WO2014006778A1 - 蒸気タービン設備 - Google Patents

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WO2014006778A1
WO2014006778A1 PCT/JP2012/082846 JP2012082846W WO2014006778A1 WO 2014006778 A1 WO2014006778 A1 WO 2014006778A1 JP 2012082846 W JP2012082846 W JP 2012082846W WO 2014006778 A1 WO2014006778 A1 WO 2014006778A1
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steam
metal gasket
annular
line contact
seal surface
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PCT/JP2012/082846
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西本　慎
雄久 ▲濱▼田
田中　良典
篠原　種宏
哲郎 赤松
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三菱重工業株式会社
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a steam turbine facility in which steam at 650 ° C. or higher is used.
  • steam is guided from a boiler to a turbine casing through a pipe, and the turbine is driven by the steam.
  • the steam pipe for supplying steam to the turbine casing is provided with a steam valve (stop valve and control valve) to shut off the steam introduced into the turbine casing and adjust the amount of steam. It is supposed to be.
  • graphite-based spiral gaskets have been mainly used for pipe flange connections and seals such as steam valves.
  • the graphite-based spiral gasket here is a semi-metal gasket in which metal hoops and fillers of graphite-based material are alternately wound in a spiral shape.
  • Patent Document 1 describes a spiral gasket in which an expanded graphite tape containing an inorganic oxidation inhibitor is used as a filler material and the use limit in an oxygen atmosphere is increased to about 500 to 600 ° C.
  • Patent Document 2 discloses a self-sealing gasket that can be used even in steam turbine equipment with severe steam temperature conditions (see paragraph 0015 of Patent Document 2).
  • This self-sealing gasket has a cross-sectional shape in which an annular ring is cut out, is sandwiched between a casing and a bonnet of a steam valve, and seals between the casing and the bonnet by making line contact with them.
  • the self-sealing gasket is used, the steam passes through the notch, the steam is introduced into the gasket, and the internal pressure due to the steam is applied to the gasket.
  • the tightening pressure of the casing and the bonnet is small, it is possible to realize excellent sealing performance against high temperature and high pressure steam.
  • a base material of each part may be configured using a casting material such as a Ni-based alloy having excellent high-temperature strength.
  • casting materials such as Ni-based alloys are generally suitable materials as a base material for each part of steam turbine equipment exposed to high-temperature steam because they are not only high-temperature strength but also excellent in weldability and low cost. Can do.
  • casting materials such as Ni-based alloys have a property that yield stress is low.
  • At least one embodiment of the present invention is a steam turbine capable of appropriately sealing between members made of a cast material such as a Ni-based alloy even under a steam temperature condition of 650 ° C. or higher.
  • the purpose is to provide equipment.
  • a steam turbine facility is a steam turbine facility in which steam at 650 ° C. or higher is used, each of which is a casting material made of at least one of Ni-based alloy, austenitic steel, and high chromium steel.
  • a first member and a second member that form a space through which the steam flows, and the first member and the second member, and a plurality of the first member and the second member are provided.
  • a metal gasket that is in line contact at a location, and each of the first member and the second member has a first high hardness layer that is harder than the base material at least in a portion that is in line contact with the metal gasket. It is provided.
  • the first high hardness layer may be a high hardness film formed on the base material of the first member and the second member by any method such as thermal spraying, plating, build-up welding, etc. And a high-hardness member formed separately from the base material of the second member and attached to the base material, or the first member cured by any technique such as nitriding or carburizing and quenching, and It may be the surface layer of the base material of the second member.
  • the first high-hardness layer has a hardness that can withstand the stress caused by the line contact with the metal gasket.
  • Examples of the material for the first high hardness layer include, for example, a Co-based alloy represented by Stellite and Trivalloy (both are registered trademarks), a high-hardness Ni-based alloy represented by Inconel 625 and Inconel 617 (both are registered trademarks), and chromium. Carbide, tungsten carbide, ceramics, cermet and the like can be used.
  • a metal gasket is provided between the first member and the second member in place of the graphite-based spiral gasket, so that high sealing performance can be realized even under severe steam temperature conditions of 650 ° C. or higher.
  • the first high hardness layer having a higher hardness than the base material a cast material such as a Ni-based alloy
  • the base material a cast material such as a Ni-based alloy
  • an annular convex portion provided in the first member and an annular concave portion provided in the second member are fitted, and the metal gasket is It is sandwiched between the convex seal surface formed on the annular convex portion and the concave seal surface formed on the annular concave portion, and is in line contact with each of the convex seal surface and the concave seal surface, and the outer periphery of the metal gasket is
  • the first high hardness layer is provided on the convex seal surface, the concave seal surface, and the wall surface, in line contact with the wall surface of the second member forming the outer peripheral edge of the annular recess.
  • a total of three metal gaskets with respect to the first member and the second member (the wall surface forming the outer peripheral edge of the convex seal surface of the first member, the concave seal surface of the second member, and the annular recess of the second member) ) makes it possible to effectively suppress steam leakage.
  • the first high hardness layer at the three line contact portions with the metal gasket of the first member and the second member the first member due to the high surface pressure at the line contact portion with the metal gasket, and The deformation of the second member can be suppressed.
  • the metal gasket has a cross-sectional shape having a notch, the metal gasket is disposed so that the notch faces the space side, and portions other than the notch are the convex seal surface and the concave The seal surface and the wall surface may be in line contact.
  • steam is introduced into the internal space of the metal gasket through the notch.
  • the steam causes the metal gasket to be pressed against the line contact portion between the first member and the second member with a high surface pressure.
  • the metal gasket configured as described above can achieve high sealing performance by a self-sealing function (self-sealing function) using steam pressure.
  • the self-sealing function of the metal gasket is to be expressed by utilizing the steam pressure, a higher surface pressure acts on the line contact portion between the first member and the second member with the metal gasket, and the first member and the second member. Becomes easier to deform.
  • the first high hardness layer is provided at the line contact portion between the first member and the metal gasket of the second member as described above, the deformation of the first member and the second member can be effectively suppressed.
  • the first member is in contact with the second member in an annular area on an outer peripheral side from a fitting position of the annular convex portion and the annular concave portion, and further than the annular area.
  • the second member is fastened to the second member, and a portion of the annular area where the first member and the second member abut is higher in hardness than the base material.
  • a high hardness layer is provided.
  • the distance between the convex seal surface of the first member and the concave seal surface of the second member is appropriately adjusted, and the desired seal by the metal gasket is achieved.
  • the second high hardness layer at the portion where the first member and the second member in the annular area abut even if the tightening force in the fastening area acts on the annular area, the first member and the second member in the annular area The deformation of the two members can be suppressed.
  • the second high hardness layer may be the same material as the first high hardness layer, or may be a different material from the first high hardness layer. In at least one embodiment, the second high hardness layer has a hardness that can withstand stress caused by contact between the first member and the second member in the annular area.
  • the second high-hardness layer is, for example, a Co-base alloy typified by Stellite or Trivalloy (all are registered trademarks), a high-hardness Ni-base alloy typified by Inconel 625 or Inconel 617 (all are registered trademarks), or chrome carbide. , Tungsten carbide, ceramics, cermet and the like can be used.
  • one of the first member and the second member is a valve casing of a steam valve, and the other of the first member and the second member is a bonnet of the steam valve attached to the valve casing. There may be.
  • the first member and the second member may form a flange connection portion between a pair of pipes through which the steam flows.
  • one of the first member and the second member is an upper half of a turbine casing (outer casing or inner casing), and the other of the first member and the second member is the turbine. It may be the lower half of the passenger compartment.
  • the turbine casing is generally made by metal-touching the upper half and the lower half on the horizontal dividing plane without providing a sealing mechanism such as a gasket.
  • a sealing mechanism such as a gasket.
  • the above-mentioned metal gasket is easy to be formed in a large size compared with the graphite-based spiral gasket, the above-mentioned metal gasket is provided between the upper half portion and the lower half portion of the turbine casing so as to seal the turbine casing. Can be improved.
  • a metal gasket is provided between the first member and the second member in place of the graphite-based spiral gasket, so that it is high even under severe steam temperature conditions of 650 ° C. or higher. Sealing performance can be realized.
  • the first high hardness layer having a higher hardness than the base material a cast material such as a Ni-based alloy
  • the base material a cast material such as a Ni-based alloy
  • FIG. 3 is an enlarged view of a region A in FIG. 2. It is a figure which shows a mode that the metal gasket of the shape example different from FIG. 3 was provided between the 1st member and the 2nd member.
  • Drawing 1 is a figure showing the whole steam turbine equipment composition concerning one embodiment.
  • the steam turbine equipment 1 includes a turbine group including an ultrahigh pressure turbine 2, a high pressure turbine 4, an intermediate pressure turbine 6, and a low pressure turbine 8, a generator 9 driven by the turbine group, and the turbine group. And a boiler 10 for generating supplied steam.
  • the shafts of the ultrahigh pressure turbine 2, the high pressure turbine 4, the intermediate pressure turbine 6, and the low pressure turbine 8 may be connected to each other on the same shaft, and may also be connected to the shaft of the generator 9.
  • the main steam generated by the superheater 12 installed in the boiler 10 is supplied to the ultrahigh pressure turbine 2 through the main steam pipe 13.
  • the main steam that has flowed into the ultrahigh pressure turbine 2 is discharged from the ultrahigh pressure turbine 2 after performing expansion work, and flows into the first reheater 14 installed in the boiler 10.
  • the steam reheated by the first reheater 14 flows into the high-pressure turbine 4 through the first reheat steam pipe 15.
  • the reheated steam that has flowed into the high pressure turbine 4 is discharged from the high pressure turbine 4 after performing expansion work, and flows into the second reheater 16 installed in the boiler 10.
  • the reheat steam reheated by the second reheater 16 flows into the intermediate pressure turbine 6 through the second reheat steam pipe 17.
  • the reheated steam flowing into the intermediate pressure turbine 6 is discharged from the intermediate pressure turbine 6 after performing expansion work, and flows into the low pressure turbine 8 through the crossover pipe 18.
  • the steam flowing into the low-pressure turbine 8 is discharged from the low-pressure turbine 8 after performing expansion work, condensed in the condenser 20, and returned to the boiler 10 by the boiler feed pump 22.
  • main steam supplied to the ultrahigh pressure turbine 2 via the main steam pipe 13 reheat steam supplied to the high pressure turbine 4 via the first reheat steam pipe 15,
  • the reheat steam supplied to the intermediate pressure turbine 6 through the second reheat steam pipe 17 is 650 ° C. or higher (for example, about 700 ° C.).
  • the main steam pressure is set to 30 MPa or more, for example, 35 MPa.
  • the main steam pipe 13, the first reheat steam pipe 15, and the second reheat steam pipe 17 are provided with steam valves such as stop valves and control valves.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the steam valve of the steam turbine equipment 1.
  • FIG. 3 is an enlarged view of region A in FIG.
  • the steam valve 30 has a configuration in which a valve body 38 is housed in a valve chamber 36 formed by a bonnet 32 and a valve casing 34.
  • the bonnet 32 and the valve casing 34 are cast materials made of at least one of Ni-based alloy, austenitic steel, and high chromium steel (Cr content 9 to 12%) (hereinafter referred to as “cast material such as Ni-based alloy”). Consists of.
  • the bonnet 32 is fastened to the valve casing 34 by a fastening member 33.
  • the valve body 38 includes a main valve 38A and a sub valve 38B included in the main valve 38A.
  • the main valve 38 ⁇ / b> A is provided to face the valve seat 35 of the valve casing 34.
  • a valve stem 40 is attached to the auxiliary valve 38B, and a driving force of an actuator (not shown) is transmitted through the valve stem 40.
  • the valve stem 40 slides in a guide bush 41 provided on the bonnet 32.
  • the sub-valve 38B attached to the valve stem 40 advances and retreats independently up to a predetermined lift amount, but advances and retreats together with the main valve 38A when the predetermined lift amount is reached.
  • a cylindrical strainer 42 for removing foreign substances contained in the steam is provided on the outer periphery of the valve body 38.
  • the bonnet 32 is generalized as a “first member 32” and the valve casing 34 is generalized as a “second member 34”.
  • the steam valve 30 to which the peripheral configuration of the gasket described below can be applied, in the steam pipe such as the main steam pipe 13, the first reheat steam pipe 15, and the second reheat steam pipe 17 in the steam turbine equipment 1.
  • a flange connection part is mentioned.
  • the first member 32 is a flange portion (first flange portion) of one pipe
  • the second member 34 is a flange portion (second flange portion) of the other pipe connected to the first flange portion. is there.
  • the first flange portion and the second flange portion are joined together at the flange joint surface and fastened together to form a space in which steam at 650 ° C. or higher flows.
  • the peripheral configuration of the gasket described below is applied to a turbine casing (outer casing or inner casing) of the super high pressure turbine 2, the high pressure turbine 4, the intermediate pressure turbine 6 and the like in the steam turbine facility 1. May be.
  • one of the first member 32 and the second member 34 is the upper half of the turbine casing, and the other of the first member 32 and the second member 34 is the lower half of the turbine casing.
  • the upper half part and lower half part of a turbine casing are joined in a horizontal division surface, and are mutually fastened, and form the space where 650 degreeC or more steam distribute
  • annular convex portion 50 provided in the first member 32 and the annular concave portion 52 provided in the second member 34 are fitted.
  • the convex sealing surface 51 of the annular convex portion 50 of the first member 32 faces the concave sealing surface 53 of the annular concave portion 52 of the second member 34.
  • a metal gasket 60 is provided between the convex seal surface 51 and the concave seal surface 53.
  • the metal gasket 60 has an annular shape that is continuous in the circumferential direction along the annular convex portion 50 and the annular concave portion 52, and has a substantially C-shaped cross-sectional shape provided with a notch 61.
  • the notch 61 is provided on the inner peripheral side of the metal gasket 60 and faces the space formed by the first member 32 and the second member 34 (for example, the valve chamber 36 in the steam valve 30). Therefore, high-pressure steam is introduced from the side of the space (for example, the valve chamber 36) into the internal space 62 of the metal gasket 60, and the metal gasket 60 swells due to the internal pressure.
  • the metal gasket 60 is pressed against the second member 34 and the first member 32 by the steam introduced into the internal space 62 through the notch 61. Therefore, the metal gasket 60 can realize high sealing performance by a self-sealing function (self-sealing function) using steam pressure.
  • the material of the metal gasket 60 is not particularly limited as long as it can withstand even under a steam condition of 650 ° C.
  • a high hardness Ni-based alloy may be selected as the material of the metal gasket 60.
  • the metal gasket 60 is typically formed of a material having a hardness higher than that of the base material (a cast material such as a Ni-based alloy) of the first member 32 and the second member 34.
  • the metal gasket 60 configured as described above is clamped between the convex seal surface 51 and the concave seal surface 53 by tightening the fastening member 33 in a state of being disposed between the convex seal surface 51 and the concave seal surface 53. Compressed in the vertical direction (vertical direction in FIG. 3). As a result, the metal gasket 60 expands in the lateral direction. At this time, the outer periphery of the metal gasket 60 contacts the wall surface 55 of the second member 34 that forms the outer peripheral edge of the annular recess 52. Therefore, the metal gasket 60 is in line contact with the first member 32 or the second member 34 at a total of three line contact portions 64, 66, 68.
  • the upper part of the metal gasket 60 is in line contact with the convex seal surface 51 on the first member 32 side in the line contact part 64, and the lower part of the metal gasket 60 is in the concave seal on the second member 34 side in the line contact part 66.
  • the outer periphery of the metal gasket 60 is in line contact with the wall surface 55 of the second member 34 that forms the outer peripheral edge of the annular recess 52 at the line contact portion 68.
  • the metal gasket 60 is brought into line contact with the first member 32 and the second member 34 at the three line contact portions 64, 66, and 68 in total, so that the metal gasket 60 is brought into contact with the first member 32 and the second member 34.
  • the two members 34 can be brought into close contact with each other and steam leakage can be effectively suppressed.
  • the first member 32 and the second member 34 are each provided with a first high hardness layer 56 at least at the line contact portions (64, 66, 68) with the metal gasket 60.
  • transformation of the 1st member 32 and the 2nd member 34 resulting from the high surface pressure in the line contact parts 64, 66, and 68 with the metal gasket 60 can be suppressed, and a steam leak can be prevented.
  • the first high hardness layer 56 includes line contact portions 64 and 66 over the entire convex seal surface 51 on the first member 32 side and the concave seal surface 53 on the second member 34 side. It may be provided in a wide range including.
  • the 1st high hardness layer 56 provided in each line contact part 64,66,68 may be comprised from the same kind material, and may be comprised from a different material.
  • the first high hardness layer 56 is made of a material having a higher hardness than the base material (a cast material such as a Ni-based alloy) of the first member 32 and the second member 34.
  • the material of the first high hardness layer 56 include, for example, a Co base alloy typified by stellite and trivalloy (all are registered trademarks), a high hardness Ni base alloy typified by Inconel 625 and Inconel 617 (all are registered trademarks), Chrome carbide, tungsten carbide, ceramics, cermet and the like can be used.
  • the first high hardness layer 56 may be a high hardness film formed on the base material of the first member 32 and the second member 34 by any method such as thermal spraying, plating, build-up welding, etc.
  • the first member 32 and the second member 34 may be formed as a separate member from the base material and may be a high-hardness member attached to the base material, or may be cured by any method such as nitriding or carburizing and quenching.
  • the surface layer of the base material of the first member 32 and the second member 34 may be used.
  • the 1st member 32 is the 2nd member 34 in the annular area 70 in the outer peripheral side rather than the fitting position of the annular convex part 50 and the annular recessed part 52. They are in contact with each other and are fastened to the second member 34 by the fastening member 33 in the fastening area 72 located further on the outer peripheral side than the annular area 70.
  • the first member 32 is brought into contact with the second member 34 in the annular area 70 provided on the outer peripheral side with respect to the fitting position between the annular convex portion 50 and the annular concave portion 52, thereby A distance between the convex seal surface 51 and the concave seal surface 53 located on the side is defined.
  • the interval between the convex seal surface 51 of the first member 32 and the concave seal surface 53 of the second member 34 is appropriately adjusted, The desired sealing performance by the metal gasket 60 is obtained. Further, it is possible to prevent the generation of excessive surface pressure at the line contact portions (64, 66, 68) of the second member 34 and the first member 32 with the metal gasket 60.
  • a second high hardness layer 71 may be provided in each of the portions where the first member 32 and the second member 34 abut in the annular area 70.
  • the second high hardness layer 71 is made of a material having higher hardness than the base material (a cast material such as a Ni-based alloy) of the second member 34 and the first member 32.
  • the base material a cast material such as a Ni-based alloy
  • the fastening force of the fastening member 33 in the fastening area 72 acts on the annular area 70.
  • the deformation of the first member 32 and the second member 34 in the annular area 70 can be suppressed.
  • Examples of the material of the second high hardness layer 71 include, for example, a Co-based alloy typified by Stellite and Trivalloy (all are registered trademarks), a high-hardness Ni-based alloy typified by Inconel 625,617 (all are registered trademarks), and chromium. Carbide, tungsten carbide, ceramics, cermet and the like can be used.
  • the second high hardness layer 71 may be a high hardness film formed on the base material of the first member 32 and the second member 34 by any method such as thermal spraying, plating, build-up welding,
  • the first member 32 and the second member 34 may be formed as a separate member from the base material and may be a high-hardness member attached to the base material, or may be cured by any method such as nitriding or carburizing and quenching.
  • the surface layer of the base material of the first member 32 and the second member 34 may be used.
  • a stepped portion 74 may be formed in the first member 32 or the second member 34, and a gap 75 may be provided between the first member 32 and the second member 34.
  • the metal gasket 60 is provided between the first member 32 and the second member 34 instead of the graphite-based spiral gasket.
  • High sealing performance can be realized even under the condition of steam temperature.
  • annular protrusion 50 is provided in the first member 32 and the annular recess 52 is provided in the second member 34 has been described.
  • annular recess 52 is provided in the first member 32
  • An annular protrusion 50 may be provided on the second member 34.
  • the example in which the metal gasket 60 having the cross-sectional shape provided with the notch 61 is used has been described.
  • the metal gasket provided between the first member 32 and the second member 34 may be used.
  • the shape is not limited to this example, and various types of metal gaskets can be used.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which a metal gasket of another shape example is provided between the first member 32 and the second member 34. Since the configuration around the metal gasket shown in FIG. 4 is the same as that of the above-described embodiment, portions common to the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
  • the metal gasket 80 is a hollow O-ring having a hollow portion 82 that is annularly continuous in the circumferential direction along the annular convex portion 50 and the annular concave portion 52.
  • the metal gasket 80 is clamped between the convex seal surface 51 and the concave seal surface 53 by tightening the fastening member 33 in a state where the metal gasket 80 is disposed between the convex seal surface 51 and the concave seal surface 53. Compressed in the vertical direction in FIG. As a result, the metal gasket 80 expands in the lateral direction. At this time, the outer periphery of the metal gasket 80 contacts the wall surface 55 of the second member 34 that forms the outer peripheral edge of the annular recess 52. Therefore, the metal gasket 80 is in line contact with the first member 32 or the second member 34 at a total of three line contact portions 84, 86, 88.
  • the upper portion of the metal gasket 80 is in line contact with the convex seal surface 51 on the first member 32 side in the line contact portion 84, and the lower portion of the metal gasket 80 is in the concave seal on the second member 34 side in the line contact portion 86.
  • the outer periphery of the metal gasket 80 is in line contact with the wall surface 55 of the second member 34 that forms the outer peripheral edge of the annular recess 52.
  • the material of the metal gasket 80 is not particularly limited as long as it can withstand steam conditions at 650 ° C.
  • a high hardness Ni-based alloy may be selected as the material of the metal gasket 80.
  • the metal gasket 80 is typically formed of a material having a hardness higher than that of the base material (a cast material such as a Ni-based alloy) of the first member 32 and the second member 34.

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Abstract

　６５０℃以上の蒸気温度条件下においても、Ｎｉ基合金の鋳造材で構成された部材間を適切にシールすることができる蒸気タービン設備を提供することを目的とし、蒸気タービン設備１において、第１部材３２及び第２部材３４は、それぞれＮｉ基合金、オーステナイト鋼、高クロム鋼の少なくとも一つからなる鋳造材で母材が構成され、６５０℃以上の蒸気が流通する空間を形成する。第１部材３２と第２部材３４との間にはメタルガスケット６０，８０が設けられる。メタルガスケット６０，８０は、第１部材３２および第２部材３４に複数箇所で線接触する。第１部材３２及び第２部材３４には、それぞれ、少なくともメタルガスケット６０，８０と線接触する部分に母材よりも高硬度である第１高硬度層５６が設けられている。

Description

蒸気タービン設備
　本発明は、６５０℃以上の蒸気が用いられる蒸気タービン設備に関する。
　蒸気タービン設備では、ボイラから配管を介してタービン車室に蒸気を導いて、該蒸気によってタービンを駆動するようになっている。また、タービン車室に蒸気を供給するための蒸気管には蒸気弁（止め弁や加減弁）が設けられており、タービン車室に導入される蒸気を遮断したり、蒸気量を調節したりするようになっている。
　従来の蒸気タービン設備において、配管のフランジ接続部や蒸気弁などのシール部には、主として黒鉛系渦巻きガスケットが用いられていた。ここでいう黒鉛系渦巻きガスケットとは、金属製フープと黒鉛系材料のフィラーを交互に渦巻き状に巻いたセミメタルガスケットである。
　例えば、特許文献１には、無機質系の酸化抑制剤を配合した膨張黒鉛テープをフィラー材として用い、酸素雰囲気中での使用限界を５００～６００℃程度に高めた渦巻きガスケットが記載されている。
　ところが、蒸気タービン設備の性能向上の観点から蒸気の高温化が進められており、蒸気温度が６５０℃以上である蒸気タービン設備も普及しつつある。このような蒸気温度の条件が過酷な蒸気タービン設備の場合、特許文献１記載の黒鉛系渦巻きガスケットでは、黒鉛の酸化消失に起因したシール性の劣化が懸念される。
　そこで、特許文献２には、蒸気温度条件が過酷な蒸気タービン設備においても使用しうる自封式ガスケットが開示されている（特許文献２の段落００１５参照）。この自封式ガスケットは、円環が切り欠かれた断面形状を有し、蒸気弁のケーシング及びボンネットに挟持され、これらに線接触することでケーシングとボンネット間のシールを行う。自封式ガスケットの使用時において、蒸気が切欠きを通って蒸気がガスケット内部に導入され、蒸気による内圧がガスケットに加わる。その結果、ケーシング及びボンネットの締め付け圧力が小さくても、高温高圧蒸気に対する優れたシール性を実現することができる。
特開平９－３１７８９４号公報 特開２０１０－４３５９０号公報
　ところで、蒸気温度が６５０℃以上である蒸気タービン設備では、高温強度に優れたＮｉ基合金等の鋳造材を用いて各部の母材を構成することがある。ここで、Ｎｉ基合金等の鋳造材は、一般に、高温強度だけでなく溶接性に優れ、低コストであるから、高温蒸気に曝される蒸気タービン設備の各部の母材として適切な材料ということができる。ところが、Ｎｉ基合金等の鋳造材は、降伏応力が低いという性質がある。
　したがって、特許文献１に記載の自封式ガスケットをＮｉ基合金等の鋳造材を用いて各部の母材を構成した蒸気タービン設備に適用すると、ガスケットとの線接触部における高い面圧によって母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）が変形し、シール性が低下して蒸気漏れが生じるおそれがある。
　本発明の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、６５０℃以上の蒸気温度条件下においても、Ｎｉ基合金等の鋳造材で構成された部材間を適切にシールすることができる蒸気タービン設備を提供することを目的とする。
　本発明の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービン設備は、６５０℃以上の蒸気が用いられる蒸気タービン設備であって、それぞれＮｉ基合金、オーステナイト鋼、高クロム鋼の少なくとも一つからなる鋳造材で母材が構成され、前記蒸気が流通する空間を形成する第１部材及び第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、前記第１部材および前記第２部材に複数箇所で線接触するメタルガスケットとを備え、前記第１部材及び前記第２部材には、それぞれ、少なくとも前記メタルガスケットと線接触する部分に前記母材よりも高硬度である第１高硬度層が設けられていることを特徴とする。
　なお、第１高硬度層は、溶射、めっき、肉盛り溶接等の任意の手法で第１部材及び第２部材の母材上に形成された高硬度皮膜であってもよいし、第１部材及び第２部材の母材とは別体として形成されて前記母材に取り付けられた高硬度部材であってもよいし、窒化処理や浸炭焼入れ等の任意の手法によって硬化された第１部材及び第２部材の母材の表面層であってもよい。
　少なくとも一実施形態において、第１高硬度層は、メタルガスケットとの線接触により生じる応力に耐えられる程度の硬度を有する。第１高硬度層の材料として、例えば、ステライトやトリバロイ（いずれも登録商標）に代表されるＣｏ基合金、インコネル６２５やインコネル６１７（いずれも登録商標）に代表される高硬度Ｎｉ基合金、クロムカーバイト、タングステンカーバイト、セラミックス、サーメット等を用いることができる。
　この蒸気タービン設備では、黒鉛系渦巻きガスケットに替えてメタルガスケットを第１部材と第２部材との間に設けるようにしたので、６５０℃以上という過酷な蒸気温度条件下でも高いシール性を実現できる。また、少なくとも第１部材及び第２部材のメタルガスケットとの線接触部に母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）よりも高硬度である第１高硬度層を設けたので、メタルガスケットとの線接触部における高い面圧に起因する第１部材及び第２部材の変形を抑制し、シール性の低下を抑制できる。
　したがって、６５０℃以上の蒸気温度条件下においても、Ｎｉ基合金等の鋳造材で構成された第１部材及び第２部材間を適切にシールすることができる。
　少なくとも一実施形態において、前記メタルガスケットの外周側において、前記第１部材に設けられた環状凸部と前記第２部材に設けられた環状凹部とが嵌合しており、前記メタルガスケットは、前記環状凸部に形成された凸シール面と前記環状凹部に形成された凹シール面とに挟まれて、前記凸シール面及び前記凹シール面にそれぞれ線接触しており、前記メタルガスケットの外周は、前記環状凹部の外周縁を形成する前記第２部材の壁面に線接触しており、前記第１高硬度層は、前記凸シール面、前記凹シール面及び前記壁面に設けられる。
　このように、第１部材及び第２部材に対してメタルガスケットを合計３箇所（第１部材の凸シール面、第２部材の凹シール面、第２部材の環状凹部の外周縁を形成する壁面）で線接触させることで、蒸気漏れを効果的に抑制することができる。また、第１部材及び第２部材のメタルガスケットとの上記３箇所の線接触部に第１高硬度層を設けることで、メタルガスケットとの線接触部における高い面圧に起因する第１部材及び第２部材の変形を抑制できる。
　また、前記メタルガスケットは、切欠きを有する断面形状であり、前記メタルガスケットは、前記切欠きが前記空間側に面するように配置され、前記切欠き以外の部分が前記凸シール面、前記凹シール面及び前記壁面に線接触していてもよい。
　このように、メタルガスケットを、その切欠きが前記空間（６５０℃以上の蒸気が流通する空間）側に面するように配置することで、切欠きを介してメタルガスケットの内部空間に蒸気が導入され、この蒸気によってメタルガスケットが高い面圧で第１部材及び第２部材との線接触部に押し付けられる。すなわち、上述のように構成したメタルガスケットは、蒸気の圧力を利用した自封機能（セルフシール機能）によって高いシール性を実現できる。
　一方、蒸気圧力を利用してメタルガスケットの自封機能を発現しようとすると、第１部材及び第２部材のメタルガスケットとの線接触部により一層高い面圧が作用して第１部材及び第２部材が変形しやすくなる。しかし、上述のように第１部材及び第２部材のメタルガスケットとの線接触部に第１高硬度層を設けておけば、第１部材及び第２部材の変形を効果的に抑制できる。
　また、少なくとも一実施形態において、前記第１部材は、前記環状凸部及び前記環状凹部の嵌合位置よりも外周側における環状エリアにおいて前記第２部材に当接しており、前記環状エリアよりもさらに外周側に位置する締結エリアにおいて前記第２部材に締結されており、前記環状エリアにおいて前記第１部材と前記第２部材とが当接する部分には、前記母材よりも高硬度である第２高硬度層が設けられている。
　このように、環状凸部と環状凹部との嵌合位置よりも外周側に設けられる環状エリアにおいて第１部材を第２部材に当接させることで、第１部材の凸シール面と第２部材の凹シール面との間隔が規定される。よって、締結エリアにて第１部材を第２部材に締結するだけで、第１部材の凸シール面と第２部材の凹シール面との間隔が適切に調節され、メタルガスケットによる所期のシール性が得られるとともに、メタルガスケットとの第１部材及び第２部材の線接触部における過度な面圧発生を防止できる。また、環状エリアにおける第１部材と第２部材とが当接する部分に第２高硬度層を設けることで、締結エリアにおける締め付け力が環状エリアに作用しても、環状エリアにおける第１部材及び第２部材の変形を抑制できる。
　なお、第２高硬度層は、第１高硬度層と同種の材料であってもよいし、第１高硬度層とは異なる材料であってもよい。少なくとも一実施形態において、第２高硬度層は、環状エリアにおける第１部材と第２部材との接触により生じる応力に耐えられる程度の硬度を有する。第２高硬度層は、例えば、ステライトやトリバロイ（いずれも登録商標）に代表されるＣｏ基合金、インコネル６２５やインコネル６１７（いずれも登録商標）に代表される高硬度Ｎｉ基合金、クロムカーバイト、タングステンカーバイト、セラミックス、サーメット等を用いることができる。
　一実施形態において、前記第１部材及び前記第２部材の一方が蒸気弁の弁ケーシングであり、前記第１部材及び前記第２部材の他方が前記弁ケーシングに装着される前記蒸気弁のボンネットであってもよい。
　一実施形態において、前記第１部材及び前記第２部材が、前記蒸気が流通する一対の配管同士のフランジ接続部を形成してもよい。
　また一実施形態において、前記第１部材および前記第２部材の一方がタービン車室（外車室又は内車室）の上半部であり、前記第１部材および前記第２部材の他方が前記タービン車室の下半部であってもよい。
　タービン車室は、ガスケット等のシール機構を設けることなく、上半部と下半部とを水平分割面においてメタルタッチさせたものが一般的である。その理由の一つは、従来から蒸気弁のシール機構として用いられてきた黒鉛系渦巻きガスケットは、体格が蒸気弁に比べて大きいタービン車室をシールできるようなサイズのものを製造することが困難な点にある。上述のメタルガスケットは、黒鉛系渦巻きガスケットに比べて大型に形成しやすいから、上述のメタルガスケットをタービン車室の上半部と下半部との間に設けることで、タービン車室のシール性を改善することができる。
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、黒鉛系渦巻きガスケットに替えてメタルガスケットを第１部材と第２部材との間に設けるようにしたので、６５０℃以上という過酷な蒸気温度条件下でも高いシール性を実現できる。また、少なくとも第１部材及び第２部材のメタルガスケットとの線接触部に母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）よりも高硬度である第１高硬度層を設けたので、メタルガスケットとの線接触部における高い面圧に起因する第１部材及び第２部材の変形を抑制し、シール性の低下を抑制できる。
　したがって、６５０℃以上の蒸気温度条件下においても、Ｎｉ基合金等の鋳造材で構成された第１部材及び第２部材間を適切にシールすることができる。
一実施形態に係る蒸気タービン設備の全体構成を示す図である。 蒸気タービン設備の蒸気弁の構成例を示す断面図である。 図２における領域Ａの拡大図である。 図３とは異なる形状例のメタルガスケットを第１部材と第２部材との間に設けた様子を示す図である。
　以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態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、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　図１は、一実施形態に係る蒸気タービン設備の全体構成を示す図である。
　一実施形態において、蒸気タービン設備１は、超高圧タービン２、高圧タービン４、中圧タービン６及び低圧タービン８からなるタービン群と、該タービン群によって駆動される発電機９と、該タービン群に供給される蒸気を生成するためのボイラ１０とを備える。
　なお、超高圧タービン２、高圧タービン４、中圧タービン６及び低圧タービン８の各軸は、同一軸上にて互いに連結され、さらに発電機９の軸にも連結されていてもよい。
　超高圧タービン２には、ボイラ１０に設置された過熱器１２で生成された主蒸気が主蒸気管１３を介して供給される。超高圧タービン２に流入した主蒸気は、膨張仕事を行った後に超高圧タービン２から排出され、ボイラ１０に設置された第１再熱器１４に流入する。第１再熱器１４にて再熱された蒸気は、第１再熱蒸気管１５を介して高圧タービン４に流入する。高圧タービン４に流入した再熱蒸気は、膨張仕事を行った後に高圧タービン４から排出され、ボイラ１０に設置された第２再熱器１６に流入する。第２再熱器１６にて再熱された再熱蒸気は、第２再熱蒸気管１７を介して中圧タービン６に流入する。中圧タービン６に流入した再熱蒸気は、膨張仕事を行った後に中圧タービン６から排出され、クロスオーバ管１８を介して低圧タービン８に流入する。低圧タービン８に流入した蒸気は、膨張仕事を行った後に低圧タービン８から排出され、復水器２０で復水され、ボイラ給水ポンプ２２によりボイラ１０に還流される。
　上記構成の蒸気タービン設備１では、主蒸気管１３を介して超高圧タービン２に供給される主蒸気と、第１再熱蒸気管１５を介して高圧タービン４に供給される再熱蒸気と、第２再熱蒸気管１７を介して中圧タービン６に供給される再熱蒸気とは、６５０℃以上（例えば７００℃程度）である。なお、主蒸気圧力は、３０ＭＰａ以上、例えば３５ＭＰａに設定される。
　蒸気タービン設備１では、主蒸気管１３、第１再熱蒸気管１５及び第２再熱蒸気管１７には、それぞれ、止め弁や加減弁等の蒸気弁が設けられる。
　図２は、蒸気タービン設備１の蒸気弁の構成例を示す断面図である。図３は、図２における領域Ａの拡大図である。
　図２に示すように、蒸気弁３０は、ボンネット３２と弁ケーシング３４とで形成された弁室３６に弁体３８が収納された構成を有する。ボンネット３２及び弁ケーシング３４は、Ｎｉ基合金、オーステナイト鋼、高クロム鋼（Ｃｒ含有率９～１２％）の少なくとも一つからなる鋳造材（以下、“Ｎｉ基合金等の鋳造材”という。）で構成される。ボンネット３２は、締結部材３３によって弁ケーシング３４に締結されている。
　弁体３８は、主弁３８Ａおよび該主弁３８Ａに内包された副弁３８Ｂにより構成される。主弁３８Ａは、弁ケーシング３４の弁座３５に対向して設けられる。副弁３８Ｂには、弁棒４０が取り付けられており、弁棒４０を介して不図示のアクチュエータの駆動力が伝わるようになっている。弁棒４０は、ボンネット３２に設けられたガイドブシュ４１内を摺動する。弁棒４０に取り付けられた副弁３８Ｂは、所定のリフト量までは単独で進退するが、所定のリフト量に達すると主弁３８Ａとともに進退するようになっている。なお、弁体３８の外周には、蒸気に含まれる異物を除去するための円筒状のストレーナ４２が設けられている。
　次に、図３を用いて、蒸気タービン設備１の各部において６５０℃以上の蒸気をシールするためのガスケットの構成について説明する。
　ここで、蒸気タービン設備１においては、６５０℃以上の蒸気が流通する部分をシールするためのガスケット周辺の構成は共通している。そのため、以下では、図３を参照してガスケット周辺の構成を説明する際、ボンネット３２を「第１部材３２」と一般化し、弁ケーシング３４を「第２部材３４」と一般化して説明する。
　以下で説明するガスケットの周辺構成が適用可能な蒸気弁３０以外の例として、蒸気タービン設備１における主蒸気管１３、第１再熱蒸気管１５、第２再熱蒸気管１７等の蒸気管におけるフランジ接続部が挙げられる。この場合、第１部材３２が一方の配管のフランジ部（第１フランジ部）であり、第２部材３４が前記第１フランジ部に接続される他方の配管のフランジ部（第２フランジ部）である。なお、第１フランジ部と第２フランジ部は、フランジ接合面において合されて互いに締結され、内部に６５０℃以上の蒸気が流通する空間を形成する。
　さらに別の例として、蒸気タービン設備１における超高圧タービン２，高圧タービン４，中圧タービン６等のタービン車室（外車室又は内車室）に、以下で説明するガスケットの周辺構成を適用してもよい。この場合、第１部材３２及び第２部材３４の一方がタービン車室の上半部であり、第１部材３２及び第２部材３４の他方がタービン車室の下半部である。なお、タービン車室の上半部と下半部は、水平分割面において合されて互いに締結され、内部に６５０℃以上の蒸気が流通する空間を形成する。
　図３に示すように、第１部材３２に設けられた環状凸部５０と第２部材３４に設けられた環状凹部５２とが嵌合している。第１部材３２の環状凸部５０の凸シール面５１は、第２部材３４の環状凹部５２の凹シール面５３に対向している。そして、凸シール面５１と凹シール面５３との間には、メタルガスケット６０が設けられている。
　メタルガスケット６０は、環状凸部５０及び環状凹部５２に沿って周方向に連続した環状であり、切欠き６１が設けられた略Ｃ字形状の断面形状を有する。切欠き６１は、メタルガスケット６０の内周側に設けられており、第１部材３２と第２部材３４とで形成される空間（例えば蒸気弁３０における弁室３６）側に面している。そのため、前記空間（例えば弁室３６）側から高圧の蒸気がメタルガスケット６０の内部空間６２に導入され、メタルガスケット６０は内圧を受けて膨らむ。このように、切欠き６１を介して内部空間６２に導入された蒸気によって、メタルガスケット６０は第２部材３４及び第１部材３２に押し付けられる。したがって、メタルガスケット６０は、蒸気の圧力を利用した自封機能（セルフシール機能）によって高いシール性を実現できる。
　なお、メタルガスケット６０の材料は、６５０℃の蒸気条件下でも耐え得るものであれば特に限定されないが、例えば、高硬度Ｎｉ基合金をメタルガスケット６０の材料として選択してもよい。メタルガスケット６０は、典型的には、第１部材３２及び第２部材３４の母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）よりも高硬度の材料で形成される。
　上記構成のメタルガスケット６０は、凸シール面５１と凹シール面５３との間に配置された状態で締結部材３３を締め付けることで、凸シール面５１と凹シール面５３とによって挟圧されて高さ方向（図３の上下方向）に圧縮される。その結果、メタルガスケット６０は横方向に膨張する。このとき、メタルガスケット６０の外周は、環状凹部５２の外周縁を形成する第２部材３４の壁面５５に当接する。
　したがって、メタルガスケット６０は、合計３箇所の線接触部６４，６６，６８において、第１部材３２又は第２部材３４に線接触する。具体的には、線接触部６４においてメタルガスケット６０の上部が第１部材３２側の凸シール面５１に線接触し、線接触部６６においてメタルガスケット６０の下部が第２部材３４側の凹シール面５３に線接触し、線接触部６８においてメタルガスケット６０の外周が環状凹部５２の外周縁を形成する第２部材３４の壁面５５に線接触している。
　このように、第１部材３２及び第２部材３４に対してメタルガスケット６０を合計３箇所の線接触部６４，６６，６８にて線接触させることで、メタルガスケット６０を第１部材３２及び第２部材３４に確実に密着させ、蒸気漏れを効果的に抑制することができる。
　また、第１部材３２及び第２部材３４には、それぞれ、少なくともメタルガスケット６０との線接触部（６４，６６，６８）に第１高硬度層５６が設けられている。これにより、メタルガスケット６０との線接触部６４，６６，６８における高い面圧に起因する第１部材３２及び第２部材３４の変形を抑制し、蒸気漏れを防止できる。
　なお、第１高硬度層５６は、図３に示すように、第１部材３２側の凸シール面５１および第２部材３４側の凹シール面５３の全体に亘って線接触部６４，６６を含む広い範囲で設けられていてもよい。また、各線接触部６４，６６，６８に設けられる第１高硬度層５６は、同種材料から構成されていてもよいし、異種材料から構成されていてもよい。
　第１高硬度層５６は、第１部材３２及び第２部材３４の母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）よりも高硬度である材料で構成される。第１高硬度層５６の材料として、例えば、ステライトやトリバロイ（いずれも登録商標）に代表されるＣｏ基合金、インコネル６２５やインコネル６１７（いずれも登録商標）に代表される高硬度Ｎｉ基合金、クロムカーバイト、タングステンカーバイト、セラミックス、サーメット等を用いることができる。
　なお、第１高硬度層５６は、溶射、めっき、肉盛り溶接等の任意の手法で第１部材３２及び第２部材３４の母材上に形成された高硬度皮膜であってもよいし、第１部材３２及び第２部材３４の母材とは別体として形成されて前記母材に取り付けられた高硬度部材であってもよいし、窒化処理や浸炭焼入れ等の任意の手法によって硬化された第１部材３２及び第２部材３４の母材の表面層であってもよい。
　また、幾つかの一実施形態において、第１部材３２は、図３に示すように、環状凸部５０と環状凹部５２との嵌合位置よりも外周側における環状エリア７０において第２部材３４と当接しており、環状エリア７０よりもさらに外周側に位置する締結エリア７２において締結部材３３によって第２部材３４に締結されている。
　このように、環状凸部５０と環状凹部５２との嵌合位置よりも外周側に設けられる環状エリア７０において第１部材３２を第２部材３４に当接させることで、環状エリア７０の内周側に位置する凸シール面５１と凹シール面５３との間隔が規定される。よって、締結エリア７２にて第１部材３２を第２部材３４に締結するだけで、第１部材３２の凸シール面５１と第２部材３４の凹シール面５３との間隔が適切に調節され、メタルガスケット６０による所期のシール性が得られる。また、メタルガスケット６０との第２部材３４及び第１部材３２の線接触部（６４，６６，６８）における過度な面圧発生を防止できる。
　また、環状エリア７０において第１部材３２と第２部材３４とが当接する部分には、それぞれ、第２高硬度層７１を設けてもよい。第２高硬度層７１は、第２部材３４及び第１部材３２の母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）よりも高硬度である材料で構成される。このように環状エリア７０における第１部材３２と第２部材３４とが当接する部分に第２高硬度層７１を設けることで、締結エリア７２における締結部材３３の締め付け力が環状エリア７０に作用しても、環状エリア７０における第１部材３２と第２部材３４の変形を抑制できる。
　第２高硬度層７１の材料として、例えば、ステライトやトリバロイ（いずれも登録商標）に代表されるＣｏ基合金、インコネル６２５，６１７（いずれも登録商標）に代表される高硬度Ｎｉ基合金、クロムカーバイト、タングステンカーバイト、セラミックス、サーメット等を用いることができる。
　なお、第２高硬度層７１は、溶射、めっき、肉盛り溶接等の任意の手法で第１部材３２及び第２部材３４の母材上に形成された高硬度皮膜であってもよいし、第１部材３２及び第２部材３４の母材とは別体として形成されて前記母材に取り付けられた高硬度部材であってもよいし、窒化処理や浸炭焼入れ等の任意の手法によって硬化された第１部材３２及び第２部材３４の母材の表面層であってもよい。
　なお、締結エリア７２周辺において、第１部材３２又は第２部材３４に段差部７４を形成し、第１部材３２と第２部材３４との間に隙間７５を設けてもよい。
　このように、締結エリア７２周辺に隙間７５を設けることで、締結部材３３の締め付け時にメタルガスケット６０に大きな圧縮力が加わり、メタルガスケット６０の線接触部６４，６６，６８における第１部材３２又は第２部材３４への密着性が向上する。よって、メタルガスケット６０のシール性を向上させることができる。
　以上説明したように、本発明の少なくとも一実施形態では、黒鉛系渦巻きガスケットに替えてメタルガスケット６０を第１部材３２と第２部材３４との間に設けるようにしたので、６５０℃以上という過酷な蒸気温度条件下でも高いシール性を実現できる。また、少なくとも第１部材３２及び第２部材３４のメタルガスケット６０との線接触部６４，６６，６８に母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）よりも高硬度である第１高硬度層５６を設けたので、メタルガスケット６０との線接触部６４，６６，６８における高い面圧に起因する第１部材３２と第２部材３４の変形を抑制し、シール性の低下を抑制できる。よって、蒸気漏れを防止して蒸気タービン設備１の信頼性向上を図るとともに、蒸気タービン設備１の長寿命化を図ることができる。
　したがって、６５０℃以上の蒸気温度条件下においても、Ｎｉ基合金等の鋳造材で母材が構成された第１部材３２及び第２部材３４間を適切にシールすることができる。
　以上、本発明の幾つかの実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
　例えば、上述の幾つかの実施形態では、第１部材３２に環状凸部５０を設け、第２部材３４に環状凹部５２を設ける例について説明したが、第１部材３２に環状凹部５２を設け、第２部材３４に環状凸部５０を設けてもよい。
　また上述の幾つかの実施形態では、切欠き６１が設けられた断面形状を有するメタルガスケット６０を用いる例について説明したが、第１部材３２と第２部材３４との間に設けられるメタルガスケットの形状についてはこの例に限定されず、種々の形状のメタルガスケットを用いることができる。
　図４は、他の形状例のメタルガスケットを第１部材３２と第２部材３４との間に設けた様子を示す図である。なお、図４に示すメタルガスケット周辺の構成は上述の実施形態と同様であるから、上述の実施形態と共通する箇所は同一の符号を付して、ここではその説明を省略する。
　図４に示すように、メタルガスケット８０は、環状凸部５０及び環状凹部５２に沿って周方向に連続した環状であり、中空部８２を有する中空Ｏリングである。メタルガスケット８０は、凸シール面５１と凹シール面５３との間に配置された状態で締結部材３３を締め付けることで、凸シール面５１と凹シール面５３とによって挟圧されて高さ方向（図４の上下方向）に圧縮される。その結果、メタルガスケット８０は横方向に膨張する。このとき、メタルガスケット８０の外周は、環状凹部５２の外周縁を形成する第２部材３４の壁面５５に当接する。したがって、メタルガスケット８０は、合計３箇所の線接触部８４，８６，８８において、第１部材３２又は第２部材３４に線接触する。具体的には、線接触部８４においてメタルガスケット８０の上部が第１部材３２側の凸シール面５１に線接触し、線接触部８６においてメタルガスケット８０の下部が第２部材３４側の凹シール面５３に線接触し、線接触部８８においてメタルガスケット８０の外周が環状凹部５２の外周縁を形成する第２部材３４の壁面５５に線接触している。
　なお、メタルガスケット８０の材料は、６５０℃の蒸気条件下でも耐え得るものであれば特に限定されないが、例えば、高硬度Ｎｉ基合金をメタルガスケット８０の材料として選択してもよい。メタルガスケット８０は、典型的には、第１部材３２及び第２部材３４の母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）よりも高硬度の材料で形成される。

Claims (8)

  1. 　６５０℃以上の蒸気が用いられる蒸気タービン設備であって、
    　それぞれＮｉ基合金、オーステナイト鋼、高クロム鋼の少なくとも一つからなる鋳造材で母材が構成され、前記蒸気が流通する空間を形成する第１部材及び第２部材と、
    　前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、前記第１部材および前記第２部材に複数箇所で線接触するメタルガスケットとを備え、
    　前記第１部材及び前記第２部材には、それぞれ、少なくとも前記メタルガスケットと線接触する部分に前記母材よりも高硬度である第１高硬度層が設けられていることを特徴とする蒸気タービン設備。
  2. 　前記メタルガスケットの外周側において、前記第１部材に設けられた環状凸部と前記第２部材に設けられた環状凹部とが嵌合しており、
    　前記メタルガスケットは、前記環状凸部に形成された凸シール面と前記環状凹部に形成された凹シール面とに挟まれて、前記凸シール面及び前記凹シール面にそれぞれ線接触しており、
    　前記メタルガスケットの外周は、前記環状凹部の外周縁を形成する前記第２部材の壁面に線接触しており、
    　前記第１高硬度層は、前記凸シール面、前記凹シール面及び前記壁面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン設備。
  3. 　前記メタルガスケットは、切欠きを有する断面形状であり、
    　前記メタルガスケットは、前記切欠きが前記空間側に面するように配置され、前記切欠き以外の部分が前記凸シール面、前記凹シール面及び前記壁面に線接触していることを特徴とする請求項２に記載の蒸気タービン設備。
  4. 　前記第１部材は、前記環状凸部及び前記環状凹部の嵌合位置よりも外周側における環状エリアにおいて前記第２部材に当接しており、前記環状エリアよりもさらに外周側に位置する締結エリアにおいて前記第２部材に締結されており、
    　前記環状エリアにおいて前記第１部材と前記第２部材とが当接する部分には、前記母材よりも高硬度である第２高硬度層が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の蒸気タービン設備。
  5. 　前記第１高硬度層はＣｏ基合金で形成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蒸気タービン設備。
  6. 　前記第１部材及び前記第２部材の一方が蒸気弁の弁ケーシングであり、
    　前記第１部材及び前記第２部材の他方が前記弁ケーシングに装着される前記蒸気弁のボンネットであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蒸気タービン設備。
  7. 　前記第１部材及び前記第２部材が、前記蒸気が流通する一対の配管同士のフランジ接続部を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蒸気タービン設備。
  8. 　前記第１部材および前記第２部材の一方がタービン車室の上半部であり、
    　前記第１部材および前記第２部材の他方が前記タービン車室の下半部であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蒸気タービン設備。
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