(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量で、０.１％以下のＣ、０.１％以下のＮ、９.０％以上１４.０％以下のＣｒ、９.０％以上１４.０％以下のＮｉ、０.５％以上２.５％以下のＭｏ、０.５％以下のＳｉ、１.０％以下のＭｎ、０.２５％以上１.７５％以下のＴｉ、０.２５％以上１.７５％以下のＡｌを含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、下記で定義されるパラメータＡ，Ｂがそれぞれ「４.０≦Ａ≦１０.０」、「２.０≦Ｂ≦７.０」であり、その金属組織中のδフェライト、残留オーステナイトおよびフレッシュマルテンサイトがそれぞれ１０％未満である焼戻しマルテンサイト組織である析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼製の蒸気タービン低圧最終段長翼を具備し、
Ａ＝（Ｃｒ＋２.２Ｓｉ＋１.１Ｍｏ＋０.６Ｗ＋４.３Ａｌ＋２.１Ｔｉ）−（Ｎｉ＋３１.２Ｃ＋０.５Ｍｎ＋２７Ｎ＋１.１Ｃｏ）、
Ｂ＝１２５−４Ｃｒ−６Ｎｉ−３Ｍｏ＋２.５Ａｌ−１.５Ｗ−３.５Ｍｎ−３.５Ｓｉ−５.５Ｃｏ−２Ｔｉ−２２１.５Ｃ−３２１.４Ｎ、
Ｃｒ当量＝Ｃｒ＋６Ｓｉ＋４Ｍｏ＋１.５Ｗ＋１１Ｖ＋５Ｎｂ−４０Ｃ−３０Ｎ−３０Ｂ−２Ｍｎ−４Ｎｉ−２Ｃｏ＋２.５Ｔａ、
質量で、０.１０〜０.３５％のＣ、０.５０％以下のＳｉ、０.３３％以下のＭｎ、８.０〜１３.０％のＣｒ、０.５〜３.５％のＮｉ、１.５〜４.０％のＭｏ、及び０.０２〜０.１５％のＮを含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、上記で定義されるＣｒ当量が「Ｃｒ当量≦１０」であり、その金属組織が焼戻しマルテンサイト組織であるディスクを、低合金鋼からなるタービンロータの最終段部に接合したことを特徴とする蒸気タービンロータ。
【請求項２】
請求項１において、前記長翼が、さらに、Ｎｂ、Ｖ及びＴａから選ばれる少なくとも１種を質量で０.５％以下含み、
前記ディスクが、さらに、質量で０.０５〜０.３５％のＶ、Ｎｂ及びＴａの１種又は２種の合計量を０.０２〜０.３０％含むことを特徴とする蒸気タービンロータ。
【請求項３】
請求項１または２において、前記長翼が、さらに、Ｗを含み、ＭｏとＷの合計量が、Ｍｏ単独添加と同量であることを特徴とする蒸気タービンロータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記長翼の不可避不純物が、Ｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｓｎ及びＡｓから選ばれる少なくとも１種であり、質量で、Ｓ：０.５％以下、Ｐ：０.５％以下、Ｓｂ：０.１％以下、Ｓｎ：０.１％以下、及びＡｓ：０.１％以下であり、
前記ディスクの不可避不純物が、Ｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｓｎ及びＡｓから選ばれる少なくとも１種であり、質量で、Ｓ：０.０１５％以下、Ｐ：０.０１５％以下、Ｓｂ：０.００１５％以下、Ｓｎ：０.０１％以下、及びＡｓ：０.０２％以下であることを特徴とする蒸気タービンロータ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の蒸気タービンロータを具備したことを特徴とする蒸気タービン。
【請求項６】
請求項５に記載の蒸気タービンを具備したことを特徴とする蒸気タービン発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧タービンロータに係り、大型火力発電タービン等に好適な発電容量の大きい蒸気タービンロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー（例えば、化石燃料の節約）および地球温暖化防止（例えば、ＣＯ2ガスの発生量抑制）の観点から火力発電プラントの効率向上が望まれている。蒸気タービンの効率を向上させる有効な手段の１つとして、蒸気タービン長翼の長大化がある。また、蒸気タービン長翼の長大化は、車室数の低減によって設備建設期間の短縮やそれによるコスト削減という副次的な効果も期待できる。
【０００３】
長翼は、高い遠心応力と湿潤環境下で使用されるため、長翼材には強度と耐食性の両方に優れる特性が求められている。また、翼を植設するロータにも、翼の大型化に伴って高い強度が要求されるが、現在使用されている低圧ロータ（非特許文献１；ＡＳＴＭ  Ａ４７０Ｃｌａｓｓ７）では強度が十分では無く、また熱処理により一体ロータを高強度化した場合には、最終段落以外は必要以上の強度となって靭性が低下し、さらに耐応力腐食割れの感受性を高めるため、ロータとしての特性バランスが悪くなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ASTM designation A470
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、低圧最終段落のみを高強度化し、高強度鋼翼の長翼化に対応した信頼性の高い蒸気タービンロータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は質量で、０.１％以下のＣ、０.１％以下のＮ、９.０％以上１４.０％以下のＣｒ、９.０％以上１４.０％以下のＮｉ、０.５％以上２.５％以下のＭｏ、０.５％以下のＳｉ、１.０％以下のＭｎ、０.２５％以上１.７５％以下のＴｉ、０.２５％以上１.７５％以下のＡｌを含み残部がＦｅおよび不可避不純物からなる析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼製の蒸気タービン低圧最終段長翼を具備し、質量で、Ｃ０.１０〜０.３５％、Ｓｉ０.５０％以下、Ｍｎ０.３３％以下、Ｃｒ８.０〜１３.０％、Ｎｉ０.５〜３.５％、Ｍｏ１.５〜４.０％、及びＮ０.０２〜０.１５％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなるディスクを、低合金鋼からなるタービンロータの最終段部に接合したことを特徴とする蒸気タービンロータにある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高効率大容量の蒸気タービンを製造することができ、高効率発電をすることで化石燃料の節約、排出ガスの発生量を抑えることが可能となり、地球環境保全に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】分割構造型低圧タービンロータシャフトの模式図。
【図２】分割構造型高低圧一体型タービンロータシャフトの模式図。
【図３】低圧蒸気タービンの断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼長翼材料に含まれる成分元素の役割と添加量の規定について説明する。
【００１０】
カーボン（Ｃ）は、クロム炭化物を形成し、炭化物の過剰析出による靭性の低下、粒界近傍のＣｒ濃度低下による耐食性の悪化などが問題となる。また、Ｃはマルテンサイト変態終了温度点を著しく低下させる。このため、Ｃの量は低減する必要があり、０.１％以下であることが好ましく０.０５％以下であることがより好ましい。
【００１１】
窒素（Ｎ）は、ＴｉＮやＡｌＮを形成して疲労強度を低下させ、靭性にも悪影響を及ぼす。また、Ｎはマルテンサイト変態終了温度点を著しく低下させる。このため、Ｎの量は低減する必要があり、０.１％以下であることが好ましく０.０５％以下であることがより好ましい。
【００１２】
クロム（Ｃｒ）は、表面に不動態被膜を形成することで耐食性向上に寄与する元素である。添加の下限を９.０％とすることで耐食性を十分に確保できる。一方で、Ｃｒを過剰に添加するとδフェライトが形成し機械的性質及び耐食性を著しく悪化させるので、上限を１４.０％とした。以上から、Ｃｒの添加量は９.０〜１４.０％とする必要がある。１１.０〜１３.０％が望ましく、特に１１.５〜１２.５％が好ましい。
【００１３】
ニッケル（Ｎｉ）は、δフェライトの形成を抑制し、またＮｉ−ＴｉおよびＮｉ−Ａｌ化合物の析出硬化により、強度の向上に寄与する元素である。また、焼入れ性、靭性も改善する。上記の効果を十分にするためには、添加の下限を９.０％とする必要がある。一方、添加量が１４.０％を越えると、残留オーステナイトが析出し目標とする引張特性が得られない。以上の点から、Ｎｉの添加量は９.０〜１４.０％とする必要がある。１１.０〜１２.０％がより望ましく、特に１１.２５〜１１.７５％がより好ましい。
【００１４】
モリブデン（Ｍｏ）は、耐食性を向上させる元素である。目標の耐食性を得るためには、少なくとも０.５％の添加が必要であり、一方添加量が２.５％を越えると、δフェライトの形成を助長し却って特性を悪化させる。以上の点から、Ｍｏの添加量は０.５〜２.５％とする必要がある。１.０〜２.０％がより望ましく、特に１.２５〜１.７５％が好ましい。
【００１５】
シリコン（Ｓｉ）は脱酸材であり０.５％以下とするのが好ましい。０.５％を越えるとδフェライトの析出が問題となるためである。０.２５％以下がより望ましく、０.１％以下が特に好ましい。カーボン真空脱酸法、及びエレクトロスラグ溶解法を適用すればＳｉの添加を省くことが可能である。その場合はＳｉを無添加とするのが好ましい。
【００１６】
マンガン（Ｍｎ）は脱酸剤及び脱硫剤であり、またδフェライトの形成を抑制するために少なくとも０.１％以上の添加が必要である。一方、１.０％を越えると靭性が低下するため、Ｍｎは０.１〜１.０％添加させる必要がある。０.３〜０.８％がより望ましく、特に０.４〜０.７％が更に好ましい。
【００１７】
アルミニウム（Ａｌ）は、Ｎｉ−Ａｌ化合物を形成し析出硬化に寄与する元素である。析出硬化を十分に発現するためには、少なくとも、０.２５％以上添加する必要がある。添加量が１.７５％を越えると、Ｎｉ−Ａｌ化合物の過剰な析出やδフェライトの形成による機械的性質の低下を引き起こす。以上の点から、Ａｌの添加量は０.２５〜１.７５％とする必要がある。０.５〜１.５％がより望ましく、特に０.７５〜１.２５％が好ましい。
【００１８】
チタン（Ｔｉ）はＮｉ−Ｔｉ化合物を形成し析出硬化に寄与する。上記の効果を十分に得るためには、添加の下限を０.２５％以上とする必要がある。Ｔｉを過剰に添加した場合、δフェライトが形成するので上限を１.７５％とした。このため、Ｔｉの添加量は０.２５〜１.７５％とする必要がある。０.５〜１.５％がより望ましく、特に０.７５〜１.２５％が好ましい。
【００１９】
ＡｌとＴｉの添加量は、合計で０.７５以上、２.２５以下とする必要がある。０.７５より小さい場合、析出硬化が十分でなく目標とする引張強さが得られない。一方、２.２５より大きい場合は析出硬化が過剰となり靭性が低下する。
【００２０】
ニオブ（Ｎｂ）は、炭化物を形成して強度、耐食性の向上に寄与する元素である。０.０５％より少ないとその効果が不十分で、０.５％以上添加するとδフェライトの形成を助長する。以上の点から、Ｎｂの添加量は０.０５〜０.５％とする必要がある。０.１〜０.４５％がより望ましく、特に０.２〜０.３％が好ましい。
【００２１】
また、バナジウム（Ｖ）、タンタル（Ｔａ）をＮｂに置き換えることもできる。Ｎｂ、Ｖ、及びＴａの２種類、または３種類を複合添加する場合、添加量の合計はＮｂ単独添加と同量にする必要がある。これらの元素の添加は必須ではないが、析出硬化をより顕著にする。
【００２２】
タングステン（Ｗ）はＭｏと同様に耐食性を向上させる効果がある。Ｗの添加は必須ではないが、Ｍｏとの複合添加により一層この効果を高めることができる。この場合、ＭｏとＷの添加量の合計はδフェライトの析出を防ぐためにＭｏ単独添加と同量にする必要が
ある。
【００２３】
本発明における不可避的不純物とは、原料にもともと含まれていた、もしくは製造の過程で混入したなどに起因して本発明に含まれる成分であり、意図的に入れたものではない成分を指す。不可避不純物として、Ｐ、Ｓ、Ｓｂ、Ｓｎ、及びＡｓがあり、このうちの少なくとも１種類が本発明に含まれる。
【００２４】
また、Ｐ及びＳの低減は、引張特性を損なわずに、靭性を向上できるので極力低減することが好ましい。Ｐ：０.５％以下、Ｓ：０.５％以下とすることが靭性を向上させる観点から好ましい。特に、Ｐ：０.１％以下、Ｓ：０.１％以下が好ましい。
【００２５】
Ａｓ、Ｓｂ、及びＳｎを低減することで靭性を改善できる。このため、上記の元素を極力低下することが望ましくＡｓ：０.１％以下、Ｓｂ：０.１％以下、Ｓｎ：０.１％以下が好ましい。特にＡｓ：０.０５％以下、Ｓｂ：０.０５％以下、Ｓｎ：０.０５％以下が好ましい。
【００２６】
上記成分範囲を満足する組成であっても、時効熱処理後に均一焼戻しマルテンサイト組織にするためには下記のパラメータＡ、Ｂが同時に規定範囲内であることを必要とする。なお、ここでいう均一焼戻しマルテンサイト組織とは、組織中のδフェライト、残留オーステナイトおよびフレッシュマルテンサイトがそれぞれ１０％未満であることを指す。
Ａ：（Ｃｒ＋２.２Ｓｉ＋１.１Ｍｏ＋０.６Ｗ＋４.３Ａｌ＋２.１Ｔｉ）−（Ｎｉ＋３１.２Ｃ＋０.５Ｍｎ＋２７Ｎ＋１.１Ｃｏ）
Ｂ：（１２５−４.０Ｃｒ−６.０Ｎｉ−３.０Ｍｏ＋２.５Ａｌ−１.５Ｗ−３.５Ｍｎ−３.５Ｓｉ−５.５Ｃｏ−２.０Ｔｉ−２２１.５Ｃ−３２１.４Ｎ）
規定範囲：４.０≦Ａ≦１０.０かつ２.０≦Ｂ≦７.０
【００２７】
Ａはマルテンサイト組織の安定性に係るパラメータである。均一焼戻しマルテンサイト組織を得るためには、本発明鋼の成分範囲内において、パラメータＡが４.０以上、１０以下であることが好ましい。δフェライト、残留オーステナイトの析出に伴い引張強さなどの特性が低下するので、安全面の観点からこれらの析出許容量はそれぞれ１.０％、１０％以下とした。パラメータＡが４.０未満のとき残留オーステナイトが１０％以上析出し、また、オーステナイト安定化傾向が強く下記パラメータＢが既定の範囲内でもサブゼロ無しではマルテンサイト変態が終了せず、Ａｃ１温度以下の時効処理でもオーステナイトを１０％以下まで分解できない。また、パラメータＡが１０より大きいときは、δフェライトが１０％以上析出する。
【００２８】
Ｂは発明材の変態温度に係るパラメータで、均一焼戻しマルテンサイト組織を得るための目安であるマルテンサイト変態終了温度が２０℃以上を実現するには、本発明鋼の成分範囲内において、パラメータＢが２.０以上であることが好ましい。一方、パラメータＢが７.０より大きい場合Ａｃ１温度が低くなり、本発明鋼の時効熱処理温度である５００〜６００℃での時効処理時に硬く脆いフレッシュマルテンサイト組織が１０％以上生成し靭性が目標を下回る。
【００２９】
以上により、パラメータＡが４.０以上、１０.０以下、パラメータＢが２.０以上、７.０以下を満足する成分範囲を選択することで、高強度、高靭性および高耐食性を有し、均一焼戻しマルテンサイト組織となる合金を得ることができる。
【００３０】
本発明は、ロータディスク部材料が質量で、Ｃ０.１０〜０.３５％、Ｓｉ０.５０％以下、Ｍｎ０.３３％以下、Ｃｒ８.０〜１３.０％、Ｎｉ０.５〜３.５％、Ｍｏ１.５〜４.０％、及びＮ０.０２〜０.１５％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、低合金鋼からなるタービンロータの最終段部に接合したことを特徴とするタービンロータにある。
【００３１】
本発明は、低圧最終段のディスクをＴＩＧ溶接、サブマージアーク溶接、被覆アーク溶接のいずれかの溶融溶接方法により溶接したことを特徴とするタービンロータにある。
【００３２】
本発明は、さらに、上記タービンロータからなることを特徴とする蒸気タービン、ならびに蒸気タービン発電プラントにある。
【００３３】
ロータの翼植込み部は高速回転による高い遠心応力と、湿潤環境下での使用に耐えるため、引張強さが高いと同時に耐食性が高くなければならない。そのためにタービンロータ材の金属組織は、有害なδフェライトが存在すると、機械的特性を著しく低下させるので、全焼戻しマルテンサイト組織でなければならない。
【００３４】
本発明に用いるディスク用高Ｃｒ鋼は、次式で計算されるＣｒ当量
Ｃｒ当量＝Ｃｒ＋６Ｓｉ＋４Ｍｏ＋１.５Ｗ＋１１Ｖ＋５Ｎｂ
−４０Ｃ−３０Ｎ−３０Ｂ−２Ｍｎ−４Ｎｉ−２Ｃｏ
＋２.５Ｔａ
が１０以下になるように成分調整され、δフェライト相を実質的に含まないようにすることが必要である。
【００３５】
タービンロータ最終段のディスク材の引張強さは１０００ＭＰａ以上、好ましくは１１００ＭＰａ以上である。
【００３６】
本発明のタービンロータディスク材の成分範囲限定理由について説明する。Ｃは高い引張強さを得るために０.１５％以上必要である。あまりＣを多くすると、靭性、ならびに溶接性を低下させるので０.３５％以下にする。特に、０.１６〜０.３３％が好ましく、より０.１７〜０.３０％が好ましい。また、さらなる検討を行った結果、Ｃは０.１０％であっても十分な高い引張強さを得られることが分かった。よって、Ｃの成分範囲は特に、０.１１〜０.３３％が好ましく、より０.１２〜０.３０％が好ましい。
【００３７】
Ｓｉは脱酸剤、Ｍｎは脱硫・脱酸剤で鋼の溶解の際に添加するものであり、少量でも効果がある。Ｓｉはδフェライト生成元素であり、多量の添加は、疲労及び靭性を低下させる有害なδフェライト生成の原因になるので、０.５０％以下が好ましい。なお、カーボン真空脱酸法及びエレクトロスラグ再溶解法などによればＳｉ添加の必要がなく、Ｓｉ無添加がよい。特に、０.１０％以下、より０.０５％以下が好ましい。
【００３８】
少量のＭｎ添加は靭性を向上するが多量の添加は靭性を低下させるので、０.３３％以下が好ましい。特に、Ｍｎは脱硫剤として有効なので、靭性向上の点から０.３０％以下、特に０.２５％以下、より０.２０％以下が好ましい。
【００３９】
Ｃｒは耐食性と引張強さを高めるが、１３％以上添加するとδフェライト組織生成の原因になる。８％より少ないと耐食性が不十分なので、Ｃｒは８〜１３％が好ましい。特に強度の点から１０.５〜１２.８％が、より１１〜１２.５％が好ましい。
【００４０】
Ｍｏは固溶強化及び炭化物・窒化物析出強化作用によって強度を高める効果がある。Ｍｏは１.５％以下では強度向上効果が不十分であり、４％以上になるとδフェライト生成原因になるので１.５〜４.０％が好ましい。特に、１.７〜３.５％、より１.９〜３.０％が好ましい。なお、Ｗ及びＣｏもＭｏと同じ様な効果があり、より高強度化のために上限で同等の含有量まで含有させることができる。
【００４１】
Ｖ及びＮｂは炭化物を析出し引張強さを高めると同時に靭性向上効果がある。Ｖ０.０５％、Ｎｂ０.０２％以下ではその効果が不十分であり、Ｖ０.３５％、Ｎｂ０.３％以下がδフェライト生成の抑制から好ましい。特にＶは０.１５〜０.３０％、より０.２０〜０.３０％、Ｎｂは０.１０〜０.３０％、より０.１２〜０.２２％が好ましい。Ｎｂの代わりにＴａを全く同様に添加でき、複合添加においても合計量で同様の含有量とすることができる。
【００４２】
Ｎｉは低温靭性を高めると共に、δフェライト生成の防止効果がある。この効果は、Ｎｉ０.５％以下では不十分で、３.５％を越える添加で効果が飽和する。特に、０.８〜３.２％、より１.０〜３.０％が好ましい。
Ｎは強度の向上及びδフェライトの生成防止に効果があるが０.０２％未満ではその効果が十分でなく、０.１５％を越えると靭性、溶接性を低下させる。特に、０.０４〜０.１０％の範囲で優れた特性が得られる。
【００４３】
Ｓｉ、Ｐ及びＳの低減は、低温靭性を高める効果があり、極力低減することが望ましい。低温靭性向上の点からＳｉ０.５０％以下、好ましくは０.１％以下、Ｐ０.０１５％以下、Ｓ０.０１５％以下が好ましい。特に、Ｓｉ０.０５％以下、Ｐ０.０１０％以下、Ｓ０.０１０％以下が望ましい。
【００４４】
Ｓｂ、Ｓｎ及びＡｓの低減も、低温靭性を高める効果があり、極力低減することが望ましいが、現状製鋼技術レベルの点から、Ｓｂ０.００１５％以下、Ｓｎ０.０１％以下、及びＡｓ０.０２％以下に限定した。特に、Ｓｂ０.００１％以下、Ｓｎ０.００５％及びＡｓ０.０１％以下が望ましい。
【００４５】
本発明タービンロータの溶接は、ＴＩＧ溶接、サブマージアーク溶接、被覆アーク溶接のいずれかで溶接し、溶接後熱処理は、５６０℃〜５８０℃で行い、十分な残留応力を除去するとともに、逆変態オーステナイトの生成を抑制して、ディスクは完全な焼戻しマルテンサイト、低合金ロータは焼戻しベイナイトとすることが好ましい。
【００４６】
以下、実施例を説明する。
〔実施例〕
【実施例１】
【００４７】
表１は長翼部材に用いた析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼の化学組成（質量％）を示す。残部はＦｅである。各試料は１５０kg真空アーク溶解し、１１５０℃に加熱し、鍛造して実験素材とした。溶体化熱処理として９５０℃で１時間保持した後に室温の水に浸漬する水冷を行った。次いで、時効熱処理として５００℃で２時間保持した後に室温の大気中に取り出す空冷を行った。
【００４８】
表２に室温における引張試験、Ｖノッチシャルピー衝撃試験の結果を示す。
【００４９】
【表１】
0006317542.tif 000002
【００５０】
【表２】
0006317542.tif 000003
【００５１】
表３はタービンロータディスク部材に係る高Ｃｒ鋼の化学組成（質量％）を示し、残部はＦｅである。各試料はそれぞれ１５０kg真空アーク溶解し、１１５０℃に加熱し鍛造して実験素材とした。この素材に１０５０℃で２時間加熱後衝風冷却を行い、冷却温度を１５０℃で止め、その温度より５６０℃で２時間加熱後空冷の一次焼戻しを行い、ついで６００℃で５時間加熱後炉冷の二次焼戻しを行った。
【００５２】
【表３】
0006317542.tif 000004
【００５３】
熱処理後の素材から引張試験片及びＶノッチシャルピー衝撃試験片を採取し実験に供した。
【００５４】
表４に室温における引張試験、Ｖノッチシャルピー衝撃試験の結果を示す。
【００５５】
【表４】
0006317542.tif 000005
【００５６】
翼材、ロータ材ともに大型長翼に要求される機械的特性を十分満足する。
【実施例２】
【００５７】
図１に復流型の低圧タービンロータの概要を示す。実施例１に示した高Ｃｒ鋼ロータディスク成分を真空溶解にて電極を作製し、ＥＳＲ法により再溶解して実機大の大型ディスクを作製した。ＡＳＴＭ  Ａ４７０Ｃｌａｓｓ７に規定される低合金鋼でロータシャフトを作製し、最終段のディスク部のみを高Ｃｒ鋼となるよう、ＴＩＧ溶接、サブマージアーク溶接により接合し、分割構造型のタービンロータを作製した。最終段部１１が高Ｃｒ鋼ディスク、上流側１２が低合金鋼、軸部１５は軸受部の損傷を低減する目的で低合金鋼とし、１〜２.５％のＣｒを含む材料が適用可能である。溶接部１３は内周側から溶接を開始し、初層〜３層目までをＴＩＧ溶接、ついでサブマージアーク溶接により接合した。１４は重量低減のための空隙である。
【００５８】
図２に単流型の高低圧一体型タービンロータの概要を示す。実施例１に示した高Ｃｒ鋼ロータディスク成分を真空溶解にて電極を作製し、ＥＳＲ法により再溶解して実機大の大型ディスクを作製した。ＡＳＴＭ  Ａ４７０Ｃｌａｓｓ７に規定される低圧ロータ材料、ＡＳＴＭ  Ａ４７０Ｃｌａｓｓ８に規定される高圧ロータ材料でロータシャフトを作製し、最終段のディスク部を高Ｃｒ鋼となるよう、ＴＩＧ溶接、サブマージアーク溶接により接合し、分割構造型のタービンロータを作製した。最終段部２１が高Ｃｒ鋼ディスク、高圧部２６がＡＳＴＭ  Ａ４７０Ｃｌａｓｓ８、低圧部２２がＡＳＴＭ  Ａ４７０Ｃｌａｓｓ７、軸部２５は軸受部の損傷を低減する目的で低合金鋼とし、１〜２.５％のＣｒを含む材料が適用可能である。溶接部２３は内周側から溶接を開始し、初層〜３層目までをＴＩＧ溶接、ついでサブマージアーク溶接により接合した。２４は重量低減のための空隙である。
【実施例３】
【００５９】
図３に低圧蒸気タービンの断面図を示す。ロータ４４は実施例２に示した低圧タービンロータからなり、最終段長翼４１は実施例１に示した材料組成にて、型打ち鍛造により製造した。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の蒸気タービンロータは、高強度、高靭性、高耐食性に優れる長翼、ロータにより大型の蒸気タービンロータに適用することができるほか、ガスタービン圧縮機などにも適用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１１、２１  低圧最終段部
１２、２２  低圧部上流側タービンロータシャフト
１３、２３  溶接部
１４、２４  空隙
１５、２５  軸部
２６  高圧部タービンロータシャフト
４１  最終段長翼
４２  静翼
４３  軸受
４４  分割構造型タービンロータシャフト
【図１】
0006317542.tif 000006
【図２】
0006317542.tif 000007
【図３】
0006317542.tif 000008