(57)【要約】【課題】回転機器に対して腐食を容易にかつ短期間の工期で防止することにある。【解決手段】腐食が発生する可能性が高い腐食部位を有する回転機器２において、当該部分に発生する腐食に応じた耐食材からなる硬質コーティング層３を表面に形成した金属シート４から成る耐腐食シート１を前記回転機器２の前記腐食が発生する可能性が高い腐食部位に貼設したことを特徴とする。【選択図】図１
2017078187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
当該部分に発生する腐食に応じた耐食材からなる硬質コーティング層を表面に形成した金
属シートから成る耐腐食シートを回転機器の予め腐食が発生する可能性が高い腐食部位に
貼付けることを特徴とする回転機器の腐食防止方法。
【請求項２】
前記硬質コーティング層は前記金属シートより硬く、硬さが４００Hv〜５０００Hv、厚
さが１μｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の回転機器の腐食防止方法。
【請求項３】
前記硬質コーティング層は、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＮ、Ｚ
ｒＮ、ＣｒＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣｒＮ、ＺｒＯ２、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹのい
ずれかを含み、単層または複数の層によって構成することを特徴とする請求項１または請
求項２記載の回転機器の腐食防止方法。
【請求項４】
前記硬質コーティング層は、溶射、蒸着によって金属シートの表面に形成されることを
特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の回転機器の腐食防止方法。
【請求項５】
前記金属シートは、硬さが２００Ｈｖ〜８００Ｈｖ、厚みが１μｍ〜１０ｍｍであるこ
とを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項記載の回転機器の腐食防止方法。
【請求項６】
前記金属シートは、銅、アルミニウムのいずれかからなる純金属または、炭素鋼、低合金
鋼、ステンレス鋼、Ni基合金鋼、Co基合金鋼、銅合金、アルミニウム合金のいずれかから
なる合金金属によって形成されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項
記載の回転機器の腐食防止方法。
【請求項７】
前記耐腐食シートは、ろう付け、溶接、接着剤および機械的な手段のいずれかによって対
象回転機器の表面に貼付けて固定されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれ
か１項記載の回転機器の腐食防止方法。
【請求項８】
前記回転機器は、蒸気タービン、ガスタービン、水車、風車であり、その回転機器の構造
材のエロージョン、エロージョン・コロージョン、キャビテーション、キャビテーション
エロージョンが発生する部位に前記耐腐食シートを貼付けることを特徴とする請求項１か
ら請求項７のいずれか１項記載の回転機器の腐食防止方法。
【請求項９】
前記回転機器は航空機用エンジンであり、その回転機器の構造材のエロージョンが発生す
る部位に前記耐腐食シートを貼付けることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか
１項記載の回転機器の腐食防止方法。
【請求項１０】
前記回転機器は船のプロペラまたは揚水用ポンプであり、その回転機器の構造材のエロー
ジョン、エロージョン・コロージョン、キャビテーション、キャビテーションエロージョ
ンが発生する部位に前記耐腐食シートを貼付けることを特徴とする請求項１から請求項７
のいずれか１項記載の回転機器の腐食防止方法。
【請求項１１】
腐食が発生する可能性が高い腐食部位を有する回転機器において、当該部分に発生する
腐食に応じた耐食材からなる硬質コーティング層を表面に形成した金属シートから成る耐
腐食シートを前記回転機器の前記腐食が発生する腐食部位に貼設したことを特徴とする回
転機器。
【請求項１２】
前記硬質コーティング層は前記金属シートより硬く、硬さが４００Hv〜５０００Hv、厚
さが１μｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１１記載の回転機器。
【請求項１３】
前記硬質コーティング層は、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＮ、Ｚ
ｒＮ、ＣｒＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣｒＮ、ＺｒＯ２、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹのい
ずれかを含み、単層または複数の層によって構成することを特徴とする請求項１１または
請求項１２記載の回転機器。
【請求項１４】
前記金属シートは、硬さが２００Ｈｖ〜８００Ｈｖ、厚みが１μｍ〜１０ｍｍであるこ
とを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか１項記載の回転機器。
【請求項１５】
前記金属シートは、銅、アルミニウムのいずれかからなる純金属または、炭素鋼、低合金
鋼、ステンレス鋼、Ni基合金鋼、Co基合金鋼、銅合金、アルミニウム合金のいずれかから
なる合金金属によって形成されることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか
１項記載の回転機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、回転機器の腐食防止方法および回転機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機器のエロージョンとは、主に固体粒子、液体および気体が回転機器との相対的動
きや衝撃的な繰り返し作用によって生ずる機械的力によって機器の金属表面を変形・劣化
させ、少しずつ機器を構成する金属材料を脱離させその場所に減肉を生じさせることであ
る。例えば、発電用蒸気タービン最終段翼に、水滴によるエロージョンが発生している。
【０００３】
また、回転機器のエロージョン・コロージョンは、エロージョンとコロージョンの相乗効
果によって回転機器の金属表面がさらなる腐食に曝される場合に起こる損傷である。例え
ば、発電用ガスタービンの圧縮機翼に、大気中の海塩粒子や公害ガスおよび水滴によるエ
ロージョン・コロージョンが起きている。また、ガスタービンの翼に、高温高速燃焼ガス
による高温酸化エロージョンが起き、減肉現象が生じている。
【０００４】
また、キャビテーションおよびキャビテーションエロージョンは、流速に差がある場合に
高速部で発生するキャビティが低速部で崩壊することによって生じる壊食である。プロペ
ラ、水車、揚水用ポンプなどの高速流体を取り扱う機器において、静圧が低下して溶液の
蒸気圧程度になると気泡が発生し、静圧の高い場所で気泡が崩壊すると衝撃圧により回転
機器の金属表面が局所的に損傷する現象である。例えば、発電用水車のランナーに河川水
および河川に含まれている砂などの異物によるキャビテーションおよびキャビテーション
エロージョンが発生している。
【０００５】
従来の技術では、例えばＣｏ（コバルト）を主成分とするＣｏ基合金（ステライト）を
用いて、レーザー溶接による肉盛溶接を実行し、タービン翼のエロージョン発生部位に、
耐エロージョン層を形成する技術が開発されている。
【０００６】
また、直接的に、金属基材および表面に、厚さが１〜３０μｍのＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、
ＣｒＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＺｒＮの硬質皮膜を形成し、さらにフッ素含有ダイヤモンド
ライクカーボン皮膜を積層する技術も開発されている。
【０００７】
さらに、タービン翼の翼先端部を局所加熱して金属の結晶粒を微細化することによって
局所的に高硬度部を形成し、耐エロージョン性を向上させる方法も開発されている。
【０００８】
さらにまた、水車ランナーの土砂摩耗部品に対して、Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，Ａｌの炭化物お
よび酸化物系セラミックスを７０〜９０％含有し、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｏの１種以上の金属お
よび合金を１０〜３０％含み、ビッカース硬さでＨｖ９００以上の硬質溶射層を３０〜５
００μｍ形成後、溶射層の硬度，密着性および耐土砂摩耗性を高めるための加熱処理およ
び一体溶接構造化後の溶接部の残留応力除去処理を５８０〜６２０℃の温度範囲で行う技
術もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−２８４０５号公報
【特許文献２】特開２０１０−３７６１３号公報
【特許文献３】特開２０１３−１７０５５８号公報
【特許文献４】特開平１０−４７２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した従来の技術は、大型の回転機器に対して硬質膜のコーティング施工（例えば物
理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）など）において、施工設備の容量や寸法の制限か
ら、施工が困難な場合がある。
【００１１】
また、肉盛溶接による硬質層の形成においては、対象回転機器に高熱を与えるため、予熱
および後熱のような施工プロセスを追加する必要があり、特に大型回転機器の場合は施工
が複雑となりかつ工期が増大するおそれがあった。
【００１２】
よって、本実施形態の目的は大型の回転機器に対してもエロージョン、エロージョン・
コロージョン、キャビテーション、キャビテーションエロージョンなどのような腐食を容
易にかつ短期間の工期で防止する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記実施形態に係る回転機器の腐食防止方法は、当該部分に発生する腐食に応じた耐食材
からなる硬質コーティング層を表面に形成した金属シートから成る耐腐食シートを回転機
器の予め腐食が発生する可能性が高い腐食部位に貼付けることを特徴とする。
【００１４】
また上記実施形態に係る回転機器は、腐食が発生する可能性が高い腐食部位を有する回転
機器において、当該部分に発生する腐食に応じた耐食材からなる硬質コーティング層を表
面に形成した金属シートから成る耐腐食シートを前記回転機器の前記腐食が発生する腐食
部位に貼設したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施形態に係る回転機器の腐食防止方法および回転機器によれば、回転機器に対
して腐食を容易にかつ短期間の工期で防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る回転機器の腐食防止方法を蒸気タービンの動翼に適用した例を示す斜視図。
【図２】図１に示した耐腐食シートの断面図。
【図３】本発明の実施形態に係る回転機器の腐食防止方法を示す工程説明図。
【図４】本発明の実施形態に係る回転機器の腐食防止方法を蒸気タービンの高圧部、中圧部および低圧部に適用する一実施例を示す概略図。
【図５】本発明の実施形態に係る回転機器の腐食防止方法をガスタービン圧縮機およびガスタービン適用する一実施例を示す概略図。
【図６】本発明の実施形態に係る回転機器の腐食防止方法を水車のランナーに適用する一実施例を示す概略図。
【図７】本発明の実施形態に係る回転機器の腐食防止方法を航空機エンジン用ガスタービン圧縮機およびガスタービンに適用する一実施例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る回転機器の腐食防止方法を蒸気タービンの動翼に適用
した例を示す斜視図である。
【００１９】
図１において耐腐食シート１は回転機器２の構造材の腐食部位、すなわち一般腐食、エロ
ージョン、エロージョン・コロージョン、キャビテーション、キャビテーションエロージ
ョンなどの腐食が発生する部位に貼付けられている。
【００２０】
図２は、図１に示した耐腐食シートの断面図である。なお、図２において図１と同一部分
には同一符号を付しその部分の構成の説明は省略する。
【００２１】
図２において耐腐食シート１は、比較的薄く面積のある金属シート４の表面に硬質コーテ
ィング層３を形成することによって構成されている。この硬質コーティング層３は腐食の
性状に応じて選択され、硬さが金属シート４より数値で大きく、４００Hv〜５０００Hvと
設定され、厚さが１μｍ〜２ｍｍで形成されている。このため、回転機器２の腐食発生状
況によって、硬質コーティング層３の硬さおよび厚みはその状況に合わせて調整されてい
る。
【００２２】
また、硬質コーティング層３は金属シート４の片面に設け、その硬質コーティング層３は
、回転機器２の腐食環境に接する面に形成されている。
【００２３】
硬質コーティング層３の組成は、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＮ
、ＺｒＮ、ＣｒＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣｒＮ、ＺｒＯ２、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ
のいずれかを含む硬質な組成によって形成し、当該素材を複数適宜に採用することも可能
であり、当該硬質コーティング層３は腐食発生状況によって単層または複数の層によって
腐食環境に接する面に形成することができる。
【００２４】
そして、硬質コーティング層３は、溶射、蒸着によって金属シート４の表面に形成される
。溶射コーティング方法は、従来の燃焼ガス方式（例えば高速フレーム溶射）、電気方式
（例えばプラズマ溶射）、レーザー方式（例えばレーザー溶射）、またはレーザー・プラ
ズマ複合溶射やコールドスプレーのいずれの方式でも採用することができる。また、蒸着
コーティング方式は、従来のＰＶＤ（物理蒸着）方式またはＣＶＤ（化学蒸着）方式のい
ずれの方式でも採用することができる。
【００２５】
金属シート４は、硬さが硬質コーティング層３と比較して数値で小さく２００Ｈｖ〜８
００Ｈｖで設定され、図２に示すように、厚みが１μｍ〜１０ｍｍのものが選択されてい
る。
【００２６】
また、金属シート４は、その回転機器の基材に応じて純金属（銅またはアルミニウム）ま
たは合金金属（炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼、Ni基合金鋼、Co基合金鋼、銅合金また
はアルミニウム合金のいずれか）によって構成することができる。
【００２７】
図３は、本発明の実施形態に係る回転機器の腐食防止方法を示す工程説明図であり、以下
に実施形態に係る耐腐食シート１を回転機器２に貼付ける方法を説明する。なお、図３に
おいて図１と同一部分には同一符号を付しその部分の構成の説明は省略する。
【００２８】
図３に示すように、耐腐食シート１は、ろう（蝋）付け、溶接、接着剤および機械的な方
法の何れかによって、対象の回転機器２の腐食が発生する部位の表面に貼付けて固定され
る。
【００２９】
ろう付けの場合において、回転機器２の構造材より融点が低いろう合金を溶かして一種の
接着剤として用いることにより、回転機器２自体を溶融させずに、耐腐食シート１を接合
させて貼付ける。ろうを溶かす手段として可燃性ガス等を燃焼させたり、電気ヒーターや
高周波加熱ヒーターを用いたりして加熱することができる。
【００３０】
溶着の場合においては、アーク溶接（ＴＩＧ）、電子ビーム（ＥＢ）溶接、レーザー溶接
（ＬＢ）、抵抗溶接または超音波溶接のいずれの方法を用いることができる。
【００３１】
また接着剤の場合においては、無機系、有機系または金属系の接着剤のいずれのものを用
いることができる。
【００３２】
機械的な手段としては、ネジ止め、溝挿入、圧着などのいずれかの手段を用いることも可
能である。
【００３３】
図４は、本発明の実施形態に係る回転機器の腐食防止方法を蒸気タービンの高圧部、中圧
部および低圧部に適用する一実施例を示す概略図である。なお、図４において図１と同一
部分には同一符号を付しその部分の構成の説明は省略する。
【００３４】
図４において、耐腐食シート１は発電用の蒸気タービン１０の高圧部１１、中圧部１２お
よび低圧部１３の動翼１４および静翼１５の少なくとも一部に適用されている。図４に示
すように、具体的には耐腐食シート１は蒸気タービン１０の静翼１５およびタービンロー
タ１６に植設された動翼１４の腐食部位、特に蒸気中に含まれる粒子や水滴によるエロー
ジョンなどの腐食が発生する部位（渇き蒸気が凝縮して水滴等が発生し、その蒸気中に含
まれる粒子や水滴が直接当たる部位）に適用することができる。
【００３５】
図５は、本発明の実施形態に係る回転機器の腐食防止方法をガスタービン圧縮機およびガ
スタービン適用する一実施例を示す概略図である。なお、図５において図１と同一部分に
は同一符号を付しその部分の構成の説明は省略する。
【００３６】
図５において、耐腐食シート１は発電用ガスタービン圧縮機２０の動翼２１および静翼２
２、ガスタービン２３の動翼２４および静翼２５の少なくとも一部に適用されている。図
５に示すように、具体的には耐腐食シート１はガスタービン圧縮機２０およびガスタービ
ン２３の腐食部位、特に水滴エロージョン、高温酸化エロージョンなどの腐食が発生する
ガス流れＧにおける上流側の部位に適用することができる。
【００３７】
図６は、本発明の実施形態に係る回転機器の腐食防止方法を水車のランナーに適用する一
実施例を示す概略図である。なお、図６において図１と同一部分には同一符号を付しその
部分の構成の説明は省略する。
【００３８】
図６において、耐腐食シート１は全機種の発電用水車３０の水車ランナー３１の腐食部位
、特にキャビテーション、キャビテーションエロージョンなどの腐食が発生する部位に適
用することができる。
【００３９】
図７は、本発明の実施形態に係る回転機器の腐食防止方法を航空機エンジン用ガスタービ
ン圧縮機およびガスタービンに適用する一実施例を示す概略図である。なお、図７におい
て図１と同一部分には同一符号を付しその部分の構成の説明は省略する。
【００４０】
図７において、耐腐食シート１は航空機エンジン用ガスタービン圧縮機４０の動翼４１お
よび静翼４２、航空機エンジン用ガスタービン５０の動翼５１および静翼５２の少なくと
も一部に適用されている。図７に示すように、具体的には耐腐食シート１は航空機ガスタ
ービン圧縮機４０およびガスタービン５０の腐食部位、特に水滴エロージョン、高温酸化
エロージョンなどの腐食が発生する部位に適用することができる。
【００４１】
（作用）
以上説明したとおり、本実施形態によれば、耐腐食シート１を回転機器２の腐食部位、
特にエロージョン、エロージョン・コロージョン、キャビテーション、キャビテーション
エロージョンなどの腐食が発生する部位に貼付けることにより、回転機器２の腐食を阻止
することができ、腐食による損傷や運転寿命の低下を抑制することができる。
【００４２】
（効果）
本実施形態は、回転機器の代表とする発電用蒸気タービンやガスタービン、水車、風車だ
けでなく、航空機エンジン、船のプロペラや揚水用ポンプなどの大型の回転機器に対して
も直接的に回転機器の表面に硬質膜や硬質層を形成することがなく、予め作成した耐腐食
シードを用いて回転機器の防食部位に貼付けることによって、対象回転機器の寸法に制限
されなく、運転の腐食環境に適する耐腐食シードを用いて回転機器の対象部位の腐食、特
に特に回転機器のエロージョン、エロージョン・コロージョン、キャビテージョン、キャ
ビテーションエロージョンなどのような腐食を容易にかつ短期間の工期で防止することが
できる。
【００４３】
本発明によれば、上記実施形態のみに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨
を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。また、上記実施形態に開示されている複
数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明を構成できる。
【符号の説明】
【００４４】
１…耐腐食シート
２…回転機器
３…硬質コーティング層
４…金属シート
１０…蒸気タービン
１１…高圧部
１２…中圧部
１３…低圧部
１４…動翼
１５…静翼
１６…タービンロータ
２０…発電用ガスタービン圧縮機
２１…動翼
２２…静翼
２３…発電用ガスタービン
２４…動翼
２５…静翼
３０…発電用水車
３１…水車ランナー
４０…航空機エンジン用ガスタービン圧縮機
４１…動翼
４２…静翼
５０…航空機エンジン用ガスタービン
５１…動翼
５２…静翼
【図１】
2017078187.tif 000003
【図２】
2017078187.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017078187.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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