(57)【要約】【課題】蒸気タービン翼を適切に作製する。【解決手段】荒加工後蒸気タービン翼素材１１に保護部接合面１４を形成する溝加工工程と、肉盛溶接により保護部接合面１４に保護部用肉盛ビード１５を形成する肉盛溶接工程と、荒加工後蒸気タービン翼素材１１とともに保護部用肉盛ビード１５を切削することにより、荒加工後蒸気タービン翼素材１１を仕上げ加工後蒸気タービン翼素材１６に仕上げ加工する加工工程とを備えている。このとき、荒加工後蒸気タービン翼素材１１は、仕上げ加工後蒸気タービン翼素材１６より大きく、このような蒸気タービン翼製造方法は、荒加工後蒸気タービン翼素材１１が仕上げ加工された後に肉盛溶接により保護部用肉盛ビード１５を形成する他の蒸気タービン翼製造方法に比較して、肉盛溶接により溶接母材が変形する変形量を小さくすることができ、蒸気タービン翼を適切に作製することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービン翼素材に保護部接合面を形成する溝加工工程と、
肉盛溶接により前記保護部接合面に保護部用肉盛ビードを形成する肉盛溶接工程と、
前記蒸気タービン翼素材とともに前記保護部用肉盛ビードを切削することにより、前記蒸気タービン翼素材を蒸気タービン翼に加工する加工工程と
を備える蒸気タービン翼製造方法。
【請求項２】
鍛造により前記蒸気タービン翼素材を作製する鍛造工程をさらに備える請求項１に記載される蒸気タービン翼製造方法。
【請求項３】
前記加工工程が実行される前に、前記保護部用肉盛ビードとともに前記蒸気タービン翼素材を前記時効処理する時効処理工程をさらに備える請求項１〜請求項２のうちのいずれか一項に記載される蒸気タービン翼製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載される蒸気タービン翼製造方法により作製される蒸気タービン翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン翼製造方法に関し、特に、蒸気タービンが備える蒸気タービン翼を生産するときに利用される蒸気タービン翼製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高温高圧の蒸気を蒸気タービン翼で受けることにより動力を生成する蒸気タービンが知られている。その蒸気タービン翼は、その蒸気に含まれる水滴が当たることにより、エロージョンが生じることがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９００３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蒸気タービン翼の一部に保護部を形成することにより、蒸気タービン翼の本体部分のエロージョンを防止する耐エロージョン対策が知られている。このような耐エロージョン対策が施された蒸気タービン翼を適切に作製することが望まれている。
【０００５】
本発明の課題は、蒸気タービン翼を適切に作製する蒸気タービン翼製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による蒸気タービン翼製造方法は、蒸気タービン翼素材に保護部接合面を形成する溝加工工程と、肉盛溶接によりその保護部接合面に保護部用肉盛ビードを形成する肉盛溶接工程と、その蒸気タービン翼素材とともにその保護部用肉盛ビードを切削することにより、その蒸気タービン翼素材を蒸気タービン翼に加工する加工工程とを備えている。
【０００７】
このとき、蒸気タービン翼素材は、蒸気タービン翼素材が仕上げ加工された仕上加工後蒸気タービン翼素材より大きく、仕上加工後蒸気タービン翼素材に比較して、肉盛溶接による入熱により変形しにくい。このため、このような蒸気タービン翼製造方法は、蒸気タービン翼素材が仕上げ加工された後に保護部用肉盛ビードを形成する他の蒸気タービン翼製造方法に比較して、肉盛溶接により蒸気タービン翼素材が変形する変形量を小さくすることができ、蒸気タービン翼を適切に作製することができる。
【０００８】
本発明による蒸気タービン翼製造方法は、鍛造によりその蒸気タービン翼素材を作製する鍛造工程をさらに備えている。
【０００９】
鍛造により作製された蒸気タービン翼素材は、鍛造品が切削加工されることにより形成された荒加工後蒸気タービン翼素材に比較して、より大きく、肉盛溶接による入熱により変形しにくい。このため、このような蒸気タービン翼製造方法は、その荒加工後蒸気タービン翼素材に形成される保護部接合面に保護部用肉盛ビードを形成する他の蒸気タービン翼製造方法に比較して、肉盛溶接により蒸気タービン翼素材が変形する変形量を小さくすることができ、蒸気タービン翼を適切に作製することができる。
【００１０】
本発明による蒸気タービン翼製造方法は、その加工工程が実行される前に、その保護部用肉盛ビードとともにその蒸気タービン翼素材をその時効処理する時効処理工程をさらに備えている。
【００１１】
このような蒸気タービン翼製造方法によれば、蒸気タービン翼素材は、時効処理されることにより硬化し、切削される前にその蒸気タービン翼素材を容易に歪み取りすることができ、蒸気タービン翼を容易に作製することができる。
【００１２】
本発明による蒸気タービン翼は、本発明による蒸気タービン翼製造方法が実行されることにより作製される。このような蒸気タービン翼は、蒸気タービン翼素材が仕上げ加工された後に保護部用肉盛ビードが形成された他の蒸気タービン翼に比較して、肉盛溶接により蒸気タービン翼素材が変形する変形量を小さくすることができ、適切に作製されることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による蒸気タービン翼製造方法は、肉盛溶接された後に蒸気タービン翼素材を仕上げ加工することにより、肉盛溶接により蒸気タービン翼素材が変形する変形量を小さくすることができ、蒸気タービン翼を適切に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】蒸気タービン翼を示す斜視図である。
【図２】蒸気タービン翼製造方法の実施の形態を示すフローチャートである。
【図３】蒸気タービン翼素材を示す断面図である。
【図４】蒸気タービン翼製造方法の実施の他の形態を示すフローチャートである。
【図５】他の蒸気タービン翼素材を示す断面図である。
【図６】蒸気タービン翼製造方法の実施のさらに他の形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を参照して、蒸気タービン翼の実施の形態が以下に記載される。その蒸気タービン翼１は、蒸気タービンに利用され、図１に示されているように、根元部２と翼形部３とを備えている。根元部２は、蒸気タービンのロータに取り付けられる。翼形部３は、翼形に形成され、根元部２に固定されている。翼形部３は、根元部２が蒸気タービンのロータに取り付けられるときに、蒸気タービンを流れる蒸気に暴露される。
【００１６】
翼形部３は、本体部分５と保護部６とを備えている。本体部分５は、概ね翼形に形成され、根元部２に一体に形成されることにより根元部２に固定されている。保護部６は、ステライト（登録商標）から形成されている。保護部６は、翼形部３の翼端の前縁部分を形成するように、本体部分５に接合されている。
【００１７】
蒸気タービン翼製造方法の実施の形態は、蒸気タービン翼１を作製するときに利用される。その蒸気タービン翼製造方法では、まず、図２に示されるように、金属塊を鍛造することにより鍛造後蒸気タービン翼素材が作製される（ステップＳ１）。その鍛造後蒸気タービン翼素材は、さらに、コイニングされることにより所定の形状に高精度に形成される。その鍛造後蒸気タービン翼素材は、コイニングされた後に、熱間歪み取りされることにより所定の形状にさらに高精度に形成される（ステップＳ２）。
【００１８】
その鍛造後蒸気タービン翼素材は、熱間歪み取りされた後に、溶体化熱処理される。その鍛造後蒸気タービン翼素材は、溶体化熱処理された後に、安定化熱処理される（ステップＳ３）。その鍛造後蒸気タービン翼素材は、熱処理された後に、さらに、時効処理され、硬化する（ステップＳ４）。
【００１９】
その鍛造後蒸気タービン翼素材は、時効処理された後に、所定の形状に形成されるように歪み取りされる。その鍛造後蒸気タービン翼素材は、歪み取りされた後に、切削加工され、荒加工後蒸気タービン翼素材に形成される（ステップＳ５）。その荒加工後蒸気タービン翼素材１１は、図３に示されるように、鍛造後蒸気タービン翼素材１２に形成されていた表面のほとんどが切削加工により除去され、鍛造後蒸気タービン翼素材１２より小さい。
【００２０】
荒加工後蒸気タービン翼素材１１は、さらに、切削加工されることにより、保護部接合面１４が形成される（ステップＳ６）。保護部接合面１４は、荒加工後蒸気タービン翼素材１１のうちの蒸気タービン翼１の前縁部分に対応する領域に形成され、窪みに形成されている。
【００２１】
荒加工後蒸気タービン翼素材１１は、保護部接合面１４が形成された後に、ＣＯ２レーザから放射されるレーザビームを用いて、ステライト（登録商標）を含有する溶加材を保護部接合面１４に肉盛溶接する。荒加工後蒸気タービン翼素材１１は、その肉盛溶接により保護部用肉盛ビード１５が形成される（ステップＳ７）。このため、保護部用肉盛ビード１５は、ステライト（登録商標）から形成され、保護部接合面１４に強固に接合されている。保護部用肉盛ビード１５は、荒加工後蒸気タービン翼素材１１のうちの蒸気タービン翼１の前縁部分に対応する領域に形成され、突起に形成されている。
【００２２】
荒加工後蒸気タービン翼素材１１は、保護部用肉盛ビード１５が形成された後に、所定の形状に形成されるように歪み取りされる。荒加工後蒸気タービン翼素材１１は、歪み取りされた後に、切削加工され、仕上げ加工後蒸気タービン翼素材１６に形成される（ステップＳ８）。仕上げ加工後蒸気タービン翼素材１６は、荒加工後蒸気タービン翼素材１１の表面のほとんどが除去されるように、かつ、保護部用肉盛ビード１５の表面のほとんどが除去されるように、形成される。このため、仕上げ加工後蒸気タービン翼素材１６は、荒加工後蒸気タービン翼素材１１より小さい。仕上げ加工後蒸気タービン翼素材１６は、研磨されることにより、蒸気タービン翼１に形成される（ステップＳ９）。蒸気タービン翼１は、このように作製されることにより、保護部用肉盛ビード１５の一部が保護部６に形成される。
【００２３】
蒸気タービン翼製造方法の比較例は、ろう付けによりステライト板を仕上げ加工後蒸気タービン翼素材１６の保護部接合面１４に接合することにより蒸気タービン翼１を作製する。ろう付けによりステライト板を保護部接合面１４に接合する場合には、保護部接合面１４が十分に加熱される必要があり、母材のうちの保護部接合面１４の反対側の面を加熱する必要がある。このため、このようなろう付けにより母材に入熱される熱量は、比較的大きい。
【００２４】
このような蒸気タービン翼製造方法は、肉盛溶接により保護部用肉盛ビード１５を形成していることにより、荒加工後蒸気タービン翼素材１１のうちの保護部接合面１４の反対側の面を加熱する必要がない。このため、このような蒸気タービン翼製造方法は、ろう付けによりステライト板を保護部接合面１４に接合することにより蒸気タービン翼を作製する比較例の蒸気タービン翼製造方法に比較して、荒加工後蒸気タービン翼素材１１に入熱される熱量を低減することができる。その結果、このような蒸気タービン翼製造方法は、その比較例に比較して、荒加工後蒸気タービン翼素材１１が変形する変形量を低減することができ、蒸気タービン翼１をより適切に作製することができる。
【００２５】
肉盛溶接により比較的大きい母材が変形する変形量は、肉盛溶接により比較的小さい母材が変形する変形量より小さい。このため、このような蒸気タービン翼製造方法は、荒加工後蒸気タービン翼素材１１の保護部接合面１４に保護部用肉盛ビード１５を形成することにより、仕上げ加工後蒸気タービン翼素材１６の保護部接合面１４に保護部用肉盛ビード１５を形成することに比較して、母材が変形する変形量を低減することができる。その結果、このような蒸気タービン翼製造方法は、仕上げ加工後蒸気タービン翼素材１６に肉盛溶接する他の蒸気タービン翼製造方法に比較して、蒸気タービン翼１をより適切に作製することができる。
【００２６】
図４は、蒸気タービン翼製造方法の実施の他の形態を示している。その蒸気タービン翼製造方法では、まず、図２に示される蒸気タービン翼製造方法と同様にして、金属塊を鍛造することにより鍛造後蒸気タービン翼素材が作製され（ステップＳ１１）、コイニングされ、熱間歪み取りされる（ステップＳ１２）。
【００２７】
その鍛造後蒸気タービン翼素材２１は、熱間歪み取りされた後に、図５に示されるように、切削加工されることにより、保護部接合面２２が形成される（ステップＳ１３）。鍛造後蒸気タービン翼素材２１は、保護部接合面２２が形成された後に、保護部接合面２２が肉盛溶接されることにより保護部用肉盛ビード２３が形成される（ステップＳ１４）。
【００２８】
鍛造後蒸気タービン翼素材２１は、保護部用肉盛ビード２３が形成された後に、溶体化熱処理され、安定化熱処理される（ステップＳ１５）。鍛造後蒸気タービン翼素材２１は、熱処理された後に、所定の形状に形成されるように歪み取りされる。鍛造後蒸気タービン翼素材２１は、歪み取りされた後に、切削加工され、荒加工後蒸気タービン翼素材２４に形成される（ステップＳ１６）。
【００２９】
荒加工後蒸気タービン翼素材２４は、時効処理される（ステップＳ１７）。荒加工後蒸気タービン翼素材２４は、時効処理された後に、所定の形状に形成されるように歪み取りされる。荒加工後蒸気タービン翼素材２４は、歪み取りされた後に、切削加工され、仕上げ加工後蒸気タービン翼素材２５に形成される（ステップＳ１８）。仕上げ加工後蒸気タービン翼素材２５は、研磨されることにより、蒸気タービン翼１に形成される（ステップＳ１９）。蒸気タービン翼１は、このように作製されることにより、保護部用肉盛ビード２３の一部が保護部６に形成される。
【００３０】
保護部接合面２２が形成された鍛造後蒸気タービン翼素材２１は、鍛造により形成された表面の一部が残っており、既述の実施の形態における荒加工後蒸気タービン翼素材１１に比較して、大きい。このため、鍛造後蒸気タービン翼素材２１は、肉盛溶接により変形する変形量が、肉盛溶接により荒加工後蒸気タービン翼素材１１が変形する変形量より小さい。このような蒸気タービン翼製造方法は、既述の実施の形態における蒸気タービン翼製造方法に比較して、蒸気タービン翼１をより適切に作製することができる。
【００３１】
図６は、蒸気タービン翼製造方法の実施のさらに他の形態を示している。その蒸気タービン翼製造方法では、まず、図４に示される蒸気タービン翼製造方法と同様にして、金属塊を鍛造することにより鍛造後蒸気タービン翼素材２１が作製され（ステップＳ２１）、コイニングされ、熱間歪み取りされ（ステップＳ２２）、保護部接合面２２が形成される（ステップＳ２３）。
【００３２】
鍛造後蒸気タービン翼素材２１は、保護部接合面２２が形成された後に、溶体化熱処理され、安定化熱処理される（ステップＳ２４）。鍛造後蒸気タービン翼素材２１は、熱処理された後に、保護部接合面２２が肉盛溶接されることにより保護部用肉盛ビード２３が形成される（ステップＳ２５）。
【００３３】
鍛造後蒸気タービン翼素材２１は、保護部用肉盛ビード２３が形成された後に、時効処理される（ステップＳ２６）。鍛造後蒸気タービン翼素材２１は、時効処理された後に、所定の形状に形成されるように歪み取りされる。鍛造後蒸気タービン翼素材２１は、歪み取りされた後に、切削加工され、荒加工後蒸気タービン翼素材２４に形成される（ステップＳ２７）。
【００３４】
荒加工後蒸気タービン翼素材２４は、所定の形状に形成されるように歪み取りされる。荒加工後蒸気タービン翼素材２４は、歪み取りされた後に、切削加工され、仕上げ加工後蒸気タービン翼素材２５に形成される（ステップＳ２８）。仕上げ加工後蒸気タービン翼素材２５は、研磨されることにより、蒸気タービン翼１に形成される（ステップＳ２９）。蒸気タービン翼１は、このように作製されることにより、保護部用肉盛ビード２３の一部が保護部６に形成される。
【００３５】
このような蒸気タービン翼製造方法も、図４に示される既述の蒸気タービン翼製造方法と同様にして、蒸気タービン翼１を適切に作製することができる。鍛造後蒸気タービン翼素材２１を所定の形状に形成する歪み取りは、一般的に、鍛造後蒸気タービン翼素材２１の硬度が大きいほど、容易である。このような蒸気タービン翼製造方法によれば、鍛造後蒸気タービン翼素材２１は、時効処理された後に、所定の形状に形成されるように歪み取りされることにより、図４に示される既述の蒸気タービン翼製造方法に比較して、荒加工される直前の鍛造後蒸気タービン翼素材２１の硬度がより大きい。このため、このような蒸気タービン翼製造方法によれば、図４に示される既述の蒸気タービン翼製造方法に比較して、蒸気タービン翼１をより容易に作製することができる。
【００３６】
なお、保護部６は、ステライト（登録商標）と異なる他の材料から形成されることができる。その材料は、本体部分５に形成される材料より耐エロージョン性が優れた材料であり、たとえば、オーステナイト系ステンレス鋼が例示される。このような材料が利用された蒸気タービン翼製造方法も、既述の実施の形態における蒸気タービン翼製造方法と同様にして、蒸気タービン翼１をより容易に作製することができる。
【００３７】
なお、肉盛溶接に利用されるレーザビームは、ＣＯ２レーザと異なる他のレーザ発振機から放射される他のレーザビームに置換されることができる。そのレーザ発振機としては、ＹＡＧレーザ、ＬＤ（レーザダイオード）などが例示される。さらに、肉盛溶接は、レーザ溶接と異なる他の溶接により実行されることもできる。その溶接としては、ＴＩＧ溶接が例示される。このような溶接が適用された蒸気タービン翼製造方法も、既述の実施の形態における蒸気タービン翼製造方法と同様にして、蒸気タービン翼１を適切に作製することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ：蒸気タービン翼
２  ：根元部
３  ：翼形部
５  ：本体部分
６  ：保護部
１１：荒加工後蒸気タービン翼素材
１２：鍛造後蒸気タービン翼素材
１４：保護部接合面
１５：保護部用肉盛ビード
１６：仕上げ加工後蒸気タービン翼素材
２１：鍛造後蒸気タービン翼素材
２２：保護部接合面
２３：保護部用肉盛ビード
２４：荒加工後蒸気タービン翼素材
２５：仕上げ加工後蒸気タービン翼素材
【図１】
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【図２】
2014173582.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014173582.tif 000006
【図５】
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【図６】
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