JPS62218602A

JPS62218602A - ガスタ−ビン

Info

Publication number: JPS62218602A
Application number: JP6057486A
Authority: JP
Inventors: Masao Shiga; 志賀　正男; Hiroshi Fukui; 寛福井; Mitsuo Kuriyama; 栗山　光男; Katsumi Iijima; 飯島　活己; Yoshimi Maeno; 前野　良美; Shintaro Takahashi; 慎太郎高橋; Nobuyuki Iizuka; 飯塚　信之; Soichi Kurosawa; 黒沢　宗一; Yasuo Watanabe; 渡辺　康雄; Makoto Hiraga; 平賀　良
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-03-20
Filing date: 1986-03-20
Publication date: 1987-09-26
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: JPH0650041B2

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、新規な高温高圧ガスタービンに係り、特にデ
ィタントピース及び最終段コンプレッサディスクに新規
な材料を使用したガスタービンに関する。

〔従来の技術〕

現在、ガスタービン用デイタントピースにはＣｒ−Ｍｏ
−Ｖ鋼が使用されている。

近年、省エネルギーの纜点からガスタービンの熱効率の
向上が望まれている。熱効率を向上させるにはガス温度
及び圧力を上げるのが最も有効な手段である。ガス温度
を１　、１００℃から１　、３００℃に高め、圧力比を
１０から１５まで高めることにより相対比で約３％の効
率向上が期待できる。

しかし、これらの高温・高圧化に伴ない従来のＣｒ　−
Ｍ　ｏ　−Ｖ鋼では強度不足で、より強度の高い材料が
必要である。強度として高温特性を最も大きく左右する
クリープ破断強度が要求される。

クリープ破断強度がＣｒ　−Ｍ　ｏ　−Ｖ鋼より高い構
造材料としてオーステナイト鋼、Ｎｉ基合金。

Ｃｏ基合金、マルテンサイト鋼等が一般に知られている
が、熱間加工性、切削性及び振動減衰特性等の点でＮｉ
基合金及びＣｏ基合金は望ましくない。また、オーステ
ナイト鋼は４００〜４５０℃付近の高温強度がそれ程高
くないこと更にガスタービン全体システムから望ましく
ない。一方、マルテンサイト鋼は他の構成部品とのマツ
チングが良く、高温強度も十分である。マルテンサイト
鋼として特σｇ昭５８−１１０６６１号公報、同５８−
４５３５９号公報、特公昭４６−２７９号公報等知られ
ている。しかし、これらの材料は４００〜４５０℃で高
いクリープ破断強度で、室温における高い強度を有する
が、この材料を単にデスタントピースに使用するだけで
はガスタービンの効率向上は得られない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ガスタービンの高温・高圧化に対して単に強度を高い材
料を用いるだけではガス温度の上昇はできない。一般に
、強度を向上させると靭性が低下する。本発明は高温強
度と室温における靭性を兼ね備えた材料を見い出すこと
と、その材料をいかに配置するかにある。

本発明の目的は、熱効率の高いガスタービンを提供する
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、タービンスタブシャフトと、該シャフトにタ
ービンスタッキングボルトによって連結されたタービン
ディスクと、該ディスクに植込まれたタービンバケット
と、前記ボルトによって前記ディスクに連結されたディ
スタントピースと。

該ディスタントピースにコンプレッサスタッキングボル
トによって連結された複数のコンプレッサディスクと、
該ディスクに植込まれたコンプレッサブレードと、前記
コンプレッサディスクの初段に１体に形成されたコンプ
レッサスタブシャフトを備えたガスタービンにおいて、
少なくとも前記ディスタントピース及び前記コンプレッ
サディスクの少なくとも最終段を４５０℃、１０ＩＩｈ
クリ一プ破断強度が４０　ｋｇ／ｍｍ”以上であるマル
テンサイト鋼によって構成し、最終段のコンプレッサデ
ィスクはその直前のディスクよｈ性を有する構造である
ことを特徴とするガスタービンにある。

デスタントビースは一段又は複数段に設けることができ
る。複数段の場合として特に２段の場合。

両者はボルトによって接合される。特に、前述のマルテ
ンサイト鋼は、４５０℃で１０万時間クリープ破断強度
が４０ｋｇ／ＩＩＩｍ”以上、特に４５　ｋｇ／ｒＩＩ
ｍ”以上、２０’ＣＶノツチシヤルピー衝撃値が５　ｋ
ｇ−ｍ／ｃｍ”以上である全焼戻しマルテンサイト組織
を有するものが好ましい。

本発明のデスタントビースとしては、重量でＣ０．０５
〜０．２％、Ｓｉ０．３　　％以下、Ｍｎ１．５　％以
下、Ｃｒ８〜１３％、Ｍｏ１．５〜３．５％、Ｎｉｌ〜
２．５％、Ｖ０．０５〜０．３％。

Ｎ　ｂ　０．０２〜０．２％とＴ　ａ　０　、０２〜０
　、２％のいずれか又は両方、Ｎ０．０２〜０．１％を
含み。

残部がＦｅ及び不可避不純物からなる全焼戻しマルテン
サイト組織を有するマルテンサイト鋼からなる鍛鋼によ
って構成されるのが好ましい。更に、Ｗ１％以下、Ｇｏ
２％以下、Ｔｉ０．５％以下。

Ｚｒ０．５％以下、ＡＱ０．５％以下、Ｂ０．１％以下
、希土類元素０．１％以下の１種以上を含むことが好ま
しい。

また次に示す式で計算され八３　Ｃｒ当量が。

１０以下になるように成分調整し、金属組織をδフエラ
イ！・を含まない全焼もどしマルテンサイト組織にする
ことにより、使用中脆化が著しく少なくなることも究明
された。

Ｃｒ当量＝−４０Ｃ−２Ｍｎ−４Ｎｉ−３ＯＮ＋　６８
　ｉ　＋　Ｃｒ　＋　４　Ｍ　ｏ　＋　１１　Ｖ＋　５
　Ｎ　ｂ　＋　２　、５　Ｔ　ａさらに上記組成にＷｌ
、５　％以下を添加するとクリープ破断強度が向上する
こと、Ｃ０２％以下を添加すると衝撃値が低くくなるも
ののクリープ破断強度が向上すること、Ｎｂの代わりに
一部又は全部についてＴａを添加しても本発明の目的が
達成されることも実験的に未明された。

本発明に係るマルテンサイト鋼はまず完全なオーステナ
イトに変態するに十分な温度、最低９００℃、最高１１
５０℃に均一加熱し、マルテンサイト組織が得られる１
００℃／ｈ以上の速度で急冷し。

次いで４５０〜６００℃の温度に加熱保持しく第１次焼
もどじ）、次いで５５０〜６５０℃の温度に加熱保持し
第２次焼もどじが行なわれる。

次に本発明材の安全評価について述べる。高温回転体で
最も重要なのはクリープ破断強度であり、設計許容応力
は１０万時間クリープ破断強度で決定される。そこで本
発明に係るマルテンサイト鋼の高温強度は４５０℃、１
０’ｈクリ一プ破断強度で評価した。１０’ｈクリ一プ
破断強度は、一般に用いられているラルソンーミラー法
で求めた。

〔作用〕

本発明材の成分範囲限定理由について説明する。

Ｃは高い引張強さと耐力を得るために最低０．０５％必
要である。しかし、あまりＣを多くすると、高温に長時
間さらされた場合に金属組織が不安定になり、１０１′
ｈクリープ破断強度を低下させるので、０．１５％以下
にしなければならない。最も０．０７〜０．１２％が好
ましい。

Ｓｉは脱酸剤、Ｍｎは脱酸・脱硫剤として鋼の溶解の際
に添加するものであり、少量でも効果がある。Ｓｉはδ
フエライト生成元素であり、多量の添加は疲労及び靭性
を低下させるδフエライト生成の原因になるので１％以
下にしなければならない。なお、カーボン真空脱酸法及
びエレクトロスラグ溶解法などによればＳｉ添加の必要
がない。

Ｓｉ低減は使用中脆化の防止効果があり、０．３％以下
、特に０．０１％以下が好ましい、多量のＭｎ添加は高
温強度を低下させるので１．５％以下にしなければなら
ない。特に０．５〜０．９％が好ましい。

Ｃｒは耐食性と高温強度を高めるが、１３％以上添加す
るとδフエライト組織生成の原因になる。

８％より少ないと耐食性及び高温強度が不十分なので、
Ｃｒは８〜１３％に決定された。特に１１〜１２．５　
％が好ましい。

Ｍｏは固溶及び析出強化作用によってクリープ破断強度
を高めると同時に脆化防止効果がある。

１．５　％以下ではクリープ破断強度向上効果が不十分
であり、３．５　％以上になるとδフエライト生成原因
になるので１．５〜３．５％に限定された。

特に２〜３％が好ましい。ＭＯの代りにＷを１部又は全
部をＭｏと同等に添加することができる。

■及びＮｂは炭化物を析出し高温強度を高めると同時に
靭性向上効果がある。Ｖ０．１　　％、Ｎｂ０１０２　
％以下ではその効果が不十分であり、Ｖ０．３　％、Ｎ
ｂ０．２　　％以上ではδフエライト生成の原因となる
と共にクリープ破断強度が低下する傾向を示すようにな
る。特にＶ０．１５〜０．２５％、Ｎｂ０．０４〜０．
０８％が好ましい、ＴａもＮｂと同じ効果がある。

Ｎｉは靭性を高め、かつδフエライト生成の防止効果が
あるが、１．０　％以下ではその効果が十分でなく、２
．５　％以上では長時間クリープ破断強度を低下させる
。１．５〜２．８％特に、１．６〜１．８　％が好まし
い。

Ｎはクリープ破断強度の改善及びδフェライトの生成防
止に効果があるが０．０２　％未満ではその効果が十分
でなく、０．１　％を越えると靭性を低下させる。特に
０．０４〜０．０７％の範囲で優れた特性が得られる。

高温回転体では、クリープ破断強度が高いことと、高温
で長時間使用中に脆化し難いことも重要である。この使
用中脆化にはδフエライト組織が有害であり、組織が全
焼もどしマルテンサイト組織でなければならないことが
実験的に究明された。

４５０℃、１０５ｈクリープ破断強度は４５ｋｇ／＋＋
＋ｍ”以上で、２０℃Ｖノツチシャルピー衝撃値が５　
ｋｇ−ｍ／ｃｍ”以上が好ましい。特に、前者が５０ｋ
ｇ／ａｍ”以上、後者が９　ｋｇ−ｍ／ｃ＋ａ”以上が
好ましい。

ＦＡＴＴは２０℃以下、特に１５℃以下が好ましい。特
に、高温脆化も大事な要因であり、５００℃で３，００
０ｈ　加熱後の室温のＶノツチシャルピー衝撃値が３　
ｋｇ−ｍ／ａｍ”以上、特に７　ｋｇ−ｍ／ｃｍ”以上
とすることが好ましい。

また１本発明は、前記タービンスタブシャフト。

スタッキングボルト、タービンディスク、タービンバケ
ット、コンプレッサディスクの少なくとも最終段から中
心部まで、コンプレッサブレード。

コンプレッサスタッキングボルド及びコンプレッサスタ
ブシャフトの少なくとも１つを高強度マルテンサイト鋼
によって構成するのが好ましい。

本発明に係るマルテンサイト鋼はＣｒ７〜１３重量％を
含む鋼が好ましく、４５０℃、１０５時間クリープ破断
強度が４　Ｑ　ｋｇ／ｍｍ”以上、２０″’ｃｖノツチ
シヤルピー衝撃値が５　ｋｇ−ｍ／ａｍ”以上を有する
ものが好ましい。

前記タービンスタブシャフトの使用温度は３００℃以下
で、Ｃ０，０２〜０．３５％、Ｍｎ１％以下。

Ｓ　ｉ　０．３５％以下、Ｎｉ１．５％以下、Ｃｒ０．
８５〜１．２５％、Ｍｏ　１．０〜１．５％、Ｖ０．２
〜０．３％を含み、残部がＦｅ及び不可避不純物で構造
されるのが好ましく、特に室温の引張強さ８　Ｑ　ｋｇ
／＋＋＋＋ｍ２以上、室温のＶノツチシャルピー６　ｋ
ｇ−ｍ／ｃｍ”以上が好ましい。このマルテンサイト鋼
は軸受特性が低いので、軸受部にＣｒ　−Ｍ　ｏ　−Ｖ
鋼のスリーブを焼ばめ又は同調を肉盛溶接によって被覆
することが好ましい。勿論タービンスタブシャフトとし
てＣ０，２５〜０．３５％、Ｓｉ０．１５〜０．３５％
、Ｍｎ０．５５〜１％　、Ｎｉ００５０％以下、Ｃｒ０
．８５〜１．２５％、Ｍ。

１．０〜１．５％、Ｖ０．１〜０．３％、残部Ｆａから
なり、室温引張強さ８０　ｋｇ／ｍ＋ｍ”以上、伸び率
１８％以上、絞り率５０％以上、５４℃Ｖノツチシャル
ピー衝撃値７ｋｇ−ｍ以上を有するＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼を
用いることができる。前述のスリーブ及び肉盛材として
この組成のものが好ましい。

タービンディスクはＣ０，０７〜０．１３％。

Ｓｉ０．１％以下、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ１０〜１２．５
％、Ｍｏ　１．８〜２．５％、Ｎｉ　１．５〜２．５％
、Ｖ０．１５〜０．３０％、Ｎｂ０．０３〜０．１　％
、Ｎ０．０４〜０．０８％を含み、残部がＦｅからなり
、全焼戻しマルテンサイト組織を有するマルテンサイト
鋼で構成するのが好ましい。

Ｎｂの１部又は全部をＴａで置換できる。タービンビス
タは前述と同様の特性を有するものが好ましい。

タービンスペーサはＣ０，０７〜０．１３％。

Ｓｉ０．１％以下、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ１０〜１２　、
５　％　−Ｍｏ１．８　〜２　、５　％　、Ｎｉ１．５
　〜２．５％、Ｖ０．Ｌ５〜０．３％、Ｎｂ０．０３〜
０．１％、Ｎ０．０４〜０．０８％、残部がＦｅ及び不
可避の不純物で構成されるマルテンサイト鋼が好ましい
。勿論、このスペーサは前述のＣｒ　−Ｍ　ｏ　−Ｖ鋼
が使用可能である。

タービンスタッキングボルトはＣ０，０７〜０．１３％
、Ｓｉ０．１％以下、Ｍｎ１％以下。

Ｃｒ１０〜１３％、Ｍｏ２〜３％、Ｎｉ１〜２％。

Ｖ０．１５〜０．３％、Ｎｂ０．０３〜０．１５％。

Ｎ０．０４〜０．０８％、残部がＦｅ及び不可避の不純
物からなるマルテンサイト鋼が好ましい。

また、コンプレッサースタッキングボルトはＣ０．０７
〜０．１３％、Ｓｉ０．１％以下、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ
１０〜１３％１ＭＯ２〜３％、Ｎｉ１〜２％、Ｖ０．１
５〜０．３０％、Ｎｂ０．０３〜０．１５％及びＮ０．
０４〜０．１０％　を含み、残部がＦｅからなるマルテ
ンサイト鋼によって構成されるのが好ましい。

また、デスタントピースと最終段コンプレッサディスク
とを一体にするボルトも同様のマルテンサイト鋼によっ
て構成するのが好ましい、複数のデスタントビースをつ
なぐボルトも同様のものが好ましい。

これらのスタッキングボルト及び前述のボルトはいずれ
も前述の４５０℃、１０８ｈクリープ破断強度が４０ｋ
ｇ／ｍｍ”以上及び２０℃Ｖノツチシャルビー＃撃値が
５　ＪＣ−ｍ／ｃｍ”以上の全焼戻しマルテンサイト組
織を有するものが好ましく、更に、前述の如＜Ｗ、Ｃ０
．ｋ０．Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ等を含有させることができる。

コンプレッサの最終段ディスクはＣ０，０７〜０．１３
％、Ｓｉ０．１％以下、Ｍｎ１％以下。

Ｃｒ１０〜１２．５％、Ｍｏ　１．８〜２．５％。

Ｎｉ１．５〜２．５％、Ｖ０．１５〜０．３％、Ｎｂ０
．０３〜０．１％、Ｎ０．０４〜０．０８％、残部がＦ
ｅからなるマルテンサイト鋼が好ましく、前述の特性を
有するものが好ましい。最終段以外のコンプレッサディ
スクはＣ０，１〜０．２８％。

Ｓｉ０．２〜０．５％、Ｍｎ０．２〜０．５％、Ｎｉ２
．０〜３．０％、Ｃｒｌ〜２％、Ｍｏ０．５〜１．０％
、Ｖ０．０５〜０．１５％　を含み、残部Ｆｅからなる
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼が好ましく、特に室温の引張強
さ８０ｋｇ／ｍｎ＋”以上、伸び率１０％以上、絞り率
３５％以上を有するものを初段部から１０段目付近まで
構成し、後段部に前述のＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼によって構成
するのが好ましい。

本発明のガスタービンは１７段からなり、初段から１２
段目までをＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼及び１３段目から１
６段目をＣｒ　−Ｍ　ｏ　−Ｖ鋼によって名育成するこ
とが出来るとともに、全部を前述のマルテンサイト鋼に
よって構成することができる。

初段及び最終段コンプレッサディスクは初段のときは初
段の次のもの又は最終段の場合はその前のものよりもい
ずれも剛性を有する構造を有している。また、このディ
スクは初段より徐々に厚さを小さくして高速回転による
応力を軽減する構造になっている。

コンプレッサのブレードはＣ０，０７〜０．１５％、Ｓ
ｉ０．１５％以下、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ１０〜１３％、
Ｍｏ　１．５〜３．０％、Ｎｉｌ〜２．５％、Ｖ０．１
５〜０．３０％、Ｎｂ０．０３〜０．１５％、Ｎ０．０
４〜０．０８％、残部がＦｅからなるマルテンサイト鋼
によって構成されるのが好ましい。勿論このブレードは
前述の７〜１３％Ｃｒを含むマルテンサイト鋼によって
構成できる。

コンプレッサのスタブシャフトの使用温度は１００℃以
下で、Ｃ０，１５〜０．３％、Ｍｎ０．６％以下、Ｓｉ
０．３５％以下、Ｎｉ２．５〜３．５％、Ｃｒ１−２％
、Ｍｏ０．５〜１％、Ｖ０．０８〜０．１５％　を含み
、残部がＦｅ及び不可避不純物で構成されるのが好まし
く、室温引張強さ８４ｋｇ／ｍｍ”以上、室温Ｖノツチ
シャルピー衝撃値２０ｋｇ−ｍ／ａｍ”以上が好ましい
。勿論、このスタブシャフトは前述のＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ
−Ｖ鋼によって構成することができ、前述のマルテンサ
イト鋼の場合には前述の如く軸受特性が低下するので前
述の如く対策が行われる。

〔実施例〕

第１表に示す組成（重量％）の試料をそれぞれ２０ｋｇ
溶解し、１１５０℃に加熱し鍛造して実験素材とした。

この素材に表に示すような焼入れ後、焼戻しの熱処理を
施した。熱処理後の素材からクリープ破断試験片、引張
試験片及びｖノツチシャルピー衝撃試験片を採取し実験
した。

Ｎα２はＣｒ当量が高くδフエライト組織を５％含み９
５％焼もどしマルテンサイト組織である。

他の試料は全焼もどしマルテンサイト組織であった。

第２表はこれら試料の機械的性質の試験結果を示す。賦
香３及び４の結果を見ると、賦香３は衝撃値が９　、８
　ｋｇ−ｍ／ｃｍ”と高いがクリープ破断強度が４１　
、９　ｋｇ／ｆｆ１ｍ２と低い。賦香４は衝撃値及びク
リープ破断強度がともに低い。

これに対し、賦香１，２及び３は４５０℃。

１０５ｈクリープ破断強度、引張特性及び衝撃値が優れ
ており、高温ガスタービン用デスタントビースとして必
要な強度・靭性を十分満足することが確認された。

高温部材としては、長時間使用中に脆化し難いことも重
要なので、脆化材の１＃撃値も調べた。

５００℃で３０００　ｈ加熱脆化処理を施した後の衝撃
吸収エネルギーは賦香１が８　、６　ｋｇ−ｍ／ａｍ２
．賦香３が３　、８　ｋｇ−ｍ／ｃ＋ａ”であった。Ｎ
ＱＩ、２及び３は脆化処理後でも３　ｋｇ−ｍ／ｃｍ”
以上、特に、Ｎα１及び５は８　ｋｇ−ｍ／ｃｍ２以上
の衝撃吸収エネルギを有し優れている。これに対し、５
％のδフェライト組織を含む賦香３は若干脆化する。

図面は本発明の一実施例を示すガスタービンの回転部の
断面図である。１はタービンスタブシャフト、２はター
ビンバケット、３はタービンスタッキングボルト、４は
タービンスペーサ、５はデスタントビース、６はコンプ
レッサディスク、７はコンプレッサブレード、８はコン
プレッサスタッキングボルト、９はコンプレッサスタブ
シャフト、１０はタービンディスク、１１はボルトであ
る。本発明のガスタービンはコンプレッサ６が１７段で
あり、又タービンバケット２が２段のものである。ター
ビンバケット２は３段の場合にも構成され、いずれにお
いても本発明は適用できる。

第３表に示す材料について実物相当の大形鋼を、エレク
トロスラグ再溶解法により溶製し、鍛造・熱処理を行っ
た。鍛造は８５０〜１１５０℃の温度範囲内で、熱処理
は第３表に示す条件で行なった。

第３表には試料の化学組成（重量％）を示す。これら材
料の顕微鏡組織は、Ｎα６〜９が全焼もどしマルテンサ
イト組織、Ｎα１０及び１１が全焼もどしベーナイト組
織であった。Ｎα６はデスタントピース及び最終段のコ
ンプレッサディスクに使用し。

前者は厚さ６０ｍｍＸｉ５００ａｍＸ長１０００ｍｍ、
後者は直径１０００ｍｍ、厚さ１８　Ｑｍｍ、　Ｈａ　
７はディスクとして直径１０００ｍｍ　Ｘ厚さ１８０ｍ
＋ａに、Ｎａ８はスペーサとして外径１０００ｍｍ　Ｘ
内径４００＋＋ｎ＋Ｘ厚さ１００ｍｍに、Ｈａ　９はタ
ービン、コンプレッサのいずれのスタッキングボルトと
して直径４Ｏｎ＋ｍＸ長さ５００ｍｍ、　Ｎｏ　９の鋼
を用い同様にディスタントピースとコンプレッサディス
クとを結合するボルトも製造した。Ｎａ１０及び１１は
それぞれタービンスタブシャフト及びコンプレッサスタ
ブシャフトとして直径２５０ｍ＋ｓＸ長さ３００に鍛伸
した。

更に、勲１０の合金をコンプレッサディスク６の１３〜
１６段に使用し、＆１１の鋼をコンプレッサ６の初段か
ら１２段まで使用された。これらはいずれもタービンデ
ィスクと同様の大きさに製造した。試験片は熱処理後、
試料の中心部分から。

Ｎα９を除きを除き、軸（長手）方向に対して直角方向
に採取した。この例は長手方向に試験片を採取した。

第４表はその室温引張、２０℃Ｖノツチシャルピー衝撃
およびクリープ破断試験結果を示すものである。４５０
℃Ｘ１０’ｈクリ一プ破断強度は一般に用いられている
ラルソンーミラー法によって求めた。

本発明のＮＯ３〜９（１２Ｃｒ鋼）を見ると、４５０℃
、１０５ｈクリープ破断強度が５１ｋｇ／＋ｗｍ”以上
、２０℃Ｖノツチシャルピー衝撃値が７ｋｇ−ｍ／ｃｍ
ｚ以上であり、高温ガスタービン用材料として必要な強
度を十分満足することが確認された。

次にスタブシャフトのＮα１ｏ及び１１（低合金ｆＲ）
は、４５０℃クリープ破断強度は低いが、引張強さが８
６ｋｇ／＋ｉ−以上、２０℃Ｖノツチシャルピー衝撃値
が７　ｋｇ−ｍ／ａｍ”以上であり、スタブシャフトと
して必要な強度（引張強さ≧８１　ｋｇ／ａｍ”。

２０″ｃｖノツチシヤルピー衝撃値≧５　ｋｇ−＋ａ／
ａｍ”　）を十分満足することが確認された。

以上の材料の組合せによって構成した本発明のガスター
ビンは、圧縮比１４．７　　、温度３５０℃以上、圧縮
機効率が８６％以上、初段ノズル入口のガス温度約１２
００℃が可能となり、３２％以上の熱効率（ＬＨＶ）が
得られる。

このような条件におけるデスタントビースの温度及び最
終段のコンプレッサディスクの温度は最高４５０℃トナ
ル・１１者）よ２！−バ勿勿４ａ’９ｆｊ１上りθ〜７
０贈償／）ｒＱ４か゛妊、ｆｆ１Ｌ＋＋、ｙ−ビン及び
゛コンフルツブディ又りｌ＄Ｌ）す”人も中ノリｌ：ｔ
ｉａＦ聚（すら７ｔカ、ターこ゛ンデ°イスク１；ば貫
通孔に凡塙残留応力Ｓ′形颯さ入）。

本発明のガスタービンは、前述の回転部を全て前述のマ
ルテンサイト鋼によって構成することが可能であり、そ
れにより更に熱効率の向上が図れることが明らかである
。この場合、デスタントビース以外の使用可能なマルテ
ンサイト鋼の化学組成（重量％）の−例として第５表に
示す。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明によれば熱効率３０％以上の高いガ
スタービンが達成される顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるガスタービン回転部の
断面図である。１・・・タービンスタブシャフト、２・・・タービンバ
ケット、３・・・タービンスタッキングボルト、４゛°
°タービンスペーサ、５・・・ディスタントピース、６
・・・コンプレッサディスク、７・・・コンプレッサブ
レード、８・・・コンプレッサスタッキングボルト、９
・・・コンプレッサスタブシャフト、１０・・・タービ
ンディスク、１１・・・ボルト。

Claims

【特許請求の範囲】１、タービンスタブシャフトと、該シャフトにタービン
スタッキングボルトによって連結されたタービンディス
クと、該ディスクに植込まれたタービンバケットと、前
記ボルトによって前記ディスクに連結されたディスタン
トピースと、該ディスタントピースにコンプレッサスタ
ッキングボルトによって連結された複数個のコンプレッ
サディスクと、該ディスクに植込まれたコンプレッサブ
レードと、前記コンプレッサディスクの初段に１体に形
成されたコンプレッサスタブシャフトを備えたガスター
ビンにおいて、少なくとも前記ディスタントピース及び
前記コンプレッサディスクの少なくとも最終段を４５０
℃、１０＾５ｈクリープ破断強度が４０ｋｇ／ｍｍ＾２
以上であるマルテンサイト鋼によって構成し、最終段の
コンプレッサディスクはその直前のディスクより高い剛
性を有する構造であることを特徴とするガスタービン。２、前記タービンスタブシャフト、スタッキングボルト
、タービンディスク、タービンバケット、コンプレッサ
ディスクの少なくとも最終段から中心部まで、コンプレ
ッサブレード、コンプレッサスタッキングボルト及びコ
ンプレッサスタブシャフトの少なくとも１つをマルテン
サイト鋼によって構成した特許請求の範囲第１項に記載
のガスタービン。３、前記マルテンサイト鋼は重量で、Ｃ０．０５〜０．
２％、Ｓｉ０．３％以下、Ｍｎ１．５％以下、Ｃｒ８〜
１３％、Ｍｏ１．５〜３．５％、Ｎｉ１〜２．５％、Ｖ
０．０５〜０．３％、Ｎｂ０．０２〜０．２％とＴａ０
．０２〜０．２％のいずれか又は両方及びＮ０．０２〜
０．１％を含み、残部がＦｅ及び不可避不純物で構成さ
れている特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のガス
タービン。４、前記マルテンサイト鋼は、４５０℃で５０ｋｇ／ｍ
ｍ＾２以上の１０万時間クリープ破断強度と５ｋｇ−ｍ
／ｃｍ＾２以上のＶノッチシャルピー衝撃値を有する特
許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載のガスタ
ービン。５、前記タービンスタブシャフトはＣ０．２５〜０．３
５％、Ｍｎ１％以下、Ｓｉ０．３５％以下、Ｎｉ１．５
％以下、Ｃｒ０．８５〜１．２５％、Ｍｏ１．０〜１．
５％、Ｖ０．２〜０．３％、残部がＦｅ及び不可避不純
物で構造されている特許請求の範囲第１項又は第２項に
記載のガスタービン。６、前記タービンディスクがＣ０．０７〜０．１３％、
Ｓｉ０．１％以下、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ１０〜１２．５
％、Ｍｏ１．８〜２．５％、Ｎｉ１．５〜２．５％、Ｖ
０．１５〜０．３０％、Ｎｂ０．０３〜０．１％、Ｎ０
．０４〜０．０８％を含み、残部がＦｅ及び不可避不純
物で構成されている特許請求の範囲第１項又は第２項に
記載のガスタービン。７、前記タービンスペーサがＣ０．０７〜０．１３％、
Ｓｉ０．１％以下、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ１０〜１２．５
％、Ｍｏ１．８〜２．５％、Ｎｉ１．５〜２．５％、Ｖ
０．１５〜０．３％、Ｎｂ０．０３〜０．１％、Ｎ０．
０４〜０．０８％、残部がＦｅ及び不可避不純物で構成
されている特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のガ
スタービン。８、前記タービンスタッキングボルトがＣ０．０７〜０
．１３％、Ｓｉ０．１％以下、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ１０
〜１３％、Ｍｏ２〜３％、Ｎｉ１〜２％、Ｖ０．１５〜
０．３％、Ｎｂ０．０３〜０．１５％、Ｎ０．０４〜０
．０８％を含み、残部がＦｅ及び不可避不純物で構成さ
れている特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のガス
タービン。９、前記タービンデスタントピースがＣ０．０７〜０．
１３％、Ｓｉ０．１％以下、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ１０〜
１２．５％、Ｍｏ１．８〜２．５％、Ｎｉ１．５〜２．
５％、Ｖ０．１５〜０．３％、Ｎｂ０．０３〜０．１％
、Ｎ０．０４〜０．０８％を含み、残部がＦｅ及び不可
避不純物で構成されている特許請求の範囲第１項又は第
２項に記載のガスタービン。１０、前記コンプレッサースタッキングボルトがＣ０．
０７〜０．１３％、Ｓｉ０．１％以下、Ｍｎ１％以下、
Ｃｒ１０〜１３％、Ｍｏ２〜３％、Ｎｉ１〜２％、Ｖ０
．１５〜０．３％、Ｎｂ０．０３〜０．１５％、Ｎ０．
０４〜０．０８％を含み、残部がＦｅ及び不可避不純物
で構成されている特許請求の範囲第１項又は第２項に記
載のガスタービン。１１、前記コンプレッサの第１段ディスクがＣ０．０７
〜０．１３％、Ｓｉ０．１％以下、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ
１０〜１２．５％、Ｍｏ１．８〜２．５％、Ｎｉ１．５
〜２．５％、Ｖ０．１５〜０．３％、Ｎｂ０．０３〜０
．１％、Ｎ０．０４〜０．０８％を含み、残部がＦｅ及
び不可避不純物で構成されている特許請求の範囲第１項
又は第２項に記載のガスタービン。１２、前記コンプレッサのブレードがＣ０．０７〜０．
１５％、Ｓｉ０．１５％以下、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ１０
〜１３％、Ｍｏ１．５〜３．０％、Ｎｉ１〜２．５％、
Ｖ０．１５〜０．３０％、Ｎｂ０．０３〜０．１５％、
Ｎ０．０４〜０．０８％を含み、残部がＦｅ及び不可避
不純物で構成されている特許請求の範囲第１項又は第２
項に記載のガスタービン。１３、前記コンプレッサのスタブシャフトがＣ０．１５
〜０．３％、Ｍｎ０．６％以下、Ｓｉ０．３５％以下、
Ｎｉ２．５〜３．５％、Ｃｒ１〜２％、Ｍｏ０．５〜１
％、Ｖ０．０８〜０．１５％を含み、残部がＦｅ及び不
可避不純物で構成されている特許請求の範囲第１項又は
第２項に記載のガスタービン。