JPH01202389A - 蒸気タービン長翼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は蒸気タービン長翼の製造方法に係り、特に、４
８インチ以上の長翼を製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

３３．５“長翼には、１２Ｃｒｔｉｌが用いられている
が、１２Ｃｒ鋼では、さらに、長翼化すると遠心力が増
大するため限界にきている。そのため、軽量・高強度の
長翼材が必要になってきた。その長翼材にはチタン合金
が最も有望と考えられている。

４０インチ長翼までは引張強さ９５ｋｇ／ｍｎｚクラス
のチタン合金で製造可能であるが、４８インチ長翼にな
ると引張強さ１１５　ｋｇ／　＋ｎｍ”クラスのチタン
合金が必要である。引張強さ１１５　ｋ、Ｈ／＋ｎ２以
上の材料は、時効硬化性のβ型チタン合金がある。しか
し、このβ型チタン合金は靭性が低い欠点があるため、
翼全体をこの合金で製造するには問題がある。なお、こ
のクラスの（α＋β）型チタン合金材料は、特開昭６１
−２８４５６０号公報に開示されているが、４８インチ
長長翼上は、さらに靭性の高い材料の開発が望まれてお
り改良が必要である。

また、従来蒸気タービン翼には主に１２Ｃｒ系ステンレ
ス鋼が用いられている。この場合には、蒸気中の水滴に
よる翼先端の二ローション防止のために、ステライト板
を溶接している。この溶接により変形するが、１２Ｃｒ
鋼の場合には、変形を戻す方向に単に曲げや捩りを加え
ることにより、矯正が可能であった。

一方、チタン合金翼の場合には、１２Ｃｒｌｌのような
曲げや捩りよる矯正では、翼が割れてしまうので、不可
能とされていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

翼長を４８インチまで長くしようとすると、翼に作用す
る遠心力が著しく高くなるので、引張強さ１１５　ｋｇ
／　ｎｕｚ以上の翼材が必要になる。

また、高い引張強さとともに、靭性及び疲労強度の高い
ことも重要である。靭性としてはＶノツチシャルピー衝
撃値１．４ｋｇｍ以上、−千万回疲労強度は５５　ｋｇ
／　ｒｒｔｎｚ以上が必要である。

Ｃ課厘を解決するための手段〕 上記の目的は、（α＋β）型チタン合金に熱間加工を施
した後、（α＋β）領域に加熱・保持してから強制冷却
し、次いで５００〜６５０℃で時効処理を施すことによ
り達成される。時効処理は、翼母材へのエロージョンシ
ールド板溶接後の、応力除去焼鈍と兼ねて行なう。

また、溶接によって生じた変形は、１５０℃〜３５０℃
の温度で一次矯正を行なった後、所定の翼プロファイル
形状をもつ治具に強制拘束した状態で５００〜６００℃
で二次矯正を行なうことにより修正することができる。

この二次矯正は上述の時効処理を兼ねて行なう。

〔作用〕

熱間鍛造後に、（α＋β）領域に加熱・保持し強制冷却
することにより、α晶とα′フマルンサイトの二相組織
が微細化・均質化し、延性が向上する。

続く５００℃〜６５０℃の加熱により、時効硬化し高い
引張強さが得られる。

（α＋β）域の溶体化温度はβ変態点より、１０〜５０
℃低い温度が良い。あまり、この温度を低くすると、α
晶が多い組織となり疲労強度が低くなってしまう。

次に、時効処理（二次矯正）前の一次矯正について説明
する。

一次矯正の温度は、１５０℃より低い温度で行うと、材
料の変形抵抗が大きく、かつ、延性が小さいために、β
型合金のエロージョンシールド材にき裂がはいり易い。

また、３５０℃より高い温度では、β型合金の二ローシ
ョンシールド材にω相が析出し延性が低くなるために、
次の二次矯正の負荷の途中でエロージョンシールド材に
き裂が入り易い。従って、−次矯正は１５０〜３５０℃
の温度範囲で行なわなければならず２００℃〜３００℃
で行なうのが好ましい。

〔実施例〕

〈実施例１〉 第１表に示す組成のＴｉ−６Ａｌ−６Ｖ−２Ｓｎ系合金
素材を熱間鍛造後、第２表に示す熱処理を施した。

第　　　１　　　表 この素材のβ変態温度は９５０　℃であった。比較材（
１）はＡＭＳ規格の焼鈍処理を施したものであるが、引
張強さが低く、長翼材として必要な強度（Ｔ　、　Ｓ　
＞　１１５　ｋｇ／　ｍｍ２）を得ることができない。

溶体化・時効処理を施しても、溶体化温度及び時効温度
が低い場合には、長翼材として要求される靭性（Ｖノツ
チシャルビ衝撃値＞　１　、４　ｋｇ　−ｍ　）が得ら
れない。

本発明材（１）及び（２）のように、適正な溶体化温度
、及び、時効温度により、溶体化・時効処理を施すこと
によって、４８インチ長翼として必要な引張強さ、衝撃
値及び疲労強度（５５ｋｇ／ｍｍ２以上）をもつ材料を
製造することができる。

第１図に示すように１本発明以外の熱処理温度では、４
８インチ長翼として必要な機械的性質を得ることができ
ない。

〈実施例２〉 次に本発明によるチタン翼の製造例を説明する。

第１図に示すように、まず、丸棒素材を荒鍛造後、９５
０〜８５０℃（α−β温度域）で影付鍛造し、次いで９
２０℃水焼入れ後所定の形状に機械加工した。

翼の先端部には水蒸気中の水滴による二ローションを防
止するため、β型チタン合金（Ｔ　ｉ　−１５Ｖ　−３
Ｃｒ　−３Ａ　Ｑ　−３８ｎ合金）を電子ビーム溶接し
た。

溶接によって変形が生じるので、３００℃で一次矯正を
行ない、おおざっばに変形を直した。次いで、所定の翼
プロファイル形状をもつ治具に強制拘束した状態で５６
０℃で四時間加熱（二次矯正）を行なった。

この二ローションシールド材は、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ
−３Ａｆｌ−３８ｎ合金製の板で、あらかじめ８００″
ｃＸ２０分の油焼入れを施した材料である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、火力発電プラントの発電効率を高める
ことができ、省エネルギ及び発電コストの低減ができる
。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、チタン合金製の長翼を製造する方法において、（α
   ＋β）型のＴｉ−６Ａｌ−６Ｖ−２Ｓｎ合金に荒鍛造・
   形打鍛造を施した後、β変態温度より１０〜６０℃低い
   温度に加熱保持してから強制冷却し、次いで、所定翼形
   状に機械加工してから翼の先端にβ型のＴｉ合金板を溶
   接し、溶接によつて生じた変形を、１５０℃〜３５０℃
   の温度で一次矯正を行ない、さらに、所定の翼プロファ
   イル形状をもつ治具に強制拘束した状態で５００〜６５
   ０℃で二次矯正と時効処理、及び、溶接残留応力除却処
   理を同時に行なうことを特徴とする蒸気タービン長翼の
   製造方法。