WO2009154245A1 - Ｎｉ基合金－高クロム鋼構造物及びその製造方法 - Google Patents

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WO2009154245A1
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西本慎
中野隆
田中良典
藤川立誠
川崎憲治
角屋好邦
山本隆一
平川裕一
重隆司
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三菱重工業株式会社
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    • F05D2230/40—Heat treatment

Definitions

  • Patent application title Ni-base alloy high-grade steel structure and manufacturing method thereof
  • the present invention relates to a Ni-base alloy high-chromium steel structure that constitutes a member that comes into contact with a high-temperature fluid such as a rotor casing such as a steam turbine or a gas turbine, and a method for manufacturing the same.
  • thermal power generation has a high utility value as a power generation method that is safe and capable of handling load fluctuations, and is expected to continue to play an important role in the power generation field.
  • Coal-fired thermal power generation including steam turbines has been progressing with high efficiency compared to the past, and now power generation is generally performed under steam conditions of 60 ° C or lower, and turbine power High-chromium steel (ferritic heat-resistant steel) such as 12 Cr steel that has heat resistance against the steam temperature is used for the main components such as blades.
  • High-chromium steel ferritic heat-resistant steel
  • 12 Cr steel that has heat resistance against the steam temperature
  • Ni-based alloy having higher high-temperature strength as a material for the turbine rotor.
  • Ni-based alloys are difficult to manufacture large steel ingots, so it is difficult to make a large turbine rotor. Because of its high price, it is not practical to manufacture turbine rotors using only Ni-based alloys.
  • Patent Document 1 uses a Ni-based alloy only for parts that must be made of a Ni-based alloy, and the other parts as a turbine rotor made of steel materials have a high temperature of 6500 ° C or higher.
  • a turbine rotor provided in a steam turbine into which steam is introduced, wherein the turbine rotor is divided into a portion made of Ni-based alloy and a portion made of CrMoV steel according to the steam temperature, respectively. Concatenated by welding, A turbine port is disclosed in which the steam temperature of the connecting portion between the Ni-based alloy portion and the Cr MoV steel portion and the CrMoV steel portion is maintained at 580 ° C or lower. ing.
  • the CrMo V steel low CrMo V steel containing 0.85 to 2.5% by weight of 1 is mentioned.
  • Patent Document 1 As the CrMo V steel, a low CrMo V steel containing 0.85 to 2.5% by weight of Cr is cited, and in the low CrMo V steel, N Heat resistance is expected to be insufficient in parts other than those composed of i-base alloys.
  • 12 Cr steel is used instead of low CrMo V steel. It is necessary to use high chrome steel.
  • Patent Document 1 does not disclose heat treatment, and the strength of the welded joint can be ensured. Whether or not it is unknown.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-88525
  • the present invention can maintain the strength at the joint portion by joining the Ni base alloy and the high chromium steel by welding and performing an appropriate heat treatment.
  • An object is to provide a high-grade steel structure and a method for manufacturing the same.
  • the present invention provides:
  • At least two first members made of Ni-based alloy are joined together by welding, and a second member made of high-cut steel is joined to the member joined to the first members.
  • the second member formed of high chromium steel is joined by welding to the member in which the first members are connected to each other, and then to the welded joint between the first members.
  • the second stage aging treatment is applied, and post-weld heat treatment is performed on the welded portion of the first member and the second member.
  • At least two first members formed of an Ni-based alloy are joined together by welding, and a second member formed of high-cut steel on the member joined to the first members.
  • a method of manufacturing a structure configured by joining the members of the first, second, and at least two first members formed of an Ni-based alloy are joined together by welding, and the first members are welded together.
  • the second member made of high chromium steel is welded to the member where the first members are connected to each other. It joins and heat-treats after welding to this welding part, It is characterized by the above-mentioned.
  • the welds between the first members and between the first member and the second member are quenched until they are welded, and in order to ensure the strength characteristics of the welded joint, Post-weld heat treatment according to the hand is essential. Therefore, at the welded part between the Ni base alloys, that is, the welded part between the first members, the first and second aging treatments are performed, and the Ni base alloy and the high chromium steel, that is, the first member The strength of the welded portion can be ensured by performing post-weld heat treatment on the welded portion with the second member.
  • the second stage aging treatment temperature for the welded joint between the first members and the post-weld heat treatment temperature applied to the welded portion of the first member and the second member are the same temperature, and 2
  • the stage aging treatment and the post-weld heat treatment may be performed simultaneously.
  • the first member is a Ni-based alloy and the second member is high-cut steel
  • the second stage aging treatment temperature condition, and the welded portion between the first member and the second member The post-weld heat treatment temperature conditions are almost the same.
  • the first stage aging treatment is performed, the first member and the second member are welded, the second stage aging treatment of the welded joint between the first members, and the welding
  • the time required for the heat treatment can be shortened.
  • the heat treatment is not performed locally only on the welded joint between the first members and the welded portion between the first member and the second member. Heat treatment of the entire material is also effective in preventing variations in residual stress and deformation.
  • the first stage aging treatment of the welded joint between the first members is from 700 to 100.
  • the heat treatment at C, the second-stage aging treatment, and the post-weld heat treatment of the welded portion of the first member and the second member may be performed at 600 to 800 ° C.
  • a second member made of high chromium steel is joined by welding, and a third member made of low-cut steel is joined to the second member by welding, Then, second-stage aging treatment for the welded joint between the first members, post-weld heat treatment to the welded portion of the first member and the second member, and the second member and the third member
  • a post-weld heat treatment may be applied to the welds.
  • Ni-base alloys and high-cut steel can be welded and joined as required.
  • a steam turbine rotor it is necessary to use a Ni-based alloy that has high heat resistance in the vicinity of high-temperature steam, but low heat resistance is not necessary in the vicinity of the end, so low chromium steel is sufficient. It is. Therefore, when the Ni-base alloy high-chromium steel structure of the present invention is used for a rotor of a steam turbine, even if the end portion is made of low-chromium steel, there is no problem in terms of heat resistance. In this way, the overall material cost of the rotor (Ni-based alloy / high-chromium steel structure) can be kept low.
  • a second-stage aging treatment temperature for the welded joint between the first members; a post-weld heat treatment temperature applied to the welded portion of the first member and the second member; and The post-weld heat treatment temperature applied to the welded portion of the member 3 may be the same temperature, and the second aging treatment and the respective post-weld heat treatment may be performed simultaneously.
  • the first member is a Ni-based alloy
  • the second member is high-cut steel
  • the third member is low-cut steel
  • the second stage aging temperature condition, The post-weld heat treatment temperature condition for the welded portion between the member and the second member and the post-weld heat treatment temperature condition for the welded portion between the second member and the third member are substantially the same.
  • the first member and the second member are welded, the second stage aging treatment of the welded joint between the first members, Heat treatment after welding (heat treatment after welding of the welded portion between the first member and the second member, and heat treatment after welding of the welded portion between the second member and the third member)
  • the time required for heat treatment can be shortened.
  • heat treatment is locally performed only on the welded joint between the first members, the welded portion between the first member and the second member, and the welded portion between the second member and the third member. Instead, heat treatment of the entire Ni-base alloy high-chromium structure is effective in preventing variations in residual stress and deformation.
  • the first stage aging treatment of the welded joint between the first members is performed at 7 0 0 to 1 00 0 ⁇ ! / ⁇
  • the second stage aging treatment, the first member and the second aging treatment The post-weld heat treatment of the welded portion of the member and the post-weld heat treatment of the welded portion of the second member and the third member may be performed at 600 to 800.
  • each welded portion can have sufficient strength.
  • At least two first members made of Ni-based alloy are joined together by welding, and a second member made of high-cut steel is joined to the member joined to the first members. At least two first members made of Ni-based alloy are welded together, and the first aging treatment is applied to the welded joint between the first members. Then, a second member formed of high chrome steel is joined to the member in which the first members are connected to each other by welding, and the first member is connected to the welded joint in two steps. It is formed by performing an aging treatment on the eyes and performing post-weld heat treatment on the welded portion of the first member and the second member.
  • At least two first members formed of an Ni-based alloy are joined together by welding, and a second member formed of high chromium steel on the member joined to the first members.
  • the structure is formed by joining at least two first members formed of Ni-based alloy by welding, and 1 is used as a welding joint between the first members.
  • the second member formed of high-cut steel is joined to the member to which the first members are connected by welding, It is formed by performing post-weld heat treatment on the weld.
  • the Ni-base alloy one-piece steel structure according to the present invention has at least two first members joined together by welding, and the first stage aging treatment is performed on the welded joint between the first members.
  • the first member formed of high-cut steel is connected to the first member.
  • 2 members are joined by welding
  • a third member formed of low-cut steel is joined to the second member by welding
  • the first member is connected to the welded joint 2 It is formed by performing aging treatment at the stage, post-weld heat treatment to the welded portion of the first member and the second member, and post-weld heat treatment to the welded portion of the second member and the third member.
  • the first stage aging treatment of the welded joint between the first members is performed at 70 ° C. to: 100 ° C.! /, A post-weld heat treatment of the welded portion of the first member and the second member, and a post-weld heat treatment of the welded portion of the second member and the third member. 8 0 0. It may be formed by implementing in C.
  • the Ni-based alloy high-chromium steel structure of the present invention may be used for the configuration of a rotor or casing of a rotating device into which a working fluid that is steam or combustion gas is introduced.
  • the Ni-based alloy and the high chromium steel can be joined by welding, and the strength at the joint can be maintained by performing an appropriate heat treatment. It is possible to provide a cut-out steel structure and a manufacturing method thereof.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a turbine rotor formed by a Ni-based alloy high-chromium steel structure of the present invention according to Example 1.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a turbine rotor formed by a Ni-based alloy high-chromium steel structure of the present invention according to Example 1.
  • FIG. 2 is a schematic view illustrating a manufacturing process of the turbine rotor according to the first embodiment.
  • 3 is a top cross-sectional view of a steam turbine including an inner casing formed of the Ni-based alloy high-chromium steel structure of the present invention according to Embodiment 2.
  • FIG. 2 is a schematic view illustrating a manufacturing process of the turbine rotor according to the first embodiment.
  • 3 is a top cross-sectional view of a steam turbine including an inner casing formed of the Ni-based alloy high-chromium steel structure of the present invention according to Embodiment 2.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a turbine rotor 1 formed by the Ni-based alloy high-chromium steel structure of the present invention according to Example 1.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a turbine rotor 1 formed by the Ni-based alloy high-chromium steel structure of the present invention according to Example 1.
  • the turbine rotor 1 has two Ni-based alloy parts 1 1 a, lib, two high chromium steel parts 12 a, 12 b, two low chromium steel parts 13 a, 13 b, It is composed of
  • the two Ni-based alloy parts 1 1 1 a and 1 1 b are joined by welding to form a welded joint 21, and the two Ni-based alloy parts 1 1 a and lib are high-cut steel parts 12 a and 1 2b and welded to form welded joints 22a and 22b, respectively, and the low cut steel parts 12a and 12b are welded to the low cut steel parts 13a and 13b, respectively.
  • welded joint 23a is joined to each other to form a welded joint 23a, from one end to the low-cut steel part 13a, welded joint 23a, high-chromium steel part 12a, welded joint 22a, Ni-based alloy part 11 a, welded joint 21, Ni base alloy part 1 1 b, welded joint 22 b, high chromium steel part 12 b, welded joint 23 b, low chromium steel part 13 b Forming.
  • the Ni-based alloy part 11a, lib and the welded joint 21 are arranged at positions exposed to steam having a temperature of 650 ° C or higher, the welded joints 22a and 22b, and the high chromium steel part 12 a and 12 b are located at a position where they are exposed to steam at a temperature of 650 ° C or less, and the front welded joints 23 a and 23 b, and the low chromium steels 13 a and 13 b are further positioned at a low temperature. Placed in. These arrangement temperatures can be set to other temperatures as long as they are below the high temperature limit temperature at which the material constituting each part can be stably used.
  • the Ni-based alloy part has heat resistance that can be used stably even at a high temperature of 650 ° C or higher, preferably about 700 ° C, and is room temperature (also referred to as "normal temperature", the same shall apply hereinafter). It is preferred that the average linear expansion coefficient of up to pressurized et 700 ° C is formed in 12. 4 X 10 one 6 Z ° C ⁇ 15. 5 X N i based alloy is a 10- 6 Z ° C.
  • the Ni-based alloy is not limited to the range of (1) to (6), and has a heat resistance that can be used stably even at a high temperature of 650 ° C or higher, preferably 700 ° C or higher. has one 12. 4X 10 average linear expansion coefficient of the from room temperature to 700 ° C 6 /. C ⁇ 15. 5 X 10- 6 Z. Other compositions may be used as long as they are Ni-based alloys in the C range.
  • % In Table 1 means% by weight.
  • Ni-based alloys (1) to (6) in Table 1 contain inevitable impurities, but the content is preferably closer to 0%.
  • High-chrome steel portions has a stable and usable heat resistant up to a temperature of about 650 ° C, an average linear Rise ⁇ number 1 1. 2X 10 one 6 Bruno from room temperature to 700 ° C. It is preferably made of a high chrome steel is Celsius to 12. 4X 1 0 one 6 Z ° c.
  • a Ni-based alloy having a linear expansion coefficient in the above range the difference in linear expansion coefficient between the Ni-based alloy parts lla and lib and the high chrome steel parts 12a and 12b is reduced.
  • the thermal stress applied to the welded joints 22a and 22b between the base alloy parts 1 1a and 1 1b and the high chromium steel parts 12a and 12b is also reduced. This is because it becomes difficult to secure sufficient strength.
  • This range of high-chromium steel includes 12Cr steel, which is generally used for turbine rotors, and 12Cr steel that has been used for turbine rotors in the past can be used as high-chromium steel.
  • the chromium steels with the compositions (7) and (8) contain unavoidable impurities, but the closer the content is to 0%, the better.
  • the low-cutting steel part rises in the low-cutting steel part that is lower in temperature than the high-cutting steel part.
  • Any material having heat resistance that can be used stably up to a temperature may be used, for example, 2.25 CrMo V steel or CrMo V steel.
  • the low chromium steel part is not limited to 2.25 C rMo V steel or C rMo V steel, but the temperature of the low chromium steel part, which is lower than that of the copper steel part, rises. Any other composition may be used as long as it is a low-chromium steel with heat resistance that can be used stably.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a manufacturing process of the turbine 1 according to the first embodiment.
  • the first manufacturing process is as follows: 101 ⁇ 102 ⁇ 103 ⁇ 104 ⁇ 111 ⁇ 112 ⁇ 115 ⁇ 116 ⁇ 117.
  • the manufacturing process is 101 ⁇ 102 ⁇ 103 ⁇ 104 ⁇ 111 ⁇ 112 ⁇ 113 ⁇ 114, and the third manufacturing process is 101 ⁇ 102 ⁇ 103 ⁇ 104 ⁇ 105 ⁇ 108 ⁇ 109 ⁇ 110,
  • the fourth manufacturing process is 101 ⁇ 102 ⁇ 103 ⁇ 104 ⁇ 105 ⁇ 106 ⁇ 107.
  • the solution treatment of the Ni-based alloy parts 11 a and l i b is performed in 101.
  • First stage aging is 700 to 1000 ° C.
  • the second stage aging of the Ni-base alloy joint 21) that has finished the first stage aging is performed at 111.
  • the second stage aging is performed at 600-800 ° C.
  • the Ni-based alloy part 11a, lib and the high chromium steel parts 12a, 12b are welded at 112 (b '').
  • Heat treatment is performed. The heat treatment is performed at 600 to 800 ° C. 1 15 Ni Ni-based alloy part 1 1 a, lib and high chromium steel part 12 a, 12 b and heat treatment of welded part (b '') 12 b and the low chromium steel parts 13 a and 13 b are welded (c ′ ′ :), and the welded parts (c, ′) are heat treated in 117.
  • the heat treatment is performed at 600 to 800 ° C.
  • the welds between the Ni base alloys are subjected to the first stage aging (104) and the second stage aging (1 1 1). Is heat treated after welding (115), and the welded part of high chromium steel and low chromium steel is heat treated after welding (117) to produce a welded joint with sufficient strength. be able to.
  • the Ni-based alloy parts 1 1 a, 1 1 b and the high chromium steel parts 12 a, 12 b are welded (b ′,) and high chromium steel in 114.
  • the parts 12a, 12b and the low chromium steel parts 13a, 13b are heat-treated on the welds (c, '). The heat treatment is performed at 6 ° C. to 800 ° C.
  • the rotor 1 is manufactured by the above process.
  • the rotor 1 is manufactured by the above process.
  • the second-stage aging of the Ni-base alloy joints and the heat treatment of the welds of the Ni-base alloy parts lla, 11b and the high chromium steel parts 12a, 12b are the same. Taking advantage of the fact that it can be carried out at temperature, the second stage aging and heat treatment were carried out at 108 simultaneously. As a result, the turbine rotor 1 can be manufactured in a shorter time than the first manufacturing process. Also, heat treatment of the entire rotor at 108 is effective in preventing variations in residual stress and deformation.
  • the high chromium steel parts 12a, 12b and the low chromium steel parts 13a, 13b are welded (c).
  • the entire mouthpiece is heat-treated at 600 to 800 ° C.
  • two-stage aging of the Ni-base joint 21 is established, as well as post-weld heat treatment of the weld between the Ni-base alloy part and the high chromium steel part. Heat treatment after welding of the welded portion with the chromium steel portion is also established.
  • the rotor 1 force S is manufactured by the above process.
  • the second stage aging of the Ni-base alloy-to-joints and the welds of the Ni-base alloy parts 1 1 a, lib and the high chromium steel parts 12 a, 12 b By utilizing the fact that heat treatment and heat treatment of the welds of the high-chromium steel parts 12a and 12b and the low chromium steel parts 13a and 13b can be performed at the same temperature, the second-stage aging and heat treatment can be performed. At the same time. As a result, the turbine rotor can be produced in a shorter time than any of the first to third manufacturing steps. 1 can be manufactured, and heat treatment of the entire rotor in 107 is effective in preventing variations in residual stress and deformation.
  • FIG. 3 is a top cross-sectional view of a steam turbine including an inner casing formed of the Ni-based alloy high-chromium steel structure of the present invention according to Example 2.
  • the inner casing will be described below.
  • the steam turbine 30 includes a double-structure casing including an inner casing 31 and an outer casing 34 provided outside thereof. Further, a turbine rotor 36 is provided in the inner casing 33.
  • the steam turbine 30 is provided with a main steam pipe 35 extending through the outer casing 3 4 and the inner casing 31, and steam introduced from the main steam pipe 35 is connected to the inner casing 33. It is configured to flow between a stationary blade (not shown) attached to the inner peripheral surface and a moving blade (not shown) attached to the outer peripheral surface of the rotor 36.
  • the inner casing 30 is formed of the Ni-based alloy single high chromium steel structure of the present invention. As shown in FIG. 3, the inner casing 3 3 is composed of two Ni-based alloy parts 3 2 a and 3 2 b and one high chromium steel part 3 3.
  • the two Ni-based alloy parts 3 2 a and 3 2 b are joined by welding to form a welded joint 4 2, and the Ni-based alloy part 3 2 b is joined to the high chromium steel part 3 3 by welding.
  • welded joint 4 3 By forming welded joint 4 3 from one end, Ni base alloy part 3 2 a, welded joint 4 2, Ni base alloy part 3 2 b, welded joint 4 3, high chromium steel part 3 3 in this order
  • An integrated internal casing 3 1 is formed.
  • the Ni-based alloy part 3 2 a is provided so as to surround the main steam pipe 35, and the high-temperature part around which the steam is introduced is the Ni-based alloy part 3 2 a or 3 2 b It is formed with.
  • Ni base alloy parts 3 2 a and 3 2 b and the high-cut steel part 3 3 can be made of the materials shown in Tables 1 and 2 as in Example 1.
  • Example 2 It can be produced by the same method as in Example 1 summarized in FIG. However, unlike Example 1, Example 2 does not have a low-chromium steel part, so that (A) the first production method, (B) the second production method, (C) the first production method in Example 1 (D)
  • the fourth manufacturing method has the same meaning as the first manufacturing method and the second manufacturing method, and the third manufacturing method and the fourth manufacturing method.
  • Ni-base alloy and high-chromium steel are joined by welding and subjected to appropriate heat treatment to maintain the strength at the joint. Can be used.

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Abstract

本発明は、Ｎｉ基合金と高クロム鋼との溶接による接合部の強度を維持するために、Ｎｉ基合金で形成された少なくとも２つの第１の部材同士を溶接によって接合し、１段目の時効処理を施してから、第１の部材同士が接続された部材に、高クロム鋼で形成された第２の部材を溶接によって接合し、その後、第１の部材同士が接続された部材への２段目の時効処理の施工、及び前記第１の部材と第２の部材の溶接部への溶接後熱処理を施すものである。

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】 N i基合金一高ク口ム鋼構造物及びその製造方法
【技術分野】
本発明は、 主に蒸気タ一ビンやガスタ一ビンなどのロータゃケーシングなど高 温流体に接触する部材を構成する N i基合金一高クロム鋼構造物及びその製造方 法に関する。
【背景技術】
現在、 主要な発電方法として原子力、 火力、 水力の 3つの方法が用いられてお り、 資源量及びエネルギー密度の観点から、 今後も前記 3つの発電方法が主要な 発電方法として用いられていくと予想される。 中でも火力発電は安全で負荷変動 への対応能力の高い発電方法として利用価値が高く、 発電分野において今後も引 き続き重要な役割を果たしていくものと予想される。
蒸気タービンを含む石炭焚火力発電では、 従来より高効率ィ匕が進められてきて おり、 現在では一般的に 6 0 0 °C級以下の蒸気条件で発電が行われ、 タービン口 ータ、 動翼等の主要部材には前記蒸気温度に対する耐熱性を有する 1 2 C r鋼な どの高クロム鋼 （フェライト系耐熱鋼） が用いられている。
また近年、 C 02排出量削減と、 更なる熱効率向上のために、 7 0 0 °C級の蒸 気条件を採用した発電技術が求められているが、 7 0 0 °C級の蒸気条件を採用す ると前記 1 2 C r鋼などの高クロム鋼 （フェライト系耐熱鋼） では強度不足とな る。
そこで、 タービンロータの材料として、 更に高い高温強度を有する N i基合金 を適用することが考えられる力 N i基合金は大型鋼塊の製造が難しいためター ビンロータの大型ィ匕が難しく、 さらに非常に高価格であるため、 N i基合金のみ を用いてタービンロータを製造することは現実的ではない。
そこで、 特許文献 1には N i基合金で構成することが必須な部位にのみ N i基 合金を用い、 それ以外の部位は鉄鋼材料で構成したタービンロータとして、 6 5 0 °C以上の高温蒸気が導入される蒸気タービンに備えられるタービンロータであ つて、 前記タービンロータが、 蒸気温度に応じて N i基合金からなる部分と C r M o V鋼からなる部分に分割された部位をそれぞれ溶着により連結して構成され、 前記 N i基合金からなる部分と前記 C r M o V鋼からなる部分との連結部及び前 記 CrMoV鋼からなる部分の蒸気温度が 580°C以下に維持されるタービン口 ータが開示されている。 また C rMo V鋼としては、 じ1：が重量％で0. 85〜 2. 5%含有される低 C rMo V鋼が挙げられている。
しかしながら、 特許文献 1に開示された技術においては、 C rMo V鋼として C rが重量％で 0.85〜 2.5 %含有される低 C rMo V鋼が挙げられており、 該低 C rMo V鋼では N i基合金で構成される部位以外の部位において耐熱性が 不足することが予想され、 高温の蒸気タ一ビンやガスタ一ビンで使用する場合に は低 C rMo V鋼に代えて 12 C r鋼などの高クロム鋼を用いる必要がある。 また、 溶接後の継手部の強度を確保するためには溶接後に適切な処理を行う必 要があるが、 特許文献 1には熱処理については開示されておらず溶接継手部の強 度が確保できているか否か不明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献 1】 特開 2008— 88525号公報
【発明の概要】
従って、 本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、 N i基合金と高クロム鋼とを 溶接によって接合し、 適切な熱処理を施すことで前記接合部における強度を維持 することができる N i基合金一高ク口ム鋼構造物及びその製造方法を提供するこ とを目的とする。
上記課題を解決するため本発明にお 、ては、
N i基合金で形成された少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によって接合 し、 該第 1の部材同士が接合された部材に高ク口ム鋼で形成された第 2の部材を 接合することで形成される構造物の製造方法であって、 N i基合金で形成された 少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によって接合し、 該第 1の部材同士の溶 接継手に 1段目の時効処理を施してから、 前記第 1の部材同士が接続された部材 に、 高クロム鋼で形成された第 2の部材を溶接によって接合し、 その後、 前記第 1の部材同士の溶接継手への 2段目の時効処理の施工、 及び前記第 1の部材と第 2の部材の溶接部への溶接後熱処理を施すことを特徴とする。 また、 N i基合金で形成された少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によつ て接合し、 該第 1の部材同士が接合された部材に高ク口ム鋼で形成された第 2の 部材を接合することで構成される構造物の製造方法であって、 N i基合金で形成 された少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によって接合し、 該第 1の部材同 士の溶接継手に 1段目の時効処理及ぴ 2段目の時効処理を施してから、 前記第 1 の部材同士が接続された部材に、 高クロム鋼で形成された第 2の部材を溶接によ つて接合し、 該溶接部へ溶接後熱処理を施すことを特徴とする。
前記第 1の部材同士、 及び第 1の部材と第 2の部材との溶接部は、 溶接したま までは焼き入れ状態となっており、 溶接継手の強度特性を確保するためには各,継 手に応じた溶接後熱処理が不可欠である。 そのため、 N i基合金同士の溶接部即 ち第 1の部材同士の溶接部では、 1段目及び 2段目の時効処理を行い、 N i基合 金と高クロム鋼即ち第 1の部材と第 2の部材との溶接部は溶接後熱処理を施すこ とで溶接部の強度を確保することができる。
また、 前記第 1の部材同士の溶接継手への 2段目の時効処理温度と、 前記第 1 の部材と第 2の部材の溶接部へ施す溶接後熱処理温度と、 を同一温度とし、 前記 2段目の時効処理と前記溶接後熱処理を同時に行つてもよい。
前記第 1の部材が N i基合金、 第 2の部材が高ク口ム鋼であるとき、 前記 2段 目の時効処理温度条件と、 前記第 1の部材と第 2の部材との溶接部の溶接後熱処 理温度条件とはほぼ同じである。
そこで、 前記 1段目の時効処理を施した後、 前記第 1の部材と前記第 2の部材 とを溶接し、 前記第 1の部材同士の溶接継手の 2段目の時効処理と、 前記溶接後 熱処理を同時に行うことで、 熱処理に要する時間を短縮することができる。 なお、 このとき、 前記第 1の部材同士の溶接継手、 第 1の部材と第 2の部材と の溶接部だけに局所的に熱処理を行うのではなく、 N i基合金一高ク口ム構造物 全体を熱処理すると残留応力のばらつきや変形防止にも効果的である。
また、 前記第 1の部材同士の溶接継手の 1段目の時効処理を 7 0 0〜 1 0 0 0。Cで行レヽ、 前記 2段目の時効処理、 前記第 1の部材と第 2の部材の溶接部の溶 接後熱処理を 6 0 0〜8 0 0 °Cで実施してもよい。
このような温度範囲で熱処理を実施することで、 前記各溶接部に充分な強度を 持たせることができる。
また、 少なくとも 2つの前記第 1の部材同士を溶接によって接合し、 該第 1の 部材同士の溶接継手に 1段目の時効処理を施してから、 前記第 1の部材同士が接 続された部材に、 高クロム鋼で形成された第 2の部材を溶接によって接合し、 さ らに、 前記第 2の部材に低ク口ム鋼で形成された第 3の部材を溶接によつて接合 し、 その後、 前記第 1の部材同士の溶接継手への 2段目の時効処理、 前記第 1の 部材と第 2の部材の溶接部への溶接後熱処理、 及び前記第 2の部材と第 3の部材 の溶接部への溶接後熱処理を施してもよい。
N i基合金及び高ク口ム鋼だけでなく、 必要に応じて低ク口ム鋼を溶接して接 合することもできる。 例えば蒸気タービンのロータでは、 高温の蒸気が通過する 付近では高い耐熱性を有する N i基合金とする必要があるが、 端部付近ではさほ ど高い耐熱性は必要ないため低クロム鋼で充分である。 そのため本発明の N i基 合金一高クロム鋼構造物を蒸気タービンのロータに用いる場合にはその端部を低 クロム鋼としても耐熱の面からは問題なく、 低クロム鋼を一部に使用することで ロータ （N i基合金一高クロム鋼構造物） 全体の材料費を低額に抑えることがで さる。
また、 前記第 1の部材同士の溶接継手への 2段目の時効処理温度と、 前記第 1 の部材と第 2の部材の溶接部へ施す溶接後熱処理温度と、 前記第 2の部材と第 3 の部材の溶接部へ施す溶接後熱処理温度と、 を同一温度とし、 前記 2段目の時効 処理と前記各々の溶接後熱処理を同時に行つてもよい。
前記第 1の部材が N i基合金、 第 2の部材が高ク口ム鋼、 第 3の部材が低ク口 ム鋼であるとき、 前記 2段目の時効処理温度条件と、 前記第 1の部材と第 2の部 材との溶接部の溶接後熱処理温度条件と、 前記第 2の部材と第 3の部材との溶接 部の溶接後熱処理温度条件はほぼ同じである。
そこで、 前記 1段目の時効処理を施した後、 前記第 1の部材と前記第 2の部材 とを溶接し、 前記第 1の部材同士の溶接継手の 2段目の時効処理と、 前記各々の 溶接後熱処理 （前記第 1の部材と第 2の部材との溶接部の溶接後熱処理、 及び前 記第 2の部材と第 3の部材との溶接部の溶接後熱処理） を同時行うことで、 熱処 理に要する時間を短縮することができる。 なお、 このとき、 前記第 1の部材同士の溶接継手、 第 1の部材と第 2の部材と の溶接部及び第 2の部材と第 3の部材との溶接部だけに局所的に熱処理を行うの ではなく、 N i基合金一高クロム構造物全体を熱処理すると残留応力のばらつき や変形防止にも効果的である。
また、 前記第 1の部材同士の溶接継手の 1段目の時効処理を 7 0 0〜 1 0 0 0 ^で行!/ヽ、 前記 2段目の時効処理、 前記第 1の部材と第 2の部材の溶接部の溶 接後熱処理、 及び前記第 2の部材と第 3の部材の溶接部の溶接後熱処理を 6 0 0 〜8 0 0でで実施してもよい。
このような温度範囲で熱処理を実施することで、 前記各溶接部に充分な強度を 持たせることができる。
また、 課題を解決するための構造物の発明として、
N i基合金で形成された少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によって接合 し、 該第 1の部材同士が接合された部材に高ク口ム鋼で形成された第 2の部材を 接合することで形成される構造物であって、 N i基合金で形成された少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によって接合し、 該第 1の部材同士の溶接継手に 1 段目の時効処理を施してから、 前記第 1の部材同士が接続された部材に、 高クロ ム鋼で形成された第 2の部材を溶接によつて接合し、 前記第 1の部材同士の溶接 継手への 2段目の時効処理の施工、 及び前記第 1の部材と第 2の部材の溶接部へ の溶接後熱処理を施すことで形成されることを特徴とする。
また、 N i基合金で形成された少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によつ て接合し、 該第 1の部材同士が接合された部材に高クロム鋼で形成された第 2の 部材を接合することで構成される構造物であって、 N i基合金で形成された少な くとも 2つの第 1の部材同士を溶接によって接合し、 該第 1の部材同士の溶接継 手に 1段目の時効処理及び 2段目の時効処理を施してから、 前記第 1の部材同士 が接続された部材に高ク口ム鋼で形成された第 2の部材を溶接によつて接合し、 該溶接部へ溶接後熱処理を施すことで形成されることを特徴とする。
本発明の N i基合金一高ク口ム鋼構造物は、 少なくとも 2つの前記第 1の部材 同士を溶接によつて接合し、 該第 1の部材同士の溶接継手に 1段目の時効処理を 施して力ゝら、 前記第 1の部材同士が接続された部材に高ク口ム鋼で形成された第 2の部材を溶接によつて接合し、 前記第 2の部材に低ク口ム鋼で形成された第 3 の部材を溶接によつて接合し、 前記第 1の部材同士の溶接継手への 2段目の時効 処理、 前記第 1の部材と第 2の部材の溶接部への溶接後熱処理、 及び前記第 2の 部材と第 3の部材の溶接部への溶接後熱処理を施すことで形成してもよレ、。 また、 本発明の N i基合金一高クロム鋼構造物は、 前記第 1の部材同士の溶接 継手の 1段目の時効処理を 7 0 0〜： 1 0 0 0 °Cで行!/、、 前記 2段目の時効処理、 前記第 1の部材と第 2の部材の溶接部の溶接後熱処理、 及び前記第 2の部材と第 3の部材の溶接部の溶接後熱処理を 6 0 0〜 8 0 0。Cで実施することで形成して あよい。
さらに、 本発明の N i基合金一高クロム鋼構造物は、 蒸気又は燃焼ガスである 作動流体が導入される回転機器のロータ又はケーシングの構成に用いてもよい。 以上記載のごとく本発明によれば、 N i基合金と高クロム鋼とを溶接によって 接合し、 適切な熱処理を施すことで前記接合部における強度を維持することがで きる N i基合金一高ク口ム鋼構造物及びその製造方法を提供することができる。 【図面の簡単な説明】
【図 1】 実施例 1に係る本発明の N i基合金一高クロム鋼構造物によって 形成されるタービンロータの構成を模式的に示した平面図である。
【図 2】 実施例 1に係るタービンロータの製造工程を表した概略図である。 【図 3】 実施例 2に係る本発明の N i基合金一高クロム鋼構造物によって 形成される内部ケーシングを備えた蒸気タービンの上部断面図である。
【発明を実施するための形態】
以下、 図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。 但 しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、 材質、 形状、 その相対的配置等 は特に特定的な記載がない限りは、 この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではな く、 単なる説明例に過ぎない。
【実施例 1】
図 1は、 実施例 1に係る本発明の N i基合金一高クロム鋼構造物によって形成 されるタービンロータ 1の構成を模式的に示した平面図である。
(構成） まず図 1を用いて実施例 1に係る 650°C以上の蒸気が導入される蒸気タービ ンに用いられるタービンロータの構成について説明する。
図 1に示すように、タービンロータ 1は、 2つの N i基合金部 1 1 a、 l i b, 2つの高クロム鋼部 12 a、 12 b, 2つの低クロム鋼部 13 a、 13 b力、ら構 成されている。
2つの N i基合金部 1 1 aと 1 1 bは溶接によって接合されて溶接継手 21を 形成し、 2つの N i基合金部 1 1 a、 l i bはそれぞれ高ク口ム鋼部 12 a、 1 2 bと溶接によって接合されてそれぞれ溶接継手 22 a、 22 bを形成し、 さら に髙ク口ム鋼部 12 a、 12 bはそれぞれ低ク口ム鋼部 13 a、 13 bと溶接に よつて接合されてそれぞれ溶接継手 23 aを形成することで、 一端部から低ク口 ム鋼部 13 a、 溶接継手 23 a、 高クロム鋼部 12 a、 溶接継手 22 a、 N i基 合金部 11 a、 溶接継手 21、 N i基合金部 1 1 b、 溶接継手 22 b、 高クロム 鋼部 12 b、 溶接継手 23 b、 低クロム鋼部 13 bの順に一体ィ匕されたタービン ロータ 1を形成している。
また、 前記 N i基合金部 1 1 a、 l i b及び溶接継手 21は 650 °C以上の温 度の蒸気に晒される位置に配置され、 溶接継手 22 a並びに 22 b、 及び高クロ ム鋼部 12 a並びに 12 bは 650 °C以下の温度の蒸気に晒される位置に配置さ れ、 前部溶接継手 23 a並びに 23 b、 及ぴ低クロム鋼 13 a並びに 13 bは更 に低レヽ温度の位置に配置される。 これらの配置温度は前記各部位を構成する材料 を安定して使用可能な高温限界温度以下であれば他の温度に設定することもでき る。
(材料）
次に、 タービンロータ 1を構成する、 1基合金部1 1 &、 l i b, 高クロム 鋼部 12 a、 12 b、 低クロム鋼部 13 a、 13 bの材料について説明する。
(A) N i基合金部
N i基合金部は、 650°C以上であって好ましくは 700°C程度の高温であつ ても安定して使用可能な耐熱性を有し、 室温 （「常温」 ともいう。 以下同様。） か ら 700°Cまでの平均線膨張係数が 12. 4 X 10一6 Z°C〜15. 5 X 10— 6 Z°Cである N i基合金で形成されていることが好ましい。 前記範囲の線膨張係数 を有する N i基合金を用いることで、 N i基合金部l l a、 l i bと高クロム鋼 部 12 a、 12 bとの線膨張係数の差が小さくなるため、 N i基合金部 1 1 a、 1 1 bと高クロム鋼部 12 a、 12 bとの間の溶接 ¾手 22 a、 22 bにかかる 熱応力も小さくなり、 従って前記溶接継手における強度を確保しやすくなるため である。
前記線膨 数が 12. 4X 10— 6/° (：〜 15. 5 X 10一6 Z°Cである N i基 合金の例として表 1にまとめた （1) 〜 （6) の化学組成範囲の材料が挙げられ る。
なお、 N i基合金は、 （ 1 )〜（ 6 )の範囲に限定されるものではなく、 650°C 以上好ましくは 700°C以上の高温であっても安定して使用可能な耐熱性を有し、 室温から 700°Cまでの平均線膨張係数が前記の 12. 4X 10一6/。 C〜 15. 5 X 10— 6Z。Cの範囲の N i基合金であれば他の組成であってもよい。
【表 1】
Figure imgf000010_0001
表 1中における％は重量％を意味する。
また、 表 1中における （1) 〜 （6) の,袓成の N i基合金には不可避的不純物 も含まれるが、 その含有率は 0%に近いほど好ましい。 (B) 高クロム鋼部
高クロム鋼部は、 650°C程度の温度まで安定して使用可能な耐熱性を有し、 室温から 700 °Cまでの平均線膨 ^数が 1 1. 2X 10一6ノ。 C〜 12. 4X 1 0一6 Z°cである高クロム鋼で形成されていることが好ましい。前記範囲の線膨張 係数を有する N i基合金を用いることで、 N i基合金部l l a、 l i bと高クロ ム鋼部 12 a、 12 bとの線膨張係数の差が小さくなるため、 N i基合金部 1 1 a、 1 1 bと高クロム鋼部 12 a、 12 bとの間の溶接継手 22 a、 22 bにか かる熱応力も小さくなり、 従つて前記溶接継手にぉレ、ても充分な強度を確保しゃ すくなるためである。
前記線膨張係数が 11. 2 X 10一6 Z°C〜12. 4 X 10— 6/°Cである高クロ ム鋼として表 2にまとめた （7) (8) の化学組成範囲の材料が挙げられる。 なお、 高クロム鋼は、 （7) (8) の範囲に限定されるものではなく、 650°C 程度の温度まで安定して使用可能な耐熱性を有し、 室温から 700°Cまでの平均 線膨張係数が前記の 11. 2X 10一6ノ。 C〜 12. 4X 10— 6Z°Cの範囲の高ク 口ム鋼であれば他の組成であってもよい。
このような範囲の高クロム鋼には、 一般にタービンロータに使用される 12C r鋼も含まれており、 従来よりタービンロータに使用されている 12Cr鋼を高 クロム鋼として使用できる。
【表 2】
(7) (8)
c ^ 0.10% 0.08〜0.25¾
Si ≤0.10% ≤0Λ0%
n 0.05〜1·5¾
Ni ≤1.5¾ 0.05〜1.0¾
Cr 7〜10X 10〜12.59i
Mo (下記参照） 0.6-Ί.9»
W (下記参照） 1.0~1.95%
V 0.10~0.30X ( 0〜0.35X
Nb 0.02-0.10¾ 0.02-0.10%
N 0·01〜0.0794 0.01 -0.08%
Al ≤o %
B 0.001〜0.01Χ
Co 2.0~8.0%
Fe Bal. Bal.
A(1. 75%M
o、 0. 0%W)、
B(1. 75%M
o、0. 5%W)、
C(1. 53%M
o, 0. 5%W)、
D(1. 3%Mo、
1. 0%W)、E
(2. 0%Mo、
その他条件
1. 0%W)、F
(2. 5%Mo,
0. 5%W)% G
(2. 5% o,
0. 0%W)、A
を結ぶ直線の
内側 (直線を含
まず》の量を含
有 表 2中における％は重量。 /0を意味する。
また、表 2中における （7 ) ( 8 )の組成の髙クロム鋼には不可避的不純物も含 まれるが、 その含有率は 0 %に近いほど好ましレ、。
( C) 低クロム鋼部
低ク口ム鋼部は、 前記高ク口ム鋼部よりも低温である低ク口ム鋼部が上昇する 温度まで安定して使用可能な耐熱性を有するものであればよく、 例えば 2. 25 C rMo V鋼又は C r Mo V鋼などが挙げられる。
なお、 低クロム鋼部は、 2. 25C rMo V鋼又は C rMo V鋼に限定される ものではなく、 前記髙ク口ム鋼部よりも低温である低ク口ム鋼部が上昇する温度 であっても安定して使用可能な耐熱性を有する低クロム鋼であれば他の組成であ つてもよレヽ。
(製造方法）
次に図 1及ぴ図 2を参照しながら実施例 1に係るタービン 1の製造方法につい て説明する。
図 2は実施例 1に係るタービン 1の製造工程を表した概略図である。
図 2においては 4種類の製造工程を概略図で示しており、 第 1の製造工程は 1 01→102→103→104→111→112→ 115→ 116→ 117のェ 程であり、 第 2の製造工程は 101→102→103→104→111→112 →113→114の工程であり、 第 3の製造工程は 101→102→103→1 04→105→108→109→110の工程であり、 第 4の製造工程は 101 →102→103→104→105→106→107である。
以下においては第 1の製造工程から順に説明していく。
(A) 第 1の製造工程
第 1の製造工程においては、 101でまず N i基合金部 11 a、 l i bの溶体 化処理を行う。
次に 102で N i基合金部同士を溶接し、 必要に応じて 103で N i基合金同士 継手 21の溶体ィヒ処理を実施する。 次いで 104で N i基合金同士継手 21の 1 段目時効を行う （a)。 1段目時効は 700〜； 1000°Cの範囲で行う。
104で前記 1段目時効が終了すると、 111で引き続いて、 1段目時効を終 えた N i基合金同士継手 21 ) の 2段目時効を行う。 2段目時効は 600〜 800°Cで実施する。
111で 2段目時効が終了すると 112で N i基合金部 11 a、 l i bと高ク ロム鋼部 12 a、 12 bとを溶接し （b ' ' )、 115で該溶接部 (b ' ') の 熱処理を実施する。 該熱処理は 600〜800°Cで実施する。 1 15で N i基合金部 1 1 a、 l i bと高クロム鋼部 12 a、 12 bとの溶接 部 （ b ' ' ) の熱処理が終了すると、 1 16で高ク口ム鋼部 12 a、 12 bと低 クロム鋼部 13 a、 13 bとを溶接し （c ' ' '：)、 1 17で該溶接部 （c , ' ) に熱処理を施す。 該熱処理は 600〜800°Cで実施する。
以上の 101から 117の工程により、 N i基合金同士の溶接部は 1段目時効 (104) 及び 2段目時効 （1 1 1) が施され、 N i基合金と高クロム鋼の溶接 部は溶接後に熱処理 （1 15) が施され、 高クロム鋼と低クロム鋼の溶接部は溶 接後に熱処理 （117) が施され、 溶接継手部にも充分な強度を持たせたロータ を製造することができる。
(B) 第 2の製造工程
第 2の製造工程は、 前記第 1の製造工程と図 2における 1 12までは同じであ るのでその説明を省略する。
1 12で N i基合金部 11 a、 l i bと高クロム鋼部 12 a、 12 bとを溶接 ( b ' ' ) すると、 次いで 1 13で高ク口ム鋼部 12 a、 12 bと低クロム鋼部 13 a、 13 bとを溶接 (c ' ') する。
1 13で前記溶接 (c ' ') が終了すると、 114で N i基合金部 1 1 a、 1 1 bと高クロム鋼部 12 a、 12 bの溶接部 （b ' , ) と高クロム鋼部 12 a、 1 2 bと低クロム鋼部 13 a、 1 3 bとを溶接部 （ c , ' ) とに熱処理を施す。 該熱処理は 6◦ 0〜 800 °Cで実施する。
以上の工程によりロータ 1が製造される。
第 2の製造工程においては、 N i基合金部 1 1 a、 l i bと高クロム鋼部 12 a、 12 bの溶接部の熱処理と、 高ク口ム鋼部 12 a、 12 bと低クロム鋼部 1 3 a、 13 bとの溶接部の熱処理とを同じ温度で実施できることを利用して、 1 12, 113で溶接を実施した後、 114で同時に熱処理を実施した。 これによ り、 第 1の製造工程よりも短時間でタービンロータ 1の製造が可能となる。
(C) 第 3の製造工程
第 3の製造工程は、 前記第 1及び第 2の製造工程と図 2における 104までは 同じであるのでその説明を省略する。
104で N i基合金同士継手 21の 1段目の時効処理が終了すると、 105で N i基合金部 1 1 a、 l i bと高クロム鋼部 12 a、 12 bとを溶接 ( b )する。 該溶接が終了すると 108でロータ全体に 600〜 800°Cで熱処理を施す。 こ れにより N i基同士継手 21の 2段時効が成立するとともに、 N i基合金部と高 ク口ム鋼部との溶接部の溶接後の熱処理も成立する。
108で熱処理が終了すると、 109で高クロム鋼部 12 a、 12 bと低クロ ム鋼部 13 a、 13 bとを溶接 （ c ' ) し、 1 10で該溶接部 (c ') に 600 〜 800 °Cで熱処理を施す。
以上の工程によりロータ 1が製造される。
第 3の製造工程においては、 N i基合金部同士継手の 2段目時効と、 N i基合 金部 l l a、 11 bと高クロム鋼部 12 a、 12 bの溶接部の熱処理とを同じ温 度で実施できることを利用して、 該 2段目時効と熱処理を 108で同時に実施し た。 これにより、 第 1の製造工程よりも短時間でタービンロータ 1の製造が可能 となる。 また、 108でロータ全体を熱処理することで残留応力のばらつきや変 形防止にも効果的である。
(D) 第 4の製造工程
第 4の製造工程は、 前記第 3の製造工程と図 2における 105までは同じであ るのでその説明を省略する。
105で N i基合金部 11 a、 l i bと高クロム鋼部 12 a、 12 bとを溶接
(b) すると、 次いで 106で高クロム鋼部 12 a、 12 bと低クロム鋼部 13 a、 13 bとを溶接 （ c ) する。 該溶接が終了すると口ータ全体に 600〜 80 0 °Cで熱処理を施す。 これにより N i基同士継手 21の 2段時効が成立するとと もに、 N i基合金部と高クロム鋼部との溶接部の溶接後の熱処理も成立し、 さら に高クロム鋼部と低クロム鋼部との溶接部の溶接後の熱処理も成立する。
以上の工程によりロータ 1力 S製造される。
第 4の製造工程におレ、ては、 N i基合金部同士継手の 2段目時効と、 N i基合 金部 1 1 a、 l i bと高クロム鋼部 12 a、 12bの溶接部の熱処理と、 高ク口 ム鋼部 12 a、 12 bと低クロム鋼部 13 a、 13 bの溶接部の熱処理とを同じ 温度で実施できることを利用して、 該 2段目時効と熱処理を 107で同時に実施 した。 これにより、 第 1〜第 3の何れの製造工程よりも短時間でタービンロータ 1の製造が可能となるとともに、 1 0 7でロータ全体を熱処理することで残留応 力のばらつきや変形防止にも効果的である。
【実施例 2】
図 3は、 実施例 2に係る本発明の N i基合金一高クロム鋼構造物によって形成 される内部ケーシングを備えた蒸気タービンの上部断面図である。
以下内部ケーシングについて説明する。
隱）
図 3に示すように蒸気タービン 3 0は、 内部ケーシング 3 1とその外側に設け られた外部ケーシング 3 4とから構成される二重構造のケーシングを備えている。 また、 内部ケーシング 3 3内にはタービンロータ 3 6が貫設されている。 また蒸 気タービン 3 0には、 主蒸気管 3 5が外側ケーシング 3 4及び内側ケーシング 3 1を貫通して設けられ、 該主蒸気管 3 5から導入された蒸気が前記内側ケーシン グ 3 3の内周面に取り付けた静翼 （不図示） とロータ 3 6の外周面に取り付けた 動翼 （不図示） の間を流通するように構成されている。
前記内部ケーシング 3 0は、 本発明の N i基合金一高クロム鋼構造物によって 形成される。 図 3に示すように、 内部ケーシング 3 3は、 2つの N i基合金部 3 2 a、 3 2 b、 1つの高クロム鋼部 3 3から構成されている。
2つの N i基合金部 3 2 aと 3 2 bは溶接によって接合されて溶接継手 4 2を 形成し、 N i基合金部 3 2 bは高クロム鋼部 3 3と溶接によつて接合されて溶接 継手 4 3を形成することで、 一端部から N i基合金部 3 2 a、 溶接継手 4 2、 N i基合金部 3 2 b , 溶接継手 4 3、 高クロム鋼部 3 3の順に一体化された内部ケ 一シング 3 1を形成している。
また、 前記 N i基合金部 3 2 aは前記主蒸気管 3 5を取り囲むようにして設け られており、 蒸気が導入される周囲の高温部は N i基合金部 3 2 a又は 3 2 bで 形成されている。
(材料）
N i基合金部 3 2 a、 3 2 b及び高ク口ム鋼部 3 3は、 実施例 1と同様に例え ば表 1及び表 2にまとめた材料とすることができる。
(製造方法） 図 2にまとめた実施例 1と同様の方法で製造することができる。 但し実施例 2 においては実施例 1と異なり低クロム鋼部を設けていないため、 実施例 1におけ る前記（A)第 1の製造方法、 （B)第 2の製造方法、 （C)第 3の製造方法、 （D) 第 4の製造方法は、 第 1の製造方法と第 2の製造方法、 第 3の製造方法と第 4の 製造方法が同義となり、 図 2における
• 101→102→103→104→11 1→1 12→1 14
• 101→102→103→104→105→107
の 2種類の製造方法が例示できる。
【産業上の利用可能性】
N i基合金と高クロム鋼とを溶接によって接合し、 適切な熱処理を施すことで 前記接合部における強度を維持することができる N i基合金一高ク口ム鋼構造物 及びその製造方法として利用することができる。

Claims

【書類名】 請求の範囲
【請求項 1】
N i基合金で形成された少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によって接合 し、 該第 1の部材同士が接合された部材に髙ク口ム鋼で形成された第 2の部材を 接合することで形成される構造物の製造方法であって、
N i基合金で形成された少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によって接合 し、
該第 1の部材同士の溶接継手に 1段目の時効処理を施してから、 前記第 1の部 材同士が接続された部材に、 高クロム鋼で形成された第 2の部材を溶接によって 接合し、
その後、 前記第 1の部材同士の溶接継手への 2段目の時効処理の施工、 及び前 記第 1の部材と第 2の部材の溶接部への溶接後熱処理を施すことを特徴とする N i基合金一高ク口ム鋼構造物の製造方法。
【請求項 2】
N i基合金で形成された少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によって接合 し、 該第 1の部材同士が接合された部材に高ク口ム鋼で形成された第 2の部材を 接合することで構成される構造物の製造方法であって、
N i基合金で形成された少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によって接合 し、
該第 1の部材同士の溶接継手に 1段目の時効処理及ぴ 2段目の時効処理を施し てから、 前記第 1の部材同士が接続された部材に、 高クロム鋼で形成された第 2 の部材を溶接によって接合し、 該溶接部へ溶接後熱処理を施すことを特徴とする N i基合金一高クロム鋼構造物の製造方法。
【請求項 3】
前記第 1の部材同士の溶接継手への 2段目の時効処理温度と、 前記第 1の部 材と第 2の部材の溶接部へ施す溶接後熱処理温度と、 を同一温度とし、
前記 2段目の時効処理と前記溶接後熱処理を同時に行うことを特徴とする請求 項 1記載の N i基合金一高ク口ム鋼構造物の製造方法。
【請求項 4】 前記第 1の部材同士の溶接継手の 1段目の時効処理を 7 0 0〜 1 0 0 0 °Cで行 い、 前記 2段目の時効処理と、 前記第 1の部材および第 2の部材の溶接部の溶接 後熱処理とを 6 0 0〜 8 0 0 °Cで実施することを特徴とする請求項 1〜 3何れか 1に記載の N i基合金一高ク口ム鋼構造物の製造方法。
【請求項 5】
少なくとも 2つの前記第 1の部材同士を溶接によって接合し、
該第 1の部材同士の溶接,継手に 1段目の時効処理を施してから、 前記第 1の部 材同士が接続された部材に、 高ク口ム鋼で形成された第 2の部材を溶接によって 接合し、
さらに、 前記第 2の部材に低ク口ム鋼で形成された第 3の部材を溶接によって 接合し、
その後、 前記第 1の部材同士の溶接継手への 2段目の時効処理、 前記第 1の部 材と第 2の部材の溶接部への溶接後熱処理、 及び前記第 2の部材と第 3の部材の 溶接部への溶接後熱処理を施すことを特徴とする請求項 1記載の N i基合金一高 ク口ム鋼構造物の製造方法。
【請求項 6】
前記第 1の部材同士の溶接継手への 2段目の時効処理温度と、 前記第 1の部 材と第 2の部材の溶接部へ施す溶接後熱処理温度と、 前記第 2の部材と第 3の部 材の溶接部へ施す溶接後熱処理温度と、 を同一温度とし、
前記 2段目の時効処理と前記各々の溶接後熱処理を同時に行うことを特徴とす る請求項 5記載の N i基合金一高クロム鋼構造物の製造方法。
【請求項 7】
前記第 1の部材同士の溶接継手の 1段目の時効処理を 7 0 0〜 1 0 0 0 °Cで行 い、 前記 2段目の時効処理、 前記第 1の部材と第 2の部材の溶接部の溶接後熱処 理、 及び前記第 2の部材と第 3の部材の溶接部の溶接後熱処理を 6 0 0〜 8 0 0 °Cで実施することを特徴とする請求項 5又は 6に記載の N i基合金ー髙ク口ム 鋼構造物の製造方法。
【請求項 8】
N i基合金で形成された少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によって接合 し、 該第 1の部材同士が接合された部材に高ク口ム鋼で形成された第 2の部材を 接合することで形成される構造物であって、
N i基合金で形成された少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によって接合 し、 該第 1の部材同士の溶接継手に 1段目の時効処理を施してから、 前記第 1の 部材同士が接続された部材に、 高クロム鋼で形成された第 2の部材を溶接によつ て接合し、 前記第 1の部材同士の溶接継手への 2段目の時効処理の施工、 及び前 記第 1の部材と第 2の部材の溶接部への溶接後熱処理を施すことで形成されるこ とを特徴とする N i基合金一高クロム鋼構造物。
【請求項 9】
N i基合金で形成された少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によって接合 し、 該第 1の部材同士が接合された部材に髙ク口ム鋼で形成された第 2の部材を 接合することで構成される構造物であって、
N i基合金で形成された少なくとも 2つの第 1の部材同士を溶接によって接合 し、 該第 1の部材同士の溶接継手に 1段目の時効処理及び 2段目の時効処理を施 してから、 前記第 1の部材同士が接続された部材に高クロム鋼で形成された第 2 の部材を溶接によって接合し、 該溶接部へ溶接後熱処理を施すことで形成される ことを特徴とする N i基合金一高クロム鋼構造物。
【請求項 1 0】
前記第 1の部材同士の溶接継手への 2段目の時効処理温度と、 前記第 1の部 材と第 2の部材の溶接部へ施す溶接後熱処理温度と、 を同一温度とし、
前記 2段目の時効処理と前記溶接後熱処理を同時に施すことで形成されること を特徴とする請求項 8記載の N i基合金一高クロム鋼構造物。
【請求項 1 1】
前記第 1の部材同士の溶接継手の 1段目の時効処理を 7 0 0〜 1 0 0 0 °Cで行 レ、、 前記 2段目の時効処理、 前記第 1の部材と第 2の部材の溶接部の溶接後熱処 理を 6 0 0〜8 0 0 °Cで実施することで形成されることを特徴とする請求項 8〜 1 0何れか 1に記載の N i基合金一高ク口ム鋼構造物。
【請求項 1 2】
少なくとも 2つの前記第 1の部材同士を溶接によって接合し、 該第 1の部材同 士の溶接継手に 1段目の時効処理を施してから、 前記第 1の部材同士が接続され た部材に高ク口ム鋼で形成された第 2の部材を溶接によつて接合し、 前記第 2の 部材に低クロム鋼で形成された第 3の部材を溶接によって接合し、
前記第 1の部材同士の溶接継手への 2段目の時効処理、 前記第 1の部材と第 2 の部材の溶接部への溶接後熱処理、 及び前記第 2の部材と第 3の部材の溶接部へ の溶接後熱処理を施すことで形成されることを特徴とする請求項 8記載の N i基 合金一高クロム鋼構造物。
【請求項 1 3】
前記第 1の部材同士の溶接継手への 2段目の時効処理温度と、 前記第 1の部 材と第 2の部材の溶接部へ施す溶接後熱処理温度と、 前記第 2の部材と第 3の部 材の溶接部へ施す溶接後熱処理温度と、 を同一温度とし、
前記 2段目の時効処理と前記各々の溶接後熱処理を同時に施すことで形成され ることを特徴とする請求項 1 2記載の N i基合金一高クロム鋼構造物。
【請求項 1 4】
前記第 1の部材同士の溶接継手の 1段目の時効処理を 7 0 0〜： 1 0 0 0 °Cで行 い、 前記 2段目の時効処理、 前記第 1の部材と第 2の部材の溶接部の溶接後熱処 理、 及び前記第 2の部材と第 3の部材の溶接部の溶接後熱処理を 6 0 0〜 8 0 0 °Cで実施することで形成されることを特徴とする請求項 1 2又は 1 3記載の N i基合金一高ク口ム鋼構造物。
【請求項 1 5】
蒸気又は燃焼ガスである作動流体が導入される回転機器のロータ又はケーシン グの構成に用いられることを特徴とする請求項 8〜1 4何れか 1に記載の N i基 合金一高クロム鋼構造物。 >
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