JPH0424525B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0424525B2 JPH0424525B2 JP57079114A JP7911482A JPH0424525B2 JP H0424525 B2 JPH0424525 B2 JP H0424525B2 JP 57079114 A JP57079114 A JP 57079114A JP 7911482 A JP7911482 A JP 7911482A JP H0424525 B2 JPH0424525 B2 JP H0424525B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- corrosion
- layer
- laser beam
- turbine blade
- welding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は火力，原子力及び地熱発電用タービン
のような湿り蒸気中で使用されるタービン羽根の
製造方法に関するものである。
のような湿り蒸気中で使用されるタービン羽根の
製造方法に関するものである。
火力発電用蒸気タービンの低圧最終段などの如
く湿り蒸気の範囲気中で使用される羽根は、蒸気
中の水滴の衝突によつて羽根面が侵食されるのを
防止する目的で、第１図，第２図および第３図に
示すように羽根１の先端部の蒸気流入端に耐食性
材料より成る防食片２が取りつけられている。
く湿り蒸気の範囲気中で使用される羽根は、蒸気
中の水滴の衝突によつて羽根面が侵食されるのを
防止する目的で、第１図，第２図および第３図に
示すように羽根１の先端部の蒸気流入端に耐食性
材料より成る防食片２が取りつけられている。
12クロムマルテンサイト系ステンレス鋼より成
るタービン羽根１とインコネル６２５等の防食片
２は従来銀ろう付、あるいはTIG溶接，電子ビー
ム溶接等によつて接合されているが、しかし、こ
れ等の溶接には次の様な欠点がある。即ち、第４
図に示すように、矢印の方向に溶接を行なつてゆ
くと、タービン羽根１の母材の熱膨張係数と防食
片２の材料の熱膨張係数とに差があることによつ
て溶接中あるいは溶接後に防食片２がそり返り充
分な溶接が行なえない。従つて第５図に示すよう
に、あらかじめ溶接線の数ケ所を仮止め溶接して
おき、充分な拘束を与えてから本溶接を行なつて
いた。しかし、これでは溶接後に大きな残留応力
が生じ、この残留応力と蒸気中に含まれる塩素イ
オンにより、タービン運転中に防食片および防食
片２の近傍のタービン羽根に応力腐食割れが発生
し、タービンの運転に重大な影響を及ぼし大きな
問題点となつている。この応力腐食割れは強力な
拘束力による残留応力に起因するもので、防食片
２の取付けを溶接によつて行なつている限り避け
られない。
るタービン羽根１とインコネル６２５等の防食片
２は従来銀ろう付、あるいはTIG溶接，電子ビー
ム溶接等によつて接合されているが、しかし、こ
れ等の溶接には次の様な欠点がある。即ち、第４
図に示すように、矢印の方向に溶接を行なつてゆ
くと、タービン羽根１の母材の熱膨張係数と防食
片２の材料の熱膨張係数とに差があることによつ
て溶接中あるいは溶接後に防食片２がそり返り充
分な溶接が行なえない。従つて第５図に示すよう
に、あらかじめ溶接線の数ケ所を仮止め溶接して
おき、充分な拘束を与えてから本溶接を行なつて
いた。しかし、これでは溶接後に大きな残留応力
が生じ、この残留応力と蒸気中に含まれる塩素イ
オンにより、タービン運転中に防食片および防食
片２の近傍のタービン羽根に応力腐食割れが発生
し、タービンの運転に重大な影響を及ぼし大きな
問題点となつている。この応力腐食割れは強力な
拘束力による残留応力に起因するもので、防食片
２の取付けを溶接によつて行なつている限り避け
られない。
また、レーザビームを用いて表面層を焼入れし
た硬化層を得て応力腐食割れを防ぐ方法が知られ
ているが、タービン羽根は水滴の衝突に対する羽
根前縁の耐食性や耐摩耗性が要求され、この焼入
れによる硬化層のみでは防ぐことができない異常
摩耗が時々発生してタービンの運転に重大な影響
を及ぼし、これも大きな問題点となつている。
た硬化層を得て応力腐食割れを防ぐ方法が知られ
ているが、タービン羽根は水滴の衝突に対する羽
根前縁の耐食性や耐摩耗性が要求され、この焼入
れによる硬化層のみでは防ぐことができない異常
摩耗が時々発生してタービンの運転に重大な影響
を及ぼし、これも大きな問題点となつている。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、溶接
施工を伴なわない方法によつて防食性を持たせ、
応力腐食割れの発生がなく、かつ耐食性，耐摩耗
性に優れたタービン羽根の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
施工を伴なわない方法によつて防食性を持たせ、
応力腐食割れの発生がなく、かつ耐食性，耐摩耗
性に優れたタービン羽根の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
上記目的を達成するため本発明による方法は、
初めにタービン羽根の蒸気流入側の縁にレーザビ
ームを照射して表面層を溶融した後急冷して焼入
層を形成し、次に、前記焼入れ層の表面にニツケ
ル合金、コバルト合金、金属炭化物系合金から選
ばれた一種類の粉末を塗布した後、レーザビーム
を照射して溶融させてクラツデイング層を形成す
ることを特徴とするのである。
初めにタービン羽根の蒸気流入側の縁にレーザビ
ームを照射して表面層を溶融した後急冷して焼入
層を形成し、次に、前記焼入れ層の表面にニツケ
ル合金、コバルト合金、金属炭化物系合金から選
ばれた一種類の粉末を塗布した後、レーザビーム
を照射して溶融させてクラツデイング層を形成す
ることを特徴とするのである。
以下、図面により本発明の一実施例を説明す
る。第６図に示すように羽根先端部の蒸気流入側
の縁に倣して、第３図の防食片２に相当する部分
にレーザビーム吸収剤３を塗布した後レーザビー
ム４を照射して焼入れ層５を形成する。焼入れ深
さを深く、且つ均一にする方法としてセグメント
ミラー等が一般的に用いられており、幅広で均一
な深さを得ることができる。
る。第６図に示すように羽根先端部の蒸気流入側
の縁に倣して、第３図の防食片２に相当する部分
にレーザビーム吸収剤３を塗布した後レーザビー
ム４を照射して焼入れ層５を形成する。焼入れ深
さを深く、且つ均一にする方法としてセグメント
ミラー等が一般的に用いられており、幅広で均一
な深さを得ることができる。
この焼入れ層５は、残留応力に起因する応力腐
食割れには有効であるが、耐食性は充分でない。
そこで、さらに羽根表面の耐食性を増すために、
焼入れ層にニツケル合金、コバルト合金、金属炭
化物系合金から選ばれた一種類の粉末を第６図に
示すのと同様に塗布する。次に、この塗布した部
分にレーザビーム４を照射してレーザによるクラ
ツデイング層又は合金層６を形成する。このクラ
ツデイング層の厚さは耐熱防食粉末の塗布厚さと
レーザビームの出力，照射速度等により任意に制
御することができる。第９図は12クロムマルテン
サイト系ステンレス鋼の表面に、レーザビームを
出力12KW、照射速度1200ｍ／分の条件で照射し
て焼入れ層を形成し、その後焼入れ層の表面にニ
ツケル合金粉末をアルコール溶液で1.0mm厚さ塗
布後、レーザビームを出力8KW、照射速度2000
mm／分の条件で照射してクラツデイング層を形成
させた場合の表面からの深さと硬度との関係を示
す実験結果の一例である。すなわち、レーザビー
ムの照射によりニツケル合金のクラツデイング層
は約0.8mm得られ、このクラツデイング層はニツ
ケル合金であるので非常に高い防食性能および耐
応力腐食割れ性能を有している。しかもこのクラ
ツデイング層の内部の焼入れ層もロツクウエル硬
度RC52で1.2mmの深さが得られており、硬化層深
さも充分である。
食割れには有効であるが、耐食性は充分でない。
そこで、さらに羽根表面の耐食性を増すために、
焼入れ層にニツケル合金、コバルト合金、金属炭
化物系合金から選ばれた一種類の粉末を第６図に
示すのと同様に塗布する。次に、この塗布した部
分にレーザビーム４を照射してレーザによるクラ
ツデイング層又は合金層６を形成する。このクラ
ツデイング層の厚さは耐熱防食粉末の塗布厚さと
レーザビームの出力，照射速度等により任意に制
御することができる。第９図は12クロムマルテン
サイト系ステンレス鋼の表面に、レーザビームを
出力12KW、照射速度1200ｍ／分の条件で照射し
て焼入れ層を形成し、その後焼入れ層の表面にニ
ツケル合金粉末をアルコール溶液で1.0mm厚さ塗
布後、レーザビームを出力8KW、照射速度2000
mm／分の条件で照射してクラツデイング層を形成
させた場合の表面からの深さと硬度との関係を示
す実験結果の一例である。すなわち、レーザビー
ムの照射によりニツケル合金のクラツデイング層
は約0.8mm得られ、このクラツデイング層はニツ
ケル合金であるので非常に高い防食性能および耐
応力腐食割れ性能を有している。しかもこのクラ
ツデイング層の内部の焼入れ層もロツクウエル硬
度RC52で1.2mmの深さが得られており、硬化層深
さも充分である。
さらに、レーザビームはタービン羽根の前縁の
加熱と、表面層の極く浅い部分の溶融のみである
ので、焼入れ層とクラツデイング層を形成させて
もタービン羽根が変形することはない。したがつ
て、従来法では防食片をTIG溶接、電子ビーム溶
接等の溶融溶接をするので、その場合の変形を押
えるための充分な仮付けによる拘束応力の発生に
より、残留応力が生じ応力腐食割れの原因となる
が、本発明では仮付けによる拘束応力は発生しな
いのでタービン運転中に応力腐食割れが発生する
ことはない。またニツケル合金によるクラツデイ
ング層を有し腐食成物の侵食に対しても高い耐食
性を有しているので、タービン羽根の異常摩耗等
には特に有効である。
加熱と、表面層の極く浅い部分の溶融のみである
ので、焼入れ層とクラツデイング層を形成させて
もタービン羽根が変形することはない。したがつ
て、従来法では防食片をTIG溶接、電子ビーム溶
接等の溶融溶接をするので、その場合の変形を押
えるための充分な仮付けによる拘束応力の発生に
より、残留応力が生じ応力腐食割れの原因となる
が、本発明では仮付けによる拘束応力は発生しな
いのでタービン運転中に応力腐食割れが発生する
ことはない。またニツケル合金によるクラツデイ
ング層を有し腐食成物の侵食に対しても高い耐食
性を有しているので、タービン羽根の異常摩耗等
には特に有効である。
また、レーザビームの照射は極めて短時間（５
〜６秒）であるので、２回作業を行なつても従来
法に比較して著しい工数の短縮が図られる。
〜６秒）であるので、２回作業を行なつても従来
法に比較して著しい工数の短縮が図られる。
以上述べた如く本発明によれば、タービン運転
中に応力腐食割れ発生の恐れがなく、かつ耐食
性，耐摩耗性の優れたタービン羽根を容易に提供
できるという効果が得られる。
中に応力腐食割れ発生の恐れがなく、かつ耐食
性，耐摩耗性の優れたタービン羽根を容易に提供
できるという効果が得られる。
第１図は従来の防食片の形状を示す斜視図、第
２図は塑性加工した防食片の形状を示す斜視図、
第３図は従来の防食片を備えたタービン羽根を示
す斜視図、第４図および第５図は従来の防食片を
タービン羽根に溶接固着する際の溶接過程を示す
斜視図、第６図は本発明の方法に従つて製作され
たタービン羽根の一例を示す斜視図、第７図は第
６図のＣ−Ｃ矢視断面図、第８図は第７図のＡ−
Ａ矢視断面図、第９図は本発明による羽根の表面
からの深さと硬度との関係を示す曲線図である。 １……タービン羽根、４……レーザビーム、５
……焼入れ層、６……クラツデイング層。
２図は塑性加工した防食片の形状を示す斜視図、
第３図は従来の防食片を備えたタービン羽根を示
す斜視図、第４図および第５図は従来の防食片を
タービン羽根に溶接固着する際の溶接過程を示す
斜視図、第６図は本発明の方法に従つて製作され
たタービン羽根の一例を示す斜視図、第７図は第
６図のＣ−Ｃ矢視断面図、第８図は第７図のＡ−
Ａ矢視断面図、第９図は本発明による羽根の表面
からの深さと硬度との関係を示す曲線図である。 １……タービン羽根、４……レーザビーム、５
……焼入れ層、６……クラツデイング層。
Claims (1)
- １ 初めに、タービン羽根の蒸気流入側の縁にレ
ーザビームを照射して表面層を溶融した後急冷し
て焼入れ層を形成し、次に前記焼入れ層の表面に
ニツケル合金，コバルト合金，金属炭化物系合金
から選ばれた一種類の粉末を塗布した後レーザビ
ームを照射して溶融させてクラツデイング層を形
成すことを特徴とするタービン羽根の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7911482A JPS58197403A (ja) | 1982-05-13 | 1982-05-13 | タービン羽根の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7911482A JPS58197403A (ja) | 1982-05-13 | 1982-05-13 | タービン羽根の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58197403A JPS58197403A (ja) | 1983-11-17 |
| JPH0424525B2 true JPH0424525B2 (ja) | 1992-04-27 |
Family
ID=13680879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7911482A Granted JPS58197403A (ja) | 1982-05-13 | 1982-05-13 | タービン羽根の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58197403A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6079103A (ja) * | 1983-09-15 | 1985-05-04 | ウエスチングハウス エレクトリック コ−ポレ−ション | 蒸気タービン羽根への耐摩耗性表面の付与方法 |
| GB0504576D0 (en) * | 2005-03-05 | 2005-04-13 | Alstom Technology Ltd | Turbine blades and methods for depositing an erosion resistant coating on the same |
| KR101680498B1 (ko) | 2012-09-21 | 2016-11-28 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 내에로전성 금속 재료의 용접 방법 및 터빈 블레이드 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5477806A (en) * | 1977-12-02 | 1979-06-21 | Hitachi Ltd | Turbine blade |
| JPS588202A (ja) * | 1981-07-07 | 1983-01-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 蒸気タ−ビンの動翼補強方法 |
-
1982
- 1982-05-13 JP JP7911482A patent/JPS58197403A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58197403A (ja) | 1983-11-17 |
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