JPH0372708B2 - - Google Patents
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- JPH0372708B2 JPH0372708B2 JP9649684A JP9649684A JPH0372708B2 JP H0372708 B2 JPH0372708 B2 JP H0372708B2 JP 9649684 A JP9649684 A JP 9649684A JP 9649684 A JP9649684 A JP 9649684A JP H0372708 B2 JPH0372708 B2 JP H0372708B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C12/00—Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
〔発明の利用分野〕
本発明は、蒸気タービンに係り、耐エロージヨ
ン及び耐熱耐酸化性に優れた蒸気タービンノズル
翼に関する。 〔発明の背景〕 周知のように蒸気タービンは、ボイラー室にお
いて発生させた蒸気によつてタービンを駆動させ
るものである。これら機器においてタービンノズ
ル翼の機能は、タービン室に蒸気を効率良く導く
ものである。しかしこのノズル翼などにエロージ
ヨン摩耗が発生し、これが著しい場合にはタービ
ンノズルとしての所定の機能を果さない場合があ
る。エロージヨン摩耗の発生原因は、主にボイラ
ー過熱機等で発生する酸化物が、蒸気に混入し、
蒸気がノズル翼を通過する際、混入している酸化
物が流速200〜500ｍ／ｓで衝撃的にノズル翼に衝
突し、この繰返しによりノズル翼より硬さの高い
酸化物によつてアブレシーブ摩耗的な作用により
エロージヨン摩耗を発生しているものと考えられ
る。このエロージヨン摩耗防止策としては、蒸気
中に酸化物を混入させなければ良いわけである
が、これらの酸化物は非常に微細であり、完全に
取り除くことは極めて困難である。これらのこと
から本機器における耐エロージヨン性に優れたタ
ービンノズル翼の開発が望まれていた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、蒸気をタービン室に効率良く
導き、耐エロージヨン性及び耐熱耐酸化性に優れ
た蒸気タービンノズル翼を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は、低炭素のクローム系ステンレス鋼よ
りなるノズル翼の表面に、0.05〜0.5mmの浸炭深
さの浸炭層と、10〜60μｍの厚さのCr23C6型のク
ロームカーバイト層を有することを特徴とする耐
エロージヨン性及び耐熱耐酸化性を有する蒸気タ
ービンノズル翼にある。 前述の問題に鑑み、発明者らは耐エロージヨン
性等に優れたノズル翼を開発すべく検討した結
果、ノズル翼のエロージヨン摩耗は蒸気中に混入
している酸化物の衝突によるためであり、酸化物
によるアブレシーブ摩耗的要因を持つた摩耗現象
である。したがつてエロージヨン摩耗を防止する
には、ノズル翼を衝突して来る酸化物より硬くす
ることによつて解決できるものと考えた。ここで
タービンノズル翼として用いられている材質は、
周知のようにノズル翼としての要求性質から、
13Cr系ステンレス鋼であるが、要求特性から、
エロージヨン摩耗対策のみで、基調となる上記材
質を根本的に変えることはできない。そこで発明
者らはノズル翼に表面処理を施すことによつて耐
エロージヨン性を賦与することに着目し、種々研
究した結果タービンノズル翼としての性能を損う
ことなく耐エロージヨン性に優れたものを開発す
ることができた。すなわち、現用ノズル翼材に次
のような表面処理を施すことによつて達成するこ
とができた。処理法は低炭素クローム系ステンレ
ス鋼からなるノズル翼に最初に浸炭処理を施し、
その浸炭深さを0.05〜0.5mmとした後、クローム、
アルミナ及び塩化アンモニウム粉からなる粉末中
に埋込み、所定の温度及び時間保持し熱処理する
ことによりクロームの拡散浸透処理を施すもので
ある。このような処理法によりノズル翼表層部に
Cr23C6型のクロームカーバイト層を10〜60μｍの
厚さに形成させる。クロームカーバイト層の硬さ
はHv1500〜2000を示し、蒸気中に混入している
酸化物硬さ（Hv400〜500）より非常に硬く、後
述する耐エロージヨン性評価試験よりも知られる
ように耐エロージヨン性に優れたものである。本
処理法において、浸炭深さを0.05〜0.5mmとした
のは、全処理後において、0.05mm以下ではクロー
ムカーバイト層が均一かつ十分に得られないだけ
でなく、クロームカーバイト層の下部に硬さが低
く脆いFe−Cr層が形成されるため使用中に硬い
クロームカーバイト層が剥離し耐エロージヨン性
が得られないためである。また0.5mm以下とした
のは、それ以上ではノズル翼の機械的性質が損わ
れるためである。またクロームカーバイト層厚さ
を10〜60μｍとしたのは、10μｍ以下では耐エロ
ージヨン性に効果がないためである。また60μｍ
以下としたのは、それ以上厚くしても耐エロージ
ヨン性に対する効果は実質的にほぼ同じであるか
らである。 〔発明の実施例〕 比較例 表１に通常タービンノズル翼として用いたれる
材料すなわち低炭素クローム系ステンレス鋼の化
学組成を示す。これらの材料にCr、Al2O3及び
NH4Clからなる粉末を用い、パツク法（以下、
Cr−Ｃ処理と称す）により、1150℃×2hr処理、
及びほう砂及びフエロバナジウムを主成分とした
溶融液中（以下VC処理と称す）で1000℃×16hr
処理を行つた結果、浸炭処理せずに単にCr−Ｃ
処理しただけのものは、表層部に硬さHv約180と
低く脆いFe−Cr層が形成され、また目標とする
クロームカーバイト層は形成されない。またVC
処理したものは表層部に２〜3μｍのVC層が形成
されるがその直下に脱炭層が生じ、硬化しないこ
とがわかつた。
ン及び耐熱耐酸化性に優れた蒸気タービンノズル
翼に関する。 〔発明の背景〕 周知のように蒸気タービンは、ボイラー室にお
いて発生させた蒸気によつてタービンを駆動させ
るものである。これら機器においてタービンノズ
ル翼の機能は、タービン室に蒸気を効率良く導く
ものである。しかしこのノズル翼などにエロージ
ヨン摩耗が発生し、これが著しい場合にはタービ
ンノズルとしての所定の機能を果さない場合があ
る。エロージヨン摩耗の発生原因は、主にボイラ
ー過熱機等で発生する酸化物が、蒸気に混入し、
蒸気がノズル翼を通過する際、混入している酸化
物が流速200〜500ｍ／ｓで衝撃的にノズル翼に衝
突し、この繰返しによりノズル翼より硬さの高い
酸化物によつてアブレシーブ摩耗的な作用により
エロージヨン摩耗を発生しているものと考えられ
る。このエロージヨン摩耗防止策としては、蒸気
中に酸化物を混入させなければ良いわけである
が、これらの酸化物は非常に微細であり、完全に
取り除くことは極めて困難である。これらのこと
から本機器における耐エロージヨン性に優れたタ
ービンノズル翼の開発が望まれていた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、蒸気をタービン室に効率良く
導き、耐エロージヨン性及び耐熱耐酸化性に優れ
た蒸気タービンノズル翼を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は、低炭素のクローム系ステンレス鋼よ
りなるノズル翼の表面に、0.05〜0.5mmの浸炭深
さの浸炭層と、10〜60μｍの厚さのCr23C6型のク
ロームカーバイト層を有することを特徴とする耐
エロージヨン性及び耐熱耐酸化性を有する蒸気タ
ービンノズル翼にある。 前述の問題に鑑み、発明者らは耐エロージヨン
性等に優れたノズル翼を開発すべく検討した結
果、ノズル翼のエロージヨン摩耗は蒸気中に混入
している酸化物の衝突によるためであり、酸化物
によるアブレシーブ摩耗的要因を持つた摩耗現象
である。したがつてエロージヨン摩耗を防止する
には、ノズル翼を衝突して来る酸化物より硬くす
ることによつて解決できるものと考えた。ここで
タービンノズル翼として用いられている材質は、
周知のようにノズル翼としての要求性質から、
13Cr系ステンレス鋼であるが、要求特性から、
エロージヨン摩耗対策のみで、基調となる上記材
質を根本的に変えることはできない。そこで発明
者らはノズル翼に表面処理を施すことによつて耐
エロージヨン性を賦与することに着目し、種々研
究した結果タービンノズル翼としての性能を損う
ことなく耐エロージヨン性に優れたものを開発す
ることができた。すなわち、現用ノズル翼材に次
のような表面処理を施すことによつて達成するこ
とができた。処理法は低炭素クローム系ステンレ
ス鋼からなるノズル翼に最初に浸炭処理を施し、
その浸炭深さを0.05〜0.5mmとした後、クローム、
アルミナ及び塩化アンモニウム粉からなる粉末中
に埋込み、所定の温度及び時間保持し熱処理する
ことによりクロームの拡散浸透処理を施すもので
ある。このような処理法によりノズル翼表層部に
Cr23C6型のクロームカーバイト層を10〜60μｍの
厚さに形成させる。クロームカーバイト層の硬さ
はHv1500〜2000を示し、蒸気中に混入している
酸化物硬さ（Hv400〜500）より非常に硬く、後
述する耐エロージヨン性評価試験よりも知られる
ように耐エロージヨン性に優れたものである。本
処理法において、浸炭深さを0.05〜0.5mmとした
のは、全処理後において、0.05mm以下ではクロー
ムカーバイト層が均一かつ十分に得られないだけ
でなく、クロームカーバイト層の下部に硬さが低
く脆いFe−Cr層が形成されるため使用中に硬い
クロームカーバイト層が剥離し耐エロージヨン性
が得られないためである。また0.5mm以下とした
のは、それ以上ではノズル翼の機械的性質が損わ
れるためである。またクロームカーバイト層厚さ
を10〜60μｍとしたのは、10μｍ以下では耐エロ
ージヨン性に効果がないためである。また60μｍ
以下としたのは、それ以上厚くしても耐エロージ
ヨン性に対する効果は実質的にほぼ同じであるか
らである。 〔発明の実施例〕 比較例 表１に通常タービンノズル翼として用いたれる
材料すなわち低炭素クローム系ステンレス鋼の化
学組成を示す。これらの材料にCr、Al2O3及び
NH4Clからなる粉末を用い、パツク法（以下、
Cr−Ｃ処理と称す）により、1150℃×2hr処理、
及びほう砂及びフエロバナジウムを主成分とした
溶融液中（以下VC処理と称す）で1000℃×16hr
処理を行つた結果、浸炭処理せずに単にCr−Ｃ
処理しただけのものは、表層部に硬さHv約180と
低く脆いFe−Cr層が形成され、また目標とする
クロームカーバイト層は形成されない。またVC
処理したものは表層部に２〜3μｍのVC層が形成
されるがその直下に脱炭層が生じ、硬化しないこ
とがわかつた。
蒸気タービンノズル翼は、蒸気を効率良くター
ビン室に導くものであるが、エロージヨン摩耗の
発生により、蒸気の流動が乱れタービン出力の低
下を余儀なくされていた。しかし本発明の耐エロ
ージヨン性及び耐熱耐酸化性を有するノズル翼を
用いることによつてエロージヨン摩耗を防止でき
タービン出力の低下を招くことがなくなつた。
ビン室に導くものであるが、エロージヨン摩耗の
発生により、蒸気の流動が乱れタービン出力の低
下を余儀なくされていた。しかし本発明の耐エロ
ージヨン性及び耐熱耐酸化性を有するノズル翼を
用いることによつてエロージヨン摩耗を防止でき
タービン出力の低下を招くことがなくなつた。
第１図はCr−Ｃ処理材のＸ線回折結果を示す
図、第２図は耐酸化性試験結果を示す図、第３図
はCr−Ｃ層の高温硬さ測定結果を示す図、第４
図は浸炭深さと処理温度の関係図、第５図はCr
−Ｃ層厚さと処理温度の関係図、第６図はCr−
Ｃ処理における浸炭深さと機械的性質を示す図、
第７図はCr−Ｃ処理材の模擬エロージヨン試験
結果を示す図である。
図、第２図は耐酸化性試験結果を示す図、第３図
はCr−Ｃ層の高温硬さ測定結果を示す図、第４
図は浸炭深さと処理温度の関係図、第５図はCr
−Ｃ層厚さと処理温度の関係図、第６図はCr−
Ｃ処理における浸炭深さと機械的性質を示す図、
第７図はCr−Ｃ処理材の模擬エロージヨン試験
結果を示す図である。
Claims (1)
- １ 低炭素のクローム系ステンレス鋼よりなるノ
ズル翼の表面に、0.05〜0.5mmの浸炭深さの浸炭
層と、10〜60μｍの厚さのCr23C6型のクロームカ
ーバイト層を有することを特徴とする耐エロージ
ヨン性及び耐熱耐酸化性を有する蒸気タービンノ
ズル翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9649684A JPS60243263A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 蒸気タ−ビンノズル翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9649684A JPS60243263A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 蒸気タ−ビンノズル翼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60243263A JPS60243263A (ja) | 1985-12-03 |
| JPH0372708B2 true JPH0372708B2 (ja) | 1991-11-19 |
Family
ID=14166698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9649684A Granted JPS60243263A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 蒸気タ−ビンノズル翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60243263A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2204327B (en) * | 1987-05-01 | 1991-07-31 | Nii Tekh Avtomobil Promy | Deposition of diffusion carbide coatings on iron-carbon alloy articles |
| JP4829025B2 (ja) * | 2005-08-02 | 2011-11-30 | 本田技研工業株式会社 | 有層Ｆｅ基合金の製造方法 |
| JP4829026B2 (ja) * | 2005-08-02 | 2011-11-30 | 本田技研工業株式会社 | 有層Ｆｅ基合金の製造方法 |
| JP4989146B2 (ja) * | 2005-08-02 | 2012-08-01 | 本田技研工業株式会社 | 有層Ｆｅ基合金及びその製造方法 |
| JP4886271B2 (ja) † | 2005-10-31 | 2012-02-29 | 株式会社東芝 | 蒸気タービンおよびその親水性コーティング材料 |
| JP2014070269A (ja) * | 2012-10-02 | 2014-04-21 | Kunitomo Nekko Kk | オーステナイト系表面改質金属部材およびオーステナイト系表面改質金属部材の製造方法 |
| JP6101058B2 (ja) * | 2012-11-28 | 2017-03-22 | 国友熱工株式会社 | フェライト系表面改質金属部材の製造方法 |
-
1984
- 1984-05-16 JP JP9649684A patent/JPS60243263A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60243263A (ja) | 1985-12-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |