JPH0653306B2 - 蒸気タービンにおける高圧ロータ用の調整輪を製造する方法および調整輪 - Google Patents

蒸気タービンにおける高圧ロータ用の調整輪を製造する方法および調整輪

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JPH0653306B2
JPH0653306B2 JP61042038A JP4203886A JPH0653306B2 JP H0653306 B2 JPH0653306 B2 JP H0653306B2 JP 61042038 A JP61042038 A JP 61042038A JP 4203886 A JP4203886 A JP 4203886A JP H0653306 B2 JPH0653306 B2 JP H0653306B2
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マンフレート・ベーフエルト
グイ・フアーバー
パウル・スレプツエヴイク
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ベー・ベー・ツエー・アクチエンゲゼルシヤフト・ブラウン・ボヴエリ・ウント・コンパニイ
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、蒸気タービンにおける高圧ロータ用の調整輪
を製造する方法であつて、耐熱性の高合金鋼であるCrMo
V鋼のような中実の材料から成る多くの羽根ユニツト
を、１つのリング体として組み立てて羽根ユニツトのベ
ースプレートおよびカバープレートにおいて互いに溶接
し、次いでリング体を熱処理および機械加工および試験
の後に高圧ロータの円板上へ溶接する形式のものに関す
る。本発明はまたこのようにして製作される調整輪にも
関する。
従来の技術 蒸気タービンの良好な部分負荷特性を達成するために、
しばしば高圧タービンの反動ステージに前置して１つの
衝動ステージが調整ステージとして使われる。この衝動
ステージは反動度を小さく設計されているために部分流
入でも運転することができる。部分流入と共に蒸気流、
ひいてはタービンの出力が調整される。これに対して後
続の反動ステージはすべての負荷の際に全流入を受けて
作業する。
調整ステージは普通一列の案内羽根と一列の回転羽根と
から成つており、案内羽根列はノズルと呼ばれ、回転羽
根列は所属のロータ部分と共に羽根車と呼ばれる。
羽根車はあらかじめ用意された調整輪を所属のロータ部
分上へ溶接固定することによつて製作する。調整輪自体
やはり１つの溶接構造体である。一般に溶接は機械的な
あらゆる結合に比して集中的かつ均質な結合をなす。従
つて、羽根と回転軸との結合部は遠心力による静的な力
および間欠的な蒸気流によつて惹起される動的な力を最
大温度の際にも安全に受け止めることができる。
冒頭に述べた形式の調整輪の製造法は既に公知である。
公知の方法の場合羽根ユニツトがその羽根部分，ベース
プレート部分，カバープレート部分と共に棒材から削り
出される。個々の羽根ユニツトはそのベースプレート並
びにカバープレートにおいて突合せ溶接されて１つのリ
ング体にされる。次いで、このリング体が大きなＵ形開
先でサブマージアーク溶接によりロータ上へ溶接され
る。応力焼なましの後にロータ全体が旋削され、割れ発
生の傾向のあるルート部分が除去される。
この公知の方法の場合、ノズルからの蒸気流による振動
励起を避けることを目的として、羽根ユニツトのカバー
プレートがグループにまとめられて溶接される。このグ
ループはそれぞれ３つ，４つ又はそれ以上の数の羽根ユ
ニツトから成つている。各グループはカバープレートに
おいて互いに結合されない。
１つの閉じられたリング体を構成するには個々の羽根ユ
ニツトもしくは羽根ユニツトグループをベースプレート
範囲において互いに結合する必要がある。このためベー
スプレートはカバープレートに比して半径方向の寸法が
著しく大きく設計されている。溶接継目はベースプレー
トの、蒸気流に接する壁部までは達してない。その結果
ロータの円板外周部の作孔によつてベースプレートにお
ける溶接継目のルート区域が除去され、このルート区域
の除去が溶接された調整輪に特色のある外観をあたえ
る。
羽根ユニツトの素材は溶接しにくい材料、例えばX22CrM
oV121である。にもかかわらずこの素材同様の強度およ
び靱性を有する溶接継手を形成しなければならない。そ
のためには溶接金属に調質を施さねばならない。しか
し、使用される溶接金属、即ち二相にならないように炭
素含有量を多くされる溶接金属は、低合金鋼のように約
３００℃の予熱温度でゆつくり変態しないで、オーステ
ナイトのままになつて冷却によつてのみ変態を生ぜしめ
ることのできる特性を有している。従つて、所期の変態
を生ずるように、溶接済みの調整輪を冷却するのが普通
である。この結果発生したマルテンサイトを引続く焼な
ましによつて軟化し、かつ靱性化する。
このような方法の難点として、溶接済みの調整輪の冷却
位相中に溶接部が割れの危険にさらされるという事実を
あげることができる。即ち、たしかに、より低い温度で
強力に冷却するのに伴い変態は良好になり、引き続く焼
もどしによつて良好な靱性が得られるが、逆に割れの危
険も著しく増すことになる。このような理由から従来カ
バープレートを１つの閉ざされたリング体の突合せ溶接
することは不可能だつた。
さらに別の難点として、ベースプレートにおける溶接継
目のルートが制御不能であつて、安全性の理由から少な
くとも割れを生じ易いルート部分を旋削除去する必要が
ある点をあげることができる。
本発明が解決しようとする課題 以上の認識のもとに、本発明は、冒頭に述べた形式の調
整輪を製造する方法において、切欠きがある場合にも割
れの危険を最少限にとどめることができ、蒸気力並びに
遠心力による極めて大きな負荷に関しても羽根ジオメト
リー並びに羽根数に関しても最良である調整輪を製造す
ることができるようにすることを課題とする。
課題を解決するための手段 このような課題を本発明は次のようにして解決した。即
ち、すべての羽根ユニツトをそれぞれ隣接する羽根ユニ
ツトとベースプレートおよびカバープレートにおいて全
面にわたつて閉ざされた１つのリング体の形に突合せ溶
接するのである。
このような方法によれば、羽根ユニツトのベースプレー
トおよびカバープレートにおける溶接継目を試験し易い
という特別な利点が得られる。
実施例 次に、図面に示した実施例に従つて本発明を詳述する： 第１図にその一部分だけ斜視図で示されている調整輪は
全面にわたつて閉ざされたリング体として多数結合され
た羽根ユニツトから成つている。羽根１、カバープレー
ト２、ベースプレート３を有する個個の羽根ユニツトは
中実の材料から製作される。図示の実施例の場合材料は
調質可能で耐熱性の高度に合金されたCrMoV鋼、例えば
ＤＩＮ規格によるＸ２２CrMoV121である。
カバープレート２およびベースプレート３はそれぞれ２
つの溶接開先４を有していて、これらの溶接開先４は横
継ぎ目５で充てんされている。
開先加工について第２図に示されている。溶接開先４の
開先面６はＵ形をなしている。もちろんＶ形又はその他
の適宜な形の開先面であつてよい。開先面６は、突合せ
継目１３を形成する溶接リツプ７で終つている。溶接リ
ツプ７はカバープレート２の、羽根１に面する下側８お
よびベースプレート３の上側１２に直接設けられてい
る。
底部継目９はいわゆるテイグ溶接法（TIG）によつて溶
加材と共に形成された溶接部から成つている。判り易く
するために溶接リツプ７は底部継目の溶接前の状態で示
されている。もちろんこの溶接リツプ７は溶接時に少な
くとも部分的には溶融されて溶接ルートとして凝固す
る。溶接リツプ７がカバープレート２の最外端に配置さ
れていることによつて、形成された溶接ルートは後加工
および検査をし易い。
充てん継目１１は被覆溶接棒を使つて手溶接によつて形
成される。開先面６の一方と他方とへ交互に溶接ビード
を形成することによつて両方の開先面６が互いに接合さ
れる。
第３図には、個個の羽根ユニツトが溶接によつて接合さ
れる道程が示されている。羽根ユニツトは１つのリング
体の形に組み立てられる。次いで溶接リング１５が羽根
ユニツトに沿つて両側にタツク溶接１４によつて気密に
溶接される。というのは底部継目溶接が保護ガスふんい
気内で行なわれるからである。
次いで、第２図に示した底部継目溶接並びに充てん継目
溶接が行なわれ、各羽根ユニツトがそれぞれ隣り合う羽
根ユニツトと共にカバープレート２においてもベースプ
レート３においても閉ざされた１つのリング体として結
合される。このようにして溶接を完了した調整輪は熱処
理を施されることになる。即ち、溶接直後に、調速輪は
直接溶接熱から約７００℃の軟化焼なまし温度に加熱さ
れる。焼なまし位相の間に溶接金属および熱影響部に恒
温変態が生ずる。この場合に発生した組織は技術的に利
用されない。その結果この処理工程において割れの危険
は生じない。というのは、７００℃での変態応力がわず
かであり、溶接応力が除去されており、靱性がマルテン
サイトの靱性よりも良好であるからである。軟化焼なま
しの後に調整輪は空気冷却される。
次いで、高圧ロータ１７の円板１６上へ調整輪を溶接す
るのに必要なすべての工程を含む機械加工が施される。
先ず、溶接リング１５が取りはずされ、調整輪の両端面
が所定寸法に合わせて旋削される。この場合特に、第２
図中に符号１０で示されているようにカバープレート２
並びにベースプレート３における溶接ルートの切除が行
なわれる。即ちこれらの溶接ルート並びに場合によつて
発生する溶接割れが切削除去されて研摩される。次いで
通例の超音波探傷試験および磁粉探傷試験を行なう。
試験後に調質の重要な工程を行なう。このため溶接リン
グ１５が改めて気密に取り付けられる。というのは焼き
なまし中アルゴンのような保護ガスを供給されるからで
ある。調質は第１に１０００℃を上回る加熱および圧縮
空気又は噴霧による冷却から成る焼入れ工程と、第２に
約７００℃の焼なまし温度の加熱および室温での炉内冷
却から成る焼もどし工程とに分けられる。
調質の終了後、調整輪のベースプレート部分が高圧ロー
タ１７の円板１６上へ溶接するために仕上げ旋削され
る。第４図に概略的に示されている溶接固定はサブマー
ジアーク溶接法により大きなＵ形開先の継ぎ目１８によ
つて行なう。
高圧ロータ１７から羽根ユニツトへの移行部を両側にわ
たつて平滑に旋削された加工済みの調整輪が第５図に示
されている。この場合、溶接割れを生ずる傾向のある継
ぎ目１８の溶接ルートが旋削除去されている。調整輪お
よび高圧ロータは分離不能な構造ユニツトをなしてい
る。
第６図に示す実施例は、カバープレートおよびベースプ
レートを接合する横継ぎ目を小さくすることができると
いう利点を有する。
素材から削り出された羽根ユニツトは例えば４mm厚の薄
いベースプレート並びにカバープレート２′を有してい
る。ベースプレート２′は互いに突合せ溶接されて狭い
リムをなしている。横継目はテイグ溶接による開先底部
継目９と手溶接によつて若干の層をなして施した充てん
継目１１′とから成つている。プレート幅全体にわたつ
て周方向へ溶接層１９がサブマージドアーク溶接法によ
つて特に自動式に施されている。これによつてカバープ
レート並びにベースプレートの厚さを任意に増大させる
ことができる。手溶接の範囲を小さくすることによつて
一層良好な品度が得られる。
場合によつては、手溶接によつて被覆溶接棒を使つて形
成する充てん継目１１′を全く省略することもできる。
この場合は、外周の溶接層１９をテイグ溶接による開先
底部継目９の上へ直接形成する。
第２図および第６図の実施例におけるテイグ溶接による
開先底部継目９の代りに、カバープレート並びにベース
プレートを電子ビーム式、プラズマアーク式又はレーザ
ビーム式の溶接法で結合することもできる。このような
場合突合せ継目も相応に異なるものにする。
第７図に示す実施例の場合、カバープレート２およびベ
ースプレート３′がその半径方向の全域にわたつて突合
せ継目１３において電子ビーム溶接によつて結合されて
いる。著しく大きな厚さのベースプレート３′はサブマ
ージドアーク溶接法による内周の溶接層１９を有してい
る。ベースプレート３′は第６図の実施例のカバープレ
ート２′と同様に小さな厚さのリム体であつてもよい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による調整輪の一部の斜視図、第２図は
個個の羽根ユニツトの突合せ溶接部を示す端面図、第３
図は調整輪をロータ上へタツク溶接した状態で示す斜視
図、第４図は調整輪をロータ上へ溶接固定した状態で示
す斜視図、第５図はロータ上の調整輪を仕上げ加工済み
の状態で示す斜視図、第６図は第２図の例とは異なる突
合せ溶接部を示す端面図、第７図はさらに異なる突合せ
溶接部を示す斜視図である。 １……羽根、２……カバープレート、３……ベースプレ
ート、４……溶接開先、５……横継目、６……開先面、
７……溶接リツプ、９……開先底部継目、１１……充て
ん継目、１３……突合せ継目、１４……タツク溶接継
目、１５……溶接リング、１６……円板、１７……ロー
タ、１８……Ｕ形開先継目、１９……溶接層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グイ・フアーバー スイス国オーバーローアドルフ・ブーアツ ハーシユトララーセ 11 (72)発明者 パウル・スレプツエヴイク スイス国ヌスバウメン・ヴイーゼンヴエー ク ３

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】蒸気タービンにおける高圧ロータ用の調整
    輪を製造する方法であつて、耐熱性の高合金鋼であるCr
    MoV鋼のような中実の材料から成る多くの羽根ユニツト
    を、１つのリング体として組み立てて羽根ユニツトのベ
    ースプレート（３）およびカバープレート（２）におい
    て互いに溶接し、次いでリング体を熱処理および機械加
    工および試験の後に高圧ロータ（１７）の円板（１６）
    上へ溶接する形式のものにおいて、すべての羽根ユニツ
    トをそれぞれ隣接する羽根ユニツトに、ベースプレート
    （３）およびカバープレート（２）において、全面にわ
    たつて閉ざされた１つのリング体の形に突合せ溶接する
    ことを特徴とする、高圧ロータ用の調整輪を製造する方
    法。
  2. 【請求項２】溶接後に、リング体を冷却することなく軟
    化焼なまし温度に加熱して、溶接金属および熱影響部に
    恒温変態を生ぜしめ、機械加工および試験の後にリング
    体を調質して、溶接継手に母材と同じ性質をあたえる、
    特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】羽根ユニツトを突合せ継目（１３）におい
    て、溶加材と共にか又は溶加材なしに電子ビーム式，プ
    ラズマ式，レーザビーム式又はアルゴンアーク式の溶接
    法によつて形成する開先底部継目（９）によつて溶接
    し、次いで、溶接開先（４）によつて形成した両方の開
    先面（６）を、一方の開先面と他方の開先面とに交互に
    施して充てん継目（１１）を形成するビードによつて接
    合する、特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  4. 【請求項４】羽根ユニツトを突合せ継目（１３）におい
    て溶加材と共にか又は溶加材なしに電子ビーム式，プラ
    ズマ式又はレーザビーム式の溶接法によつて互いに溶接
    する、特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】ベースプレートおよびカバープレートの突
    合せ溶接の後に、調整輪の周方向に延びるビードをサブ
    マージドアーク溶接法によつて多層に施すことによつ
    て、ベースプレートおよびカバープレートの半径方向の
    寸法を増大する、特許請求の範囲第３項又は第４項に記
    載の方法。
  6. 【請求項６】蒸気タービンの高圧ロータ上へ溶接される
    調整輪であつて、多数の羽根ユニツトを組み立てた１つ
    のリング体から成つていて、羽根ユニツトはそのカバー
    プレート（２）およびベースプレート（３）に突合せ継
    目（１３）を有している形式のものにおいて、各羽根ユ
    ニツトがそれぞれ隣接の羽根ユニツトにカバープレート
    （２）においてもベースプレート（３）においても突合
    せ溶接されていることを特徴とする、調整輪。
  7. 【請求項７】蒸気タービンの高圧ロータ上へ溶接される
    調整輪であつて、多数の羽根ユニツトを組み立てた１つ
    のリング体から成つていて、羽根ユニツトはそのカバー
    プレート（２）およびベースプレート（３）に溶接開先
    （４）を有しており、カバープレート（２）における溶
    接開先がＶ形開先又はＵ形開先から成つていて、１つの
    突合せ継目（１３）を形成する溶接リツプ（７）へ移行
    しており、溶接リツプ（７）はカバープレート（２）
    の、羽根（１）に面する側（８）に直接設けられている
    形式のものにおいて、ベースプレート（３）における溶
    接開先もＶ形開先又はＵ形開先から成つていて、１つの
    突合せ継目（１３）を形成する溶接リツプ（７）へ移行
    しており、溶接リツプ（７）はベースプレート（３）
    の、羽根（１）に面する側（１２）に直接設けられてお
    り、各羽根ユニツトがそれぞれ隣接する羽根ユニツトに
    カバープレート（２）においてもベースプレート（３）
    においても突合せ溶接されていることを特徴とする、調
    整輪。
  8. 【請求項８】各羽根ユニツトのカバープレート（２）お
    よびベースプレート（３）の両方の少なくとも一方は、
    羽根（１）と一緒に中実の素材から加工された狭いリム
    片から成つていて、このリム片へ、リング体として突合
    せ溶接された後に、任意な厚さの溶接層（１９）が形成
    されている、特許請求の範囲第６項記載の調整輪。
  9. 【請求項９】各羽根ユニツトのカバープレート（２）お
    よびベースプレート（３）の両方の内少なくとも一方
    は、羽根（１）と一緒に中実の素材から加工された狭い
    リム片から成つていて、このリム片へ、リング体として
    突合せ溶接された後に、任意の厚さの溶接層（１９）が
    形成されている、特許請求の範囲第７項に記載の調整
    輪。
JP61042038A 1985-02-28 1986-02-28 蒸気タービンにおける高圧ロータ用の調整輪を製造する方法および調整輪 Expired - Lifetime JPH0653306B2 (ja)

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CH910/85-2 1985-02-28
CH910/85A CH667611A5 (de) 1985-02-28 1985-02-28 Verfahren zum herstellen eines regelrades fuer den hochdruckrotor einer dampfturbine.

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JPS61209777A JPS61209777A (ja) 1986-09-18
JPH0653306B2 true JPH0653306B2 (ja) 1994-07-20

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KR (1) KR930003532B1 (ja)
CN (1) CN1009471B (ja)
AT (1) ATE43272T1 (ja)
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CH (1) CH667611A5 (ja)
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