KR20100074104A

KR20100074104A - 터빈 로터 및 터빈 로터의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100074104A
Application number: KR1020107002530A
Authority: KR
Inventors: 다까시 시게; 신 니시모또; 김미쯔 마루야마; 겐지 가와사끼; 요시아끼 후꾸나가; 다까시 나까노
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-10-08
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2010-07-01
Also published as: EP2206798B1; KR101141828B1; EP2206798A1; CN101790595A; CN101790595B; WO2010041506A1; US9109449B2; EP2206798A4; US20110206525A1; JP2010090805A; JP4288304B1

Abstract

제조 비용의 상승, 제조 시간의 장기화를 발생하는 일 없이, 적정 강도, 인성을 갖는 터빈 로터 및 터빈 로터의 제조 방법을 제공한다. 고Cr강으로 이루어지는 고온용 로터재와, 저Cr강으로 이루어지는 저온용 로터재를 용접하여 구성된 터빈 로터에 있어서, 상기 고온용 로터재가, 질소 함유량이 질량％로 0.02％ 이상인 고Cr강으로 형성되고, 상기 고온용 로터재와 저온용 로터재를 용접하는 용가재가, 질소 함유량이 질량％로 0.025％ 이하인 9％ Cr계 용가재이다.

Description

터빈 로터 및 터빈 로터의 제조 방법 {TURBINE ROTOR AND MANUFACTURING METHOD OF TURBINE ROTOR}

본 발명은, 터빈 로터 및 터빈 로터의 제조 방법에 관한 것이며, 특히 증기 터빈에 이용하기 적합한 터빈 로터 및 터빈 로터의 제조 방법에 관한 것이다.

증기 터빈용 로터를 제조할 때에, 그 로터 재료는 증기 터빈 내의 온도 분포에 대한 고온 강도의 관점으로부터 선정된다. 구체적으로는 566℃를 초과하는 고온 영역에서는 0.02％ 이상의 질소를 함유시켜 강화된 10％ Cr강 또는 W(텅스텐)를 함유하는 10％ Cr강(고Cr강) 등이 이용되고, 566 내지 380℃의 중간 영역에서는 1 내지 2.25％ CrMoV 저합금강이 이용되고, 또한 380℃ 미만의 저온 영역에서는 3.5％ NiCrMoV 저합금강으로 이루어지는 터빈 로터가 이용되고 있다. 또한, 고온 영역과 중저온 영역이 공존하는 환경에서는, 고온 영역에 대응하는 강도를 갖는 고Cr강으로 이루어지는 일체형 터빈 로터가 이용되고 있다.

그러나 상기 고Cr강은 고비용 재료이며, 고온 영역과 중저온 영역이 공존하는 환경에서 이용되는 터빈 로터 전체를 고Cr강으로 형성하는 것은 비용면에서의 부담이 크다.

따라서, 증기 터빈 내에서 고온 영역과 중저온 영역이 공존하는 증기 터빈에 사용되고, 증기 터빈 내의 환경 온도가 중저온 영역인 위치에 배치되는 터빈 로터 부위는 저렴한 상기 저합금강으로 형성하고, 증기 터빈 내의 환경 온도가 고온 영역인 위치에 배치되는 터빈 로터 부위는 고온 강도가 우수한 상기 고Cr강으로 형성한 이강종(異鋼種) 용접 로터가 제안되어 있다.

상기 이강종 용접 로터로서, 예를 들어 특허 문헌 1에는 고Cr강 로터와 저Cr강 로터를 Cr강 함량이 질량％로 1.0 내지 3.5％인 용가재(溶加材)를 이용하여 용접한 터빈 로터가 개시되어 있다.

그러나 특허 문헌 1에 개시된 바와 같은 종래의 고Cr강 로터재와 저Cr강 로터재를 용접한 터빈 로터에 있어서는, 통상 고Cr강에는 고온 강도를 높이기 위해 질량％로 0.02％ 이상의 질소가 함유되어 있지만, 고Cr강인 10％ Cr강 또는 W를 함유하는 10％ Cr강과 저Cr강을 용접하였을 때에, 상기 고Cr강에 함유되는 질소에 의해 용가재 중에 미소한 블로우 홀이 발생되기 쉽다고 하는 문제가 있다.

특히 저Cr강의 용가재를 사용하면, 용가재 중의 Cr 함량이 적으므로 용가재의 질소의 용해도가 낮아, 미소한 블로우 홀이 발생되기 쉬운 것이 확인되어 있다. 터빈 로터는 고속 회전체이며 반복하여 피로를 받는 결함은 허용되지 않고, 미소한 블로우 홀이라도 집합되면 문제가 되므로 블로우 홀이 없는 안정된 용접 이음이 필요하다.

또한, 12％ Cr강(넓은 의미로는 10％ Cr강)으로 이루어지는 고온용 로터재와 저합금강으로 이루어지는 저온용 로터재를 용접하여 이강종 로터를 제조할 때에, 상기 고온용 로터재에 적정 재료의 덧살 용접(build-up welding)을 실시하여 중간재로 형성하는 공정과, 상기 중간재를 갖는 고온용 로터재를 고온 열처리하는 공정과, 상기 중간재에 상기 저온용 로터재를 용접하는 공정과, 이들 고온용 로터재 및 저온용 로터재의 전체에 저온 열처리하는 공정에 의해 이강종 로터를 제조하는 기술이 특허 문헌 2에 개시되어 있다.

그러나 특허 문헌 2에 개시된 기술에 있어서는, 덧살 용접과 2회의 열처리가 필요하기 때문에, 제조 비용의 상승, 제조 시간의 장시간화가 과제가 된다.

또한, 고온용 로터재가 9％ Cr강(넓은 의미로는 10％ Cr강), 저온용 로터재가 1％ Cr강으로 형성되어 있고, 9％ Cr계 용가재를 이용하여 상기 고온용 로터재와 저온용 로터재를 용접하고, 625 내지 655℃에서 열처리함으로써, 이강종 로터를 제조하는 기술이 특허 문헌 3에 개시되어 있다. 그러나 특허 문헌 3에 개시된 기술에 있어서도 미소 블로우 홀이 발생되는 경우가 있다.

즉, 특허 문헌 1에 개시된 기술에 있어서는, 고온 강도를 높이기 위해 질량％로 0.02％ 이상의 질소가 함유된 고Cr강 로터재와 저Cr강 로터재를 직접 용접하는 경우, 상기 고Cr강에 함유되는 질소에 의해, 용가재 중에 미소한 블로우 홀을 발생할 수 있다고 하는 과제가 있다. 또한, 상기 용접에 이용하는 용가재를 저Cr이 아닌, 가령 9Cr강 등의 고Cr강으로 하면 블로우 홀은 발생되기 어려워지지만, 완전히 발생되지 않게 되는 것은 아니므로 과제는 해결할 수 없다.

또한, 특허 문헌 2에 개시된 기술에 있어서는, 덧살 용접과 2회의 열처리가 필요하기 때문에, 제조 비용, 제조 시간의 면에서 과제가 있다.

또한, 특허 문헌 3에 개시된 기술에 있어서는, 9％ Cr강과 1％ Cr강을 사용하는 이강종 로터가 고중 온도 영역에서 사용하는 고중압 터빈의 경우에 있어서도, 미소한 블로우 홀이 발생할 수 있다고 하는 과제가 있다.

[특허문헌1]일본특허출원공개제2008-93668호공보 [특허문헌2]일본특허출원공개제2001-123801호공보 [특허문헌3]일본특허출원공개제2003-49223호공보

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제에 비추어, 용접 및 열처리 횟수가 1회이면 되므로 제조 비용의 상승, 제조 시간의 장기화를 발생하는 일 없이 블로우 홀이 없는 터빈 로터 및 터빈 로터의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 용가재로서 질소 함유량을 0.025％ 이하로 한 9％ Cr강을 사용하면 미소한 블로우 홀의 발생을 방지할 수 있는 것을 확인하고, 과제를 해결할 수 있는 터빈 로터 및 터빈 로터의 제조 방법을 발명하였다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 있어서는, 고Cr강으로 이루어지는 고온용 로터재와, 저Cr강으로 이루어지는 저온용 로터재를 용접하여 구성된 터빈 로터에 있어서, 상기 고온용 로터재가, 질소 함유량이 질량％로 0.02％ 이상인 고Cr강으로 형성되고, 상기 고온용 로터재와 저온용 로터재를 용접하는 용가재가, 질소 함유량이 질량％로 0.025％ 이하인 9％ Cr계 용가재인 것을 특징으로 한다.

상기 용가재를, 질소 함유량이 질량％로 0.025％ 이하인 9％ Cr계로 함으로써, 질소가 0.02％ 이상 함유된 고Cr강으로 이루어지는 고온용 로터재와 저Cr강으로 이루어지는 저온용 로터재를 용접해도 미소한 블로우 홀의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 덧살 용접의 필요가 없으므로, 용접 횟수, 열처리 횟수도 1회이면 되며 제조 비용의 상승, 제조 시간의 장기화라고 하는 문제는 발생하지 않는다.

또한, 상기 저온용 로터재가, 2.25CrMoV강으로 형성되고, 용접된 상기 고온용 로터재와 저온용 로터재에 대해, 625 내지 650℃에서 40 내지 60시간 열처리하여, 상기 고온용 로터재의 비커스 경도를 HV350 이하로 해도 좋다.

이강종 용접 이음의 크리프 파단 위치는 저합금강측에 발생하는 미립 조직의 열영향부이며, 크리프 강도는 저합금강의 종류와 미립 조직의 상태에 지배된다. 그로 인해, 상기 저온용 로터재를 1％ Cr강재보다도 크리프 강도가 높은 2.25CrMoV강으로 형성함으로써 충분한 크리프 강도를 확보할 수 있다. 또한, 질소 함유량이 질량％로 0.025％ 이하인 9％ Cr계 용가재를 이용하여 용접하고, 625 내지 650℃에서 40 내지 60시간 열처리하여 상기 고온용 로터재의 비커스 경도를 HV350 이하로 함으로써, 상기 고온용 로터에 지연 균열이 발생하는 일 없이 적정한 터빈 로터가 얻어진다.

또한, 상기 저온용 로터재가, 3.5NiCrMoV강으로 형성되고, 용접된 상기 고온용 로터재와 저온용 로터재에 대해, 595 내지 620℃에서 40 내지 60시간 열처리하여, 상기 고온용 로터재의 비커스 경도를 HV350 이하로 해도 좋다.

또한, 상기 저온용 로터재를 3.5NiCrMoV강으로 형성하고, 질소 함유량이 질량％로 0.025％ 이하인 9％ Cr계 용가재를 이용하여 용접하고, 595 내지 620℃에서 40 내지 60시간 열처리하여, 상기 고온용 로터재의 비커스 경도를 HV350 이하로 함으로써, 상기 고온용 로터에 지연 균열이 발생하는 일 없이 적정한 강도를 확보할 수 있는 터빈 로터가 얻어진다.

또한, 과제를 해결하기 위한 터빈 로터의 제조 방법의 발명으로서,

고Cr강으로 이루어지는 고온용 로터재와, 저Cr강으로 이루어지는 저온용 로터재를 용접하여 접합하는 터빈 로터의 제조 방법에 있어서, 상기 고온용 로터재를, 질소 함유량이 질량％로 0.02％ 이상인 고Cr강으로 형성하고, 상기 고온용 로터재와 저온용 로터재를, 질소 함유량이 질량％로 0.025％ 이하인 9％ Cr계 용가재로 용접에 의해 접합하는 것을 특징으로 한다.

상기 저온용 로터재를 2.25CrMoV강으로 형성하고, 상기 고온용 로터재와 저온용 로터재를 용접에 의해 접합한 후, 용접된 상기 고온용 로터재와 저온용 로터재를, 625 내지 650℃에서 40 내지 60시간 열처리하여, 상기 고온용 로터재의 비커스 경도를 HV350 이하로 해도 좋다.

상기 저온용 로터재를 3.5NiCrMoV강으로 형성하고, 상기 고온용 로터재와 저온용 로터재를 용접에 의해 접합한 후, 용접된 상기 고온용 로터재와 저온용 로터재를, 595 내지 620℃에서 40 내지 60시간 열처리하여, 상기 고온용 로터재의 비커스 경도를 HV350 이하로 해도 좋다.

이상 기재한 바와 같이 본 발명에 따르면, 제조 비용의 상승, 제조 시간의 장기화를 발생하는 일 없이, 적정 강도, 인성을 갖는 터빈 로터 및 터빈 로터의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의해 제조된 터빈 로터의 단면도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 용접부 근방의 확대도이다.
도 3은 실시예에 있어서의 이음을 도시하는 단면도이다.
도 4는 1600℃에 있어서의 용융 철 중의 N의 용해도에 미치는 합금 원소의 영향을 나타내는 그래프이다.
도 5는 용접 이음의 크리프 파단 시험 결과를 나타내는 특성도이다.
도 6은 실시예에 있어서의 용접 이음을 포함하는 측정 부위에 있어서의 경도를 나타내는 특성도이다.
도 7은 실시예에 있어서의 다른 용접 이음을 포함하는 측정 부위에 있어서의 경도를 나타내는 특성도이다.
도 8은 비커스 경도와 지연 균열 발생 영역을 나타내는 그래프이다.

(용가재의 선정)

본 발명자는, 종래의 이강종 용접 이음에 발생하는 미소 블로우 홀의 발생 원인을 상세하게 검토하였다. 종래부터 용접부의 블로우 홀은 일산화탄소가 원인이 되는 경우가 많다고 생각되고 있었지만, 상기 미소 블로우 홀은 블로우 홀 내부 가스를 분석한 결과, 질소 가스인 것이 판명되었다.

도 4는 1600℃에 있어서의 용융 철 중의 N의 용해도에 미치는 합금 원소의 영향을 나타내는 그래프이다[일본 철강협회편, 제3판 철강 편람 제1권 기초, (1981), P.417]. 횡축은 용융 철 중에 포함되는 합금 원소 농도(wt％)이고, 종축은 N의 용해도(wt％)를 나타내고 있다. 도 4로부터 용융 철 중의 Cr 함량이 많을수록 N의 용해도는 높은 것을 알 수 있다.

질량％로 0.02％의 질소로 강화된 고Cr강과 저합금강의 용접 이음을 덧살 용접을 하지 않고, Cr강 용가재로 용접을 행하면, 상기 고Cr강측의 상기 강화를 위해 함유된 질소가 용가재에 용해되지만, 용가재 중의 질소의 용해도는 도 4에 나타낸 바와 같이 Cr의 함유량에 의존한다. 그로 인해, 용가재에 저Cr강을 이용하면, 용가재 중의 Cr 함량이 낮으므로 질소의 용해도가 작고, 용해도 이상의 질소는 가스가 되어, 용접 중에 용융지(溶融池)로부터 벗어나 흩어질 수 없었던 질소 가스가 블로우 홀이 된다.

따라서, Cr 함량이 높은 용가재를 이용할 필요가 있어, 용가재로서 상기 고Cr강에 가까운 Cr 함량을 갖는 9％ Cr계 용가재를 이용하는 것으로 하였다.

그러나 9％ Cr계 용가재를 이용해도 미소 블로우 홀을 발생하는 경우가 있다. 이것은, 일반적으로 입수할 수 있는 9％ Cr계 용가재에는 미량의 질소가 포함되어 있는 경우가 많고, 이 질소와 고Cr강에 포함되는 질소가 용접 금속 중에 용해되어, 그 양이 많으면 미소 블로우 홀이 발생하기 때문이라고 생각된다.

따라서, 질소 함유량이 상이하고 다른 성분의 함량은 거의 동일한 9％ Cr계 용가재를 시료 1 내지 7의 7종류 시험 제작하고, 고Cr강과 2.25CrMoV강으로 이루어지는 용접 이음의 용접을 행하여, 초음파 탐상 시험에 의해 용접 금속 내에 있어서의 미소 블로우 홀의 발생 상황을 조사하였다. 결과를 표 1에 정리한다. 표 1에 있어서 수치는 시료 중의 각 성분의 함량(질량％)을 나타낸다. 표 1로부터 명백한 바와 같이, 용가재 중의 질소 함량이 질량％로 0.025％ 이하일 때 미소 블로우 홀은 발생하지 않았다. 따라서, 질소 함량이 질량％로 0.025％ 이하인 9％ Cr계 용가재를 이용하면, 블로우 홀의 발생을 방지할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예를 예시적으로 상세하게 설명한다. 단, 본 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그것에 한정하는 취지가 아닌, 단순한 설명예에 불과하다.

(터빈 로터의 제조)

도 1은 본 발명에 의해 제조된 터빈 로터의 단면도이고, 도 2는 도 1에 있어서의 용접부(8) 근방의 확대도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이 고Cr강인 10％ Cr강 또는 W를 함유하는 10％ Cr강재로 이루어지는 고온용 로터재(4)와, 저Cr강인 2.25％ CrMoV강 또는 3.5NiCrMoV강으로 이루어지는 저온용 로터재(6)를 맞대고, 질소 함유량이 질량％로 0.025％ 이하인 9％ Cr계 용가재를 이용하여 예를 들어 아크 용접함으로써, 고온용 로터재(4)와 저온용 로터재(6)의 사이에 용접부(10)를 형성한다.

상기 고온용 로터재(4)에 이용되는 10％ Cr강 또는 W를 함유하는 10％ Cr강재, 저온용 로터재(6)에 이용되는 2.25％ CrMoV강 또는 3.5NiCrMoV강 및 9％ Cr계 용가재로서, 예를 들어 표 2에 나타내는 조성 범위를 들 수 있고, 본 실시예에서는 동일하게 표 2에 나타낸 실시예의 조성의 재료를 이용하였다.

상기 저온용 로터재(6)가 2.25CrMoV강인 경우, 625 내지 650℃의 온도 범위에서 40 내지 60시간 열처리를 실시함으로써, 고온용 로터재를 비커스 경도로 HV350 이하로 한다. 특히, 고온용 로터재가 10％ Cr강 또는 W를 함유하는 10％ Cr강인 경우에는, HV 경도를 350 이하로 하기 위해서는 열처리 시간을 장시간 유지하는 것이 바람직하고, 60시간으로 하는 것이 특히 바람직하다.

도 8은 비커스 경도와 지연 균열 발생 영역을 나타내는 그래프이다[일본 터보 기계협회 53회 세미나 자료(2001년)「증기 터빈의 부식과 이로전에 대해」이토 히토미]. 도 8로부터 명백한 바와 같이, 비커스 경도(HV)가 350 이하이면 고온용 로터 부재에 가해지는 응력이 높아도 지연 균열은 발생하지 않고, 비커스 경도(HV)가 350을 초과하면 가해지는 응력이 낮아도 지연 균열이 발생한다. 따라서, 상기 625 내지 650℃의 온도 범위에서 40 내지 60시간 열처리를 실시하여 비커스 경도(HV)를 350 이하로 함으로써, 지연 균열을 발생시키지 않는 터빈 로터를 제조할 수 있다.

또한, 상기 저온용 로터재(6)가 3.5NiCrMoV강인 경우, 595 내지 620℃에서의 온도 범위에서 40 내지 60시간 열처리를 실시함으로써, 고온용 로터재를 비커스 경도로 HV350 이하로 할 수 있다.

(평가)

도 3에 나타내는 바와 같이, 상기 표 2에 나타내는 실시예의 조성의 고온용 로터재(4)와 저온용 로터재(6)를 각각 절삭에 의해 개선(開先) 가공한 후, 표 1에 나타내는 9％ Cr계 용가재를 이용하여 이들 부재(4, 6) 사이에 용접부(10)를 형성하였다. 계속해서 용접부(10)에 의해 형성된 상기 로터재(4, 6)를 전술한 온도 및 시간으로 열처리를 실시하여 용접 이음을 제조하였다.

상기 용접 이음에 대해 도 3에 나타내는 바와 같이 두께의 1/2의 부위로부터 시험편 12를 채취하고, 시험 온도 일정하에서 크리프 시험을 실시하였다. 크리프 시험은, 이하의 2종류의 용접 이음을 제조하여 행하였다.

시험편 1, 고온용 로터재:10％ Cr강, 저온용 로터재:2.25％ CrMoV강

시험편 2, 고온용 로터재:W 함유 10％ Cr강, 저온용 로터재:2.25％ CrMoV강

또한 비교예로서, 시험편 3, 고온용 로터재:10％ Cr강, 저온용 로터재:1％ CrMoV강의 시험편을 제작하고, 이것에 대해서도 시험 온도 일정하에서 크리프 시험을 행하였다.

결과를 도 5에 나타낸다. 도 5에 있어서 종축은 응력, 횡축은 크리프 시험 온도와 파단 시간에 따라서 정해지는 값이며, 시험 온도 일정하에서 크리프 시험을 행하고 있으므로, 도 5에 있어서는 파단 시간의 지표가 되는 값이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 있어서는 저온용 로터재에 1％ CrMoV강을 이용한 비교예보다도 크리프 강도의 향상이 이루어져 있는 것을 확인할 수 있었다.

또한 상기 시험편 1, 2에 대해 경도 분포를 측정하였다. 결과를 도 6에 나타낸다. 도 6에 있어서 종축은 비커스 경도(HV), 횡축은 저온용 로터재(6)의 정점으로부터의 거리를 나타내고 있다. 도 6으로부터 명백한 바와 같이, 얻어진 용접 이음은 10％ Cr강 또는 W를 함유하는 10％ Cr강, 그 열영향부, 용접부, 2.25％ CrMoV강, 그 열영향부 중 어떠한 부위에 있어서도 HV350 이하를 나타내고 있는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 이하의 시험편 4에 대해서도 상기 시험편 1, 2와 마찬가지로 경도 분포를 측정하였다.

시험편 4, 고온용 로터재:10％ Cr강, 저온용 로터재:3.5％ NiCrMoV강

결과를 도 7에 나타낸다. 시험편 4에 있어서도, 시험편 1, 2와 마찬가지로 어떠한 부위에 있어서도 HV350 이하를 나타내고 있는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 상기 시험편 1, 2, 4에 대해 0.2％ 내력, 인장 강도를 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다. 또한 그 열영향부, 용접부의 충격 특성(실온에 있어서의 흡수 에너지 및 50％ 파면 천이 온도)을 조사하였다. 그 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, 표 3 및 표 4 중에 있어서의 사양값이라 함은, 제조된 터빈 로터가 문제없이 사용되기 위해 만족할 필요가 있는 범위를 나타내고 있다.

표 3으로부터 명백한 바와 같이 얻어진 용접 이음 및 그 구성 모재의 0.2％ 내력 및 인장 강도의 실측값은 모두 사양값을 만족하고 있고, 로터에 필요한 강도 레벨을 만족하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 표 4로부터 명백한 바와 같이 얻어진 용접 이음의 모재, 용접부 등은 사양값을 충분히 만족하는 충격 특성을 갖는 것을 알 수 있다.

이상의 점에서, 본 발명에 의해 얻어진 터빈 로터는 용접 및 열처리가 1회이므로 제조 비용의 상승, 제조 시간의 장기화를 발생하는 일 없이, 적정 강도, 인성을 갖고 있다고 할 수 있다.

제조 비용의 상승, 제조 시간의 장기화를 발생하는 일 없이, 적정 강도, 인성을 갖는 터빈 로터 및 터빈 로터의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims

고Cr강으로 이루어지는 고온용 로터재와, 저Cr강으로 이루어지는 저온용 로터재를 용접하여 구성된 터빈 로터에 있어서,
상기 고온용 로터재가, 질소 함유량이 질량％로 0.02％ 이상인 하기 (1)의 화학 조성으로 이루어지는 10Cr강 또는 하기 (2)의 화학 조성으로 이루어지는 W 함유의 10Cr강으로 형성되고, 상기 고온용 로터재와 하기 (3) 또는 하기 (4)의 화학 조성으로 이루어지는 상기 저온용 로터재를 용접하는 용가재가, 질소 함유량이 질량％로 0.025％ 이하인 하기 (5)의 화학 조성으로 이루어지는 9％ Cr계 용가재인 것을 특징으로 하는, 터빈 로터.
화학 조성 (1) 질량％로, C:0.05 내지 0.4, Si:0.35 이하, Mn:2 이하, Ni:7.0 이하, Cr:8 내지 15, Mo:0.1 내지 3, V:0.01 내지 0.5, N:0.02 내지 0.1, Nb:0.2 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe
화학 조성 (2) 질량％로, C:0.05 내지 0.4, Si:0.35 이하, Mn:2 이하, Ni:7.0 이하, Cr:8 내지 15, Mo:1 이하, V:0.01 내지 0.5, N:0.02 내지 0.1, Nb:0.2 이하, W:0.1 내지 3을 함유하고, 잔량부가 Fe
화학 조성 (3) 질량％로, C:0.2 내지 0.35, Si:0.35 이하, Mn:1.5 이하, Ni:0.2 내지 2.0, Cr:1.5 내지 3.0, Mo:0.90 내지 1.50, V:0.20 내지 0.30을 함유하고, 잔량부가 Fe
화학 조성 (4) 질량％로, C:0.40 이하, Si:0.35 이하, Mn:1.0 이하, Ni:3.0 내지 4.5, Cr:1.0 내지 2.5, Mo:0.1 내지 1.5, V:0.01 내지 0.3을 함유하고, 잔량부가 Fe
화학 조성 (5) 질량％로, C:0.10 이하, Si:0.30 이하, Mn:1.20 이하, Ni:1.0 이하, Cr:8.00 내지 9.50, Mo:0.60 내지 1.00, V:0.10 내지 0.30, N:0.025 이하, Nb:0.04 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe
제1항에 있어서, 상기 저온용 로터재가, 상기 (3)의 화학 조성으로 이루어지는 2.25CrMoV강으로 형성되고,
용접된 상기 고온용 로터재와 저온용 로터재에 대해, 625 내지 650℃에서 40 내지 60시간 열처리하여, 상기 고온용 로터재의 비커스 경도를 HV350 이하로 한 것을 특징으로 하는, 터빈 로터.
제1항에 있어서, 상기 저온용 로터재가, 상기 (4)의 화학 조성으로 이루어지는 3.5NiCrMoV강이 형성되고,
용접된 상기 고온용 로터재와 저온용 로터재에 대해, 595 내지 620℃에서 40 내지 60시간 열처리하여, 상기 고온용 로터재의 비커스 경도를 HV350 이하로 한 것을 특징으로 하는, 터빈 로터.
고Cr강으로 이루어지는 고온용 로터재와, 저Cr강으로 이루어지는 저온용 로터재를 용접하여 접합하는 터빈 로터의 제조 방법에 있어서,
상기 고온용 로터재를, 질소 함유량이 질량％로 0.02％ 이상인 하기 (1)의 화학 조성으로 이루어지는 10Cr강 또는 하기 (2)의 화학 조성으로 이루어지는 W 함유의 10Cr강으로 형성하고,
상기 고온용 로터재와 하기 (3) 또는 하기 (4)의 화학 조성으로 이루어지는 저온용 로터재를, 질소 함유량이 질량％로 0.025％ 이하인 하기 (5)의 화학 조성으로 이루어지는 9％ Cr계 용가재로 용접에 의해 접합하는 것을 특징으로 하는, 터빈 로터의 제조 방법.
화학 조성 (1) 질량％로, C:0.05 내지 0.4, Si:0.35 이하, Mn:2 이하, Ni:7.0 이하, Cr:8 내지 15, Mo:0.1 내지 3, V:0.01 내지 0.5, N:0.02 내지 0.1, Nb:0.2 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe
화학 조성 (2) 질량％로, C:0.05 내지 0.4, Si:0.35 이하, Mn:2 이하, Ni:7.0 이하, Cr:8 내지 15, Mo:1 이하, V:0.01 내지 0.5, N:0.02 내지 0.1, Nb:0.2 이하, W:0.1 내지 3을 함유하고, 잔량부가 Fe
화학 조성 (3) 질량％로, C:0.2 내지 0.35, Si:0.35 이하, Mn:1.5 이하, Ni:0.2 내지 2.0, Cr:1.5 내지 3.0, Mo:0.90 내지 1.50, V:0.20 내지 0.30을 함유하고, 잔량부가 Fe
화학 조성 (4) 질량％로, C:0.40 이하, Si:0.35 이하, Mn:1.0 이하, Ni:3.0 내지 4.5, Cr:1.0 내지 2.5, Mo:0.1 내지 1.5, V:0.01 내지 0.3을 함유하고, 잔량부가 Fe
화학 조성 (5) 질량％로, C:0.10 이하, Si:0.30 이하, Mn:1.20 이하, Ni:1.0 이하, Cr:8.00 내지 9.50, Mo:0.60 내지 1.00, V:0.10 내지 0.30, N:0.025 이하, Nb:0.04 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe
제4항에 있어서, 상기 저온용 로터재를 상기 (3)의 화학 조성으로 이루어지는 2.25CrMoV강으로 형성하고,
상기 고온용 로터재와 저온용 로터재를 용접에 의해 접합한 후,
용접된 상기 고온용 로터재와 저온용 로터재를, 625 내지 650℃에서 40 내지 60시간 열처리하여, 상기 고온용 로터재의 비커스 경도를 HV350 이하로 하는 것을 특징으로 하는, 터빈 로터의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 저온용 로터재를 상기 (4)의 화학 조성으로 이루어지는 3.5NiCrMoV강으로 형성하고,
상기 고온용 로터재와 저온용 로터재를 용접에 의해 접합한 후,
용접된 상기 고온용 로터재와 저온용 로터재를, 595 내지 620℃에서 40 내지 60시간 열처리하여, 상기 고온용 로터재의 비커스 경도를 HV350 이하로 하는 것을 특징으로 하는, 터빈 로터의 제조 방법.