(57)【要約】【課題】蒸気タービン内側ケーシング構成部品およびその修復方法を提供すること。【解決手段】本発明は軸流蒸気タービンの最終段（２０）の蒸気流路（２２）の一部を形成するように構成された内側ケーシング構成部品（１０）に関し、蒸気タービン内側ケーシング構成部品（１０）は、ノジュラー鋳鉄製のベース（１２）と、蒸気流路（２２）に晒された領域における、マンガンオーステナイト鋼からなる、ベース（１２）上のコーティング（１４）とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸流蒸気タービンの最終段（２０）の蒸気流路（２２）の一部を形成するように構成された内側ケーシング構成部品（１０）であって、
ノジュラー鋳鉄製のベース（１２）と、
前記蒸気流路（２２）に晒された領域における、前記ベース（１２）上のコーティング（１４）であって、マンガンオーステナイト鋼からなる、コーティング（１４）と
を有する、内側ケーシング構成部品（１０）。
【請求項２】
前記コーティング（１４）がＥＮ１．４３７０コードによって規定された材料からなる、請求項１記載の内側ケーシング構成部品（１０）。
【請求項３】
前記最終段（２０）が、静翼列（１６）および下流の動翼列（１８）を含み、前記コーティング（１４）が、前記動翼列（１８）と前記ベース（１２）との間の領域に半径方向に位置する、請求項１記載のケーシング構成部品（１０）。
【請求項４】
内側ケーシング構成部品（１０）の製造方法であって、内側ケーシング構成部品（１０）が、ベース（１２）を有し、軸流低圧蒸気タービンの最終段（２０）の蒸気流路（２２）の一部を形成するように構成され、前記方法が、作動中に前記蒸気流路（２２）に晒された領域において、マンガンオーステナイト鋼のコーティング（１４）を前記ベース（１２）に適用するステップを含む、方法。
【請求項５】
前記最終段（２０）が、静翼列（１６）および下流の動翼列（１８）を含み、前記コーティング（１４）が、前記動翼列（１８）と前記ベース（１２）との間の位置に半径方向に前記内側ケーシング構成部品（１０）に適用される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記コーティング（１４）が溶接によって適用される、請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記ベース（１２）のエロージョン損傷を修復するための方法である、請求項４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して蒸気タービン内側ケーシング構成部品に関し、より詳細には、それらの材料組成、構築、および修復方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
記号番号ＧＧＧ４０（ＤＩＮ）のダクタイル鋳鉄などのノジュラー鋳鉄は、発電において使用される低圧蒸気タービンの内側ケーシングを製造するために使用される一般的な材料である。そのような機構は、内側ケーシング内、特に、最終段動翼の先端斜め向かいの領域で、水滴エロージョンを何度も経験する可能性があり、そこでは、凝縮された蒸気が通常、内側ケーシングに影響を与え、かつエロードするために最終段翼の先端領域で、最終段翼から内側ケーシングへ遠心分離される。同じ現象が他の上流タービン段で起こり得るが、この領域では通常、高濃度凝縮が起こるので、最終段において最も大きな問題となる。
【０００３】
エロージョンによって、表面の修復に必要であり得るケーシングの壁の厚さが減少する。材料のエロージョン耐性は、概して、硬度および脆性の増大とともに増大することが一般に理解されている。そのような材料はレーザ蒸着法によって接合され得るが、溶着は一般により速くかつ廉価なので、溶着法を使用することは有益であろう。しかしながら、硬脆材料は一般に形成するのが困難であり、かつ、溶接は困難または不可能である。
【０００４】
代わりのレーザ蒸着は、エロージョンによって最も影響を受ける内側ケーシングの領域に挿し込まれ、かつ機械加工されたエロージョン保護リングの取付けを含む。リング材料は溶接の制限によって限定されないので、リングはノジュラー鋳鉄よりも大きい水滴エロージョン反発性を有するフェライト鋼で作製されることができ、したがって内側ケーシングの寿命が大幅に長くなる。しかしながら、利点がある一方、開発された場合、その方法は好適な溶接代替物よりも高価であることがあり、さらに、溶接法よりも修復／装着時間が長いレーザ蒸着法と同じ不都合がある。
【０００５】
溶接修復に好適な公知の材料は、加工硬化ステンレス鋼である。この種の材料の利点は、適用されるとブリネル硬さ２００を有することができ、溶接に適するようになることである。それにもかかわらず、衝撃および／または圧縮摩耗下のサーバ下で、材料の硬さはブリネル硬さ５００に増加し得る。現在に至るまで、蒸気タービンの状況は必要な冷間加工硬化が材料に提供されず、したがって材料は摩耗およびエロージョンの影響を受けやすいままであると考えられた。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
水エロージョンの問題に対処する蒸気タービンの最終段を形成する、ノジュラー鋳鉄低圧蒸気タービン内側ケーシングの構築およびそのための製造方法を提供する。
【０００７】
独立請求項の主題はこの問題を取り扱うことを試みる。従属請求項において有益な実施形態が提供される。
【０００８】
ある一般的態様は、内側ケーシングの少なくともエロージョンしやすい領域に延性がありかつ容易に溶接可能である冷間加工硬化ステンレス鋼のコーティングを溶接に提供する。稼働中において、コーティング作業は水滴の影響の結果として、硬くなってエロージョンに耐性のある硬い表面を形成する。硬い物質を用いた表面処理などの積極的な表面処理がある材料を加工硬化し得ることが知られているが、蒸気タービンの流路内で特徴的に見つかる水滴による加工硬化の予期しない効果が、加工硬化材料を用いて水滴エロードされた蒸気タービン内側ケーシング構成部品を被覆および／または修復する予期しない利点を提供する。
【０００９】
一態様において、軸流蒸気タービンの最終段の蒸気流路の一部を形成するように構成された内側ケーシング構成部品が提供され、蒸気タービン内側ケーシング構成部品は、ノジュラー鋳鉄製のベース、および、蒸気流路に晒された領域内におけるベース上のコーティングであって、マンガンオーステナイト鋼、より詳細には、加工硬化鋼である、コードＥＮ１．４３７０によって規定された材料からなるコーティングを有する。
【００１０】
さらに別の態様では、最終段は静翼列および下流の動翼列を備え、コーティングは、動翼列とベースとの間の領域に半径方向に位置する。
【００１１】
別の一般的な態様において、内側ケーシング構成部品の製造方法が提供され、内側ケーシング構成部品は、ベースを有し、軸流低圧蒸気タービンの最終段の蒸気流路の一部を形成するように構成される。その方法は、作動中に蒸気流路に晒された領域において、マンガンオーステナイト鋼のコーティングをベースに適用するステップを備える。
【００１２】
さらに別の態様では、コーティングが適用される領域は、動翼列とベースとの間に半径方向に位置する。
【００１３】
さらに別の態様では、方法はベースのエロージョン損傷を修復するためのものである。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、先行技術の不利益および欠点を克服もしくは少なくとも改善することであり、または有効な代替物を提供することである。
【００１５】
本開示の他の態様および利点は、本発明の例示的実施形態を示す例として添付図面を参照して以下の説明を読めば、明らかになろう。
【００１６】
一例として、以下添付図面を参照して本開示の実施形態をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】開示の例示的実施形態が適用され得る蒸気タービンの部分断面図である。
【図２】例示的実施形態のコーティングを示す図１の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
ここで、図面を参照して本開示の例示的実施形態を説明する。同様の参照番号は全体を通して同様の構成要素を表すために用いられる。以下の記述において、説明の目的のために、開示を完全に理解できるよう多くの特定の詳細が説明される。しかしながら、本開示はこれらの特定の詳細がなくとも実施することができ、本明細書に開示された例示的実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１に例示的実施形態が適用され得る軸流蒸気タービンの断面を示す。内側ケーシング構成部品１０と、蒸気流路２２と、静翼列１６および下流の動翼列１８を含む最終段２０とが示されている。
【００２０】
内側ケーシング構成部品１０は、軸蒸気流路２２の半径方向の外側限界を形成し、それによって軸蒸気流路２２を部分的に画定する。内側ケーシング構成部品１０は、１つまたは複数の静翼列１６を運ぶための運搬手段をさらに提供することができる。図１に示すように、内側ケーシング構成部品１０は、蒸気タービンの内側ケーシングの一部のみを形成することができる。すなわち、内側ケーシング構成部品１０は、いくつかの構成部品のうちの１つの構成部品である。代わりに、内側ケーシング構成部品１０は、蒸気タービンの内側ケーシングを画定することができる。
【００２１】
図１に示すように、軸蒸気流路２２内には静翼列１６が含まれ、各静翼列１６には、流路２２を通る作動流体の公称流れ方向に対応する軸方向である下流に、動翼列１８が続く。流路２２内に含まれる最終翼列１６／翼列１８の結合はタービンの最終段２２を画定する。
【００２２】
図２に示す例示的実施形態では、内側ケーシング構成部品１０はノジュラー鋳鉄製のベース１２および蒸気流路２２に晒された領域におけるベース１２上に位置するコーティング１４を含む。コーティング１４は、例示的実施形態においてＥＮ１．４３７０コードによって規定されるマンガンオーステナイト鋼からなる。
【００２３】
例示的実施形態において、コーティング１４は、動翼列１８とベース１２との間の領域に半径方向に位置し、半径方向は動翼列１８の回転軸に垂直な方向と定義される。
【００２４】
別の例示的実施形態は、図２に示すような蒸気タービン内側ケーシング構成部品１０の製造方法に関する。例示的方法は、作動中に蒸気流路２２に晒された領域において、マンガンオーステナイト鋼のコーティング１４をベース１２に適用することを含み、例示的実施形態では、その領域は動翼列１８とベース１２との間に半径方向に位置する。
【００２５】
例示的実施形態では、適用例は溶接によるものである。
【００２６】
さらなる例示的実施形態では、その方法はベース１２のエロージョン損傷を修復する方法である。
【００２７】
開示は最も実用的な例示的実施形態であると考えられるものにおいて、本明細書に示されかつ説明されているが、本開示は他の特定の態様で具体化することができるということが理解されよう。例えば、ある加工硬化マンガンオーステナイト鋼が説明されているが、例示的なマンガンオーステナイト鋼は、粒子蒸気タービンの適用例に適合された他の冷間加工硬化ステンレス鋼の代わりになることができる。本発明に開示された実施形態はしたがって、すべての側面において、例示的であり、限定されるものではないと考えられる。開示の範囲は、上述の説明ではなく、添付の請求項によって示されており、その意味、範囲および均等物に当てはまるすべての変更は、それに包含されることが意図されている。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ケーシング構成部品
１２  ベース
１４  コーティング
１６  翼
１８  翼
２０  段
２２  流路
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
2017145825000001.pdf