WO1997032112A1 - Turbinenwelle aus zwei legierungen - Google Patents

Turbinenwelle aus zwei legierungen Download PDF

Info

Publication number
WO1997032112A1
WO1997032112A1 PCT/DE1997/000307 DE9700307W WO9732112A1 WO 1997032112 A1 WO1997032112 A1 WO 1997032112A1 DE 9700307 W DE9700307 W DE 9700307W WO 9732112 A1 WO9732112 A1 WO 9732112A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
base material
region
turbine shaft
turbmenwelle
area
Prior art date
Application number
PCT/DE1997/000307
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Torsten-Ulf Kern
Jürgen Ewald
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE1996107736 external-priority patent/DE19607736A1/de
Priority claimed from DE1996128506 external-priority patent/DE19628506A1/de
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to JP53050597A priority Critical patent/JP3939758B2/ja
Priority to AT97915295T priority patent/ATE218184T1/de
Priority to EP97915295A priority patent/EP0883734B1/de
Priority to DE59707370T priority patent/DE59707370D1/de
Priority to PL97328874A priority patent/PL183445B1/pl
Publication of WO1997032112A1 publication Critical patent/WO1997032112A1/de
Priority to US09/145,215 priority patent/US6350325B1/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/011—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of iron alloys or steels
    • 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
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • 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
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12951—Fe-base component
    • Y10T428/12958—Next to Fe-base component
    • Y10T428/12965—Both containing 0.01-1.7% carbon [i.e., steel]

Definitions

  • the invention relates to a turbine shaft, in particular for a steam turbine, which is directed along an axis of rotation and has a first axially directed region with a maximum radius R x and a second axially directed region adjacent to the latter with a maximum radius R 2 .
  • US Pat. No. 3,767,390 describes a martensitic stainless steel for applications at high temperatures, for example for the production of steam turbine blades or bolts for connecting two halves of a steam turbine housing.
  • This steel preferably has a proportion (all of the following data in percent by weight) of 12% chromium and about 0.3% niobium. The addition of the niobium is intended to increase the creep rupture strength and largely free the steel from ⁇ -ferrite.
  • the steel described has 0.25% Co, 4% Mn, 0.35% Si, 0.75% Ni, 1.0% Mo, 1.0% W, 0.3% V, 0.75% N and a rest of iron and Contamination of sulfur, phosphorus and nitrogen.
  • the turbine shaft has one Composition of 9.8% chromium, 1.3% nickel, 0.16% carbon, less than 0.1% silicon, less than 0.1% manganese, 1.4% molybdenum, 0.21% vanadium, 0.05% niobium, 0.04% nitrogen, the rest iron and impurities on phosphorus, sulfur, aluminum, arsenic, tin, antimony.
  • the high-pressure part of the turbine shaft has a diameter of 1200 mm and the low-pressure part has a diameter of 1750 mm, the turbine shaft as a whole being made from a blank with a diameter of 1800 mm.
  • the object of the invention is to provide a turbine shaft, in particular for a steam turbine, which is suitable for use under high thermal loads with a temperature curve that decreases in the axial direction and with a maximum temperature of over 550 ° C.
  • Another object of the invention is to provide a method for producing such a turbine shaft.
  • the tasks relating to a turbine shaft are solved by a turbine shaft directed along an axis of rotation, which has a first axially directed region with a maximum radius R x and a second axially directed region adjoining this with a maximum radius R 2 > R ⁇ , the first area having a first base material and the second area having a second base material with a respective steel alloy containing 8.0% to 12.0% chromium (data in percent by weight) whose austenitizing temperature is essentially the same.
  • the first base material is suitable for use at a high temperature, especially above
  • the first base material has a lower percentage by weight of nickel than the second base material, in particular especially a nickel content that is more than 0.1% lower.
  • the percentage by weight of nickel for each base material is between 0.1% and 1.8%, preferably for the second base material 1.0% to 1.5% nickel, in particular 1.3%, and the first base material 0.2 % to 0.6% nickel.
  • the chromium content of the first base material, in particular for a high-pressure part of a steam turbine, is (percentages by weight) 10% to 12% and the chromium content of the second base material, in particular for a low-pressure part of a steam turbine, is (percentages by weight) 9.5% to 10.5%, especially 9.8%.
  • a required yield strength R p02 can be around 720 MPa -Jm.
  • the fracture toughness is, for example, approximately 200 MPa and the toughness applies that the FATT is less than 25 ° C.
  • the first area Due to the high heat resistance of the first area, it is suitable as a high-pressure part of a combined high-pressure, low-pressure steam turbine even at steam inlet temperatures of over 550 ° C. to about 650 ° C.
  • the second range is preferably suitable for use in the case of temperature loads from 350 ° C. to approximately 550 ° C.
  • a selective setting of the heat resistance in the first area and the toughness in the second area is largely independent of one another in accordance with the material requirements.
  • the turbo shaft has different thermomechanical properties in areas with different radius. These properties are achieved through the specifically selected different chemical compositions. The areas can be produced by melting electrodes of different alloys using the electro-slag remelting process (ESR process).
  • ESR process electro-slag remelting process
  • Austenitizing temperature This ensures that, in contrast to turbine shafts with significantly different base materials, the first area can be austenitized with the same temperature as the second area.
  • a different temperature treatment in particular in the case of a high-pressure and low-pressure part of a steam turbine shaft, would have a negative influence on the respective austenitizing processes.
  • the subsequent stabilization and tempering temperatures differ only slightly from one another.
  • the handling of different tempering temperatures for different areas in the axial direction of the turbine shaft also pose no technical problems.
  • the austenitizing temperature is preferably in the range from 950 ° C. to 1150 ° C., in particular around 1050 ° C.
  • the first base material preferably has (data in percent by weight), 0 to 3% tungsten, 0 to 3% cobalt and / or 0 to 2% rhenium.
  • the proportion of tungsten is between 2.4% and 2.7% and / or the proportion of cobalt is between 2.4% and 2.6%.
  • the first base material has further alloy components (details in percent by weight):
  • Nb 0.02% to 0.18% Nb, in particular 0.04% to 0.08%, 0.05% to 0.25% C, in particular 0.08% to 0.12%, 0.01% to 0.07% N, in particular 0.15% to 0.045% and deoxidation elements such as ⁇ 0.15% Si, ⁇ 0.7% Mn, in particular 0.4% to 0.6%, and the remainder iron and, if appropriate, production-related impurities, in particular of phosphorus, antimony, tin, aluminum, arsenic, sulfur.
  • deoxidation elements such as ⁇ 0.15% Si, ⁇ 0.7% Mn, in particular 0.4% to 0.6%, and the remainder iron and, if appropriate, production-related impurities, in particular of phosphorus, antimony, tin, aluminum, arsenic, sulfur.
  • the first base material can be a high-purity steel alloy (superclean, ultrasuperclean) with a very low impurity content.
  • a high-purity steel alloy (superclean, ultrasuperclean) with a very low impurity content.
  • Such steel alloys in particular for 12% chrome steels, are, for example, in the conference report "Clean Steel, Super Clean Steel” 06. until 07.03.1995, Copthorne Tara Hotel, London, Great Britain in the articles "The EPRI Survey on Superclean Steels” by J. Nutting, in particular especially in Table 1, as well as "Development of Production Technology and Manufacturing Experiences with Super Clean 3.5 NiCrMoV Steels" by W. Meyer, R. Bauer, G. Zeiler, in particular in the tables for the 12% chromium steel ( Böt550SO).
  • At least the first base material i.e. the base material for the area with a smaller radius and high heat resistance has boron of up to 0.03% by weight, in particular 0.005% by weight to 0.02% by weight, as a further alloy component.
  • the second base material preferably has further alloy elements
  • the turbine shaft is preferably suitable for use in a steam turbine, the first region being used for receiving the rotor blades of the high-pressure part of the steam turbine and the second region for receiving the rotor blades in the low-pressure part of the steam turbine.
  • the high-pressure part can be exposed to a steam temperature of 550 ° C to 650 ° C, which requires good heat resistance in the first area, especially in the area near the surface.
  • Temperatures in the vicinity of the axis of rotation are lower than on the surface, so that a core region close to the axis can optionally also be formed in the high-pressure part from a base material with lower heat resistance, for example the second base material.
  • the second area which forms the low-pressure part of the steam turbine and has a larger radius than the first area, is due in particular to the larger area Low-pressure blades and their own larger radius are exposed to higher mechanical loads than the high-pressure part.
  • a high toughness, in particular fracture toughness, is therefore required for the low-pressure part, which is achieved by the appropriate choice of the alloy components (higher proportion of nickel, possibly lower proportion of chromium) of the second base material.
  • the thermal load on the low-pressure part is preferably below 500 ° C., in particular below 480 ° C.
  • the yield point can be over 720 MPa.
  • the first region preferably has a core region close to the axis, which is surrounded by a jacket region.
  • the jacket area preferably consists of the first base material and thus has the required heat resistance.
  • the core area preferably consists of the second base material or a third base material, which also has good heat resistance.
  • the core area can be produced by electro-slag remelting of an appropriately alloyed electrode or electrodes.
  • the maximum radius R x of the first area, the high-pressure part, is preferably between 350 mm and about 750 mm.
  • the maximum radius R 2 of the second area, ie the low pressure part, is preferably between 700 mm and 1000 mm.
  • the object directed to a method for producing a turbine shaft is achieved in that the first region is produced by melting one or more electrodes from the first base material, for example using an ESR method.
  • the second area is marked by a
  • the entire shaft can be produced in a single operation, in which case electrodes made of the first base material and then electrodes made of the second base material are melted down or vice versa.
  • a blank of a turbine shaft produced in this way can be brought to the corresponding radii of the first area and the second area, for example by forging.
  • the heat treatment of a combined turbine shaft produced by the ESR process can be carried out in the same way for the first area and the second area.
  • a pre-heat treatment is carried out at about 1100 ° C over a period of about 26 hours and continued with an oven cooling to about 680 ° C.
  • a production of a first region with a core region extending around the axis of rotation from the second base material is achieved according to the invention in that a hollow cylinder formed from the first base material is filled with the second base material by melting one or more electrodes.
  • the hollow cylinder made of the first base material can be produced by conventional forging processes.
  • ESR process electro-slag remelting process
  • the raw shape of the first area thus produced can be welded to the solidifying ESU melt pool. It is also possible to let the first area grow onto the second area.
  • the second area, the Lower pressure part by filling a hollow cylinder consisting of the second base material through the first base material or a further base material.
  • FIG 2 and 3 a blank for a steam turbine shaft.
  • the turbine shaft 1 shows two different embodiments of a turbine shaft 1 directed along an axis of rotation 2.
  • the turbine shaft 1 has a first region 4, which is rotationally symmetrical to the axis of rotation and which represents the high-pressure part, with a radius R ⁇ .
  • the ends 3 of the turbine shaft 1 adjoining the first area 4 and the second area 5 are used for storage.
  • the first region 4 is made entirely of a first base material, which has high heat resistance, so that the turbine shaft 1 is suitable for use at steam inlet temperatures of approximately 550 ° C. to approximately 650 ° C is suitable.
  • the first base material has a chromium content of approximately 10.5 percent by weight and a nickel content of approximately 0.75 percent by weight. In addition to other alloy components, it can contain tungsten up to 3.0% by weight, rhenium up to 2.0% by weight and an admixture of 0.005% by weight to 0.02% by weight boron.
  • the second region 5 is made from a second base material, which is similar in chemical composition to the first base material.
  • the chromium content is wa 9.8 percent by weight and the nickel content about 1.3 percent by weight. Both base materials have essentially the same austenitizing temperature.
  • the first region 4 has an axial core region 6 with a radius R 3 which is smaller than the radius R ⁇ .
  • This core area 6 is formed from the second base material.
  • the core area 6 is of a jacket area 7, consisting of the first
  • the turbine shaft 1 has the desired heat resistance in the region of the first region 4 which is close to the surface and which is exposed to the high steam temperatures.
  • the temperatures are lower, so that the heat resistance of the second base material is sufficient and the core area 6 therefore also has the high fracture toughness of the second base material.
  • FIG. 2 shows a raw shape of a turbine shaft 1 directed along an axis of rotation 2.
  • the raw form has a first area 4, to which a second area 5 is applied along the main axis 2.
  • the first region 4 has a hollow cylinder 8 made of the first, the heat-resistant, base material.
  • the core area 6 In the interior, the core area 6, the
  • Hollow cylinders 8 are melted electrodes, not shown, from the second base material in accordance with the ESR method, so that the core areas 6 gradually fill with the second base material.
  • the second base material thus forms a core region 6 close to the axis in the first region 4.
  • the shell region 8 is preferably produced, in particular forged, as a rotationally symmetrical hollow cylinder in a conventional manner.
  • the second area 5 is formed by growing the second base material according to the ESR method onto the first area 4 and the core area 6. From the raw form shown in FIG 2 can be forged a turbine shaft 1 according to FIG 1 (second embodiment) are produced. The ends 3 can be welded on subsequently.
  • the area 4 and the core area 6 are made of the second base material, i.e. the material for the low pressure part of the steam turbine, and the area 5 from the first base material, i.e. the heat-resistant material of the high-pressure part.
  • the low-pressure part of the steam turbine shaft is produced in two work steps, an annular jacket region 8 being produced, for example, by conventional forging technology.
  • the core area 6 is filled into this jacket area from the same material, namely the second base material, by the ESR method. This makes it possible even in ESC systems in which the entire low-pressure part, i.e. the area 5, would not be producible, by filling the core area 6 into the forged jacket area 8 to produce a sufficiently large block to be forged.
  • a corresponding raw form for a turbine shaft 1 with a second area 5 consisting of a jacket area 8 and a core area 6 is shown in FIG.
  • the invention is characterized by a combined high-pressure, low-pressure turbine shaft for a steam turbine, in which the high-pressure part with a smaller diameter and the low-pressure part with a larger diameter are made of a similar steel alloy.
  • the steel alloys have 8.0 to 12.5 weight percent chromium and optionally 0.1 to 1.8 weight percent nickel.
  • the Nik ⁇ portion of the high pressure part is lower than the corresponding portion of the low pressure part.
  • the high-pressure part can have a core region close to the axis made of the same alloy as the low-pressure part, this core region being surrounded by a jacket region which is made from the particularly heat-resistant steel alloy of the high-pressure part.
  • the high-pressure part is designed so that it has a high heat resistance for steam temperatures of 550 ° C to 650 ° C and the low-pressure part is particularly designed for high demands on the yield point.
  • a raw block for the turbine shaft can be 100% in the ESR process by melting several electrodes of different chemical composition or by melting such electrons into a prefabricated ring body made of one of the alloy combinations mentioned (first base material, second base material) ) getting produced.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbinenwelle (1), insbesondere für eine Dampfturbine, welche entlang einer Rotationsachse (2) gerichtet ist. Die Turbinenwelle (1) hat einen ersten Bereich (4) mit einem maximalen Radius R1 und einen an diesen angrenzenden zweiten Bereich (5) mit einem maximalen Radius R2 > R1. Der erste Bereich (4) weist einen ersten Grundwerkstoff für einen Einsatz bei einer Temperatur von über 550 °C und der zweite Bereich (5) einen zweiten Grundwerkstoff für einen Einsatz bei einer Temperatur unter 550 °C auf. Die verwendete Stahllegierung für den ersten und den zweiten Grundwerkstoff hat jeweils einen Anteil an Chrom zwischen 8.0 Gew.-% und 12.5 Gew.-% bei einer im wesentlichen gleichen Austenitisierungstemperatur.

Description

Beschreibung
TURBINENWELLE AUS ZWEI LEGIERUNGEN
Die Erfindung betrifft eine Turbinenwelle, insbesondere für eine Dampfturbine, welche entlang einer Rotationsachse ge¬ richtet ist und einen ersten axial gerichteten Bereich mit einem maximalen Radius Rx und einen an diesen angrenzenden zweiten axial gerichteten Bereich mit einem maximalen Radius R2 aufweist.
In der US-PS 3,767,390 ist ein martensitischer Edelstahl für Anwendungen bei hohen Temperaturen, beispielsweise zur Her¬ stellung von Dampfturbinenschaufein oder Bolzen zur Verbin- düng zweier Hälften eines Dampfturbinengehäuses, beschrieben. Dieser Stahl hat vorzugsweise einen Anteil (alle nachfolgen¬ den Angaben in Gewichtsprozent) von 12 % Chrom und etwa 0.3 % Niob. Durch die Zugabe des Niobs soll eine Erhöhung der Zeit- standfestigkeit sowie eine weitgehende Freiheit des Stahl von δ-Ferrit erreicht werden. Als weitere Legierungsbestandteile weist der beschriebene Stahl in einer bevorzugten Aus¬ führungsform 0.25 % Co, 4 % Mn, 0.35 % Si, 0.75 % Ni, 1.0 % Mo, 1.0 % W, 0.3 % V, 0.75 % N sowie einen Rest an Eisen und Verunreinigungen von Schwefel, Phosphor und Stickstoff auf.
In dem Artikel "Development and Production of High Purity 9CrlMoV Steel for High Pressure - Low Pressure Rotor Shaft" von T. Azuma, Y. Tanaka, T. Ishiguro, H. Yoshita und Y. Iketa in Conference Proceedings of Third International Turbine Con- ference, 25 - 27. April 1995, Civic Centre, Newcastle upon Tyne, GB, "Materials Engineering in Turbines and Compres- sors", Herausgeber A. Strang, Seiten 201 bis 210, ist ein Stahl für eine kombinierte Hochdruck- und Niederdruck-Dampf- turbinenwelle angegeben. Der Stahl soll für die Herstellung einer solchen Turbinenwelle aus einem einzigen Material ge¬ eignet sein. Er hat in einer bevorzugten Ausführungsform eine Zusammensetzung von 9.8 % Chrom, 1.3 % Nickel, 0.16 % Kohlen¬ stoff, weniger als 0.1 % Silizium, weniger als 0.1 % Mangan, 1.4 % Molybdän, 0.21 % Vanadium, 0.05 % Niob, 0.04 % Stick¬ stoff, Rest Eisen sowie Verunreinigungen an Phosphor, Schwe¬ fel, Aluminium, Arsen, Zinn, Antimon. Der Hochdruckteil der Turbinenwelle hat einen Durchmesser von 1200 mm und der Nie¬ derdruckteil einen Durchmesser von 1750 mm, wobei die Turbi¬ nenwelle als Ganzes aus einem Rohling mit einem Durchmesser von 1800 mm gefertigt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Turbinenwelle, insbeson¬ dere für eine Dampfturbine, anzugeben, die für einen Einsatz bei hohen thermischen Belastungen mit einem in axialer Rich¬ tung abnehmenden Temperaturverlauf und mit einer maximalen Temperatur von über 550 °C geeignet ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Turbinenwelle anzugeben.
Erfindungsgemäß wird die auf eine Turbinenwelle bezogene Auf- gäbe durch eine entlang einer Rotationsachse gerichtete Tur¬ binenwelle gelöst, die einen ersten axial gerichteten Bereich mit einem maximalen Radius Rx und einen an diesem angrenzen¬ den zweiten axial gerichteten Bereich mit einem maximalen Ra¬ dius R2 > Rτ aufweist, wobei der erste Bereich einen ersten Grundwerkstoff und der zweite Bereich einen zweiten Grund¬ werkstoff mit einer jeweiligen Stahllegierung beinhalten 8.0 % bis 12.0 % Chrom (Angaben in Gewichtsprozent) auf¬ weisen, deren Austenitisierungstemperatur im wesentlichen gleich sind. Der erste Grundwerkstoff eignet sich für den Einsatz bei einer hohen Temperatur, insbesondere von über
550 °C; der zweite Grundwerkstoff für einen Einstz bei einer niedrigeren Temperatur, insbesondere zwischen 350 °C und 550 °C.
Der erste Grundwerkstoff hat einen in Gewichtsprozent niedri¬ geren Anteil an Nickel als der zweite Grundwerkstoff, insbe- sondere einen um mehr als 0,1 % niedrigeren Nickel-Anteil . Der Anteil in Gewichtsprozent an Nickel beträgt für jeden Grundwerkstoff zwischen 0,1 % und 1,8 %, vorzugsweise für den zweiten Grundwerkstoff 1,0 % bis 1,5 % Nickel, insbesondere 1,3 %, und den ersten Grundwerkstoff 0,2 % bis 0,6 % Nickel. Der Chromgehalt des ersten Grundwerkstoffs, insbesondere für einen Hochdruck- Teil einer Dampfturbine, beträgt (Angaben in Gewichtsprozent) 10 % bis 12 % und der Chromanteil des zwei¬ ten Grundwerkstoffs, insbesondere für einen Niederdruck- Teil einer Dampfturbine, beträgt (Angaben in Gewichtsprozent) 9,5 % bis 10,5 %, insbesondere 9,8 %.
Bei einer Turbinenwelle mit bereichsweise unterschiedlichen Stahllegierungen gleicher Austenitisierungstemperatur, die in dem ersten Bereich mit geringeren Querschnitt einen Grund¬ werkstoff mit einem gegebenenfalls höheren Anteil an Chrom und einem niedrigeren Anteil an Nickel als in dem zweiten Be¬ reich mit größerem Querschnitt hat, wird in dem ersten Be¬ reich eine hohe Warmfestigkeit, eine hohe Zeitstandfestigkeit und in eine ausreichende Bruchzähigkeit erreicht. In dem zweiten Bereich werden hohe Streckgrenzanforderungen und eine sehr gute Kerbschlagzähigkeit und Bruchzähigkeit gewährlei¬ stet. Eine geforderte Streckgrenze Rp02 kann bei ca. 720 MPa -Jm liegen. Die Bruchzähigkeit liegt beispielsweise bei ca. 200 MPa und für die Zähigkeit gilt, daß die FATT kleiner als 25 °C ist. Durch die hohe Warmfestigkeit des ersten Be¬ reiches eignet sich dieser als Hochdruckteil einer kombinier¬ ten Hochdruck-Niederdruck-Dampfturbine selbst bei Dampfein¬ trittstemperaturen von über 550 °C bis etwa 650 °C. Der zwei- te Bereich eignet sich bevorzugt für den Einsatz bei Tempera¬ turbelastungen von 350 °C bis etwa 550 °C. Durch eine unter¬ schiedliche Wahl des Chrom- und Nickelanteils in dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ist entsprechend den Mate¬ rialanforderungen eine selektive Einstellung der Warmfestig- keit in dem ersten Bereich und der Zähigkeit in dem zweiten Bereich weitgehend unabhängig voneinander gegeben. Im Gegen- satz zu einer Turbinenwelle, die aus einem einheitlichen Werkstoff hergestellt ist, bedarf es hierbei keines Kompro¬ misses zwischen Zeitstandfestigkeit in dem thermisch höher belasteten Bereich und Zähigkeit in dem thermisch etwas weni- ger hoch belasteten zweiten Bereich. Auch ergibt sich durch ähnlich zusammengesetzte Grundwerkstoffe nicht das Problem, daß in einer Übergangszone zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich eine Vermischung der Grundwerkstoffe mit deutlich abweichenden Materialeigenschaften entsteht. Entlang der Rotationsachse hat die Turbmenwelle m Bereichen mit un¬ terschiedlichem Radius unterschiedliche thermomechanische Ei¬ genschaften. Diese Eigenschaften werden durch die gezielt ge¬ wählten unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen er¬ zielt. Die Bereiche können hierbei durch Abschmelzen unter- schiedlich legierter Elektroden nach dem Elektro-Schlacke- Umschmelz-Verfahren (ESU-Verfahren) hergestellt werden.
Durch die im wesentlichen gleiche Austenisitierungstemperatur ändern sich in der Übergangszone zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich die Materialeigenschaften allenfalls geringfügig. Sie sind somit weitgehend unabhängig von der je¬ weiligen chemischen Zusammensetzung. Durch eine ähnliche Zu¬ sammensetzung der Hauptkarbid- und Hauptnitrid-Bildner, wie C, N, V, Nb, Mo, W in den Grundwerkstoffen ergibt sich für die gesamte Turbmenwelle die im wesentlichen einheitliche
Austenitisierungstemperatur. Hierdurch wird erreicht, daß im Gegensatz zu Turbinenwellen mit deutlich unterschiedlichen Grundwerkstoffen, der erste Bereich mit der gleichen Tempe¬ ratur wie der zweite Bereich austenitisiert werden kann. Eine unterschiedliche Temperaturbehandlung, insbesondere bei einem Hochdruck- und Niederdruckteil einer Dampfturbmenwelle, er¬ gäbe eine negative Beeinflussung der jeweiligen Austenitisie- rungsvorgänge.
Nunmehr kann in einem Arbeitschritt ein weitgehend ferrit- freies Gefüge der gesamten Turbmenwelle erzeugt werden. Die nachfolgenden Stabilisierungs- und Anlaßtemperaturen unter¬ scheiden sich nur geringfügig voneinander. Die Handhabung un¬ terschiedlicher Anlaßtemperaturen für verschiedene Bereiche in axialer Richtung der Turbinenwelle bereiten außerdem keine technischen Probleme. Die Austenitsierungstemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 950 °C bis 1150 °C, insbesondere bei etwa 1050 °C.
Der erste Grundwerkstoff weist vorzugsweise (Angaben in Ge- wichtsprozent) , 0 bis 3 % Wolfram, 0 bis 3 % Kobalt und/oder 0 bis 2 % Rhenium auf. Insbesondere liegt der Anteil an Wolf¬ ram zwischen 2,4 % und 2,7 % und/oder der Anteil an Kobalt zwischen 2,4 % und 2,6 %. Durch Zugabe von Rhenium ist eine Erhöhung sowie der Zeitstandfestigkeit erreichbar.
Als weitere Legierungskomponenten weist der erste Grundwerk¬ stoff auf (Angaben in Gewichtsprozent) :
0 % bis 0.5 % Mo, insbesondere 0.15 % bis 0.25 %, 0.1 % bis 0.3 % V, insbesondere 0.15 % bis 0.25 %,
0.02 % bis 0.18 % Nb, insbesondere 0.04 % bis 0.08 %, 0.05 % bis 0.25 % C, insbesondere 0.08 % bis 0.12 %, 0.01 % bis 0.07 % N, insbesondere 0.15 % bis 0.045 % und Desoxidationselemente wie < 0.15 % Si, < 0.7 % Mn, insbe- sondere 0.4 % bis 0.6 %, und Rest Eisen sowie gegebenenfalls herstellungsbedingte Ver¬ unreinigungen, insbesondere an Phosphor, Antimon, Zinn, Alu¬ minium, Arsen, Schwefel.
Der erste Grundwerkstoff kann eine hochreine Stahllegierung (superclean, ultrasuperclean) mit sehr geringem Verunreini¬ gungsgehalt sein. Solche Stahllegierungen, insbesondere für 12 % - Chromstähle, sind beispielsweise in dem Tagungsbericht "Clean Steel, Super Clean Steel" 06 . bis 07.03.1995, Copthor- ne Tara Hotel, London, Großbritannien in den Artikeln "The EPRI Survey on Superclean Steels" von J. Nutting, insbe- sondere in Tabelle 1, sowie "Development of Production Tech¬ nology and Manufacturing Experiences with Super Clean 3,5 NiCrMoV Steels" von W. Meyer, R. Bauer, G. Zeiler insbeson¬ dere in den Tabellen zu dem 12 % - Chromstahl (Böt550SO) be¬ schrieben.
Zumindest der erste Grundwerkstoff, d.h. der Grundwerkstoff für den Bereich mit kleinerem Radius und hoher Warmfestig¬ keit, weist als weitere Legierungskomponente Bor bis 0.03 Gew. %, insbesondere 0.005 Gew. % bis 0.02 Gew. % auf.
Als weitere Legierungselemente weist der zweite Grundwerk¬ stoff vorzugsweise
1.0 % bis 1.6 % Mo, insbesondere 1.4 %, 0.15 % bis 0.25 % V, insbesondere 0.21 %, 0.03 % bis 0.07 % Nb, insbesondere 0.05 %, 0.03 % bis 0.06 % N, insbesondere 0.04 %, bis 0.1 % Si,
0.1 bis 0.2 % C, insbesondere 0.16 %, bis 0.2 % Mn auf.
Vorzugsweise eignet sich die Turbinenwelle für die Verwendung in einer Dampfturbine, wobei der erste Bereich der Aufnahme der Laufschaufeln des Hochdruckteils der Dampfturbine und der zweite Bereich der Aufnahme der Laufschaufein des Nieder- druckteils der Dampfturbine dient. Während eines Betriebes der Dampfturbine kann dabei der Hochdruckteil einer Dampftem¬ peratur von 550 °C bis 650 °C ausgesetzt sein, was eine gute Warmfestigkeit des ersten Bereichs, vor allem im oberflächen¬ nahen Bereich, erfordert. In der Umgebung der Rotationsachse herrschen niedrigere Temperaturen als an der Oberfläche, so daß gegebenenfalls auch im Hochdruckteil ein achsnaher Kern¬ bereich aus einem Grundwerkstoff mit niedrigerer Warmfestig¬ keit, beispielsweise dem zweiten Grundwerkstoff, gebildet sein kann. Der zweite Bereich, welcher den Niederdruckteil der Dampfturbine bildet und einen größeren Radius als der er¬ ste Bereich aufweist, ist insbesondere aufgrund der größeren Niederdruck-Laufschaufeln sowie des eignen größeren Radiuses höheren mechanischen Belastungen als der Hochdruckteil ausge¬ setzt. Eine hohe Zähigkeit, insbesondere Bruchzähigkeit, ist daher für den Niederdruckteil erforderlich, was durch die entsprechende Wahl der Legierungskomponenten (höherer Anteil an Nickel, gegebenenfalls geringerer Anteil an Chrom) des zweiten Grundwerkstoffes erreicht wird. Die thermische Bela¬ stung des Niederdruckteils liegt dabei vorzugsweise unterhalb von 500 °C, insbesondere unterhalb von 480 °C. Die Streck- grenze kann bei über 720 MPa liegen.
Im Hinblick auf die bei einer Oberflächentemperaturbelastung radial in Richtung der Rotationsachse abnehmenden Temperatur in der Turbinenwelle weist der erste Bereich vorzugsweise ei- nen achsnahen Kernbereich auf, der von einem Mantelbereich umgeben ist. Der Mantelbereich besteht vorzugsweise aus dem ersten Grundwerkstoff und besitzt somit die geforderte Warm¬ festigkeit. Der Kernbereich besteht vorzugsweise aus dem zweiten Grundwerkstoff oder einem dritten Grundwerkstoff, welcher auch über eine gute Warmfestigkeit verfügt. Der Kern¬ bereich kann hierbei durch Elektro-Schlacke-Umschmelzen einer entsprechend legierten Elektrode oder Elektroden hergestellt sein.
Der maximale Radius Rx des ersten Bereiches, des Hochdruck¬ teils, liegt vorzugsweise zwischen 350 mm und etwa 750 mm. Der maximale Radius R2 des zweiten Bereiches, d.h. des Nie¬ derdruckteils, liegt vorzugsweise zwischen 700 mm und 1000 mm.
Die auf ein Verfahren zur Herstellung einer Turbinenwelle ge¬ richtete Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der erste Bereich durch Abschmelzen einer Elektrode oder mehrerer Elektroden aus dem ersten Grundwerkstoff, beispielsweise nach einem ESU- Verfahren hergestellt wird. Der zweite Bereich wird durch ein
Abschmelzen einer Elektrode oder mehrerer Elektroden aus dem zweiten Grundwerkstoff hergestellt. Die Herstellung der ge¬ samten Welle kann in einem einzigen Arbeitsgang erfolgen, wo¬ bei zuerst Elektroden aus dem ersten Grundwerkstoff und an¬ schließend Elektroden aus dem zweiten Grundwerkstoff oder um- gekehrt abgeschmolzen werden. Ein so hergestellter Rohling einer Turbinenwelle kann beispielsweise durch Schmieden auf die entsprechenden Radien des ersten Bereiches und des zwei¬ ten Bereiches gebracht werden. Die Wärmebehandlung einer durch das ESU-Verfahren hergestellten kombinierten Turbinen- welle kann für den ersten Bereich und den zweiten Bereich gleichartig erfolgen. Eine Vorabwärmebehandlung wird bei etwa 1100 °C über eine Zeitdauer von etwa 26 Stunden durchgeführt und mit einer Ofenabkühlung auf etwa 680 °C weitergeführt. Daran schließt sich, je nach Wellendurchmesser, eine Quali- tätswärmebehandlung mit der Austenitisierungstemperatur von etwa 1070 °C über eine Zeitdauer von etwa 33 Stunden an. Ein Anlassen erfolgt danach beispielsweise über eine Zeitdauer von etwa 24 Stunden bei einer Temperatur zwischen 650 °C und 680 °C, wobei bereichsweise unterschiedliche Anlaßtemperatu- ren erzeugt werden können.
Eine Herstellung eines ersten Bereiches mit einem um die Ro¬ tationsachse sich erstreckenden Kernbereich aus dem zweiten Grundwerkstoff wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß ein aus dem ersten Grundwerkstoff gebildeter Hohizylinder durch ein Abschmelzen einer oder mehrerer Elektroden mit dem zwei¬ ten Grundwerkstoff aufgefüllt wird. Der Hohizylinder aus dem ersten Grundwerkstoff kann durch konventionelle Schmiedever¬ fahren hergestellt sein. Beim Auffüllen des Hohlzylinders mit dem zweiten Grundwerkstoff oder einem dritten Grundwerkstoff mit hoher Warmfestigkeit, beispielsweise mittels des Elektro- Schlacke-Umschmelzverfahrens (ESU-Verfahrens) , kann die so hergestellte Rohform des ersten Bereiches mit dem erstar¬ renden ESU-Schmelzbad verschweißt werden. Es ist ebenfalls möglich, den ersten Bereich auf den zweiten Bereich aufwach¬ sen zu lassen. Analog kann der zweite Bereich, der Nieder- druck-Teil, durch Füllen eines aus dem zweiten Grundwerkstoff bestehenden Hohlzylinders durch den ersten Grundwerkstoff oder einen weiteren Grundwerkstoff erfolgen.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispie¬ le werden die Turbinenwelle und das Verfahren zur Herstellung der Turbinenwelle näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich
FIG 1 eine entlang einer Rotationsachse gerichtete
Dampfturbmenwelle und FIG 2 und FIG 3 einen Rohling für eine Dampfturbmenwelle.
FIG 1 zeigt zwei unterschiedliche Ausführungsformen einer entlang einer Rotationsachse 2 gerichteten Turbinenwelle 1. Die Turbinenwelle 1 hat eine ersten zur Rotationsachse rota¬ tionssymmetrischen Bereich 4, der den Hochdruck-Teil dar¬ stellt, mit einem Radius Rλ. An den ersten Bereich 4 schließt sich ein zweiter Bereich 5, der Niederdruck-Teil, an, welcher gegenüber dem ersten Bereich 4 einen größeren Radius R2 auf¬ weist. Die sich jeweils an den ersten Bereich 4 bzw. den zweiten Bereich 5 anschließenden Enden 3 der Turbinenwelle 1 dienen der Lagerung. In der ersten oberhalb der Rotations¬ achse 2 dargestellten Ausführungsform ist der erste Bereich 4 vollständig aus einem ersten Grundwerkstoff gefertigt, wel¬ cher eine hohe Warmfestigkeit besitzt, so daß die Turbinen¬ welle 1 für einen Einsatz bei Dampfeintrittstemperaturen von etwa 550 °C bis etwa 650 °C geeignet ist. Der erste Grund¬ werkstoff hat einen Gehalt an Chrom von etwa 10.5 Gewichts- prozent und einen Gehalt an Nickel von etwa 0.75 Gewichtspro¬ zent. Er kann neben weiteren Legierungsbestandteilen Wolfram bis zu 3 , 0 Gew. %, Rhenium bis zu 2, 0 Gew. % und eine Beimischung von 0.005 Gew. % bis 0.02 Gew. % Bor aufweisen. Der zweite Bereich 5 ist aus einem zweiten Grundwerkstoff ge- fertigt, welcher dem ersten Grundwerkstoff in seiner chemi¬ schen Zusammensetzung ähnelt. Der Gehalt an Chrom beträgt et- wa 9.8 Gewichtsprozent und der Gehalt an Nickel etwa 1.3 Ge¬ wichtsprozent. Beide Grundwerkstoffe weisen im wesentlichen dieselbe Austenitisierungstemperatur auf.
Bei der zweiten unterhalb der Rotationsachse 2 dargestellten Ausführungsform der Turbinenwelle 1 weist der erste Bereich 4 einen axialen Kernbereich 6 mit einem Radius R3, welcher kleiner als der Radius Rλ ist, auf. Dieser Kernbereich 6 ist gebildet aus dem zweiten Grundwerkstoff. Der Kernbereich 6 ist von einem Mantelbereich 7, bestehend aus dem ersten
Grundwerkstoff, ummantelt. Hierdurch hat die Turbinenwelle 1 in dem oberflächennahen Bereich des ersten Bereiches 4, der den hohen Dampftemperaturen ausgesetzt ist, die gewünschte Warmfestigkeit. In dem achsnahen Bereich, d.h. dem Kernbe- reich 6, liegen geringere Temperaturen vor, so daß die Warm¬ festigkeit des zweiten Grundwerkstoffes ausreichend ist und somit der Kernbereich 6 zudem die hohe Bruchzähigkeit des zweiten Grundwerkstoffes aufweist .
In FIG 2 ist eine entlang einer Rotationsachse 2 gerichtete Rohform einer Turbinenwelle 1 dargestellt. Die Rohform weist einen ersten Bereich 4 auf, auf den entlang der Hauptachse 2 ein zweiter Bereich 5 aufgebracht ist. Der erste Bereich 4 weist einen Hohizylinder 8 aus dem ersten, dem warmfesten, Grundwerkstoff auf. In das Innere, den Kernbereich 6, des
Hohlzylinders 8 werden nichtdargestellte Elektroden aus dem zweiten Grundwerkstoff gemäß dem ESU-Verfahren abgeschmolzen, so daß sich sukzessive der Kernbereiche 6 mit dem zweiten Grundwerkstoff füllt. Der zweite Grundwerkstoff bildet so in dem ersten Bereich 4 einen achsnahen Kernbereich 6. Der Man¬ telbereich 8 ist vorzugsweise als rotationssymmetrischer Hohizylinder auf konventionelle Art und Weise hergestellt, insbesondere geschmiedet . Der zweite Bereich 5 wird durch Aufwachsen des zweiten Grundwerkstoffes nach dem ESU-Verfah- ren auf den ersten Bereich 4 und den Kernbereich 6 gebildet. Aus der in FIG 2 dargestellten Rohform kann durch Schmieden eine Turbinenwelle 1 gemäß FIG 1 (zweite Ausführungsform) hergestellt werden. Die Enden 3 können nachträglich ange¬ schweißt werden.
Es ist auch möglich, daß der Bereich 4 und der Kernbereich 6 aus dem zweiten Grundwerkstoff, d.h. dem Werkstoff für den Niederdruckteil der Dampfturbine, und der Bereich 5 aus dem ersten Grundwerkstoff, d.h. dem warmfesten Werkstoff des Hochdruckteils, hergestellt wird. Hierdurch wird der Nieder- druckteil der Dampfturbinenwelle in zwei Arbeitsschritten hergestellt, wobei beispielsweise durch konventionelle Schmiedetechnik ein ringförmiger Mantelbereich 8 hergestellt wird. In diesen Mantelbereich wird aus demselben Werkstoff, nämlich dem zweiten Grundwerkstoff, durch das ESU-Verfahren der Kernbereich 6 aufgefüllt. Hierdurch ist es möglich, selbst in ESU-Anlagen in denen der gesamte Niederdruckteil, d.h. der Bereich 5, nicht herstellbar wäre, durch Auffüllen des Kernbereiches 6 in den geschmiedeten Mantelbereich 8 hin¬ ein ausreichend große zu verschmiedende Blöcke herzustellen. Eine entsprechende Rohform für eine Turbinenwelle 1 mit einem aus einem Mantelbereich 8 und einem Kernbereich 6 bestehenden zweiten Bereich 5 ist in FIG 3 dargestellt.
Die Erfindung zeichnet sich durch eine kombinierte Hochdruck- Niederdruck-Turbinenwelle für eine Dampfturbine aus, bei der der Hochdruckteil mit kleinerem Durchmesser und der Nieder¬ druckteil mit größerem Durchmesser aus einer jeweils ähnli¬ chen Stahllegierung hergestellt werden. Die Stahllegierungen weisen dabei 8.0 bis 12.5 Gewichtsprozent Chrom und ge- gebenenfalls 0.1 bis 1.8 Gewichtsprozent Nickel auf. Der Nik¬ keianteil des Hochdruckteils ist niedriger als der ent¬ sprechende Anteil des Niederdruckteils. Durch die Wahl ähn¬ licher Stahllegierungen mit vorzugsweise im wesentlichen den¬ selben Karbid- und Nibridbildnern kann für die Turbinenwelle als Ganzes eine einheitliche Austenitisierungstemperatur von etwa 1050 °C angewandt werden. Die Stahllegierung des Hoch- druckteils kann Kobald bis zu 3 Gew. % und/oder Re bis zu 2 Gew. % aufweisen. Weiterhin kann der Hochdruckteil einen achsnahen Kernbereich aus derselben Legierung, wie der Nie¬ derdruckteil aufweisen, wobei dieser Kernbereich von einem Mantelbereich umgeben ist, der aus der besonders warmfesten Stahllegierung des Hochdruckteils gefertigt ist. Durch die Wahl unterschiedlicher Stahllegierungen im oberflächennahen Bereich der Turbinenwelle kann den besonderen thermischen und mechanischen Belastungen im Niederdruckteil und Hochdruckteil getrennt Rechnung getragen werden. Der Hochdruckteil ist so ausgeführt, daß er eine hohe Warmfestigkeit für Dampf- temperaturen von 550 °C bis 650 °C aufweist und der Nieder¬ druckteil ist besonders für hohe Anforderungen an die Streck¬ grenze ausgebildet.
Ein Rohblock für die Turbinenwelle kann zu 100 % im ESU-Ver- fahren durch Abschmelzen mehrerer Elektroden unterschiedli¬ cher chemischer Zusammensetzung oder durch Abschmelzen der¬ artiger Elektronen in einen vorgefertigten Ringkörper aus ei- ner der erwähnten Legierungskombinationen (erster Grundwerk¬ stoff, zweiter Grundwerkstoff) hergestellt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Turbmenwelle (1) , insbesondere für eine Dampfturbine, welche entlang emer Rotationsachse (2) gerichtet ist und ei- nen ersten axialgerichteten Bereich (4) mit einem maximalen Radius Rλ und einen an diesen angrenzenden zweiten axialge¬ richteten Bereich (5) mit einem maximalen Radius R2 > Rx auf¬ weist, wobei der erste Bereich (4) einen ersten Grundwerk¬ stoff für einen Einsatz bei einer ersten Temperatur und der zweite Bereich (5) einen zweiten Grundwerkstoff für einen Einsatz bei einer zweiten gegenüber der ersten Temperatur niedrigeren Temperatur mit einer jeweiligen Stahllegierung beinhaltend 8.0 Gew.% bis 12.5 Gew.% Cr aufweist, deren jeweilige Austenitisierungstemperatur im wesentlichen gleich smd.
2. Turbmenwelle (1) nach Anspruch 1, wobei jede Austeni¬ tisierungstemperatur im Bereich von 950 °C bis 1150 °C, insbesondere bei 1050 °C, liegt.
3. Turbmenwelle (1) , nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, bei der der erste Grundwerkstoff und der zweite Grund¬ werkstoff jeweils einen Anteil Nickel von 0.1 Gew.% bis 1.8 Gew.% aufweisen, wobei der zweite Grundwerkstoff einen größeren, insbesondere um mehr als 0,1 % größeren, Anteil an Nickel hat.
4. Turbmenwelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der zweite Grundwerkstoff (Angaben m Gewichtspro- zent) 9.5 % bis 10.5 % Cr und 1.0 % bis 1.5 % Ni, insbeson¬ dere 9.8 % Cr und 1.3 % Ni, und der erste Grundwerkstoff 10.0 % bis 12.0 % Cr und 0.2 % bis 0.6 % Ni aufweisen.
5. Turbmenwelle (1) , nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe, bei der der erste Grundwerkstoff aufweist (Angaben m
Gewichtsprozent) :
0 % - 3, 0 % W, 0% - 3, 0% Co und/oder 0'% - 2,0 % Re. 6. Turbmenwelle (1) nach Anspruch 5, bei der der erste Grundwerkstoff aufweist (Angaben in Gewichtsprozent) : 2,4 % - 2,7 % W und/oder 2,4 % - 2,
6 % Co.
7. Turbinenwelle (1) nach Anspruch 5 oder 6, bei der der erste Grundwerkstoff aufweist (Angaben m Gewichtsprozent) : Mo 0 % bis 0.5 %, insbesondere 0.15 % - 0.25 %,
V 0.1 % bis 0.3 %, insbesondere 0.15 % - 0.25 %, Nb 0.02 % bis 0.18 %, insbesondere 0.04 % - 0.08 %, N 0.01 % bis 0.07 %, insbesondere 0.015 % - 0.045 % C 0.05 % bis 0.25 %, insbesondere 0.08 % - 0.12 % und Desoxidationselemente, wie bis 0.15 % Si, bis 0.7 % Mn, insbesondere 0.4 % - 0.6 %, sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen, insbesondere an As, AI, P, Sb, Sn, S.
8. Turbmenwelle (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der zumindest der erste Grundwerkstoff als weitere Legierungskomponente bis 0.03 Gew.%, insbesondere 0.005 Gew.% bis 0.02 Gew.%, Bor aufweist.
9. Turbinenwelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der zweite Grundwerkstoff (Angaben in Gewichtspro¬ zent) aufweist: 1.0 % bis 1.6 % Mo, insbesondere 1.4 %,
0.15 % bis 0.25 % V, insbesondere 0.21 %, 0.03 % bis 0.07 % Nb, insbesondere 0.05 %, 0.03 % bis 0.06 % N, insbesondere 0.04 %, bis 0.1 % Si, 0.1 % bis 0.2 % C, insbesondere 0.16 %,
10. Turbmenwelle (1) , nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, bei der der erste Bereich (4) einen Kernbereich (6) aus dem zweiten Grundwerkstoff aufweist, welcher Kernbereich (6) von einem Mantelbereich (7) aus dem ersten Grundwerkstoff um- mantel t ist .
11. Turbmenwelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Dampfturbine, bei der der erste Bereich (4) der Aufnahme der Laufschaufein des Hochdruckteils und der zweite Bereich (5) der Aufnahme der Laufschaufein des Niederdruck¬ teils der Dampfturbine dient.
12. Verfahren zur Herstellung einer Turbmenwelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem durch Abschmelzen einer Elektrode oder mehrerer Elektroden aus dem ersten Grundwerkstoff der erste Bereich (4) und durch Abschmelzen emer Elektrode oder mehrerer Elektroden aus dem zweiten Grundwerkstoff der zweite Bereich (4) so hergestellt werden, daß sie miteinander verbunden smd.
13. Verfahren zur Herstellung einer Turbmenwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der erste Bereich (4) derart hergestellt wird, daß aus dem ersten Grundwerkstoff em einen Mantelbereich (7) bildender Hohizylinder (8) gebildet wird, welcher Hohizylin¬ der (8) durch Abschmelzen emer Elektrode oder mehrerer Elektroden mit dem zweiten oder einem dritten Grundwerkstoff einen Kernbereich (6) bildend gefüllt wird.
14. Verfahren zur Herstellung einer Turbmenwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der zweite Bereich (5) derart hergestellt wird, daß aus dem zweiten Grundwerkstoff em einen Mantelbereich (7) bildender Hohizylinder (8) gebildet wird, welcher Hohizylin¬ der (8) durch Abschmelzen einer Elektrode oder mehrerer Elektroden mit dem ersten Grundwerkstoff einen Kernbereich (6) bildend gefüllt wird.
PCT/DE1997/000307 1996-02-29 1997-02-19 Turbinenwelle aus zwei legierungen WO1997032112A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP53050597A JP3939758B2 (ja) 1996-02-29 1997-02-19 タービン軸
AT97915295T ATE218184T1 (de) 1996-02-29 1997-02-19 Turbinenwelle aus zwei legierungen
EP97915295A EP0883734B1 (de) 1996-02-29 1997-02-19 Turbinenwelle aus zwei legierungen
DE59707370T DE59707370D1 (de) 1996-02-29 1997-02-19 Turbinenwelle aus zwei legierungen
PL97328874A PL183445B1 (pl) 1996-02-29 1997-02-19 Wał turbiny i sposób wytwarzania wału turbiny
US09/145,215 US6350325B1 (en) 1996-02-29 1998-08-31 Turbine shaft and method for producing a turbine shaft

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1996107736 DE19607736A1 (de) 1996-02-29 1996-02-29 Turbinenwelle
DE19607736.2 1996-02-29
DE19628506.2 1996-07-15
DE1996128506 DE19628506A1 (de) 1996-07-15 1996-07-15 Turbinenwelle

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US09/145,215 Continuation US6350325B1 (en) 1996-02-29 1998-08-31 Turbine shaft and method for producing a turbine shaft

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1997032112A1 true WO1997032112A1 (de) 1997-09-04

Family

ID=26023348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1997/000307 WO1997032112A1 (de) 1996-02-29 1997-02-19 Turbinenwelle aus zwei legierungen

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6350325B1 (de)
EP (1) EP0883734B1 (de)
JP (1) JP3939758B2 (de)
KR (1) KR19990087394A (de)
CN (1) CN1083525C (de)
AT (1) ATE218184T1 (de)
CZ (1) CZ269198A3 (de)
DE (1) DE59707370D1 (de)
PL (1) PL183445B1 (de)
RU (1) RU2175069C2 (de)
WO (1) WO1997032112A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009025197A1 (de) 2008-10-01 2010-04-08 Thyssenkrupp Vdm Gmbh Verfahren zur Herstellung von Verbundmetall-Halbzeugen
EP1564376A3 (de) * 2004-02-14 2013-06-19 Alstom Technology Ltd Rotorkonstruktion für Turbomaschine

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10114612A1 (de) * 2001-03-23 2002-09-26 Alstom Switzerland Ltd Rotor für eine Turbomaschine sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Rotors
ES2283856T3 (es) * 2002-12-05 2007-11-01 Siemens Aktiengesellschaft Arbol de turbina asi como fabricacion de un arbol de turbina.
US7065872B2 (en) * 2003-06-18 2006-06-27 General Electric Company Method of processing a multiple alloy rotor
US6962483B2 (en) * 2003-06-18 2005-11-08 General Electric Company Multiple alloy rotor
US6971850B2 (en) * 2003-06-18 2005-12-06 General Electric Company Multiple alloy rotor and method therefor
GB2424453A (en) 2005-03-24 2006-09-27 Alstom Technology Ltd Steam turbine rotor
CN1325759C (zh) * 2005-05-17 2007-07-11 江津增压器厂 一种小型涡轮轴的制造方法
JP2007332866A (ja) * 2006-06-15 2007-12-27 Toshiba Corp 蒸気タービンロータおよび蒸気タービン
US8132325B2 (en) * 2007-04-10 2012-03-13 Siemens Energy, Inc. Co-forged nickel-steel rotor component for steam and gas turbine engines
DE102007061176B3 (de) * 2007-12-17 2009-04-09 Buderus Edelstahl Gmbh Verfahren zum Herstellen von Turbinenwellen für Energiemaschinen
CN101407016B (zh) * 2008-11-24 2010-06-09 重庆江增机械有限公司 一种涡轮轴的加工方法
US8414267B2 (en) * 2009-09-30 2013-04-09 General Electric Company Multiple alloy turbine rotor section, welded turbine rotor incorporating the same and methods of their manufacture
US9039365B2 (en) * 2012-01-06 2015-05-26 General Electric Company Rotor, a steam turbine and a method for producing a rotor
EP2653587A1 (de) 2012-04-16 2013-10-23 Siemens Aktiengesellschaft Strömungsmaschinenkomponente mit einer Funktionsbeschichtung
RU2556165C1 (ru) * 2014-11-05 2015-07-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Сталь

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB616432A (en) * 1946-08-30 1949-01-21 Power Jets Res & Dev Ltd Improvements relating to turbine rotors and the like bladed structures
US4587700A (en) * 1984-06-08 1986-05-13 The Garrett Corporation Method for manufacturing a dual alloy cooled turbine wheel
US4659288A (en) * 1984-12-10 1987-04-21 The Garrett Corporation Dual alloy radial turbine rotor with hub material exposed in saddle regions of blade ring
US4787821A (en) * 1987-04-10 1988-11-29 Allied Signal Inc. Dual alloy rotor
GB2239826A (en) * 1988-07-29 1991-07-17 Wyman Gordon Co Dual-alloy disk system
US5100050A (en) * 1989-10-04 1992-03-31 General Electric Company Method of manufacturing dual alloy turbine disks
US5161950A (en) * 1989-10-04 1992-11-10 General Electric Company Dual alloy turbine disk
EP0639691A1 (de) * 1993-07-23 1995-02-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Rotor für Dampfturbinen und Verfahren zu seiner Herstellung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63108964A (ja) * 1986-10-24 1988-05-13 Hitachi Ltd 複合鋼塊軸の製造方法
JP3315800B2 (ja) * 1994-02-22 2002-08-19 株式会社日立製作所 蒸気タービン発電プラント及び蒸気タービン
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

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB616432A (en) * 1946-08-30 1949-01-21 Power Jets Res & Dev Ltd Improvements relating to turbine rotors and the like bladed structures
US4587700A (en) * 1984-06-08 1986-05-13 The Garrett Corporation Method for manufacturing a dual alloy cooled turbine wheel
US4659288A (en) * 1984-12-10 1987-04-21 The Garrett Corporation Dual alloy radial turbine rotor with hub material exposed in saddle regions of blade ring
US4787821A (en) * 1987-04-10 1988-11-29 Allied Signal Inc. Dual alloy rotor
GB2239826A (en) * 1988-07-29 1991-07-17 Wyman Gordon Co Dual-alloy disk system
US5100050A (en) * 1989-10-04 1992-03-31 General Electric Company Method of manufacturing dual alloy turbine disks
US5161950A (en) * 1989-10-04 1992-11-10 General Electric Company Dual alloy turbine disk
EP0639691A1 (de) * 1993-07-23 1995-02-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Rotor für Dampfturbinen und Verfahren zu seiner Herstellung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1564376A3 (de) * 2004-02-14 2013-06-19 Alstom Technology Ltd Rotorkonstruktion für Turbomaschine
DE102009025197A1 (de) 2008-10-01 2010-04-08 Thyssenkrupp Vdm Gmbh Verfahren zur Herstellung von Verbundmetall-Halbzeugen
WO2010037355A1 (de) 2008-10-01 2010-04-08 Thyssenkrupp Vdm Gmbh Verfahren zur herstellung von verbundmetall-halbzeugen

Also Published As

Publication number Publication date
CN1083525C (zh) 2002-04-24
PL328874A1 (en) 1999-03-01
EP0883734B1 (de) 2002-05-29
RU2175069C2 (ru) 2001-10-20
JP3939758B2 (ja) 2007-07-04
ATE218184T1 (de) 2002-06-15
DE59707370D1 (de) 2002-07-04
JP2000505523A (ja) 2000-05-09
EP0883734A1 (de) 1998-12-16
PL183445B1 (pl) 2002-06-28
US6350325B1 (en) 2002-02-26
CZ269198A3 (cs) 1998-12-16
CN1212742A (zh) 1999-03-31
KR19990087394A (ko) 1999-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0883734B1 (de) Turbinenwelle aus zwei legierungen
EP2334461B1 (de) Bauteil für eine gasturbine und verfahren zur herstellung des bauteils
DE3789776T2 (de) Hitzebeständiger Stahl und daraus hergestellte Gasturbinenteile.
DE602005005922T2 (de) Ausscheidunggehärteter martensitischer rostfreier Stahl, dessen Herstellungsverfahren und damit hergestellte Turbinenlaufschaufel und diese benutzende Dampfturbine
DE69706224T2 (de) Wärmebeständiger Stahl und Dampfturbinenrotor
DE3823140C2 (de)
DE69523002T2 (de) Wärmebeständige Stähle
DE69800902T2 (de) Hochfester, hochzähiger wärmebestädiger Stahl
DE69034106T2 (de) Hitzebeständiger Stahl- und Rotorwelle einer Dampfturbine
DE19712020A1 (de) Vollmartensitische Stahllegierung
DE69601340T2 (de) Hochfester, hochzaher warmebestandiger stahl und verfahren zu seiner herstellung
EP1002935A1 (de) TiAl-Rotor einer Strömungsmaschine und Herstellungsverfahren
DE3522115A1 (de) Hitzebestaendiger 12-cr-stahl und daraus gefertigte turbinenteile
WO2019180087A1 (de) Rohrelement für gasdruckbehälter und gasdruckbehälter
EP2371977B1 (de) Kobaltlegierung sowie Verfahren zu deren Herstellung
EP3530400A1 (de) Verfahren zum herstellen eines bauteils, insbesondere fahrzeugbauteils, und entsprechend hergestelltes bauteil
DE19531260C5 (de) Verfahren zur Herstellung eines Warmarbeitsstahls
DE3522114A1 (de) Hitzbestaendiger 12-cr-stahl und daraus gefertigte turbinenteile
DE19607736A1 (de) Turbinenwelle
DE19628506A1 (de) Turbinenwelle
DE3143096A1 (de) &#34;legierung auf eisenbasis, verfahren zu ihrer herstellung und damit hergestellte gegenstaende&#34;
AT413544B (de) Hochharte nickelbasislegierung für verschleissfeste hochtemperaturwerkzeuge
DE19614407A1 (de) Martensitisch-austenitischer Stahl
DE2456137C3 (de) Manganstahl und Verfahren zu dessen Wärmebehandlung
DE2313832C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer schmiedbaren Kobaltlegierung

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 97192670.0

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CN CZ HU JP KR PL RU UA US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1997915295

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: PV1998-2691

Country of ref document: CZ

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1019980706809

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09145215

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1997915295

Country of ref document: EP

Ref document number: PV1998-2691

Country of ref document: CZ

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1019980706809

Country of ref document: KR

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1997915295

Country of ref document: EP

WWR Wipo information: refused in national office

Ref document number: PV1998-2691

Country of ref document: CZ

WWR Wipo information: refused in national office

Ref document number: 1019980706809

Country of ref document: KR