(57)【要約】【課題】６５０℃以上の蒸気温度条件下においても、Ｎｉ基合金の鋳造材で構成された部材間を適切にシールすることができる蒸気タービン設備を提供する。【解決手段】蒸気タービン設備１において、第１部材３２及び第２部材３４は、それぞれＮｉ基合金、オーステナイト鋼、高クロム鋼の少なくとも一つからなる鋳造材で母材が構成され、６５０℃以上の蒸気が流通する空間を形成する。第１部材３２と第２部材３４との間にはメタルガスケット６０，８０が設けられる。メタルガスケット６０，８０は、第１部材３２および第２部材３４に複数箇所で線接触する。第１部材３２及び第２部材３４には、それぞれ、少なくともメタルガスケット６０，８０と線接触する部分に母材よりも高硬度である第１高硬度層５６が設けられている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
６５０℃以上の蒸気が用いられる蒸気タービン設備であって、
それぞれＮｉ基合金、オーステナイト鋼、高クロム鋼の少なくとも一つからなる鋳造材で母材が構成され、前記蒸気が流通する空間を形成する第１部材及び第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、前記第１部材および前記第２部材に複数箇所で線接触するメタルガスケットとを備え、
前記第１部材及び前記第２部材には、それぞれ、少なくとも前記メタルガスケットと線接触する部分に前記母材よりも高硬度である第１高硬度層が設けられていることを特徴とする蒸気タービン設備。
【請求項２】
前記メタルガスケットの外周側において、前記第１部材に設けられた環状凸部と前記第２部材に設けられた環状凹部とが嵌合しており、
前記メタルガスケットは、前記環状凸部に形成された凸シール面と前記環状凹部に形成された凹シール面とに挟まれて、前記凸シール面及び前記凹シール面にそれぞれ線接触しており、
前記メタルガスケットの外周は、前記環状凹部の外周縁を形成する前記第２部材の壁面に線接触しており、
前記第１高硬度層は、前記凸シール面、前記凹シール面及び前記壁面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン設備。
【請求項３】
前記メタルガスケットは、切欠きを有する断面形状であり、
前記メタルガスケットは、前記切欠きが前記空間側に面するように配置され、前記切欠き以外の部分が前記凸シール面、前記凹シール面及び前記壁面に線接触していることを特徴とする請求項２に記載の蒸気タービン設備。
【請求項４】
前記第１部材は、前記環状凸部及び前記環状凹部の嵌合位置よりも外周側における環状エリアにおいて前記第２部材に当接しており、前記環状エリアよりもさらに外周側に位置する締結エリアにおいて前記第２部材に締結されており、
前記環状エリアにおいて前記第１部材と前記第２部材とが当接する部分には、前記母材よりも高硬度である第２高硬度層が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の蒸気タービン設備。
【請求項５】
前記第１高硬度層はＣｏ基合金で形成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蒸気タービン設備。
【請求項６】
前記第１部材及び前記第２部材の一方が蒸気弁の弁ケーシングであり、
前記第１部材及び前記第２部材の他方が前記弁ケーシングに装着される前記蒸気弁のボンネットであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蒸気タービン設備。
【請求項７】
前記第１部材及び前記第２部材が、前記蒸気が流通する一対の配管同士のフランジ接続部を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蒸気タービン設備。
【請求項８】
前記第１部材および前記第２部材の一方がタービン車室の上半部であり、
前記第１部材および前記第２部材の他方が前記タービン車室の下半部であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蒸気タービン設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、６５０℃以上の蒸気が用いられる蒸気タービン設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン設備では、ボイラから配管を介してタービン車室に蒸気を導いて、該蒸気によってタービンを駆動するようになっている。また、タービン車室に蒸気を供給するための蒸気管には蒸気弁（止め弁や加減弁）が設けられており、タービン車室に導入される蒸気を遮断したり、蒸気量を調節したりするようになっている。
【０００３】
従来の蒸気タービン設備において、配管のフランジ接続部や蒸気弁などのシール部には、主として黒鉛系渦巻きガスケットが用いられていた。ここでいう黒鉛系渦巻きガスケットとは、金属製フープと黒鉛系材料のフィラーを交互に渦巻き状に巻いたセミメタルガスケットである。
例えば、特許文献１には、無機質系の酸化抑制剤を配合した膨張黒鉛テープをフィラー材として用い、酸素雰囲気中での使用限界を５００〜６００℃程度に高めた渦巻きガスケットが記載されている。
【０００４】
ところが、蒸気タービン設備の性能向上の観点から蒸気の高温化が進められており、蒸気温度が６５０℃以上である蒸気タービン設備も普及しつつある。このような蒸気温度の条件が過酷な蒸気タービン設備の場合、特許文献１記載の黒鉛系渦巻きガスケットでは、黒鉛の酸化消失に起因したシール性の劣化が懸念される。
【０００５】
そこで、特許文献２には、蒸気温度条件が過酷な蒸気タービン設備においても使用しうる自封式ガスケットが開示されている（特許文献２の段落００１５参照）。この自封式ガスケットは、円環が切り欠かれた断面形状を有し、蒸気弁のケーシング及びボンネットに挟持され、これらに線接触することでケーシングとボンネット間のシールを行う。自封式ガスケットの使用時において、蒸気が切欠きを通って蒸気がガスケット内部に導入され、蒸気による内圧がガスケットに加わる。その結果、ケーシング及びボンネットの締め付け圧力が小さくても、高温高圧蒸気に対する優れたシール性を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３１７８９４号公報
【特許文献２】特開２０１０−４３５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、蒸気温度が６５０℃以上である蒸気タービン設備では、高温強度に優れたＮｉ基合金等の鋳造材を用いて各部の母材を構成することがある。ここで、Ｎｉ基合金等の鋳造材は、一般に、高温強度だけでなく溶接性に優れ、低コストであるから、高温蒸気に曝される蒸気タービン設備の各部の母材として適切な材料ということができる。ところが、Ｎｉ基合金等の鋳造材は、降伏応力が低いという性質がある。
【０００８】
したがって、特許文献１に記載の自封式ガスケットをＮｉ基合金等の鋳造材を用いて各部の母材を構成した蒸気タービン設備に適用すると、ガスケットとの線接触部における高い面圧によって母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）が変形し、シール性が低下して蒸気漏れが生じるおそれがある。
【０００９】
本発明の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、６５０℃以上の蒸気温度条件下においても、Ｎｉ基合金等の鋳造材で構成された部材間を適切にシールすることができる蒸気タービン設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービン設備は、６５０℃以上の蒸気が用いられる蒸気タービン設備であって、それぞれＮｉ基合金、オーステナイト鋼、高クロム鋼の少なくとも一つからなる鋳造材で母材が構成され、前記蒸気が流通する空間を形成する第１部材及び第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、前記第１部材および前記第２部材に複数箇所で線接触するメタルガスケットとを備え、前記第１部材及び前記第２部材には、それぞれ、少なくとも前記メタルガスケットと線接触する部分に前記母材よりも高硬度である第１高硬度層が設けられていることを特徴とする。
なお、第１高硬度層は、溶射、めっき、肉盛り溶接等の任意の手法で第１部材及び第２部材の母材上に形成された高硬度皮膜であってもよいし、第１部材及び第２部材の母材とは別体として形成されて前記母材に取り付けられた高硬度部材であってもよいし、窒化処理や浸炭焼入れ等の任意の手法によって硬化された第１部材及び第２部材の母材の表面層であってもよい。
少なくとも一実施形態において、第１高硬度層は、メタルガスケットとの線接触により生じる応力に耐えられる程度の硬度を有する。第１高硬度層の材料として、例えば、ステライトやトリバロイ（いずれも登録商標）に代表されるＣｏ基合金、インコネル６２５やインコネル６１７（いずれも登録商標）に代表される高硬度Ｎｉ基合金、クロムカーバイト、タングステンカーバイト、セラミックス、サーメット等を用いることができる。
【００１１】
この蒸気タービン設備では、黒鉛系渦巻きガスケットに替えてメタルガスケットを第１部材と第２部材との間に設けるようにしたので、６５０℃以上という過酷な蒸気温度条件下でも高いシール性を実現できる。また、少なくとも第１部材及び第２部材のメタルガスケットとの線接触部に母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）よりも高硬度である第１高硬度層を設けたので、メタルガスケットとの線接触部における高い面圧に起因する第１部材及び第２部材の変形を抑制し、シール性の低下を抑制できる。
したがって、６５０℃以上の蒸気温度条件下においても、Ｎｉ基合金等の鋳造材で構成された第１部材及び第２部材間を適切にシールすることができる。
【００１２】
少なくとも一実施形態において、前記メタルガスケットの外周側において、前記第１部材に設けられた環状凸部と前記第２部材に設けられた環状凹部とが嵌合しており、前記メタルガスケットは、前記環状凸部に形成された凸シール面と前記環状凹部に形成された凹シール面とに挟まれて、前記凸シール面及び前記凹シール面にそれぞれ線接触しており、前記メタルガスケットの外周は、前記環状凹部の外周縁を形成する前記第２部材の壁面に線接触しており、前記第１高硬度層は、前記凸シール面、前記凹シール面及び前記壁面に設けられる。
このように、第１部材及び第２部材に対してメタルガスケットを合計３箇所（第１部材の凸シール面、第２部材の凹シール面、第２部材の環状凹部の外周縁を形成する壁面）で線接触させることで、蒸気漏れを効果的に抑制することができる。また、第１部材及び第２部材のメタルガスケットとの上記３箇所の線接触部に第１高硬度層を設けることで、メタルガスケットとの線接触部における高い面圧に起因する第１部材及び第２部材の変形を抑制できる。
【００１３】
また、前記メタルガスケットは、切欠きを有する断面形状であり、前記メタルガスケットは、前記切欠きが前記空間側に面するように配置され、前記切欠き以外の部分が前記凸シール面、前記凹シール面及び前記壁面に線接触していてもよい。
このように、メタルガスケットを、その切欠きが前記空間（６５０℃以上の蒸気が流通する空間）側に面するように配置することで、切欠きを介してメタルガスケットの内部空間に蒸気が導入され、この蒸気によってメタルガスケットが高い面圧で第１部材及び第２部材との線接触部に押し付けられる。すなわち、上述のように構成したメタルガスケットは、蒸気の圧力を利用した自封機能（セルフシール機能）によって高いシール性を実現できる。
一方、蒸気圧力を利用してメタルガスケットの自封機能を発現しようとすると、第１部材及び第２部材のメタルガスケットとの線接触部により一層高い面圧が作用して第１部材及び第２部材が変形しやすくなる。しかし、上述のように第１部材及び第２部材のメタルガスケットとの線接触部に第１高硬度層を設けておけば、第１部材及び第２部材の変形を効果的に抑制できる。
【００１４】
また、少なくとも一実施形態において、前記第１部材は、前記環状凸部及び前記環状凹部の嵌合位置よりも外周側における環状エリアにおいて前記第２部材に当接しており、前記環状エリアよりもさらに外周側に位置する締結エリアにおいて前記第２部材に締結されており、前記環状エリアにおいて前記第１部材と前記第２部材とが当接する部分には、前記母材よりも高硬度である第２高硬度層が設けられている。
このように、環状凸部と環状凹部との嵌合位置よりも外周側に設けられる環状エリアにおいて第１部材を第２部材に当接させることで、第１部材の凸シール面と第２部材の凹シール面との間隔が規定される。よって、締結エリアにて第１部材を第２部材に締結するだけで、第１部材の凸シール面と第２部材の凹シール面との間隔が適切に調節され、メタルガスケットによる所期のシール性が得られるとともに、メタルガスケットとの第１部材及び第２部材の線接触部における過度な面圧発生を防止できる。また、環状エリアにおける第１部材と第２部材とが当接する部分に第２高硬度層を設けることで、締結エリアにおける締め付け力が環状エリアに作用しても、環状エリアにおける第１部材及び第２部材の変形を抑制できる。
【００１５】
なお、第２高硬度層は、第１高硬度層と同種の材料であってもよいし、第１高硬度層とは異なる材料であってもよい。少なくとも一実施形態において、第２高硬度層は、環状エリアにおける第１部材と第２部材との接触により生じる応力に耐えられる程度の硬度を有する。第２高硬度層は、例えば、ステライトやトリバロイ（いずれも登録商標）に代表されるＣｏ基合金、インコネル６２５やインコネル６１７（いずれも登録商標）に代表される高硬度Ｎｉ基合金、クロムカーバイト、タングステンカーバイト、セラミックス、サーメット等を用いることができる。
【００１６】
一実施形態において、前記第１部材及び前記第２部材の一方が蒸気弁の弁ケーシングであり、前記第１部材及び前記第２部材の他方が前記弁ケーシングに装着される前記蒸気弁のボンネットであってもよい。
【００１７】
一実施形態において、前記第１部材及び前記第２部材が、前記蒸気が流通する一対の配管同士のフランジ接続部を形成してもよい。
【００１８】
また一実施形態において、前記第１部材および前記第２部材の一方がタービン車室（外車室又は内車室）の上半部であり、前記第１部材および前記第２部材の他方が前記タービン車室の下半部であってもよい。
タービン車室は、ガスケット等のシール機構を設けることなく、上半部と下半部とを水平分割面においてメタルタッチさせたものが一般的である。その理由の一つは、従来から蒸気弁のシール機構として用いられてきた黒鉛系渦巻きガスケットは、体格が蒸気弁に比べて大きいタービン車室をシールできるようなサイズのものを製造することが困難な点にある。上述のメタルガスケットは、黒鉛系渦巻きガスケットに比べて大型に形成しやすいから、上述のメタルガスケットをタービン車室の上半部と下半部との間に設けることで、タービン車室のシール性を改善することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、黒鉛系渦巻きガスケットに替えてメタルガスケットを第１部材と第２部材との間に設けるようにしたので、６５０℃以上という過酷な蒸気温度条件下でも高いシール性を実現できる。また、少なくとも第１部材及び第２部材のメタルガスケットとの線接触部に母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）よりも高硬度である第１高硬度層を設けたので、メタルガスケットとの線接触部における高い面圧に起因する第１部材及び第２部材の変形を抑制し、シール性の低下を抑制できる。
したがって、６５０℃以上の蒸気温度条件下においても、Ｎｉ基合金等の鋳造材で構成された第１部材及び第２部材間を適切にシールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施形態に係る蒸気タービン設備の全体構成を示す図である。
【図２】蒸気タービン設備の蒸気弁の構成例を示す断面図である。
【図３】図２における領域Ａの拡大図である。
【図４】図３とは異なる形状例のメタルガスケットを第１部材と第２部材との間に設けた様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２２】
図１は、一実施形態に係る蒸気タービン設備の全体構成を示す図である。
一実施形態において、蒸気タービン設備１は、超高圧タービン２、高圧タービン４、中圧タービン６及び低圧タービン８からなるタービン群と、該タービン群によって駆動される発電機９と、該タービン群に供給される蒸気を生成するためのボイラ１０とを備える。
なお、超高圧タービン２、高圧タービン４、中圧タービン６及び低圧タービン８の各軸は、同一軸上にて互いに連結され、さらに発電機９の軸にも連結されていてもよい。
【００２３】
超高圧タービン２には、ボイラ１０に設置された過熱器１２で生成された主蒸気が主蒸気管１３を介して供給される。超高圧タービン２に流入した主蒸気は、膨張仕事を行った後に超高圧タービン２から排出され、ボイラ１０に設置された第１再熱器１４に流入する。第１再熱器１４にて再熱された蒸気は、第１再熱蒸気管１５を介して高圧タービン４に流入する。高圧タービン４に流入した再熱蒸気は、膨張仕事を行った後に高圧タービン４から排出され、ボイラ１０に設置された第２再熱器１６に流入する。第２再熱器１６にて再熱された再熱蒸気は、第２再熱蒸気管１７を介して中圧タービン６に流入する。中圧タービン６に流入した再熱蒸気は、膨張仕事を行った後に中圧タービン６から排出され、クロスオーバ管１８を介して低圧タービン８に流入する。低圧タービン８に流入した蒸気は、膨張仕事を行った後に低圧タービン８から排出され、復水器２０で復水され、ボイラ給水ポンプ２２によりボイラ１０に還流される。
【００２４】
上記構成の蒸気タービン設備１では、主蒸気管１３を介して超高圧タービン２に供給される主蒸気と、第１再熱蒸気管１５を介して高圧タービン４に供給される再熱蒸気と、第２再熱蒸気管１７を介して中圧タービン６に供給される再熱蒸気とは、６５０℃以上（例えば７００℃程度）である。なお、主蒸気圧力は、３０ＭＰａ以上、例えば３５ＭＰａに設定される。
【００２５】
蒸気タービン設備１では、主蒸気管１３、第１再熱蒸気管１５及び第２再熱蒸気管１７には、それぞれ、止め弁や加減弁等の蒸気弁が設けられる。
【００２６】
図２は、蒸気タービン設備１の蒸気弁の構成例を示す断面図である。図３は、図２における領域Ａの拡大図である。
【００２７】
図２に示すように、蒸気弁３０は、ボンネット３２と弁ケーシング３４とで形成された弁室３６に弁体３８が収納された構成を有する。ボンネット３２及び弁ケーシング３４は、Ｎｉ基合金、オーステナイト鋼、高クロム鋼（Ｃｒ含有率９〜１２％）の少なくとも一つからなる鋳造材（以下、“Ｎｉ基合金等の鋳造材”という。）で構成される。ボンネット３２は、締結部材３３によって弁ケーシング３４に締結されている。
弁体３８は、主弁３８Ａおよび該主弁３８Ａに内包された副弁３８Ｂにより構成される。主弁３８Ａは、弁ケーシング３４の弁座３５に対向して設けられる。副弁３８Ｂには、弁棒４０が取り付けられており、弁棒４０を介して不図示のアクチュエータの駆動力が伝わるようになっている。弁棒４０は、ボンネット３２に設けられたガイドブシュ４１内を摺動する。弁棒４０に取り付けられた副弁３８Ｂは、所定のリフト量までは単独で進退するが、所定のリフト量に達すると主弁３８Ａとともに進退するようになっている。なお、弁体３８の外周には、蒸気に含まれる異物を除去するための円筒状のストレーナ４２が設けられている。
【００２８】
次に、図３を用いて、蒸気タービン設備１の各部において６５０℃以上の蒸気をシールするためのガスケットの構成について説明する。
【００２９】
ここで、蒸気タービン設備１においては、６５０℃以上の蒸気が流通する部分をシールするためのガスケット周辺の構成は共通している。そのため、以下では、図３を参照してガスケット周辺の構成を説明する際、ボンネット３２を「第１部材３２」と一般化し、弁ケーシング３４を「第２部材３４」と一般化して説明する。
以下で説明するガスケットの周辺構成が適用可能な蒸気弁３０以外の例として、蒸気タービン設備１における主蒸気管１３、第１再熱蒸気管１５、第２再熱蒸気管１７等の蒸気管におけるフランジ接続部が挙げられる。この場合、第１部材３２が一方の配管のフランジ部（第１フランジ部）であり、第２部材３４が前記第１フランジ部に接続される他方の配管のフランジ部（第２フランジ部）である。なお、第１フランジ部と第２フランジ部は、フランジ接合面において合されて互いに締結され、内部に６５０℃以上の蒸気が流通する空間を形成する。
さらに別の例として、蒸気タービン設備１における超高圧タービン２，高圧タービン４，中圧タービン６等のタービン車室（外車室又は内車室）に、以下で説明するガスケットの周辺構成を適用してもよい。この場合、第１部材３２及び第２部材３４の一方がタービン車室の上半部であり、第１部材３２及び第２部材３４の他方がタービン車室の下半部である。なお、タービン車室の上半部と下半部は、水平分割面において合されて互いに締結され、内部に６５０℃以上の蒸気が流通する空間を形成する。
【００３０】
図３に示すように、第１部材３２に設けられた環状凸部５０と第２部材３４に設けられた環状凹部５２とが嵌合している。第１部材３２の環状凸部５０の凸シール面５１は、第２部材３４の環状凹部５２の凹シール面５３に対向している。そして、凸シール面５１と凹シール面５３との間には、メタルガスケット６０が設けられている。
【００３１】
メタルガスケット６０は、環状凸部５０及び環状凹部５２に沿って周方向に連続した環状であり、切欠き６１が設けられた略Ｃ字形状の断面形状を有する。切欠き６１は、メタルガスケット６０の内周側に設けられており、第１部材３２と第２部材３４とで形成される空間（例えば蒸気弁３０における弁室３６）側に面している。そのため、前記空間（例えば弁室３６）側から高圧の蒸気がメタルガスケット６０の内部空間６２に導入され、メタルガスケット６０は内圧を受けて膨らむ。このように、切欠き６１を介して内部空間６２に導入された蒸気によって、メタルガスケット６０は第２部材３４及び第１部材３２に押し付けられる。したがって、メタルガスケット６０は、蒸気の圧力を利用した自封機能（セルフシール機能）によって高いシール性を実現できる。
なお、メタルガスケット６０の材料は、６５０℃の蒸気条件下でも耐え得るものであれば特に限定されないが、例えば、高硬度Ｎｉ基合金をメタルガスケット６０の材料として選択してもよい。メタルガスケット６０は、典型的には、第１部材３２及び第２部材３４の母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）よりも高硬度の材料で形成される。
【００３２】
上記構成のメタルガスケット６０は、凸シール面５１と凹シール面５３との間に配置された状態で締結部材３３を締め付けることで、凸シール面５１と凹シール面５３とによって挟圧されて高さ方向（図３の上下方向）に圧縮される。その結果、メタルガスケット６０は横方向に膨張する。このとき、メタルガスケット６０の外周は、環状凹部５２の外周縁を形成する第２部材３４の壁面５５に当接する。
したがって、メタルガスケット６０は、合計３箇所の線接触部６４，６６，６８において、第１部材３２又は第２部材３４に線接触する。具体的には、線接触部６４においてメタルガスケット６０の上部が第１部材３２側の凸シール面５１に線接触し、線接触部６６においてメタルガスケット６０の下部が第２部材３４側の凹シール面５３に線接触し、線接触部６８においてメタルガスケット６０の外周が環状凹部５２の外周縁を形成する第２部材３４の壁面５５に線接触している。
【００３３】
このように、第１部材３２及び第２部材３４に対してメタルガスケット６０を合計３箇所の線接触部６４，６６，６８にて線接触させることで、メタルガスケット６０を第１部材３２及び第２部材３４に確実に密着させ、蒸気漏れを効果的に抑制することができる。
【００３４】
また、第１部材３２及び第２部材３４には、それぞれ、少なくともメタルガスケット６０との線接触部（６４，６６，６８）に第１高硬度層５６が設けられている。これにより、メタルガスケット６０との線接触部６４，６６，６８における高い面圧に起因する第１部材３２及び第２部材３４の変形を抑制し、蒸気漏れを防止できる。
なお、第１高硬度層５６は、図３に示すように、第１部材３２側の凸シール面５１および第２部材３４側の凹シール面５３の全体に亘って線接触部６４，６６を含む広い範囲で設けられていてもよい。また、各線接触部６４，６６，６８に設けられる第１高硬度層５６は、同種材料から構成されていてもよいし、異種材料から構成されていてもよい。
【００３５】
第１高硬度層５６は、第１部材３２及び第２部材３４の母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）よりも高硬度である材料で構成される。第１高硬度層５６の材料として、例えば、ステライトやトリバロイ（いずれも登録商標）に代表されるＣｏ基合金、インコネル６２５やインコネル６１７（いずれも登録商標）に代表される高硬度Ｎｉ基合金、クロムカーバイト、タングステンカーバイト、セラミックス、サーメット等を用いることができる。
なお、第１高硬度層５６は、溶射、めっき、肉盛り溶接等の任意の手法で第１部材３２及び第２部材３４の母材上に形成された高硬度皮膜であってもよいし、第１部材３２及び第２部材３４の母材とは別体として形成されて前記母材に取り付けられた高硬度部材であってもよいし、窒化処理や浸炭焼入れ等の任意の手法によって硬化された第１部材３２及び第２部材３４の母材の表面層であってもよい。
【００３６】
また、幾つかの一実施形態において、第１部材３２は、図３に示すように、環状凸部５０と環状凹部５２との嵌合位置よりも外周側における環状エリア７０において第２部材３４と当接しており、環状エリア７０よりもさらに外周側に位置する締結エリア７２において締結部材３３によって第２部材３４に締結されている。
このように、環状凸部５０と環状凹部５２との嵌合位置よりも外周側に設けられる環状エリア７０において第１部材３２を第２部材３４に当接させることで、環状エリア７０の内周側に位置する凸シール面５１と凹シール面５３との間隔が規定される。よって、締結エリア７２にて第１部材３２を第２部材３４に締結するだけで、第１部材３２の凸シール面５１と第２部材３４の凹シール面５３との間隔が適切に調節され、メタルガスケット６０による所期のシール性が得られる。また、メタルガスケット６０との第２部材３４及び第１部材３２の線接触部（６４，６６，６８）における過度な面圧発生を防止できる。
【００３７】
また、環状エリア７０において第１部材３２と第２部材３４とが当接する部分には、それぞれ、第２高硬度層７１を設けてもよい。第２高硬度層７１は、第２部材３４及び第１部材３２の母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）よりも高硬度である材料で構成される。このように環状エリア７０における第１部材３２と第２部材３４とが当接する部分に第２高硬度層７１を設けることで、締結エリア７２における締結部材３３の締め付け力が環状エリア７０に作用しても、環状エリア７０における第１部材３２と第２部材３４の変形を抑制できる。
第２高硬度層７１の材料として、例えば、ステライトやトリバロイ（いずれも登録商標）に代表されるＣｏ基合金、インコネル６２５，６１７（いずれも登録商標）に代表される高硬度Ｎｉ基合金、クロムカーバイト、タングステンカーバイト、セラミックス、サーメット等を用いることができる。
なお、第２高硬度層７１は、溶射、めっき、肉盛り溶接等の任意の手法で第１部材３２及び第２部材３４の母材上に形成された高硬度皮膜であってもよいし、第１部材３２及び第２部材３４の母材とは別体として形成されて前記母材に取り付けられた高硬度部材であってもよいし、窒化処理や浸炭焼入れ等の任意の手法によって硬化された第１部材３２及び第２部材３４の母材の表面層であってもよい。
【００３８】
なお、締結エリア７２周辺において、第１部材３２又は第２部材３４に段差部７４を形成し、第１部材３２と第２部材３４との間に隙間７５を設けてもよい。
このように、締結エリア７２周辺に隙間７５を設けることで、締結部材３３の締め付け時にメタルガスケット６０に大きな圧縮力が加わり、メタルガスケット６０の線接触部６４，６６，６８における第１部材３２又は第２部材３４への密着性が向上する。よって、メタルガスケット６０のシール性を向上させることができる。
【００３９】
以上説明したように、本発明の少なくとも一実施形態では、黒鉛系渦巻きガスケットに替えてメタルガスケット６０を第１部材３２と第２部材３４との間に設けるようにしたので、６５０℃以上という過酷な蒸気温度条件下でも高いシール性を実現できる。また、少なくとも第１部材３２及び第２部材３４のメタルガスケット６０との線接触部６４，６６，６８に母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）よりも高硬度である第１高硬度層５６を設けたので、メタルガスケット６０との線接触部６４，６６，６８における高い面圧に起因する第１部材３２と第２部材３４の変形を抑制し、シール性の低下を抑制できる。よって、蒸気漏れを防止して蒸気タービン設備１の信頼性向上を図るとともに、蒸気タービン設備１の長寿命化を図ることができる。
したがって、６５０℃以上の蒸気温度条件下においても、Ｎｉ基合金等の鋳造材で母材が構成された第１部材３２及び第２部材３４間を適切にシールすることができる。
【００４０】
以上、本発明の幾つかの実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【００４１】
例えば、上述の幾つかの実施形態では、第１部材３２に環状凸部５０を設け、第２部材３４に環状凹部５２を設ける例について説明したが、第１部材３２に環状凹部５２を設け、第２部材３４に環状凸部５０を設けてもよい。
【００４２】
また上述の幾つかの実施形態では、切欠き６１が設けられた断面形状を有するメタルガスケット６０を用いる例について説明したが、第１部材３２と第２部材３４との間に設けられるメタルガスケットの形状についてはこの例に限定されず、種々の形状のメタルガスケットを用いることができる。
【００４３】
図４は、他の形状例のメタルガスケットを第１部材３２と第２部材３４との間に設けた様子を示す図である。なお、図４に示すメタルガスケット周辺の構成は上述の実施形態と同様であるから、上述の実施形態と共通する箇所は同一の符号を付して、ここではその説明を省略する。
図４に示すように、メタルガスケット８０は、環状凸部５０及び環状凹部５２に沿って周方向に連続した環状であり、中空部８２を有する中空Ｏリングである。メタルガスケット８０は、凸シール面５１と凹シール面５３との間に配置された状態で締結部材３３を締め付けることで、凸シール面５１と凹シール面５３とによって挟圧されて高さ方向（図４の上下方向）に圧縮される。その結果、メタルガスケット８０は横方向に膨張する。このとき、メタルガスケット８０の外周は、環状凹部５２の外周縁を形成する第２部材３４の壁面５５に当接する。したがって、メタルガスケット８０は、合計３箇所の線接触部８４，８６，８８において、第１部材３２又は第２部材３４に線接触する。具体的には、線接触部８４においてメタルガスケット８０の上部が第１部材３２側の凸シール面５１に線接触し、線接触部８６においてメタルガスケット８０の下部が第２部材３４側の凹シール面５３に線接触し、線接触部８８においてメタルガスケット８０の外周が環状凹部５２の外周縁を形成する第２部材３４の壁面５５に線接触している。
なお、メタルガスケット８０の材料は、６５０℃の蒸気条件下でも耐え得るものであれば特に限定されないが、例えば、高硬度Ｎｉ基合金をメタルガスケット８０の材料として選択してもよい。メタルガスケット８０は、典型的には、第１部材３２及び第２部材３４の母材（Ｎｉ基合金等の鋳造材）よりも高硬度の材料で形成される。
【符号の説明】
【００４４】
１              蒸気タービン設備
２              超高圧タービン
４              高圧タービン
６              中圧タービン
８              低圧タービン
９              発電機
１０            ボイラ
１２            過熱器
１３            主蒸気管
１４            第１再熱器
１５            第１再熱蒸気管
１６            第２再熱器
１７            第２再熱蒸気管
１８            クロスオーバ管
２０            復水器
２２            ボイラ給水ポンプ
３０            蒸気弁
３２            ボンネット（第１部材）
３３            締結部材
３４            弁ケーシング（第２部材）
３５            弁座
３６            弁室
３８            弁体
３８Ａ          主弁
３８Ｂ          副弁
４０            弁棒
４１            ガイドブシュ
４２            ストレーナ
５０            環状凸部
５１            凸シール面
５２            環状凹部
５３            凹シール面
５５            壁面
５６            第１高硬度層
６０            メタルガスケット
６１            切欠き
６２            内部空間
６４            線接触部
６６            線接触部
６８            線接触部
７０            環状エリア
７１            第２高硬度層
７２            締結エリア
７４            段差部
７５            隙間
８０            メタルガスケット
８２            中空部
８４            線接触部
８６            線接触部
８８            線接触部
【図１】
2014009662.tif 000003
【図２】
2014009662.tif 000004
【図３】
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【図４】
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