(57)【要約】【課題】  水、蒸気、及び／又は蒸気タービンの凝集物に暴露される金属製タービン構成要素の応力腐食割れを軽減する方法に関する。【解決手段】  蒸気環境内の蒸気タービン構成要素の応力腐食割れを軽減するための方法は、蒸気タービンの金属構成要素を貴金属でコーティングする段階を含む。貴金属は、好ましくは、白金、パラジウム、オスミウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、及び上述の白金族金属の少なくとも１つを含む組合せからなる群から選択された白金族金属である。他の実施形態においては、方法は、金属構成要素を白金族金属でコーティングする段階と、応力腐食割れを軽減するために蒸気内へ還元剤を導入する段階とを含む。本明細書にはまた、白金族金属でコーティングされた表面を有する金属構成要素を備える蒸気タービンも開示されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンで使用するために適合された金属構成要素の表面における応力腐食割れを軽減する方法であって、
前記金属構成要素の表面上に触媒部位を生成する段階と、
前記金属構成要素の触媒部位を備える表面を蒸気環境に暴露する段階と、
を含む方法。
【請求項２】
前記蒸気環境に還元剤を添加する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記触媒部位が、白金族金属から形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記白金族金属が、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、又は前述の金属の少なくとも１つを含む組合せを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記金属構成要素の表面を前記蒸気環境に暴露する段階が、前記蒸気環境内の酸化剤の濃度を低下させることを特徴とする前述の請求項の何れかに記載の方法。
【請求項６】
前記蒸気環境が、水の超臨界温度よりも低い温度を有することを特徴とする前述の請求項の何れかに記載の方法。
【請求項７】
前記触媒部位が、プラズマ溶射法、フレーム溶射法、化学蒸着法、物理蒸着法、溶接、無電解メッキ法、又は電解メッキ法を含む工程によって形成されることを特徴とする前述の請求項の何れかに記載の方法。
【請求項８】
蒸気環境内の酸化剤の濃度を低下させるための触媒部位を含む表面を有する金属から形成された構成要素を備える蒸気タービン。
【請求項９】
前記触媒部位が、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム、及び前述の金属の少なくとも１つを含む組合せからなる群から選択された白金族金属を含むことを特徴とする請求項８に記載の蒸気タービン。
【請求項１０】
前記蒸気環境が、約１５０℃より低い温度を有することを特徴とする請求項８又は９に記載の蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般には蒸気タービンに関し、より詳細には、水、蒸気、及び／又は蒸気タービンの凝集物に暴露される金属製タービン構成要素の応力腐食割れを軽減する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン動力システムは、水、又はシステムの作動温度に対して適切な沸点及び潜熱値を有する他の好適な化学物質のような媒体を使用する。媒体は、配向された太陽放射、化石燃料の燃焼、放射線、及び／又は地熱エネルギーの使用によるボイラのような別個の熱源内で通常加熱される。次いで、エネルギーは、高圧蒸気により熱源からタービンに移送され、この高圧蒸気がタービンを作動させる。蒸気は、タービンを回転させる圧力を発生し、タービンは電磁発電機を作動して電気を生成する。
【０００３】
通常の形式の蒸気タービンシステムは、高圧タービン、中圧タービン、及び低圧タービンの形態の複数のタービンを含む。タービンは閉ループの状態とすることができ、該ループは、高圧タービンに蒸気を供給するための蒸気発生装置と、低圧タービンの排気を受ける凝縮器とを含む。凝縮器からの水は、熱源すなわち蒸気発生装置に再使用のために戻され、一般に、不純物を除去するために再使用前に処理される。蒸気タービンは、蒸気からエネルギーを取り出して発電機を駆動し、発電機は電気を生成する。或いは、低圧から中圧の蒸気が、タービンを通過した後、例えば熱交換器である中間温度の蒸気分配システムに誘導され、該システムは、熱併給用途向けに要求されるような、所望の工業的又は商業的利用のために蒸気を送出する。
【０００４】
各タービンは、一般に、固定部分（すなわちノズル）と、回転タービンホイールに取り付けられた複数のタービンバケット（すなわちブレード）とを含む。バケットは、従来的な方法でホイールにダブテール接続によって取り付けられる。蒸気タービン用のタービンバケットとタービンロータホイールとのダブテール取り付け技法は、当該技術分野において公知である。幾つかの異なる形式のダブテールを用いることができる。例えば、フィンガー型ダブテールが、バケットとロータホイールとを互いに固定するために使用される場合が多い。この形式のダブテールにおいては、ロータホイールの外周は、バケットがロータホイールの周りに積み重ねられるときに、バケットダブテールの各々の相補的フィンガーを受けるための複数の軸方向に離間して円周方向に延びる複数の段付き溝を有する。通常、ピンがホイール及びバケットダブテールの各々のダブテールフィンガーの整合孔を通されて、バケットがホイールに固定される。他の形式のダブテールは、接線方向エントリーダブテールである。タービンホイールとバケットダブテールは、ほぼ相補的なパインツリー構造を有する。いずれにしても、バケットとホイール間のダブテール接続は高度に応力を受け、数年の作動後には磨耗し亀裂を発生する傾向がある。
【０００５】
ダブテール接続におけるような、低圧タービンにおける種々の構成要素の割れは、一般に応力腐食割れ（ＳＣＣ）と呼ばれる現象に関係するものと考えられる。典型的なダブテール構造のフックフィレット領域内に存在する応力のような構成要素内部の応力レベルは、ＳＣＣを加速する可能性がある。通常、これらの応力は許容可能であるが、汚染された蒸気及び経年により亀裂が発生する可能性があり、検出されなかった場合には、ホイールフックの破損を招くことになる深さにまで増大する可能性がある。更に、タービンの低圧端部における蒸気は、汚染されているか否かによらず、タービンを通過する間に冷却されて低温状態にある。その結果、水はそこから容易に凝縮し、結果として蒸気タービンの低温端部における蒸気は完全に水で飽和されている。蒸気への暴露により、タービンブレード上で湿った蒸気が単独で衝突することによるエネルギーの移動は、タービンの高圧端部におけるよりも低圧端部における方が大きく、結果としてタービン構成要素に加わるより大きな応力が生じる。
【０００６】
蒸気タービン内に存在する蒸気環境は、ＳＣＣの進行速度にかなり影響する。本明細書で用いられる用語「蒸気環境」は、その中に水滴、水膜、又は毛管凝縮物が存在する環境をいう。この理由は、化学的因子が応力腐食割れに含まれ、その結果、応力腐食割れが蒸気成分とロータ材料の化学特性の関係に依存する特定の温度範囲において促進されるためである。タービンの質量及び回転数（例えば、典型的には３，６００回転／分（ｒｐｍ）程度）に起因して、１つ又はそれ以上のバケットがロータホイールから飛散可能である程十分な亀裂がホイールダブテール内で生じた場合には、タービン、ハウジング、及び周囲部品への重大な破損、並びにタービンオペレータへの損傷が発生する恐れがある。極端な場合には、全てのフックが破損してバケットがロータから抜け落ちることになる。バケットとホイールとのダブテール接合に関する長い経験によれば、一般に、ホイールフックには亀裂を生じるが、バケットフックには生じないことが示されている。
【０００７】
現在のところ、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｎｉ−Ｖマルテンサイト鋼が、種々の低圧蒸気タービン構成要素用に通常使用されている。これらの種類の金属の応力腐食割れを最小化するためのこれまでの試みには、ヒドラジンのような還元剤を蒸気に添加することによって、電気化学的腐食電位を低下させることが含まれている。これらの添加剤は蒸気から酸素を除去するものであり、これは応力腐食割れの主要原因の１つであると多くの人々によって考えられている。酸素を減少させると、いわゆる電気化学的腐食電位が低下する。電気化学的腐食電位は、発生する腐食現象に対する熱力学的傾向の尺度であり、応力腐食割れの速度を左右する基本パラメータである。
【０００８】
添加剤の使用に加えて、最も応力腐食割れを生じやすい蒸気タービンの種々の金属構成要素のショットピーニングは、表面を圧縮状態とするために用いることができ、これはまた、応力腐食割れを軽減するのに役立つと考えられている。応力腐食割れを低減する他の方法には、鋼の組成を変化させることが含まれる。例えば、近年Ｆｅ−１２Ｃｒ合金が、応力腐食割れを低減する試みにおいて低圧蒸気タービン構成要素に使用されている。設計及び操作上の変更による構成要素に対する応力の低下もまた応力腐食割れを低減できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それでも尚、蒸気環境の蒸気タービン構成要素の応力腐食割れの軽減の改善に対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
蒸気タービンで使用するために適合された金属構成要素の表面における応力腐食割れを軽減させるための方法が、本明細書で開示され、該方法は、金属構成要素の表面上に触媒部位を生成する段階と、蒸気環境に金属構成要素の表面を暴露する段階とを含み、該表面は触媒部位を備える。
【００１１】
他の実施形態において、低圧蒸気タービンで使用するために適合された金属構成要素の表面における応力腐食割れを軽減するための方法は、白金族、白金族金属合金、白金族金属化合物、又はこれらの組合せのナノ粒子を含む溶液又は懸濁液を低蒸気環境内に注入する段階と、低蒸気環境内に触媒部位を形成する段階と、低蒸気環境内のオキシダントの濃度を低下させる段階とを含む。
【００１２】
蒸気タービンもまた、本明細書に開示され、該蒸気タービンは、蒸気環境内の酸化剤濃度を低下させるための触媒部位を備える表面を有する金属で形成された構成要素を備える。
【００１３】
上述の特徴及び他の特徴は、以下の詳細な説明及び図面によって例証される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ここで、図面、特に図１を参照すると、蒸気タービンでの使用に好適な例示的なロータの部分透視図が示されており、蒸気タービンは、複数のバケット１２が取り付けられたロータホイール１０を各々が含む幾つかのステージを有する。各ロータ１０は、複数の、円周方向に延び、半径方向外方に突出して、これらの間に溝１８を定めるフィンガー１６から構成されるダブテール１４を含む。溝１８は、バケットダブテール２２の一部を形成する相補的形状のダブテールフィンガー２０を受ける。図示されたように、バケットダブテール２２は、各フィンガーを貫通する、複数（３つが図示されている）の軸方向整合孔２４を有し、該整合孔は、バケットダブテール２２がホイール１０のダブテール１４に適用されるときに、対応する開口部２６に整合する。ピン２８が、バケット１２をホイール１０に固定するために使用される。バケットダブテールは、互いに対して積み重ねられ、ホイールの周りにバケットの円周方向アレイを形成し、使用時には、例えば蒸気タービンの蒸気流路であるタービンの高温流路中に置かれることは理解されるであろう。
【００１５】
また、図１には、例えば応力腐食などの前述の破損メカニズムの１つ又はそれ以上の発生に起因して生じるダブテール１４の亀裂もまた示されている。ダブテール１４は、使用中はホイールの高応力領域に置かれるので、ホイール１０の残りの半径方向内側部分に何らかの破損が発生する前に、ダブテール１４内に常に破損が発見されている。
【００１６】
図２には、通常モミの木又はクリスマスツリー型ダブテール接続と称される別のダブテール接続が示され、参照数字３０によって全体的に表される。モミの木ダブテールの設計は、タービンホイールバケットへのタービンブレードの取り付けを可能とする。モミの木ダブテール接続は、一般的に、複数の荷重担持面３２とランド部又はフラット部３４とを含む。長期使用の間に、図示のような高応力領域に亀裂Ｃが時間と共に形成される傾向がある。
【００１７】
本明細書には、蒸気タービン内で生成される蒸気環境に暴露されたときに経時的に発生する可能性のある上述のダブテール亀裂位置Ｃのような、蒸気タービン構成要素の応力腐食割れを軽減するため方法が開示される。この方法は、応力腐食割れを最も受ける傾向のある蒸気タービン構成要素を触媒量の貴金属を用いてコーティングする段階を含む。有利には、本明細書に説明されるように、蒸気タービン構成要素を貴金属を用いてコーティングすると、蒸気環境中の酸素量が減少することが分かっており、これは、腐食電位を応力腐食関連割れにおいて必要と考えられている臨界値以下に低下させる結果となる。
【００１８】
蒸気タービンの多くの構成要素及び配置において、貴金属の１回限り又は周期的な塗布は、触媒表面を実現し維持するために十分である。貴金属は、還元剤と共に用いて蒸気環境内に存在する酸素の再結合に触媒作用を及ぼす。蒸気環境内に既に十分な量の還元剤が存在する場合には、関連領域に対して微量の貴金属のみが使用され、これにより応力腐食割れを軽減するための経済的で有効な解決法を提供する。
【００１９】
蒸気タービンロータに使用される鋼は、いくらかの耐食性を備えると共に高強度であることに起因して、一般的にはＮｉＣｒＭｏＶ合金ベースのマルテンサイト鋼である。マルテンサイト鋼は磁性を有し、炭素鋼様であって、熱処理により強化及び硬化が可能である。マルテンサイト鋼の熱処理により、一般に、強度がより高くなると共に硬度が増大するに伴い、これに対応して比例的に延性が低下することとなる。硬化状態においては、応力腐食割れ及び水素誘起割れに対する耐性が益々低下する。
【００２０】
白金族金属の触媒層は、蒸気タービンのロータ及び／又はバケット構成要素に使用される、これらの構成要素の金属合金上に堆積されるのが好ましい。好適な金属合金組成物には、炭素鋼の合金、合金鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金、コバルト基合金などが含まれる。貴金属コーティングは、蒸気、水及び／又は凝縮物中に存在する、水素のような還元性化学種と酸素のような酸化性化学種との化学量論的結合に触媒作用を及ぼす。合金表面でのこのような触媒作用により、合金の腐食電位が応力腐食割れを最小限にする臨界腐食電位未満に低下させることができる。結果として、注入水に暴露されるこの合金製の構成要素の電気化学的電位を低下させることにおける蒸気環境への水素添加の有効性は、何倍にも増大する。
【００２１】
このような表面の金属基材が白金族金属の触媒層を含んでいる場合には、マルテンサイト金属合金表面上に有効な触媒活性を与え得ることが分かっている。有効な触媒活性をもたらす白金族金属には、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、及び上述の白金族金属の少なくとも１つを含む組合せが含まれる。更に、金属基材の表面で有効な触媒活性を有する有効触媒層を形成するためには、白金族金属の比較的少ない量で十分である。例えば、少なくとも約０．０１重量パーセント、好ましくは少なくとも０．１重量パーセントの合金中の溶質により、コーティングされた蒸気タービン構成要素の腐食電位を臨界電位未満に低下させるのに十分な触媒層をもたらすことが見出されている。白金族金属の溶質は、合金の強度、延性、及び靭性を含む、冶金学的特性を実質的に悪化させない量まで存在することができる。溶質は、例えば、合金の溶融生成物への添加又は表面合金化などの当該技術分野で公知の方法によって与えることができる。
【００２２】
更に、白金族金属のコーティング、又は上述のような白金族金属の溶質からなる合金のコーティング、又は白金族金属のバルク合金化は、触媒層及び金属表面での触媒活性を与える。触媒活性は、露出領域全体で酸化剤を減少させることにより、コーティングの不連続部にわたる腐食電位の低下をもたらすことができる。最も近いコーティングから約１００ミクロンまでの金属表面が露出したままであるコーティング不連続部は、触媒層によって保護される。好適なコーティングは、蒸気タービン構成要素上に、別位置又は原位置で、プラズマ溶射法、フレーム溶射法、化学蒸着法、スパッタリングのような物理蒸着法、ミグ溶接のような溶接法、無電解メッキ法、電解メッキ法などのような、金属基材上に連続又は実質的に連続するコーティングを堆積させる当該技術分野で公知の方法によって堆積することができる。好ましい実施形態において、無電解メッキ法を用いて、運転中の蒸気タービン内に貴金属含有溶液を注入することにより貴金属をコーティングする。堆積の主要なメカニズムは、水の酸化と、金属構成要素の表面上での金属触媒の還元とを含み、例えば、２Ｈ２Ｏ→４Ｈ＋＋４ｅ−、及びＰｔ＋４＋４ｅ−→Ｐｔである。
【００２３】
触媒層を提供して金属の腐食電位を低下させるためには、極めて小さな表面濃度で十分であることから、合金の加工、物理冶金学的又は機械的特性、及びこれから形成される構成要素は大きくは変更されない。更に、水素のような還元性化学種の濃度がより低いと、金属構成要素の腐食電位を臨界電位未満に低下させるのに有効であり、これは酸化性化学種と還元性化学種との結合の効率が、触媒層によって何倍にも増大することによる。例えば、白金族金属の触媒層を有し、８．２ｐｐｍの酸素からなる低温蒸気に暴露された蒸気タービン構成要素の亀裂成長速度は、水への１．２６ｐｐｍの水素添加によって、０．００７インチ／年に低減することができる。対照的に、白金族金属の触媒層を有せず、２００ｐｐｂの酸素をからなる低温水（１５０℃）に暴露された同じ構成要素の亀裂成長速度は、０．３５インチ／年の亀裂成長速度を有する。０．００３インチ／年への亀裂成長速度の低下は、蒸気への９５ｐｐｂの水素を添加すると達成することができる。しかしながら、この水素量は、貴金属処理された構成要素によって同様の結果を得るのに要する水素量よりも約３００パーセントを上回る量である。
【００２４】
蒸気環境内の酸化性化学種に結合することができる還元性化学種は、当該技術分野で知られている従来型の手段によって得られる。要約すると、水素、アンモニア、又はヒドラジンなどの還元性化学種が、熱源（例えばボイラ）内、ボイラ排出部、蒸気の凝縮器、蒸気タービンの種々のステージ内などに注入される。次いで、再循環された水をサンプリングして、還元性化学種のレベルを測定することができる。必要であれば、追加の還元性化学種が蒸気タービン内に注入され、蒸気環境内に暴露された構成要素の腐食電位を臨界電位未満に低下させる。
【００２５】
白金族金属は、好ましくは、有機金属化合物、有機化合物、又は無機化合物として、或いは、１００ナノメートル（ｎｍ）未満の少なくとも１つの寸法を有する白金族金属の１つ又はそれ以上からなるナノ粒子として蒸気タービン内に導入される。白金族金属は、鋳造又は粉末冶金を含む工程による製造中に対象となる金属に混合して合金化してもよい。化合物は、水に可溶又は不溶とすることができる（すなわち、水、及び／又はアルコール類及び／又は酸類といった他の溶媒中の溶液又は懸濁液を形成することができる）。使用できる好ましい白金族金属化合物の実施例は、パラジウムアセチルアセトナート、硝酸パラジウム、酢酸パラジウム、白金アセチルアセトナート、ヘキサヒドロキシ白金酸、Ｎａ２Ｐｔ（ＯＨ）６、Ｐｔ（ＮＨ３）４（ＮＯ３）２、Ｐｔ（ＮＨ３）２（ＮＯ３）２、Ｋ３Ｉｒ（ＮＯ２）６、Ｎａ３Ｒｈ（ＮＯ２）６、及びＫ３Ｒｈ（ＮＯ２）６である。他の実施例には、限定を意図するものではないが、酸化白金（IV）（Ｐｔ（IV）Ｏ２）、酸化白金（IV）水和物（Ｐｔ（IV）Ｏ２・ｘＨ２Ｏ、式中ｘは１乃至１０）、酢酸ロジウム（II）（Ｒｈ（II）ａｃ２）、硝酸ロジウム（III）（Ｒｈ（III）（ＮＯ３）３、酸化ロジウム（III）（Ｒｈ（III）２Ｏ３）、酸化ロジウム（III）水和物（Ｒｈ（III）２Ｏ３・ｘＨ２Ｏ、式中ｘは１乃至１０）、リン酸ロジウム（III）（Ｒｈ（III）ＰＯ４）、及び硫酸（III）ロジウム（Ｒｈ（III）２（ＳＯ４）３）が含まれる。
【００２６】
使用できる化合物の混合物の実施例は、白金とイリジウム、白金とロジウム、などを含有する混合物である。このような混合物を使用すると、両方の貴金属の酸化された構成要素表面上で貴金属の混和が生じる。白金と共にイリジウム又はロジウムが存在することにより、長期耐久性が得られることが分かっている。例えば、約４０乃至約８０ｐｐｂのＰｔと約１０乃至約３５ｐｐｂのＲｈの組合せが、長期間にわたる良好な付着特性を与えることが分かっている。
【００２７】
従って、蒸気タービンの蒸気環境に高濃度の水素を従来的に注入することは、応力腐食割れを低減するのに有効であることは知られているが、例えば水素のような還元性化学種のこの機能における効果は、水を生成する水素と酸素の緩慢な反応及び結合によって制限されることも分かっている。現在分かっており、且つ触媒作用を及ぼされた水素・水の化学的性質を通じて経験的に明らかになっていることは、蒸気環境内に暴露された構成要素上の水素と酸素の結合速度の改善が、マルテンサイト成分表面での触媒活性が増大することにより低い水素濃度で達成可能であることである。白金族金属の触媒層は、触媒なしでは許容可能ではないより高い酸素濃度が存在する場合でも金属構成要素の腐食電位を臨界電位未満に低下させる。
【００２８】
以下の実施例は、本発明の開示の幾つかの実施形態を例示するために与えられる。これらの実施例は、何れの態様においても本発明の開示を限定することを意図するものではない。
【００２９】
（実施例１）
この実施例において、１２０Ｋｓｉ及び１５２Ｋｓｉの０．２％降伏強度を有する、貴金属コーティングされたＮｉＣｒＭｏＶマルテンサイト鋼とコーティングされていないＮｉＣｒＭｏＶマルテンサイト鋼の各々のコンパクトテンション試験片について亀裂成長速度を測定した。試験期間の間、６０Ｋｓｉ−ｉｎ０．５の定負荷をコンパクトテンション試験片に印加した。試験片は、１５０℃の温度で高純度の水に暴露された。酸素ガス、又は酸素及び水素ガスが、腐食電位を変化させるために特定の濃度及び特定の回数で水中に溶解された。コンパクトテンション試験片の寸法は図３に示されており、ここで、コンパクトテンション試験片の幅寸法（Ｗ）は１インチであり、厚みは０．５インチであった。これらの寸法を有するコンパクトテンション試験片は、通常、０．５Ｔ試験片と呼ばれる。
【００３０】
表１には、種々の貴金属処理圧縮試験片及び非処理圧縮試験片についての亀裂成長速度（インチ／年）結果がまとめられている。図４には、得られた結果がグラフにまとめられている。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
この結果は、貴金属処理構成要素が、酸素と水素の触媒再結合によって応力腐食割れを軽減するために必要な水素量を有意に低減したことを示している。亀裂成長速度は、水中に存在する酸素の量を触媒作用で低下させることによって、有意に低減した。コーティングされていないコンパクトテンション試験片は、応力腐食割れに対して最も影響を受けやすく、又は応力腐食割れを軽減するためにより多い量の還元剤を必要とした。
【００３３】
図４には、亀裂成長速度が腐食電位の関数としてグラフにまとめられている。低腐食電位では、貴金属触媒を用いた金属構成要素のコーティングは、コーティングされていない金属構成要素と比較してコーティングされた金属試験片の場合では酸化剤（酸素）の量がずっと多かったにもかかわらず、亀裂成長速度を更に低減した。高腐食電位（より高濃度の酸素、還元剤なし）では、降伏強度がより高い材料がより大きな亀裂成長速度を示したが、これは文献と一致している。
【００３４】
図５には、溶解酸素（２００ｐｐｂ）又は溶解水素（９５ｐｐｂ）の変化する濃度に暴露されたコーティングされていないコンパクトテンション試験片についての経時的な亀裂長さの変化が、グラフで示されている。高腐食電位状態（２００ｐｐｂの酸素）での亀裂成長速度は、コーティングされていない１２０Ｋｓｉの０．２％降伏強度を有するコンパクトテンション試験片について０．３７インチ／年であり、１５２Ｋｓｉの０．２％降伏強度を有するコンパクトテンション試験片について０．３５インチ／年であった。１５２Ｋｓｉの０．２％降伏強度を有する材料については０．００６インチ／年まで、及び１２０Ｋｓｉの０．２％降伏強度を有するコンパクトテンション試験片については０．００３インチ／年まで亀裂成長速度を低下させるのに十分な低腐食電位環境を促進するために、９５ｐｐｂの量の水素が必要であった。
【００３５】
図６には、溶解酸素（２００ｐｐｂ）又は酸素及び水素（２つの程度が示され、８．４ｐｐｍ及び１．２６ｐｐｍ、及び９５ｐｐｂ水素及び７９０ｐｐｂ酸素）の変化する濃度に暴露された貴金属コーティングされたコンパクトテンション試験片についての経時的な亀裂長さの変化がグラフで示されている。高引張強度試験片（１５２Ｋｓｉ）について、高腐食電位状態下で、亀裂成長速度は０．３２インチ／年であると測定された。しかしながら、環境が高い酸素濃度にかかわらず還元剤を含有している場合には、亀裂成長速度は０．００２インチ／年であると測定された。この場合、水素濃度は９５ｐｐｂであり、酸素の濃度は７９０ｐｐｂであって、これにより有意な触媒活性が示されて腐食電位の著しい低下を生じた。
【００３６】
図７には、貴金属コーティングされたコンパクトテンション試験片についての経時的な亀裂長さの変化がグラフで示されている。より低い引張強度の材料は、高腐食電位状態（２００ｐｐｂの酸素）下で、０．０８インチ／年の亀裂成長速度を示した。対照的に、コーティングされていない試験片（図４を参照）は、０．３５インチ／年の亀裂成長速度を示した。更に、８．４ｐｐｍの酸素を含む水への１．２６ｐｐｍの水素添加が、０．００６９インチ／年の減少した亀裂成長速度によって示されるように腐食電位を低下させることは明らかである。
【００３７】
有利には、本発明の開示は、酸素濃度の減少を通じた溶液の化学的性質を変性することにより応力腐食割れを軽減する。触媒貴金属コーティングは、酸素と還元剤との再結合に触媒作用を及ぼす。系内に既に十分な還元剤が存在する場合には、本発明の開示は、関連領域への微量の貴金属の塗布を必要とするだけである。
【００３８】
本開示を例示的な実施形態に関連して説明してきたが、本開示の範囲から逸脱することなく、種々の変更を行うことができ、且つ等価物を本発明の要素と置き換え得ることは当業者には理解されるであろう。更に、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく特定の状況又は部材を本発明の教示に適合させるよう多くの変更を行うことができる。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】タービンホイールバケットとのフィンガー型ダブテール接続を示すタービンロータホイールの部分透視図。
【図２】タービンホイールバケットに蒸気タービンブレードを取り付けるためのモミの木型ダブテール接続を示す透視図。
【図３】亀裂成長速度を評価するための相対的寸法を表すコンパクトテンション試験片の側面図。
【図４】低腐食電位及び高腐食電位条件下で２つの強度レベルにおけるコートされていないＮｉＣｒＭｏＶコンパクトテンション試験片と貴金属コートＮｉＣｒＭｏＶコンパクトテンション試験片についての腐食電位の関数として測定された亀裂成長速度をまとめたグラフ。
【図５】低腐食電位及び高腐食電位条件下で２つの強度レベルでのコートされていないＮｉＣｒＭｏＶコンパクトテンション試験片についての経時的に測定された亀裂長さを示すグラフ。
【図６】低腐食電位及び高腐食電位条件下で２つの強度レベルでの貴金属コートＮｉＣｒＭｏＶコンパクトテンション試験片についての経時的に測定された亀裂長さを示すグラフ。
【図７】低腐食電位及び高腐食電位条件下で２つの強度レベルでの貴金属コートＮｉＣｒＭｏＶコンパクトテンション試験片についての経時的に測定された亀裂長さを示すグラフ。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ロータホイール
１２  バケット
１４  ダブテール
１６  フィンガー
１８  溝
２０  ダブテールフィンガー
２２  バケットダブテール
２４  軸方向整合孔
２６  開口部
２８  ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005009491.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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