JPS6259205B2 - - Google Patents
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- JPS6259205B2 JPS6259205B2 JP57056574A JP5657482A JPS6259205B2 JP S6259205 B2 JPS6259205 B2 JP S6259205B2 JP 57056574 A JP57056574 A JP 57056574A JP 5657482 A JP5657482 A JP 5657482A JP S6259205 B2 JPS6259205 B2 JP S6259205B2
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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
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
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- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
本発明は新規な蒸気タービン用部材に係わり、
特に、ボイラー等から作動蒸気と共に、飛来する
固体粒子によるエロージヨンに優れた蒸気タービ
ン用ノズル翼に関する。 蒸気タービンは、ボイラーによつて発生させた
蒸気の持つ熱エネルギーを、タービンに有するノ
ズル翼によつて膨脹させ、これを運動エネルギー
に変換して、発電機の回転力を得るものである。
第１図に火力発電用蒸気プラントの略式系統を示
す。 蒸気タービンに於て、この重要な役割をになう
ノズル翼が固体粒子による摩耗によつてエロージ
ヨンを受ける。この主原因としては、ボイラ１の
過熱器１ａ、再熱器１ｂに使用されているステン
レス鋼管が、高温高圧条件下での長期間の運転に
より、ステンレス鋼中のFeの外向拡散と蒸気中
の酸素の内向拡散によつて内層と外層の２種の酸
化スケールが形成される。この内、外層スケール
が或る程度の厚さに成長するとボイラ１の起動及
び停止に併なう温度変化により剥離する。この剥
離したスケールが、微小粉末となり、固体粒子と
して、ボイラ１にて発生した蒸気８と共に、第２
図に示す如く、蒸気タービンノズルボツクス１４
に流入する。現在、この蒸気は、温度566℃、圧
力246Kg／cm2という高温高圧の条件であり、ノズ
ルボツクス１４内に配列された、第１段ノズル翼
１５内を通過する場合、その速度は約500ｍ／ｓ
にも達する。 蒸気中に混入した固体粒子は、第３図に示す如
く主としてノズル翼出口側の腹側１５ａに衝突し
この固体粒子１７がノズル翼材より硬い為研削材
の働きをなして、この部分を侵食する。 この様に、ノズル翼のエロージヨンはノズル翼
材より硬い、酸化スケールの研摩作用による。こ
のエロージヨンは、高圧初段翼、中圧初段翼に於
て発生している。又固体粒子による浸食現象はそ
の他のタービン部品に於ても発生している。この
対策としては、蒸気中に混入した酸化スケールを
タービン機器に入る前に除去すれば良いわけであ
るが、これらの酸化スケールは、非常に微細であ
り、完全に補獲除去することは、困難である。こ
れらのことから、耐エロージヨン性に優れたノズ
ル翼の開発が望まれていた。 耐エロージヨン性を向上させる方法として、特
開昭54−59507には材料表面にホウ化物層を形成
させることが知られている。しかし、本願発明者
らは、上述の固体粒子によるエロージヨンが以下
に説明する研削摩耗によることから、公知の方法
では十分でないことを見い出した。 蒸気タービンノズル翼のエロージヨンは、蒸気
に混入した酸化スケールの繰返し衝突により発生
する。この現象は、酸化スケールによるノズル翼
面の研削摩耗、即ちアブレーシブ摩耗（粉体摩
耗）によることを見い出した。従つてこの摩耗対
策としては、その表面の硬さを衝突するものの硬
さより高くしなければ解決出来ないことを本願発
明者らは見い出した。 このようなエロージヨンを受けるのは、ノズル
翼の他にもある。 本発明の目的は、微細固体粒子によるエロージ
ヨンを防止し、耐エロージヨン性に優れた信頼性
の高い蒸気タービン用部材、特にノズル翼を提供
するにある。 本発明は、粉体を含む高温蒸気の衝突を受ける
部材において、該部材は前記衝突を受ける部分に
室温におけるヴイツカース硬さが2000以上を有す
る金属化合物層が形成されていることを特徴とす
る蒸気タービン用部材にある。 金属化合物層は、粉体の硬さより十分に高いヴ
イツカース硬さが2000以上でなければ、エロージ
ヨンを防止することができない。 前記金属化合物層は炭化物、窒化物又は硼化物
が好ましく、特にヴイツカース硬さが3000以上の
炭化物が好ましい。 硼化物として、ヴイツカース硬さは、
TiB23300，ZrB22300，TaB22500，W2B52600を有
する。また、前記炭化物として、室温のヴイツカ
ース硬さは、それぞれB4C5000，SiC4200，
VC3000〜3500，TiC3200，ZrC2800，NbC2050を
有する。特に、VC，NbC，TiCは基地金属中に
拡散浸透させたＣとそれらの金属とを反応させて
部材表面に形成させることができ、剥離の生じに
くい強固な皮膜が得られ、酸化スケールの硬さ
（Hv）のFeO270〜350，Fe3O4420〜500，Fe2O3
＜1000より十分に高い値を有している。 化合物層の硬さは、約２倍以上であれば十分な
耐エロージヨン性が得られる。 また、これらの硬度を有する化合物は約565℃
の蒸気温度で長時間保持されても母材に拡散され
ることがなく、厚さ及び硬さの変化はほとんど起
らない。 前記部材としては、ノズル翼に前述の処理を施
すのが好ましい。 前記炭化物層の厚さは２〜40μｍが好ましい。 前記部材は、重量で、C0.0.5〜0.2％，Si1％以
下，Mn1.5％以下，Cr9〜15％，Ni1％以下，
Mo0.5％以下，Al0.1〜１％を含み、全マルテン
サイト組織を有するマルテンサイト鋼で、室温の
ヴイツカース硬さが200以上であり、この部材に
対して前述の処理が施されているのが好ましい。 更に、本発明は、粉体を含む高温蒸気の衝突を
受ける部材において、該部材は前記衝突を受ける
部分に拡散による硬化処理が施され、その上に室
温におけるヴイツカース硬さが2000以上を有する
金属化合物層が形成されていることを特徴とする
蒸気タービン用部材にある。 前記部材は鉄を主成分とし、前記硬化処理は浸
炭、窒化又は浸炭窒化処理であり、前記化合物層
は前記処理に対応して炭化物、窒化物又は炭窒化
物層が形成されているのが好ましい。硬化処理
は、金属化合物層の保護に役立つ。 更に、金属化合物層として炭化物、窒化物がベ
ース金属からの炭素、窒素との反応によつて形成
させることができるので、密着性の高い層が形成
される。特に、炭化物層の形成に効果がある。 また、本発明は、粉体を含む高温蒸気の衝突を
受ける部材において、該部材は前記衝突を受ける
部分に鉄被覆が施され、次いでその表面に拡散に
よる硬化処理が施され、その上に室温におけるヴ
イツカース硬さが2000以上を有する金属化合物層
が形成されていることを特徴とする蒸気タービン
用部材にある。 前記鉄被覆の厚さは５〜30μｍが好ましい。鉄
被覆は均一な金属化合物層の形成に役立つ。特
に、炭化物の形成に効果がある。 耐エロージヨン性を付加する表面及び表面硬化
処理において、Fe被覆、特に浸炭処理及びほう
砂を主成分とした溶融浴中で処理する中でその後
の浸炭処理及び炭化物等の化合物層形成処理を行
う際に一例として炭化物層の形成では部材の表層
部に脱炭を生じるのを防止するには５μｍ以上が
好ましく、炭化物層として厚いほど好ましいが、
30μｍ以下が好ましい。 ここで浸炭処理の前処理としてFe被覆処理を
行うのは、現在のノズル翼材料は溶接性等を考慮
して低Ｃのマルテンサイト鋼となつており、浸炭
しにくい事及びCr量が多い為表面にCrの炭化物
を作り易くかつCrが入り易い為浸炭処理厚さが
均一になりにくい。これらを改良する目的でFe
被覆を行うものである。 又浸炭処理を省略し、Fe被覆一炭化物として
TiC層形成処理した場合、並びにFe被覆と浸炭処
理を省略し、素材に直接炭化物層としてTiC層形
成処理を行つても表層部の脱炭が条件によつて約
25μｍと著しく正常な炭化物層が形成されにく
い。 第４図は、蒸気タービン用ノズル翼の一部を示
す斜視図である。蒸気通路を形成するノズル翼部
１５ｄと、サイドウオールを形成するスペーサ１
５ｃより構成されており、これらは平角材料から
一体で削り出すものと、一体精密鋳造にて作るも
の、或いはノズル翼部１５ｄとスペーサ１５ｃを
別体にて作つた後嵌込んで一体と成すもの等種種
の形がある。 このノズル翼に本発明の化合物層、硬化処理→
金属化合物層、特にFeメツキ→浸炭処理→炭化
物層形成の複合処理を行つたノズル翼を並べ、第
５図の如く相隣る部分を溶接にて半リング状に固
定される。金属化合物層の形成は焼入温度付近で
行うのが好ましく、処理後空冷又は油冷するのが
好ましい。この半リング状に固定されたノズル翼
部１５ｄを第６図に示す如く、ノズルボツクス１
４にサブマージアーク溶接或いは電子ビーム溶接
等にて固着され、応力除去焼鈍（SR処理）され
る。このSR処理は焼戻し処理温度で行うのが好
ましい。この複合処理を行つたノズル翼は、前述
した使用温度566℃程度では、表面に形成された
化合物層はノズル翼母材の中心側への拡散進行は
殆んどなく、形成された化合物層の厚さ及び硬さ
の変化はほとんど起らない。 実施例 １ 第１表は、蒸気タービンノズル翼材として用い
られる材料の化学組成（重量％）を示す。第２表
はFeメツキ処理溶液の組成を示す。Feメツキ処
理は、この溶液を40℃に加熱し、電流密度
2.5A／ｄm2通電時間４分の条件でメツキ処理
し、10μｍの厚さに形成させた。その後、浸炭処
理をプロパンガスを用い、850℃×10分間加熱し
て、処理し、表面Ｃ量約0.8重量％で、浸炭層厚
さ10〜15μｍを形成させ、次いで、ほう砂
（Na2B6O7）及びフエロバナジウムを主成分とした
1050℃の溶融浴中で12時間浸漬させて処理し、表
面にVC層を形成させた。第７図は処理後の断面
のミクロ組織写真（400倍）である。図中Ａは、
Feメツキ→浸炭処理→VC層形成処理、Ｂは、Fe
メツキ処理を省略し、浸炭処理→VC層形成処
理、Ｃは、浸炭処理を省略し、Feメツキ→VC層
形成処理、ＤはFeメツキ及び浸炭処理を省略
し、素材に直接VC層形成処理を行つたものであ
る。図から明らかなようにＡは母材性質を損うこ
となく所望の厚さのVC層が均一に形成されてい
る。ＢはVC層が薄く、更にVC層が形成されない
部分があり、また母材に一部脱炭が生じている。
Ｃ及びＤは表層部の脱炭が著しく生じ、表面だけ
硬くしてもそのベースが脱炭のため軟くなるの
で、耐エロージヨン性は得られない。 第８図は、第１表のノズル材を標準状態である
焼入焼もどし（1000℃×30分油冷、650℃×１時
間空冷）処理を行つたもの及び前述のＡ処理、
Feメツキ→浸炭処理→VC層形成処理を行つた２
種類について、エロージヨン試験を行つた。試験
方法は液体ホーニング機を用い、330番のエメリ
砥粒を含有するジエツト噴流水（圧縮空気10Kg／
cm2）を前述の２種類の試験片表面に20分間噴射さ
せることにより行つた。この結果表面にVC層を
形成させたものは、処理しないノズル材に比べ数
10倍優れていることがわかる。VC層の厚さは約
４μｍである。 第９図は、Ａ処理；Feメツキ→浸炭処理→VC
層形成したもののSEMによる線分析結果であ
る。これより明らかなように表層部にはVC層が
形成されていることがわかる。 以上のＡ処理を、第６図のノズル翼部１５ｄの
部分に行つた後、金属化合物層の形成温度より空
冷し、次いで隣接部分を溶接にてリング状に固定
し、最後に650℃で１時間加熱後空冷するSR処理
を行い、ノズル翼を形成した。このノズル翼は処
理しないものに比較して約20倍の寿命が得られる
ことがわかつた。
特に、ボイラー等から作動蒸気と共に、飛来する
固体粒子によるエロージヨンに優れた蒸気タービ
ン用ノズル翼に関する。 蒸気タービンは、ボイラーによつて発生させた
蒸気の持つ熱エネルギーを、タービンに有するノ
ズル翼によつて膨脹させ、これを運動エネルギー
に変換して、発電機の回転力を得るものである。
第１図に火力発電用蒸気プラントの略式系統を示
す。 蒸気タービンに於て、この重要な役割をになう
ノズル翼が固体粒子による摩耗によつてエロージ
ヨンを受ける。この主原因としては、ボイラ１の
過熱器１ａ、再熱器１ｂに使用されているステン
レス鋼管が、高温高圧条件下での長期間の運転に
より、ステンレス鋼中のFeの外向拡散と蒸気中
の酸素の内向拡散によつて内層と外層の２種の酸
化スケールが形成される。この内、外層スケール
が或る程度の厚さに成長するとボイラ１の起動及
び停止に併なう温度変化により剥離する。この剥
離したスケールが、微小粉末となり、固体粒子と
して、ボイラ１にて発生した蒸気８と共に、第２
図に示す如く、蒸気タービンノズルボツクス１４
に流入する。現在、この蒸気は、温度566℃、圧
力246Kg／cm2という高温高圧の条件であり、ノズ
ルボツクス１４内に配列された、第１段ノズル翼
１５内を通過する場合、その速度は約500ｍ／ｓ
にも達する。 蒸気中に混入した固体粒子は、第３図に示す如
く主としてノズル翼出口側の腹側１５ａに衝突し
この固体粒子１７がノズル翼材より硬い為研削材
の働きをなして、この部分を侵食する。 この様に、ノズル翼のエロージヨンはノズル翼
材より硬い、酸化スケールの研摩作用による。こ
のエロージヨンは、高圧初段翼、中圧初段翼に於
て発生している。又固体粒子による浸食現象はそ
の他のタービン部品に於ても発生している。この
対策としては、蒸気中に混入した酸化スケールを
タービン機器に入る前に除去すれば良いわけであ
るが、これらの酸化スケールは、非常に微細であ
り、完全に補獲除去することは、困難である。こ
れらのことから、耐エロージヨン性に優れたノズ
ル翼の開発が望まれていた。 耐エロージヨン性を向上させる方法として、特
開昭54−59507には材料表面にホウ化物層を形成
させることが知られている。しかし、本願発明者
らは、上述の固体粒子によるエロージヨンが以下
に説明する研削摩耗によることから、公知の方法
では十分でないことを見い出した。 蒸気タービンノズル翼のエロージヨンは、蒸気
に混入した酸化スケールの繰返し衝突により発生
する。この現象は、酸化スケールによるノズル翼
面の研削摩耗、即ちアブレーシブ摩耗（粉体摩
耗）によることを見い出した。従つてこの摩耗対
策としては、その表面の硬さを衝突するものの硬
さより高くしなければ解決出来ないことを本願発
明者らは見い出した。 このようなエロージヨンを受けるのは、ノズル
翼の他にもある。 本発明の目的は、微細固体粒子によるエロージ
ヨンを防止し、耐エロージヨン性に優れた信頼性
の高い蒸気タービン用部材、特にノズル翼を提供
するにある。 本発明は、粉体を含む高温蒸気の衝突を受ける
部材において、該部材は前記衝突を受ける部分に
室温におけるヴイツカース硬さが2000以上を有す
る金属化合物層が形成されていることを特徴とす
る蒸気タービン用部材にある。 金属化合物層は、粉体の硬さより十分に高いヴ
イツカース硬さが2000以上でなければ、エロージ
ヨンを防止することができない。 前記金属化合物層は炭化物、窒化物又は硼化物
が好ましく、特にヴイツカース硬さが3000以上の
炭化物が好ましい。 硼化物として、ヴイツカース硬さは、
TiB23300，ZrB22300，TaB22500，W2B52600を有
する。また、前記炭化物として、室温のヴイツカ
ース硬さは、それぞれB4C5000，SiC4200，
VC3000〜3500，TiC3200，ZrC2800，NbC2050を
有する。特に、VC，NbC，TiCは基地金属中に
拡散浸透させたＣとそれらの金属とを反応させて
部材表面に形成させることができ、剥離の生じに
くい強固な皮膜が得られ、酸化スケールの硬さ
（Hv）のFeO270〜350，Fe3O4420〜500，Fe2O3
＜1000より十分に高い値を有している。 化合物層の硬さは、約２倍以上であれば十分な
耐エロージヨン性が得られる。 また、これらの硬度を有する化合物は約565℃
の蒸気温度で長時間保持されても母材に拡散され
ることがなく、厚さ及び硬さの変化はほとんど起
らない。 前記部材としては、ノズル翼に前述の処理を施
すのが好ましい。 前記炭化物層の厚さは２〜40μｍが好ましい。 前記部材は、重量で、C0.0.5〜0.2％，Si1％以
下，Mn1.5％以下，Cr9〜15％，Ni1％以下，
Mo0.5％以下，Al0.1〜１％を含み、全マルテン
サイト組織を有するマルテンサイト鋼で、室温の
ヴイツカース硬さが200以上であり、この部材に
対して前述の処理が施されているのが好ましい。 更に、本発明は、粉体を含む高温蒸気の衝突を
受ける部材において、該部材は前記衝突を受ける
部分に拡散による硬化処理が施され、その上に室
温におけるヴイツカース硬さが2000以上を有する
金属化合物層が形成されていることを特徴とする
蒸気タービン用部材にある。 前記部材は鉄を主成分とし、前記硬化処理は浸
炭、窒化又は浸炭窒化処理であり、前記化合物層
は前記処理に対応して炭化物、窒化物又は炭窒化
物層が形成されているのが好ましい。硬化処理
は、金属化合物層の保護に役立つ。 更に、金属化合物層として炭化物、窒化物がベ
ース金属からの炭素、窒素との反応によつて形成
させることができるので、密着性の高い層が形成
される。特に、炭化物層の形成に効果がある。 また、本発明は、粉体を含む高温蒸気の衝突を
受ける部材において、該部材は前記衝突を受ける
部分に鉄被覆が施され、次いでその表面に拡散に
よる硬化処理が施され、その上に室温におけるヴ
イツカース硬さが2000以上を有する金属化合物層
が形成されていることを特徴とする蒸気タービン
用部材にある。 前記鉄被覆の厚さは５〜30μｍが好ましい。鉄
被覆は均一な金属化合物層の形成に役立つ。特
に、炭化物の形成に効果がある。 耐エロージヨン性を付加する表面及び表面硬化
処理において、Fe被覆、特に浸炭処理及びほう
砂を主成分とした溶融浴中で処理する中でその後
の浸炭処理及び炭化物等の化合物層形成処理を行
う際に一例として炭化物層の形成では部材の表層
部に脱炭を生じるのを防止するには５μｍ以上が
好ましく、炭化物層として厚いほど好ましいが、
30μｍ以下が好ましい。 ここで浸炭処理の前処理としてFe被覆処理を
行うのは、現在のノズル翼材料は溶接性等を考慮
して低Ｃのマルテンサイト鋼となつており、浸炭
しにくい事及びCr量が多い為表面にCrの炭化物
を作り易くかつCrが入り易い為浸炭処理厚さが
均一になりにくい。これらを改良する目的でFe
被覆を行うものである。 又浸炭処理を省略し、Fe被覆一炭化物として
TiC層形成処理した場合、並びにFe被覆と浸炭処
理を省略し、素材に直接炭化物層としてTiC層形
成処理を行つても表層部の脱炭が条件によつて約
25μｍと著しく正常な炭化物層が形成されにく
い。 第４図は、蒸気タービン用ノズル翼の一部を示
す斜視図である。蒸気通路を形成するノズル翼部
１５ｄと、サイドウオールを形成するスペーサ１
５ｃより構成されており、これらは平角材料から
一体で削り出すものと、一体精密鋳造にて作るも
の、或いはノズル翼部１５ｄとスペーサ１５ｃを
別体にて作つた後嵌込んで一体と成すもの等種種
の形がある。 このノズル翼に本発明の化合物層、硬化処理→
金属化合物層、特にFeメツキ→浸炭処理→炭化
物層形成の複合処理を行つたノズル翼を並べ、第
５図の如く相隣る部分を溶接にて半リング状に固
定される。金属化合物層の形成は焼入温度付近で
行うのが好ましく、処理後空冷又は油冷するのが
好ましい。この半リング状に固定されたノズル翼
部１５ｄを第６図に示す如く、ノズルボツクス１
４にサブマージアーク溶接或いは電子ビーム溶接
等にて固着され、応力除去焼鈍（SR処理）され
る。このSR処理は焼戻し処理温度で行うのが好
ましい。この複合処理を行つたノズル翼は、前述
した使用温度566℃程度では、表面に形成された
化合物層はノズル翼母材の中心側への拡散進行は
殆んどなく、形成された化合物層の厚さ及び硬さ
の変化はほとんど起らない。 実施例 １ 第１表は、蒸気タービンノズル翼材として用い
られる材料の化学組成（重量％）を示す。第２表
はFeメツキ処理溶液の組成を示す。Feメツキ処
理は、この溶液を40℃に加熱し、電流密度
2.5A／ｄm2通電時間４分の条件でメツキ処理
し、10μｍの厚さに形成させた。その後、浸炭処
理をプロパンガスを用い、850℃×10分間加熱し
て、処理し、表面Ｃ量約0.8重量％で、浸炭層厚
さ10〜15μｍを形成させ、次いで、ほう砂
（Na2B6O7）及びフエロバナジウムを主成分とした
1050℃の溶融浴中で12時間浸漬させて処理し、表
面にVC層を形成させた。第７図は処理後の断面
のミクロ組織写真（400倍）である。図中Ａは、
Feメツキ→浸炭処理→VC層形成処理、Ｂは、Fe
メツキ処理を省略し、浸炭処理→VC層形成処
理、Ｃは、浸炭処理を省略し、Feメツキ→VC層
形成処理、ＤはFeメツキ及び浸炭処理を省略
し、素材に直接VC層形成処理を行つたものであ
る。図から明らかなようにＡは母材性質を損うこ
となく所望の厚さのVC層が均一に形成されてい
る。ＢはVC層が薄く、更にVC層が形成されない
部分があり、また母材に一部脱炭が生じている。
Ｃ及びＤは表層部の脱炭が著しく生じ、表面だけ
硬くしてもそのベースが脱炭のため軟くなるの
で、耐エロージヨン性は得られない。 第８図は、第１表のノズル材を標準状態である
焼入焼もどし（1000℃×30分油冷、650℃×１時
間空冷）処理を行つたもの及び前述のＡ処理、
Feメツキ→浸炭処理→VC層形成処理を行つた２
種類について、エロージヨン試験を行つた。試験
方法は液体ホーニング機を用い、330番のエメリ
砥粒を含有するジエツト噴流水（圧縮空気10Kg／
cm2）を前述の２種類の試験片表面に20分間噴射さ
せることにより行つた。この結果表面にVC層を
形成させたものは、処理しないノズル材に比べ数
10倍優れていることがわかる。VC層の厚さは約
４μｍである。 第９図は、Ａ処理；Feメツキ→浸炭処理→VC
層形成したもののSEMによる線分析結果であ
る。これより明らかなように表層部にはVC層が
形成されていることがわかる。 以上のＡ処理を、第６図のノズル翼部１５ｄの
部分に行つた後、金属化合物層の形成温度より空
冷し、次いで隣接部分を溶接にてリング状に固定
し、最後に650℃で１時間加熱後空冷するSR処理
を行い、ノズル翼を形成した。このノズル翼は処
理しないものに比較して約20倍の寿命が得られる
ことがわかつた。
【表】
【表】
実施例 ２
実施例１と同様にFeメツキを施し、次いで同
様に浸炭処理を施し、ホウ砂及びフエロチタンを
主成分とする1050℃の溶融浴中で12時間浸漬し、
表面に約５μｍのTiC層を形成させた。TiC層を
形成させた後、実施例１と同様に熱処理を施し、
同様にエロージヨン試験を行つた。その結果、摩
耗減量は0.3mg／cm2で、優れた耐エロージヨン性
が得られた。 得られたTiC層の硬さは、室温でヴイツカース
硬さが3300〜3850であつた。これに対し、従来例
のホウ化処理によるFeB，Fe2Bの硬さは第１０
図に示すように1280〜1850で、低い値である。 第１１図は本発明のTiC層とホウ化処理層の
FeB層の高温硬さ試験結果を示す線図である。図
に示すように本発明のものは高い硬さを示す。 以上の方法によつて、第６図のノズル翼部１５
ｄの部分に厚さ約10μｍのTiCを形成させた後、
溶接によつてリング状とした後、650℃で１時間
加熱後空冷のSR処理を行い、ノズルボツクス１
４に電子ビーム溶接した。このノズル翼は処理し
ないものに比らべ、約20倍の寿命を有することが
明らかとなつた。 以上、本発明によれば、耐エロージヨン性に優
れた蒸気タービン用部材が得られ、特に蒸気ター
ビン用ノズル翼において長寿命が得られる顕著な
効果が得られる。
様に浸炭処理を施し、ホウ砂及びフエロチタンを
主成分とする1050℃の溶融浴中で12時間浸漬し、
表面に約５μｍのTiC層を形成させた。TiC層を
形成させた後、実施例１と同様に熱処理を施し、
同様にエロージヨン試験を行つた。その結果、摩
耗減量は0.3mg／cm2で、優れた耐エロージヨン性
が得られた。 得られたTiC層の硬さは、室温でヴイツカース
硬さが3300〜3850であつた。これに対し、従来例
のホウ化処理によるFeB，Fe2Bの硬さは第１０
図に示すように1280〜1850で、低い値である。 第１１図は本発明のTiC層とホウ化処理層の
FeB層の高温硬さ試験結果を示す線図である。図
に示すように本発明のものは高い硬さを示す。 以上の方法によつて、第６図のノズル翼部１５
ｄの部分に厚さ約10μｍのTiCを形成させた後、
溶接によつてリング状とした後、650℃で１時間
加熱後空冷のSR処理を行い、ノズルボツクス１
４に電子ビーム溶接した。このノズル翼は処理し
ないものに比らべ、約20倍の寿命を有することが
明らかとなつた。 以上、本発明によれば、耐エロージヨン性に優
れた蒸気タービン用部材が得られ、特に蒸気ター
ビン用ノズル翼において長寿命が得られる顕著な
効果が得られる。
第１図は火力発電プラントの系統図、第２図は
蒸気タービンのノズル翼近辺の断面図、第３図は
ノズル翼部分に作用する酸化スケールの衝突の状
況を示すノズル翼部分の断面図、第４図及び第５
図はノズル翼の斜視図、第６図はノズル翼をノズ
ルボツクスに接続した斜視図、第７図は金属化合
物層を有する部材の断面の顕微鏡写真、第８図は
エロージヨン試験結果を示す棒グラフ、第９図は
炭化物層のＶ，Ｃ，Cr濃度と距離との関係を示
す線図、第１０図及び第１１図はヴイツカース硬
さを示す線図である。 １…ボイラ、１ａ…過熱器、１ｂ…再熱器、２
…高圧タービン、２ａ…高圧ケーシング、２ｂ…
高圧ロータ、３…中圧タービン、４…低圧タービ
ン、５…発電機、６…復水器、７…給水ポンプ、
８…蒸気、９…主塞止弁、１０…加減弁、１１…
再熱蒸気止弁、１４…ノズルボツクス、１５…ノ
ズル翼。
蒸気タービンのノズル翼近辺の断面図、第３図は
ノズル翼部分に作用する酸化スケールの衝突の状
況を示すノズル翼部分の断面図、第４図及び第５
図はノズル翼の斜視図、第６図はノズル翼をノズ
ルボツクスに接続した斜視図、第７図は金属化合
物層を有する部材の断面の顕微鏡写真、第８図は
エロージヨン試験結果を示す棒グラフ、第９図は
炭化物層のＶ，Ｃ，Cr濃度と距離との関係を示
す線図、第１０図及び第１１図はヴイツカース硬
さを示す線図である。 １…ボイラ、１ａ…過熱器、１ｂ…再熱器、２
…高圧タービン、２ａ…高圧ケーシング、２ｂ…
高圧ロータ、３…中圧タービン、４…低圧タービ
ン、５…発電機、６…復水器、７…給水ポンプ、
８…蒸気、９…主塞止弁、１０…加減弁、１１…
再熱蒸気止弁、１４…ノズルボツクス、１５…ノ
ズル翼。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 粉体を含む高温蒸気の衝突を受ける部材にお
いて、該部材は前記衝突を受ける部材に鉄被覆が
施され、次いでその表面に拡散による硬化処理が
施され、その上に室温におけるヴイツカース硬さ
が2000以上を有する金属化合物層が形成されてい
ることを特徴とする蒸気タービン用部材。 ２ 前記鉄被覆の厚さが５〜30μｍであることを
特徴とする蒸気タービン用部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5657482A JPS5963305A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 蒸気タ−ビン用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5657482A JPS5963305A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 蒸気タ−ビン用部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5963305A JPS5963305A (ja) | 1984-04-11 |
| JPS6259205B2 true JPS6259205B2 (ja) | 1987-12-10 |
Family
ID=13030915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5657482A Granted JPS5963305A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 蒸気タ−ビン用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5963305A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61190401U (ja) * | 1985-05-22 | 1986-11-27 | ||
| US5080558A (en) * | 1990-06-07 | 1992-01-14 | Westinghouse Electric Corp. | Control stage nozzle vane for use in partial arc operation |
| US5807074A (en) * | 1995-02-03 | 1998-09-15 | General Electric Co. | Turbine nozzle diaphragm joint |
| JPH0959747A (ja) * | 1995-08-25 | 1997-03-04 | Hitachi Ltd | 高強度耐熱鋳鋼，蒸気タービンケーシング，蒸気タービン発電プラント及び蒸気タービン |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5569250A (en) * | 1978-11-17 | 1980-05-24 | Toshiba Corp | Manufacture of high-temperature gas turbine blade |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5815602Y2 (ja) * | 1979-03-13 | 1983-03-30 | 三菱重工業株式会社 | 蒸気タ−ビンブレ−ド |
-
1982
- 1982-04-07 JP JP5657482A patent/JPS5963305A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5569250A (en) * | 1978-11-17 | 1980-05-24 | Toshiba Corp | Manufacture of high-temperature gas turbine blade |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5963305A (ja) | 1984-04-11 |
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