。
第８図に示すＴＩＧ溶接法では、翼形状、材料の熱膨張
率の違いに起因する変形が大きく、この変形修正加工に
多大な作業時間を要するという問題がある。
率の違いに起因する変形が大きく、この変形修正加工に
多大な作業時間を要するという問題がある。
また、溶接部に大きな引張り残菌応力が発生し、これと
運転中に蒸気中に含まれる塩素イオンが作用し、応力腐
食割れを発生する等の問題がある。
運転中に蒸気中に含まれる塩素イオンが作用し、応力腐
食割れを発生する等の問題がある。
ざらに第９図ないし第１１図に示す方法においても種々
の問題がある。
の問題がある。
［発明の目的］
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
翼材の加熱による材料劣化を極力小さくすることができ
るとともに、溶接部に気泡を含イｉさせず強固な溶接を
行なうことのできる蒸気タービン翼への侵食防止部材の
固定方法を提供しようとするものである。
翼材の加熱による材料劣化を極力小さくすることができ
るとともに、溶接部に気泡を含イｉさせず強固な溶接を
行なうことのできる蒸気タービン翼への侵食防止部材の
固定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、蒸気タービン翼の先端に侵食防止部
材をロウ材によりロウ接する蒸気タービン翼への侵食防
止部材の固定方法において、前記蒸気タービン翼の先端
にロウ材を介して浸食防止部材を固定治具により固定し
、これらを真空容器内に収容した後前記ロウ材をレザー
ビームまたは電子ビームにより局部的に加熱し前記侵食
防止部材を前記蒸気タービン翼にＯつ接することを特徴
とする蒸気タービン翼への侵食防止部材の固定方法であ
る。
材をロウ材によりロウ接する蒸気タービン翼への侵食防
止部材の固定方法において、前記蒸気タービン翼の先端
にロウ材を介して浸食防止部材を固定治具により固定し
、これらを真空容器内に収容した後前記ロウ材をレザー
ビームまたは電子ビームにより局部的に加熱し前記侵食
防止部材を前記蒸気タービン翼にＯつ接することを特徴
とする蒸気タービン翼への侵食防止部材の固定方法であ
る。
［発明の寅施例］
以下本発明の詳細を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の蒸気タービン翼への侵食防止部材の固
定方法に使用される溶接装置を承りもので、図において
符号６は真空容器を示している。
定方法に使用される溶接装置を承りもので、図において
符号６は真空容器を示している。
この真空容器６の上部には入射レザー光７を溶接部に導
くレザー光トーチ８、レザー光の向きを変える反射鏡９
、加熱部へレザー光の焦点を合せる集光レンズ１０とか
らな°る加熱装置が配置されている。また、真空容器６
内の大気を排気する排気ダクト１］が配置されている。
くレザー光トーチ８、レザー光の向きを変える反射鏡９
、加熱部へレザー光の焦点を合せる集光レンズ１０とか
らな°る加熱装置が配置されている。また、真空容器６
内の大気を排気する排気ダクト１］が配置されている。
真空容器６の底部には駆動軸１２の回転により加熱部を
図の左右方向に移動する移動テーブル１３が配ｌされて
いる。
図の左右方向に移動する移動テーブル１３が配ｌされて
いる。
これらは基台１４上に載置されている。
以上のように構成されたロウ接装置を用いて本発明方法
の一実施例は次のようにして行なわれる。
の一実施例は次のようにして行なわれる。
まず、第２図に示すように蒸気タービン翼１の先端にリ
ボン状または粉末状のＯつ材３を介して侵食防止部材２
を万力あるいはプうイヤ等の固定治具１５により、蒸気
タービン翼１と侵食防止部材２とのＢＦＡＭｏ、０５〜
０．ｉｎを保つような適当な圧力となるように１４節し
固定する。
ボン状または粉末状のＯつ材３を介して侵食防止部材２
を万力あるいはプうイヤ等の固定治具１５により、蒸気
タービン翼１と侵食防止部材２とのＢＦＡＭｏ、０５〜
０．ｉｎを保つような適当な圧力となるように１４節し
固定する。
これらを真空容器６の移動台［１３上に１ｔｔＷ１させ
た後、真空容器６の排気ダクト１１に接続される真空ポ
ンプを駆動することにより、真空容器６内が１０’ 〜
１０−−３Ｔｏｒｒ ＩＣ排気サレル。
た後、真空容器６の排気ダクト１１に接続される真空ポ
ンプを駆動することにより、真空容器６内が１０’ 〜
１０−−３Ｔｏｒｒ ＩＣ排気サレル。
この後、図示しないレザー発掘器より発せられたレザー
光７を真空容器６に配置される集光レンズ１０により侵
食防止部材２が焦点位置とならないように、第２図に示
すように、焦点調整して移動台１３を移動さぜながら局
部的にロウ材３を加熱する。溶接部が均一に加熱された
後、レザー光７の照射を止め、蒸気タービン翼１を冷却
する。
光７を真空容器６に配置される集光レンズ１０により侵
食防止部材２が焦点位置とならないように、第２図に示
すように、焦点調整して移動台１３を移動さぜながら局
部的にロウ材３を加熱する。溶接部が均一に加熱された
後、レザー光７の照射を止め、蒸気タービン翼１を冷却
する。
なお、レザービームの照射エネルギー密度は加工方法に
応じて適宜選択する必要がある。
応じて適宜選択する必要がある。
すなわち、母材表面を溶融することなく連続加熱を続け
るためには、レザービームに直接接する母材表面部の温
度が、そのｔ４料の融点に到達しないような条件域を選
択する必要がある。
るためには、レザービームに直接接する母材表面部の温
度が、そのｔ４料の融点に到達しないような条件域を選
択する必要がある。
第３図は横軸に照射時間を、縦軸に温度をとって加工条
件を示すもので、領域Ａが本発明のような熱処理に用い
られる条件域を示している。なお、領域Ｂは溶接の条件
域を、領域Ｃは切断の条件域を示している。
件を示すもので、領域Ａが本発明のような熱処理に用い
られる条件域を示している。なお、領域Ｂは溶接の条件
域を、領域Ｃは切断の条件域を示している。
また、第３図に示した条件域は、レザービームの照射エ
ネルギーと照射面積および移肋装胃の移動速度によって
決定されるものであり、例えば第４図に示すように、ビ
ーム人力１ ｋＷにおいて表面部をまったく溶融しな
いで加熱するためには点線Ｘ−Ｘで示される１０００Ｊ
／Ｃ１１以下の照射エネルギー密度により行なうことが
必要である。
ネルギーと照射面積および移肋装胃の移動速度によって
決定されるものであり、例えば第４図に示すように、ビ
ーム人力１ ｋＷにおいて表面部をまったく溶融しな
いで加熱するためには点線Ｘ−Ｘで示される１０００Ｊ
／Ｃ１１以下の照射エネルギー密度により行なうことが
必要である。
なお、第４図から明らかなように、同一照射エネルギー
密度でもビームの移動速度により加熱深さが変化するた
め、ビームの移動を高速で行なっても作業上能率的とな
らない場合がある。実際には加熱深さが０．５ｎ〜１．
０ｍｍとなるように条件を設定するのが望ましい。
密度でもビームの移動速度により加熱深さが変化するた
め、ビームの移動を高速で行なっても作業上能率的とな
らない場合がある。実際には加熱深さが０．５ｎ〜１．
０ｍｍとなるように条件を設定するのが望ましい。
以上述べたように本発明の蒸気タービン翼への侵食防止
部材の固定方法では、真空容器６内で溶接するため、溶
接部に含まれる気泡が減少し、良好な溶接強度を得るこ
とができる。また、溶接部に酸化を防止するためのフラ
ックスを用いる必要がなくなり、このフラックスの洗浄
作業を除去することができる。
部材の固定方法では、真空容器６内で溶接するため、溶
接部に含まれる気泡が減少し、良好な溶接強度を得るこ
とができる。また、溶接部に酸化を防止するためのフラ
ックスを用いる必要がなくなり、このフラックスの洗浄
作業を除去することができる。
また、ガスバーナー等による火炎加熱では、蒸気タービ
ン翼が例えば６００℃の焼き戻し温度を上回って加熱さ
れるため、翼材の強度劣化と変形が問題となっていたが
、本発明方法では加熱範囲が限定されるため、これらの
問題が生ずることはない。
ン翼が例えば６００℃の焼き戻し温度を上回って加熱さ
れるため、翼材の強度劣化と変形が問題となっていたが
、本発明方法では加熱範囲が限定されるため、これらの
問題が生ずることはない。
さらに火炎加熱による加熱では、作業者の技量により溶
接強度に大きなばらつきが生じたが、本発明方法によれ
ば、はぼ一定の品質の溶接強度を得ることができる。
接強度に大きなばらつきが生じたが、本発明方法によれ
ば、はぼ一定の品質の溶接強度を得ることができる。
なお、以上述べた実施例では、レザービームを用いた例
について説明したが、本発明はかかる実施例に限定され
るものではなく、電子ビームを用いてもよいことは勿論
である。
について説明したが、本発明はかかる実施例に限定され
るものではなく、電子ビームを用いてもよいことは勿論
である。
［発明の効果〕
以上述べたように本発明の蒸気タービン翼への侵食防止
部材の固定方法では、真空容器内においてロウ材を局部
的に加熱し、浸食防止部材を蒸気タービン翼にＯつ接す
るようにしたので、ロウ接部に含まれる気泡が減少し、
良好な溶接強度を得ることができるとともに、ロウ材の
みが局部的に加熱されるため、蒸気タービンＷの強度劣
化あるいは変形を有効に防止することができる。
部材の固定方法では、真空容器内においてロウ材を局部
的に加熱し、浸食防止部材を蒸気タービン翼にＯつ接す
るようにしたので、ロウ接部に含まれる気泡が減少し、
良好な溶接強度を得ることができるとともに、ロウ材の
みが局部的に加熱されるため、蒸気タービンＷの強度劣
化あるいは変形を有効に防止することができる。
第１図は本発明の蒸気タービンχへのＦ２食防止部材の
固定方法の一実施例に用いられるロウ接装［−示す縦断
面図、第２図は侵食防止部材を蒸気タービン買に固定治
具により固定した状態を示す外観図、第３図はレザービ
ームの照射時間と温度との関係を示すグラフ、第４図は
レザービームの照射部の移動速度と加熱深さとの関係を
示すグラフ、第５図は蒸気タービンｍ最終段での流入蒸
気および水滴と翼回転速度との速度と三角形を示す説明
図、第６図は蒸気タービン買先端に固定される侵食防止
部材を示す配管図、第７図ないし第１１図はそれぞれ従
来の侵食防止部材の固定方法を示す横断面図である。 １・・・・・・・・・・・・蒸気タービン藺２・・・・
・・・・・・・・侵食防止部材３・・・・・・・・・・
・・ロウ材 ６・・・・・・・・・・・・真空容器 １５・・・・・・・・・・・・固定治具代理人弁理士
則 近 憲 佑 （ほか１名） 第１図 第３図 五 照射面積 ０１” ５．０ｍｍ 葛勤逗笈 第７図
固定方法の一実施例に用いられるロウ接装［−示す縦断
面図、第２図は侵食防止部材を蒸気タービン買に固定治
具により固定した状態を示す外観図、第３図はレザービ
ームの照射時間と温度との関係を示すグラフ、第４図は
レザービームの照射部の移動速度と加熱深さとの関係を
示すグラフ、第５図は蒸気タービンｍ最終段での流入蒸
気および水滴と翼回転速度との速度と三角形を示す説明
図、第６図は蒸気タービン買先端に固定される侵食防止
部材を示す配管図、第７図ないし第１１図はそれぞれ従
来の侵食防止部材の固定方法を示す横断面図である。 １・・・・・・・・・・・・蒸気タービン藺２・・・・
・・・・・・・・侵食防止部材３・・・・・・・・・・
・・ロウ材 ６・・・・・・・・・・・・真空容器 １５・・・・・・・・・・・・固定治具代理人弁理士
則 近 憲 佑 （ほか１名） 第１図 第３図 五 照射面積 ０１” ５．０ｍｍ 葛勤逗笈 第７図
Claims (3)
- （１）蒸気タービン翼の先端に侵食防止部材をロウ材に
よりロウ接する蒸気タービン翼への侵食防止部材の固定
方法において、前記蒸気タービン翼の先端にロウ材を介
して侵食防止部材を固定治具により固定し、これらを真
空容器内に収容した後、前記ロウ材をレザービームまた
は電子ビームにより局部的に加熱し、前記浸食防止部材
を前記蒸気タービン翼にロウ接することを特徴とする蒸
気タービン翼への侵食防止部材の固定方法。 - （２）真空容器内の真空度は１０＾−＾３Ｔｏｒｒ以下
である特許請求の範囲第１項記載の蒸気タービン翼への
侵食防止部材の固定方法。 - （３）レザービームまたは電子ビームの照射エネルギー
密度は１．０×１０＾３Ｊ／ｃｍ＾２以下である特許請
求の範囲第１項または第２項記載の蒸気タービン翼への
侵食防止部材の固定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59216303A JPS6195769A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 蒸気タ−ビン翼への侵食防止部材の固定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59216303A JPS6195769A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 蒸気タ−ビン翼への侵食防止部材の固定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6195769A true JPS6195769A (ja) | 1986-05-14 |
Family
ID=16686407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59216303A Pending JPS6195769A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 蒸気タ−ビン翼への侵食防止部材の固定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6195769A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1984
- 1984-10-17 JP JP59216303A patent/JPS6195769A/ja active Pending
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