JPS6355307A - タ−ビンダイヤフラムの製造方法 - Google Patents

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） この発明はタービンダイヤフラムの製造方法に関するも
のである。

（従来の技術） 従来、例えば蒸気タービンのダイヤフラムの製造は次の
ようにして行なわれている。すなわち耐食性、耐熱性に
優れたマルテンサイト系ステンレス鋼（１３％Ｃｄ１ｉ
）にて内側スペーサリングと外側スペーサリングとを製
作し、この内外スペーサリング間に、同じくマルテンサ
イト系ステンレス鋼にて製作したノズル片を周方向適当
間隔置きに配置すると共に溶接し、このノズル片を溶接
した内外スペーサリングを軟鋼製の内側本体リングと外
側本体リングとの間に配置すると共に溶接することによ
って製造されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記内外スペーサリング及び各ノズル片を
構成するマルテンサイト系ステンレス鋼は、溶接割れ感
受性の高い材料であることから、上記のようにして製造
したタービンダイヤフラムは、溶接各部における靭性に
欠け、溶接割れが発生しやすいという欠点がある。

この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたも
のであって、その目的は、溶接各部における靭性を確保
して溶接割れの発生を従来のタービンダイヤフラムより
も大幅に低減することのできるタービンダイヤプラムの
製造方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明のタービンダイヤフラムの製造方法にお
いては、内側スペーサリングと外側スペーサリングとの
間にマルテンサイト系ステンレス鋼にて製作したノズル
片を周方向適当間隔置きに配置すると共に溶接し、この
ノズル片を溶接した内外スペーサリングを鋼製の内側本
体リングと外側本体リングとの間に配置すると共に溶接
してタービンダイヤフラムを製造するに際し、上記各溶
接時の溶融金属中にオーステナイト系ステンレス鋼を混
入させるようにしである。

（作用） 上記のようにマルテンサイト系ステンレス鋼にて製作し
た各ノズル片と内外スペーサリングとの溶接及び上記内
外スペーサリングと鋼製の内外本体リングとの溶接をそ
れぞれ行なうときに、その溶融金属中にオーステナイト
系ステンレス鋼を混入させるようにすると、溶接各部に
おける靭性が向上することになり、その結果、溶接割れ
の発生を従来法にて製造されたタービンダイヤフラムよ
りも大幅に低減できることとなる。

（実施例） 次にこの発明のタービンダイヤフラムの製造方法の具体
的な実施例につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図〜第３図に基づいて先ず概要手順を述べると、こ
の実施例方法においては、内側スペーサリング１と外側
スペーサリング２とをそれぞれ靭性に優れたオーステナ
イト系ステンレス鋼（例えば５ＵＳ３０４）にて製作し
、この内外スペーサリング１．２にそれぞれ周方向適当
間隔置きにノズル片挿入孔３・・３を相対向して穿設す
る。次に各対向するノズル片挿入孔３．３間にマルテン
サイト系ステンレス鋼にて製作したノズル片４・・４を
挿入し、溶接する。図中、５・・５は上記内外スペーサ
リング１．２とノ女ル片４自４との溶接部を示している
。そして上記ノズル片４・・４を溶接した内外スペーサ
リング１、ｉを、軟鋼にて製作した内側本体リング６と
外側本体リング７との間に配置すると共に溶接する。図
中、１２・・１２は上記内外スペーサリング１．２と内
外本体リング６．７との溶接部を示している。また最終
的には第９図に示すように、上記の方法にて製造したタ
ービンダイヤフラム１１を中心線で切断し、一対の分割
体１１＾、１１Ｂとしてタービンダイヤフラム１１を製
造する。

次に上記実施例方法の各工程について詳述する。

先ず上記内外スペーサリング１．２にノズル片挿入孔３
・・３を穿設する方法であるが、これは内□外スペーサ
リング１．２のそれぞれの壁面にレーザ（Ｃ０２レーザ
）を直交する方向に照射することによって行なうように
する。この場合、第４図及び第５図に示すように、内側
スペーサリング１及び外側スペーサリング２に穿設する
各ノズル片挿入孔３・・３の形状及びサイズを同一とし
、両スペーサリング１．２を同心法に配置したとき、つ
まり両スペーサリング１，２の璧を平行に配置したとき
に、２次元整形により製作したノズル片４・・４を、相
対向するノズル片挿入孔３．３間に平行な仮想線１３．
１４に沿って側方から挿入できるようにする。従来は内
側スペーサリング１に穿設するノズル片挿入孔３・・３
は外側スペーサリング２に穿設するノズル片挿入孔３・
・３よりも小さいサイズで穿設されているので、これに
合わせるため各ノズル片４・・４の製作は３次元整形に
より行なう必要があるが、上記のようにすることにより
、各ノズル片４・・４を２次元整形することができて製
作コストを低く抑えることが可能となる。なおこのよう
にレーザを使用してノズル片挿入孔３・・３を穿設した
場合には、きわめて高精度な穿設作業が行なえることに
なる。

次に上記各ノズル片４・・４を内外スペーサリング１．
２に溶接するのは、次のようにして行なう。すなわち第
５図〜第８図に示すように、ノズル片挿入孔３・・３に
挿入したノズル片４の両端面１７．１８と、内側スペー
サリング１の内側端面及び外側スペーサリング２の外側
端面とをそれぞれ同一面上に配置し、各ノズル片挿入孔
３・・３の開口縁に沿ってＴＩＧ熔接溶接−ザ溶接、電
子ビーム溶接等によりシール溶接を行なう。この場合の
溶接は、溶加材（ワイヤー）を使用しないナメ付は溶接
とし、各溶接部５・・５の溶込み深さｄは、例えば３１
層以上であって、かつスペーサリング１又は２の板厚Ｄ
（例えば６１層）から１鶴差し引いた値未満とする。上
記において、ノズル片４・・４の端面１７．１８と内外
スペーサリング１．２の端面とを同一面上に配置するた
めには、予めノズル片４・・４の長さを内外スペーサリ
ング１．２の径の相違に対応させておけばよい訳である
が、このようにシール溶接することにより、後述する肉
盛溶接を行なうのと異なり、溶接工数が少なくて済むと
いう利点がある。またナメ付は溶接を行なうことにより
、溶接材料（溶加材）も節約できることになる。上記各
溶接部５・・５の熔込み深さｄを３ｆ１以上とするのは
、第８図に示すように、シール溶接完了後に行なう内外
スペーサリング１．２の機械加工しろ１５（例えば１重
曹）と、内外スペーサリング１．２を内外本体ワンプ６
．７に溶接する際のビード幅の半幅１６　（例えば１顛
）とを差し引いてもなお余裕が残るようにするためであ
り、また溶込み深さｄをスペーサリング１又は２の板厚
りから１ｆｉ差し引いた値未満とするのは、溶接時に溶
融金属が溶接裏面側から熔は落ちるのを防止するためで
ある。ところで上記の溶接においては、その溶融金属中
に、内外スペーサリング１．２を構成するオーステナイ
ト系ステンレス鋼が混入することになるが、この結果、
溶接各部５・・５における靭性が向上し、従来のように
マルテンサイト系ステンレス鋼同士を溶接するのと異な
って溶接割れの発生を大幅に低減できることになる。

次に上記ノズル片４・・４を溶接した内外スペーサリン
グ１．２を内外本体リング６．７に溶接するのは、次の
ようにして行なう。すなわち、先ず第２図に示すように
、内側本体リング６と外側本体リング７とを同心状に配
置し、両本体リング６．７間に上記ノズル片４・・４を
溶接した内外スペーサリング１．２を挿入、嵌合する。

この場合、予め内側スペーサリング１の内側面及び外側
スペーサリング２の外側面にそれぞれ上記機械加工しろ
１５にて切削加工を施しておく。そして上記内外スペー
サリング１．２を内外本体リング６．７間に挿入、嵌合
させた後、第１図及び第２図に示すように、両スペーサ
リング１．２と内外本体リング６．７との突き合せ部を
それぞれ上方と下方とから電子ビームにより溶接を行な
う。そうすると、この場合も上記ノズル片４・・４とス
ペーサリング１．２との溶接を行なった場合と同様に、
溶融金属中に内外スペーサリング１．２を構成するオー
ステナイト系ステンレス鋼が混入することになる。つま
りマルテンサイト系ステンレス鋼と軟鋼との溶融金属中
に靭性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が混入す
る状態となる。したがって溶接各部１２．１２における
靭性が向上し、従来のように前二者同士を溶接するのと
異なって溶接割れの発生を大幅に低減できることになる
。

なお上記のように、タービンダイヤフラム１１をリング
状の部材１．２．６．７を用いて製造するようにすると
、分割体として製造する場合に比較して、溶接、機械加
工が施しやすく、作業能率が良い。

次に上記の方法にて製造したタービンダイヤフラム１１
を一対の分割体１１Ａ　、ＩＩＢとするに際しては、ワ
イヤカッティング（放電加工）により切断するようにす
る。これはワイヤカッティングによると、切りしるが非
常に小さくて済むだけでなく、切断時に歪がほとんど発
生せず、面粗度も良好で精度の良い切断を行なうことが
できるからである。

ところで上記においては内外スペーサリング１．２をオ
ーステナイト系ステンレス鋼にて製作し、このスペーサ
リング１．２とノズル片４・・４とをシール溶接する場
合をｆｆ１Ｊに挙げて説明したが、上記内外スペーサリ
ング１．２をノズル片４・・４と同じくマルテンサイト
系のステンレス鋼（例えば１３％ＣｒＧ１１ｌ）にて製
作した場合でも、次のようにすることにより、同様の効
果を得ることができる。すなわち第１０図、に示すよう
に、予め各ノズル片４・・４を上記の場合よりも短寸に
製作し、ノズル挿入孔３．３間に挿入した際にその両端
面１７．１８が内外スペーサリング１．２の内側あるい
は外側端面よりも少し奥部に位置するようにしておく、
そして各ノズル片４・・４と内外スペーサリング１．２
とを、オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤを使用して
肉盛溶接（シール溶接）する０図中、２１．２１はその
肉盛溶接部を示しているが、このようにオーステナイト
系ステンレス鋼ワイヤを使用した肉盛溶接を行なうと、
溶接時σ溶融金属中に上記オーステナイト系ステンレス
鋼が混入し、その結果、溶接各部２１における靭性が向
上して溶接割れの発生が大幅に低減されることになる。

なお第１１図に示すように、内外スペーサリング１．２
に単にノズル片挿入孔３を穿設したのでは、該ノズル片
挿入孔３の隅部に融合不良部２２が生じやすい。そこで
上記のように肉盛溶接を行なうに際しては、第１２図〜
第１４図に示すように、ノズル片挿入孔３・・３のレー
ザ切断時に、各ノズル片挿入孔３・・３の開口縁部に面
取り２５．２５を形成するようにする。これにより上記
第１０図に示すような良好な熔接を行なえることになる
。上記のようにしてノズル片４・・４を溶接した内外ス
ペーサリング１．２の内外本体リング６．７への溶接は
、上記（第１図、第２図の場合）と同様に電子ビーム溶
接によって行なう。

第１５図〜第１７図は上記内外スペーサリング１．２に
ノズル片挿入孔３・・３を穿設しない場合の例を示して
いる。上記ノズル片挿入孔３・・３は必ずしても内外ス
ペーサリング１．２に穿設する必要はなく、図のように
マルテンサイト系ステンレス鋼にて製作したノズル片４
と、オーステナイト系ステンレス鋼にて製作した内外ス
ペーサリング１．２と、軟鋼にて製作した内外本体リン
グ６．７とを順次突き合せて電子ビーム溶接するように
してもよい。すなわち先ず同心状に配置した内外スペー
サリング１．２間に周方向適当間隔置きにノズル片４・
・４を配置して上記内外スペーサリング１．２の内側面
あるいは外側面側から電子ビームを照射することにより
両者の溶接を行なう０図中２３・・２３はその溶接部を
示している。

そして上記ノズル片４・・４を溶接した内外スペーサリ
ング１．２を切削加工した後、同心状に配置した内外本
体リング６．７間に挿入、嵌合し、両スペーサリング１
．２と内外本体リング６．７との突合せ部をそれぞれ上
方と下方とから電子ビームにより溶接するようにする一
図中２４．２４はその溶接部を示している。このような
方法によりタービンダイヤフラム１１を製造すると、ス
ペーサリング１．２の孔開けのためのレーザ切断を省略
することができるだけ？なく、各溶接待の溶融金属中に
オーステナイト系ステンレス鋼が混入することになるの
で、上記と同様に溶接各部２３．２４における靭性を向
上して溶接割れの発生を従来のタービンダイヤフラムよ
りも大幅に低減できることとなる。

（発明の効果） この発明のタービンダイヤフラムの製造方法においては
、マルテンサイト系ステンレス鋼にて製作した各ノズル
片と内外スペーサリングとの溶接及び上記内外スペーサ
リングと鋼製の内外本体リングとの溶接をそれぞれ行な
うときに、その溶融金属中にオーステナイト系ステンレ
ス鋼を混入させ□るようにしたので、溶接各部における
靭性を向上して溶接割れの発生を従来のタービンダイヤ
フラムよりも大幅に低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明のタービンダイヤフラムの実施例を説明
するためのものであって、第１図はタービンダイヤフラ
ムの要部断面図、第２図は同組立図、第３図は内外スペ
ーサリングの斜視図、第４図はノズル片を熔接した内外
スペーサリングの一部平面図、第５図□は内外スペーサ
リングの一部拡大斜視図、第６図はノズル片を溶接した
内側（外側）スペーサリングの断面図、第７図は同側面
図、第８図は機械加工しろの説明図、第９図はワイヤカ
ッティング（放電加工）したタービンダイヤフラムの斜
視図、第１０図は肉盛溶接により熔接したノズル片と内
外スペーサリングの断面図、第１１図は説明図、第１２
図、第１３図、第１４図はそれぞれ内外スペーサリング
をレーザ切断するときの方法説明図、第１５図は他の溶
接例を示すノズル片を溶接した内側（外側）スペーサリ
ングの断面図、第１６図は同側面図、第１７図は第１０
図の内側（外側）スペーサリングを内側（外側）本体リ
ングに溶接したところの断面図である。 １・・・内側スペーサリング、２・・・外側スペーサリ
ング、４・・・ノズル片、５．１２．２１．２３．２４
・・・溶接部、６・・・内側本体リング、７・・・外側
本体リング、１１・・・タービンダイヤフラム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内側スペーサリングと外側スペーサリングとの間に
   マルテンサイト系ステンレス鋼にて製作したノズル片を
   周方向適当間隔置きに配置すると共に溶接し、このノズ
   ル片を溶接した内外スペーサリングを鋼製の内側本体リ
   ングと外側本体リングとの間に配置すると共に溶接して
   タービンダイヤフラムを製造するに際し、上記各溶接時
   の溶融金属中にオーステナイト系ステンレス鋼を混入さ
   せることを特徴とするタービンダイヤフラムの製造方法
   。