JPS61249699A - ロ−タ−溶接補修用溶接方法 - Google Patents

ロ−タ−溶接補修用溶接方法

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JPS61249699A
JPS61249699A JP9496786A JP9496786A JPS61249699A JP S61249699 A JPS61249699 A JP S61249699A JP 9496786 A JP9496786 A JP 9496786A JP 9496786 A JP9496786 A JP 9496786A JP S61249699 A JPS61249699 A JP S61249699A
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JP
Japan
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welding
weight
rotor
weld
maximum
Prior art date
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Pending
Application number
JP9496786A
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English (en)
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ロバート・エドワード・クラーク
デニス・レイ・アモス
ローレンス・マシー・フリードマン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westinghouse Electric Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/3066Fe as the principal constituent with Ni as next major constituent

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

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】 日   の 本発明は蒸気タービン−発電機用鋼の溶接補修方法に関
し、特にニッケル−モリブデン−バナジウム鋼及びニッ
ケルークロム−モリブデン−バナジウム鋼に高強度且つ
高靭性の補修を提供するための変性した組成物及び方法
に関する。
真空炭素脱酸、取鍋精錬、コンピュータ制御鍛圧処理及
びインゴット凝固設計のような近年の技術の進歩はロー
ターを非常に向上させた。若干の装置、特に現在運転中
の古い装置は全般的な摩耗、外面の割れ、摩擦及び他の
崩壊め徴候を示す、これらの摩耗現象はこれらの装置を
新しいタービン発電機のセットで代替するのではなく装
置の寿命を延長させ、部品を良くして行く傾向のために
恐らく現在ではより一般的なものであろう。
ニッケル−モリブデン−バナジウム鋼ローター及びニッ
ケルークロム−モリブデン−バナジウム鋼ローターを補
修するために適当である工業的に入手できる低合金鋼溶
加材(ガス−タングステンアーク溶接のような技法によ
る)は高強度溶接体ではあるが、低靭性(特に焼戻し脆
化から)の溶接部を生ずるか、または[第1表のアメリ
カン・ウェルディング・ソサエティー(^merica
n WeldingSociety) (以下、八H5
と略称する)のA 5.28 E RIQOS−1溶接
ワイヤー(以下、100S−1と記載する)の場合にお
いは]優れた靭性をもつが、強度が低く過ぎる溶接部を
生ずるために、過去においては溶接補修を行なうことは
困難であった。
第一−L−j! (重量%) 0.078  CO,45M。
O,005P     O,06Cr O,004S     O,001V O,42Si     O,027Cu1.35   
Mn     0.011   A11.90   N
i     O,016TiO,0006Zr の 真空誘導溶融変性100S−1の組成をもつ溶接溶加材
を使用する場合に、高強度及び高靭性の溶接部を得るこ
とができることを見出した。この溶接溶加材の組成の変
化には炭素含量を多くし、且つリン、アンチモン、スズ
及びヒ素に関する上限量を規定することが含まれる。ま
た、クロムの台皿範囲を狭くし、且つジルコニウムの上
限を下げて使用することが好ましい、。
t   の昔日 本発明の溶接溶加材はガス−タングステンアーク溶接(
冷間溶接法)、サブマージドアーク溶接及びガスー金属
アーク溶接を利用してニッケル−モリブデン−バナジウ
ム鋼上に補修部(溶接部)を形成する(本明細書で使用
するニッケル−モリブデン−バナジウム鋼はニッケルー
クロム−モリブデン−バナジウム鋼をも包含するのであ
る)、得られた溶接部は降伏強度に対するローター材料
の最低必要条件より全て優れ、同時に必要な靭性を[第
2−に示す24℃(70下)での耐衝撃性、50%FA
TT、耐焼戻し脆化性及び疲れ耐久限度]を与える。
ガス−タングステンアーク溶接は通常超音波試験により
示されるような最良の溶接金属健全部を生じ、予熱を必
要とせず、タービンローター基材及び発電機ローター基
材規格必要条件の最低限界を大巾に超える溶接金属引張
特性及び衝撃特性をもち且つ最も細かい微細構造結晶粒
度を生ずるために最も好適な方法である。サブマージド
アーク溶接は非常に速い溶着速度をもつが、予熱を必要
とし、また、上述の3種の方法の中で最も大きな結晶粒
度を生ずる(この方法が3種の溶接方法の中で最も低い
特性を提供するものであっても、通常、元のローター基
材の引張及び衝撃規格必要条件をなお満足するものであ
る)。ガスー金属アーク溶接は部材の予熱を必要とし、
ガス−タングステンアーク技法とサブマージドアーク技
法の中間の結晶粒度及び引張特性及び衝撃特性が得られ
る。
上述の改善(変性)された溶接溶加材合金を用いる場き
でさえ、母材が硫黄または銅を多量に含有する場合、障
害を招くことがある(溶接金属の熱脆性割れを生ずるこ
とがある)ことを記憶されたい、該ローターをなお補修
することができるが、完全な補修は注意深く検討しなけ
ればならない。
以下の第2表は100S−1溶加材による溶接金属と本
発明の真空溶融溶加材による溶接金属の実験結果を比較
するものである(重量%)、第3表は上述の100S−
1溶加材と本発明真空溶融変性溶加材の化学組成を比較
する゛ものである(なお、カッコ内は好適値を示す)、
全ての場合において、残余は鉄及び2次的な不純物であ
る。
1」L五 (1)引張特性 UTS(KSI)            108  
     1200.2%Y、S、(KSI)    
     101       115伸び率(%)2
72フ R1^、(%)             75   
     75(2)シャルピーVノノッ    ゛ 室温[24℃(75下)] 衝撃エネルギー(ft−K)      180   
    18050%FATT[”C(下)]    
−59(−75)     −101(−150>(3
)          のノ・・ [3日間491℃(915下)に保持+4日間460℃
(860下)に保持+7日間399℃()50下)に保
持] 室温ノツチ靭性(ft−1b)      87   
    141−50℃(−60下)ノツチ靭性 (ft−1b)                [8
,5ft−1b、−18℃(O下)コ    60転位
温度移動[”C(下)コ    68(154)   
   38(100)(本1)溶接金属の値と母材の値
の比(引張強度に相当する)上述の表中、UTSは極限
引張強さ、Y、S、は降伏強さ、R,A、は断面縮小率
をそれぞれ示す。
笛−ユー人 炭素     0,08最大     0.090〜0
.110マンガン   1.25〜1.80    1
.25〜1.80リン     o、oio最大   
 0.010最大(0,005最大)硫黄     o
、oio最大    0.0IQ最大(0,005最大
)珪素     0.20〜0.50    0.20
〜0.50ニツゲル   1.40〜2,10    
1.40〜2.10クロム    0.30最大   
  0.10〜0.30(0,10〜0.25>モリブ
デン  0.25〜0.55    0.25〜0.5
5バナジウム  0.05最大     0.05最大
チタン    0.10最大     0.10最大ジ
ルコニウム 0.10最大     0.10最大(0
,010最大)アルミニウム 0.10最大     
o、io最大銅      0.25最大     0
.20最大アンチモン  −−−0,0015最大錫 
               o、ois最大(0,
,0015最大)ヒ素              0
.020最大(0,006最大)酸素        
      35ppm窒素            
  25pp輪水素              ’1
0ppm本発明の溶加材合金は1003−1合金より高
い炭素含量をもつことを記憶されたいこれは必要な強度
を得るために必要である。これは例えば溶加材合金の溶
接性能を改善するために炭素含量が少ないステンレス鋼
を使用する一般的な実施方法と異なるものである。クロ
ムは上限並びに下限(強度をわずかに上昇し、衝撃強度
の低減を最小限にするために〉を設けることが好適であ
る。ジルコニウムは大巾に低減した最大量をもつことが
好適である。アンチモン、錫、リン及びヒ素は焼戻し脆
化を低レベルに維持するために制御する。更に、溶加材
の真空溶融及びバージン物質の使用は溶接金属が第2表
に示す特性を満足するような溶接金属の清浄性、靭性及
び疲れ耐久限度を提供するために必須であることを見出
した。我々の実験は慣用の溶融方法を使用する場合には
、満足な疲れ耐久限度特性及びノツチ靭性が得られない
ことを示すものである。
溶接の次に使用する溶接後熱処理は慣用のものであり、
溶接歪みを最小限にするような高温、溶接及び熱影響部
の硬度を焼戻すために充分高い温度、及び母材の溶接非
熱影響部の過度の焼戻しを防止するに充分な低い温度と
なるように選択される。これらの高温と低温の間の妥協
点はローター最終焼戻し温度を実際に使用する温度に近
い温度へ加熱することによって達成される[例えば、最
終焼戻し温度−18℃(0下)、−46℃(−50下)
]。ローターは通常軸の弓反りを回避するために使用す
る精密なジグを用いて補修帯域付近を局部的に溶接後熱
処理を行なう。
ガス−タングステンアーク溶接技法、サブマージドアー
ク溶接技法及びガスー金属アーク溶接技法を比較する実
験はガス−タングステンアーク溶接技法が最良の結果を
提供し、最適な特性が必要である場合には常に好適であ
る。
100S−1溶加材規格からの化学組成の変化並びに真
空溶融及びバージン原料物質の使用は溶接金属に用途に
適した強度レベル及び靭性及び疲れ耐久限度を提供する
ことにな゛ることが観察できる。これは溶接金属が元の
工業的蒸気タービンロ−ター及び発電機ローターの全て
のタイプについてNiMoV鋼母材必要条件を凌ぐ唯一
の既知の技法である。また、試験は耐食性もまた許容で
きるものであることを示す、すなわち、本発明の材料は
蒸気タービン−発電機ローターに使用される全てのニッ
ケル−モリブデン−バナジウム鋼を補修するために使用
できる。
本明細書の記載は限定を目的とするものではなく、説明
を目的とするものであるために、本発明は本明細書に記
載した特定の形態に限定されるものと解釈してはならな
い。本発明は特許請求の範囲のみによって限定されるも
のである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 溶加材合金を使用して1回または2回以上の溶接工程を
    行なうことによつてニッケル−モリブデン−バナジウム
    鋼蒸気タービン−発電機ローターの欠陥箇所を補修する
    ことからなる前記ローターの溶接補修用溶接方法におい
    て、 (a)炭素0.090〜0.110重量%、マンガン1
    .25〜1.80重量%、リン0.010重量%まで、
    硫黄0.010重量%まで、珪素0.20〜0.50重
    量%、ニッケル1.40〜2.10重量%、クロム0.
    30重量%まで、モリブデン0.25〜0.55重量%
    、バナジウム0.05重量%まで、チタン0.10重量
    %まで、ジルコニウム0.10重量%まで、アルミニウ
    ム0.10重量%まで、銅0.20重量%まで、アンチ
    モン0.0015重量%まで、錫0.015重量%まで
    、ヒ素0.020重量%まで、酸素35ppmまで、窒
    素25ppmまで、水素10ppmまで及び残余が鉄よ
    り実質上なる溶加材合金を調製し; (b)前記合金を真空溶融し、得られた溶加材合金を使
    用した溶接部の強度、ノッチ靭性及び耐焼戻性がロータ
    ー母材の強度、ノッチ靭性及び耐焼戻性より優れている
    ことを特徴とするローター溶接補修用溶接方法。
JP9496786A 1985-04-25 1986-04-25 ロ−タ−溶接補修用溶接方法 Pending JPS61249699A (ja)

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EP0202793A2 (en) 1986-11-26
EP0202793A3 (en) 1989-06-07
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