JPH07166803A - タービン動翼および製造方法 - Google Patents

タービン動翼および製造方法

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JPH07166803A
JPH07166803A JP31571693A JP31571693A JPH07166803A JP H07166803 A JPH07166803 A JP H07166803A JP 31571693 A JP31571693 A JP 31571693A JP 31571693 A JP31571693 A JP 31571693A JP H07166803 A JPH07166803 A JP H07166803A
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JP
Japan
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weight
layer
balance
blade
alloy steel
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JP31571693A
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English (en)
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Isao Izumi
勲 泉
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 翼体の前縁部に防食片を被着させるにあた
り、翼体に不必要な応力が残らないようにするととも
に、翼体が変形しないようにする。 【構成】 防食片を3層とし、第1層をCo:25.0重量
%、Cr:12.0重量%、C: 2.5重量%、Fe:残部か
らなる合金鋼とし、第2層をCo:35.0重量%、Cr:
12.0重量%、C: 2.5重量%、Fe:残部からなる合金
鋼とし、第3層をCo:45.0重量%、Cr:25.0〜30.0
重量%、C: 2.5重量%、W:15.0〜20.0重量%、F
e:残部の合金鋼として、これら3層の合金鋼は蒸着で
作製した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば蒸気タ―ビンに
使用されるタ―ビン動翼にかかり、特にタ―ビン動翼前
縁部に防食片を被着する際、不必要な応力が残らないよ
うに好適に処理するタ―ビン動翼および製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、原子力、火力、地熱等の超大形の
蒸気タ―ビンでは、ノズル・動翼を対として構成するタ
―ビン段落部に作動蒸気を通過させて仕事をさせる関係
上、その熱が失なわれ、最終のタ―ビン段落部に至ると
きには、作動蒸気が水滴混じりになり、この水滴混じり
の作動蒸気によりタ―ビン動翼に浸食問題を発生させる
ことがある。
【0003】かかる問題点に対拠するため、従来のタ―
ビン動翼では、図4および図5に示されているように、
翼部1の前縁部4に防食片3aを被着して水滴混じりの
作動蒸気のアタックから保護している。
【0004】一般に、タ―ビン動翼は、図示のとおり、
翼体1と植込部2とを有し、タ―ビンロ―タ(図示せ
ず)に植込部2を嵌装させ、環状列として設置されてい
る。環状列として設置されたタ―ビン動翼は翼体1でノ
ズル(図示せず)からの作動蒸気の速度エネルギを受
け、回転トルクに変えて仕事をしている。
【0005】このような仕事をしている翼体1は、前段
のタ―ビン段落部からの水滴混じりの作動蒸気を受ける
が、特に作動蒸気中の水滴は前段落部の遠心力の影響を
受けるため、翼体1の前縁部4の先端に集まる傾斜にあ
る。このため、翼体1の前縁部4の先端には、溶接線4
aを介して防食片3aを被着させ、こうして水滴による
浸食アタックから翼体1を保護していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、防食片3a
を翼体1に被着させるにあたり、従来は、TIG溶接、
ロウ付溶接、電子ビ―ム溶接等の溶接施工手段が使用さ
れていたが、かかる手段では溶接時の熱影響が大きすぎ
て諸種不都合があった。すなわち、翼体1は、12Crマ
ルテンサイト系ステンレス鋼であり、また防食片3aは
Co系の硬質金属てあるため、前者は被着に先立ち予熱
処理を必要とする点があり、また後者は被着後凝固に伴
って収縮が起る点があり、かかるそれぞれの不具合な属
性により、防食片3aを被着した翼体1には変更を生ず
ることがあった。ましてや翼体1の先端はその根元にく
らべて薄肉厚であり、剛性の低さも伝って図7に示され
ているように、当初想定してたプロファイルaではな
く、防食片3aの被着後はプロファイルbのように変形
し、これではタ―ビンの翼効率上問題があった。
【0007】また、防食片3aを翼体1に被着させる
と、翼体1には不必要な応力が残り、それゆえに、作動
蒸気中の塩素イオンの影響を受け、長年の使用の結果、
防食片3aと翼体1との溶接部分に応力腐食割れ、エロ
―ジョン等不因要素が出、ついには生育進展し、タ―ビ
ン運転中、翼体1から防食片3aが欠落する等の問題が
あった。
【0008】この発明は、かかる諸種の問題点に鑑みて
なされたものであって、第1の目的は防食片を翼体に被
着させるにあたり不必要な応力が極力残らないようにし
たタ―ビン動翼および製造方法を公表することにある。
また、この発明の第2の目的は防食片を翼体に被着させ
るにあたり低温度施工処理の下、翼体を変形させないよ
うにしたタ―ビン動翼および製造方法を公表することに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明にかかるタ―ビ
ン動翼は、上述課題を解決するために、請求項1に記載
したように、翼体の前縁部に防食片を被着してなるタ―
ビン動翼において、防食片は3層からなり、第1層をC
o:25.0重量%、Cr:12.0重量%、C: 2.5重量%、
Fe:残部からなる合金鋼とし、第2層をCo:35.0重
量%、Cr:12.0重量%、C: 2.5重量%、Fe:残部
からなる合金鋼とし、第3層をCo:45.0重量%、C
r:25.0〜30.0重量%、C: 2.5重量%、W:15.0〜2
0.0重量%、Fe:残部の合金鋼に構成したものであ
る。
【0010】また、この発明にかかるタ―ビン動翼の製
造方法は、上述請求項1の内容に加えて、請求項2に記
載したように、組成としてCr: 9.0〜12.0重量%、M
o:2.0重量%、Ni: 2.0重量%、C: 0.5重量%、
Nb: 0.5重量%、Fe:残部からなる合金鋼製の翼体
を予じめ調質熱処理等の前処理をしておき、この翼体の
前縁部に、防食片として第1層にCo:25.0重量%、C
r:12.0重量%、C:2.5重量%、Fe:残部からなる
溶融体を蒸着させ、次に第2層にCo:35.0重量%、C
r:12.0重量%、C: 2.5重量%、Fe:残部からなる
溶融体を蒸着させ、さらに第3層にCo:45.0重量%、
Cr:25.0〜30.0重量%、C: 2.5重量%、W:15.0〜
20.0重量%、Fe:残部からなる溶融体を蒸着させたも
のである。
【0011】
【作用】このタ―ビン動翼は、防食片として属性の異な
る3層の合金鋼で作製されているので、水滴混じりの作
動蒸気からの浸食アタックを受けても十分に対拠するこ
とができる。すなわち、表面層である第1層が水滴混じ
りの作動蒸気により浸食アタックを受けても、第2層ま
たは第3層で浸食アタックをカバ―でき、したがって、
従来の防食片よりも信頼性、安全性は高まる。
【0012】また、このタ―ビン動翼の製造方法は、比
較的低温下で、防食片として第1層から第3層までを蒸
着して翼体の前縁部に被着させるので、翼体の変形はな
く、また3層の防食片と翼体の前縁部とは蒸着施工なる
がゆえに被着度合は均質であり、したがって、作動蒸気
中のイオンによる応力腐食割れ等の影響を受けることが
ない。
【0013】
【実施例】以下、この発明にかかるタ―ビン動翼および
製造方法につき添付図を参照して説明する。図1および
図2は、この発明にかかるタ―ビン動翼の略示斜視図で
ある。
【0014】タ―ビン動翼は、一体成形された翼体1と
植込部2とからなる。翼体1の前縁部4には防食片3a
が被着されている。翼体1は、耐熱合金鋼であって、そ
の組成はCr:9〜12重量%、Mo: 2.0重量%、N
i: 2.0重量%、C: 0.5重量%、Nb: 0.5重量%、
Fe:残部からなる。
【0015】また、防食片3aは、いわゆる傾斜合金鋼
として機能するよう3層構成にしたものであって、第1
層をCo:25.0重量%、Cr:12.0重量%、C: 2.5重
量%、Fe:残部の組成体であり、第2層をCo:35.0
重量%、Cr:12.0重量%、C: 2.5重量%、Fe:残
部の組成体であり、さらに第3層をCo:45.0重量%、
Cr:25.0〜30.0重量%、C: 2.5重量%、W:15.0〜
20.0重量%、Fe:残部の組成体にしたものである。
【0016】かかる3層状の防食片3aを図6に示され
るように、翼体1の前縁部4に被着しておけば、水滴混
じりの作動蒸気により浸食アタックを受けても第1層、
第2層でも十分対拠できる。つまり、防食片3aは、第
3層でCoの含有量を多くして硬質化してあるが、第3
層で浸食が発生しても、第1層、第2層でカバ―できる
からである。
【0017】したがって、防食片3aは信頼性、安全性
を十分保証することができる。次に、タ―ビン動翼の製
造法を説明する。最初に、上記組成を有する翼体1を、
調質熱処理した後、防食片3aを被着する前縁部4に、
例えば 150〜 200μmの深さに機械加工し、次に機械加
工部分を脱脂するとともに、その余の部分にはフッ素樹
脂またはアンチセメンタイト等でマスキングする。
【0018】かかる前処理後、翼体1の前縁部4に防食
片3aを被着するにあたり、図3のように良く知られた
蒸着装置SVEが使用されている。この蒸着装置SVE
は、真空槽12にノズル10、直流電源15を備えた溶融体噴
出部11を有する一方、ガス抜き口5、排気口6とともに
バルブ7を介して乾燥材8を充填するガス溜め9を備え
ているものである。また、この蒸着装置SVEには、真
空槽12の槽外に絶縁層18を介装して翼体1を保持するチ
ャック13を備え、このチャック13には支持体18が設けら
れている。さらに、翼体1には直流電源16が設けられて
いる。
【0019】かかる構成の蒸着装置において、翼体1が
図示のようにセットされると、排気口5、ガス抜き口6
を開口し、しかる後、真空ポンプ等で真空槽12を真空に
し、さらにガス溜め9から真空槽12にアルゴンガスを送
り、その槽内を10-3Torrに設定する。さらに、直流電源
15から溶融体噴出部11に約 500Vの電圧を加えて翼体1
の前縁部4に約5分にわたってグロ―放電する一方、溶
融体噴出部11を約 200〜 300℃に予熱する。
【0020】予熱後、直流電源15から溶融体噴出部11に
は1500〜2000Vの電圧がボリュ―ムアップされ、このよ
うにして生成されたグロ―放電領域下、溶融体噴出部11
からの溶融体が翼体1の前縁部4に蒸着されている。そ
の蒸着手順は次のとおりである。
【0021】先ず、前縁部4に蒸着される第1層として
の防食片3aは、Co:25.0重量%、Cr:12.0重量
%、C: 2.5重量%、Fe:残部の組成からなる合金鋼
であって、その層厚は約50μmである。
【0022】防食片3aとしての第2層は、Co:35.0
重量%、Cr:12.0重量%、C: 2.5重量%、Fe:残
部の組成からなる合金鋼である。さらに防食片3aとし
ての第3層は、Co:45重量%、Cr:25.0〜30.0重量
%、C: 2.5重量%、W:15.0〜20.0重量%、Fe:残
部の組成からなる合金鋼である。
【0023】上述手順を経た、防食片3aは、図6に示
されるように、3層状を形成している。そして、3層状
からなる防食片3aは、比較的低温処理(陰極スパッタ
リング蒸着)のため、翼体1の前縁部4には密着性にす
ぐれ、また肉厚も均質であり、その表面も平滑性になっ
ており、従来のようにプロファイル変形、あるいは不必
要な応力が残ることがなく、また作動蒸気中のイオンに
よる応力腐食割れ等の影響を受けることもない。このよ
うに生成された防食片3aの硬度は、約Hv:450 であ
り、図8に示すように、従来の防食片とくらべて硬度的
に遜色がない。
【0024】
【発明の効果】以上説明のとおり、この発明にかかるタ
―ビン動翼および製造方法は、防食片として属性の異な
る3層の合金鋼で作製されているので、水滴混じりの作
動蒸気から浸食アタックを受けても十分に対拠でき、ま
た防食片として第3層までを蒸着して翼体の前縁部に被
着させるので、翼体の変形もなく、さらに作動蒸気中の
イオンによる応力腐食割れ等の影響を受けることがない
等すぐれた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかるタ―ビン動翼の略示斜視図。
【図2】図1のB−B矢視切断断面図。
【図3】従来の蒸着装置にタ―ビン動翼を組み込み、翼
体の前縁部に防食片を被着するセット状態を示す略示
図。
【図4】従来のタ―ビン動翼を示す略示斜視図。
【図5】図4のA−A矢視切断断面図。
【図6】3層状の防食片を示す略示図。
【図7】翼体の前縁部に防食片を溶接接合する際、翼体
のプロファイル変更を示す図。
【図8】従来の防食片とこの発明にかかる防食片との硬
度を比較するグラフ。
【符号の説明】
1 翼体 2 植込部 3a 防食片 4 前縁部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 翼体の前縁部に防食片を被着してなるタ
    ―ビン動翼において、防食片は3層からなり、第1層を
    Co:25.0重量%、Cr:12.0重量%、C: 2.5重量
    %、Fe:残部からなる合金鋼とし、第2層をCo:3
    5.0重量%、Cr:12.0重量%、C: 2.5重量%、F
    e:残部からなる合金鋼とし、第3層をCo:45.0重量
    %、Cr:25.0〜30.0重量%、C: 2.5重量%、W:1
    5.0〜20.0重量%、Fe:残部の合金鋼に構成したこと
    を特徴とするタ―ビン動翼。
  2. 【請求項2】 組成としてCr: 9.0〜12.0重量%、M
    o: 2.0重量%、Ni: 2.0重量%、C: 0.5重量%、
    Nb: 0.5重量%、Fe:残部からなる合金鋼製の翼体
    を予じめ調質熱処理等の前処理をしておき、この翼体の
    前縁部に、防食片として第1層にCo:25.0重量%、C
    r:12.0重量%、C: 2.5重量%、Fe:残部からなる
    溶融体を蒸着させ、次に第2層にCo:35.0重量%、C
    r:12.0重量%、C: 2.5重量%、Fe:残部からなる
    溶融体を蒸着させ、さらに第3層にCo:45.0重量%、
    Cr:25.0〜30.0重量%、C: 2.5重量%、W:15.0〜
    20.0重量%、Fe:残部からなる溶融体を蒸着させたこ
    とを特徴とするタ―ビン動翼の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009544895A (ja) * 2006-07-25 2009-12-17 アンサルド・エネルジャ・ソシエタ・ペル・アチオニ 蒸気タービン用とくに地熱衝動タービン用の高耐腐食性の可動羽根組立体
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