JPS62118004A - 蒸気タ−ビン動翼及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、蒸気タービンの低圧最終段に用いられる動翼
及びその製造方法に関し、特にエロージョンシールドを
備えた動翼及びその製造方法に係わる。

〔発明の技術的背景） 蒸気タービンの最終段動翼は、蒸気中に含まれる凝縮水
滴の高速衝突によってキャビテーションエロージョン損
耗を生じる。このため、従来では１２Ｃｒ合金製の翼本
体の最もキャビテーションエロージョンを受は易い先端
前縁部に耐キヤビテーシヨンエロージヨン特性の優れた
Ｃｏを約５０％含む通称ステライトと呼ばれる合金を銀
ろうもしくは溶接により接合して保護している。

〔背景技術の問題点〕

上記ステライトは、翼本体を構成する１２Ｃｒ合金に比
べて耐キヤビテーシヨンエロージヨン特性の優れている
ものの、完全なものではなく、定期的な補修や交換を必
要とするため、更に効果的なエロージョンシールド材の
出現が要望されている。

〔発明の目的〕

本発明は、耐キャビテーションエロージョン性の優れた
エロージョンシールドを備えた蒸気タービン動翼及びそ
の製造方法を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明者らは、蒸気タービン動翼の耐キャビチーエロー
ジヨン性に優れたエロージョンシールドについて鋭意研
究を重ねた結果、翼本体の少なくとも先端前縁部に耐キ
ャビチーエロージヨン性に優れたセラミックスを設ける
ことによって、効果的にエロージョンシールド特性の優
れた蒸気タービン動翼が得られることを見出した。

即ち、本ｇｔの第１の発明は翼本体の少なくとも先端前
縁部に、所定形状をなす耐キャビテーションエロージョ
ン性に優れたセラミックスを設けたことを特徴とする蒸
気タービン動翼である。

本願用２の発明は、所定形状をなす耐キャビテーション
エロージョン性に優れたセラミックスの一面に活性金属
を含むろう材を介して銅！！ｉ！薄板を接合する工程と
、このセラミックスの銅製薄板を翼本体の少なくとも先
端前縁部に低温ろうを介在させて接合する工程とを具備
したことを特徴とする蒸気タービン動翼の製造方法であ
る。

上記翼本体は、例えば１２Ｃｒ合金又はＴｉ−Ａ　ｆｆ
１−Ｖ合金、Ｔ　ｉ　−ＭＯ−Ｚ　ｒ−３ｎ合金などの
Ｔｉ合金等から形成されている。

上記セラミックスとしては、例えば窒化ケイ素等を挙げ
ることができる。こうしたセラミックスは、通常、翼本
体に埋め込みにより設けられる。

かかる場合には、セラミックスと翼本体との境界部を含
む翼本体全面に耐食コーティング膜を施すことが望まし
い。

上記方法に使用される活性金属を含むろう材としては、
例えばＴｉ−ＡＣＩＪ、Ｔｉ−Ａｇろう、Ｔ　ｉ　−Ａ
Ｑ−Ｃｕ、　Ｔ　ｉ　−Ｃｕ等を挙ケルコトカできる。

上記方法に使用される銅製薄板は、合金からなる翼本体
とセラミックスと間の熱膨張係数の差による熱応力を緩
和する応力緩和層として働くものである。例えば、熱膨
張係数が３．２Ｘ１０−８７℃の窒化ケイ素と１２Ｘ１
０−　”　／”Ｃの１２Ｃｒ１４とを接合させて５００
℃の温度差を与えた場合、単純に計算しても１３０Ｋｇ
／ｓ＋２以上の熱応力が発生するが、前記銅製薄板をセ
ラミックスと翼本体間に介在させることによって、既述
の如くそれらの間に発生する熱応力を緩和できる。

こうした銅製薄板の厚さは、０．１〜１０履程度にする
ことが望ましい。

上記方法に使用される低温ろうは、翼本体とセラミック
スを低温（例えば７００℃以下）で接合することを可能
とする。かかる低温ろつとしては、例えばＡ　Ｓ　Ｔ　
Ｍ規洛ＢＡＣＩ−１（４５％ＡＱ−１５％Ｃｕ−１６％
Ｚｎ−２４％ｃｄ）、同規格ＢＡＱ−４（４０％ＡＱ−
３０％Ｃｕ−２８％Ｚｎ−２％Ｎ１）、同規格ＢＡＱ−
７（５６％ＡＱ−２２％Ｃｕ−１７％Ｚｎ−５％Ｓｎ）
又は同規格ＢＡｇ−８（７２％Ａに１−２８％ＣＬＪ）
〔いずれも％は重量％である〕等を挙げることができる
。

以上のように本発明に方法によれば、予め耐キャビテー
ションエロージョン性に優れたセラミックスの一面に銅
製薄板を活性金属を含むろう材を介して接合し、この後
該銅製薄板を翼本体の少なくとも先端前縁部に低温ろう
を介して接合することによって、翼本体とセラミックス
とを高温の熱影響が翼本体に加わることなく、接合でき
ると共に、接合後の熱影響による翼本体のセラミックス
との間の熱応力の発生を銅製薄板により緩和し、エロー
ジョンシールド特性に浸れ、かつ信頼性の高い蒸気ター
ビン動翼を製造できる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図及び第２図を参照して説
明する まず、外寸法２５０１１１ＩＩ＋、幅３０ｍの所定形状
をなすＳｉ３Ｎ＋板の片面に、該片面と同一面形状の厚
さ５μｍのＴｉ箔、厚さ１０μｍのＡｇろう箔及び厚さ
０．８ｓ＋の無酸素銅製薄板を順次積層した後、該薄板
に１　Ｋｇ　／　ｃｄの荷重を加えながら、３Ｘ１０う
ｔｏｒｒの真空中で８８０℃に加熱し、この状態を６分
間保持した。これにより、片面に厚さ０．８ｍの無酸素
銅製薄板が接合されたＳｉ３Ｎ＋エロージヨンシールド
を作製した。

次いで、先端前縁部に前記エロージョンシールドと同一
形状に切削されているＴ１−６％Ａｆｆｉ−４％■から
なる翼本体を用意し、この翼本体の切削部に厚さ３０μ
ｍのＡＳＴＭ規格ＢＡＱ−１（４５％Ａａ−１５％Ｃｕ
−１６％Ｚｎ−２４％Ｃｄ）ろうを介して前記Ｓｉ３Ｎ
＋エロージヨンシールドの銅製薄板側を設置した。つづ
いて、これらを水素炉内に装填し、６５０℃まで昇温し
て１０分間保持した後、炉冷することによって、第１図
及び第２図に示すように翼本体１の先端前縁部の切削部
に低温ろう２を介して５ｆ３Ｎ＋エロージヨンシールド
３が接合された動翼を製造した。

前記エロージョンシールド３は、既述の如くＳｉ３Ｎ＋
板４と、該Ｓｉ３Ｎ４板４の片面に活性金属ろう５を介
して接合された無酸素銅製薄板６とから構成されている
。なお、図中の７は前記翼本体１の後端部が埋設される
翼埋込部である。

しかして、前記水素炉から取出した動翼について、その
５ｉａＮ＋板６及び翼本体１とエロージョンシールド３
の接合界面の状態を観察したところ、亀裂の発生は全く
認められなかった。

また、本実施例の５ｉａＮ＋板を有するエロージョンシ
ールドが接合された動翼及びステライト製エロージョン
シールドが設けられた動ｍｌ（比較例）を夫々キャビチ
ーエロージョン試験に供し、加速試験を行なったところ
、本実施例の動翼は比較例に比べて２．５倍以上の耐キ
ャビチーエロージョン特性を示した。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明によればエロージョンシール
ド性に優れた耐用寿命の長い蒸気タービン動翼並びにエ
ロージョンシールドを付与するセラミックスの熱応力に
よる亀裂等を招くことな（同蒸気タービン勤買を簡単な
工程により製造し１ｑる方法を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す蒸気タービン動翼の
斜視図、第２図は、第１図の要部拡大斜視図である。 １・・・翼本体、２・・・低温ろう、３・・・エロージ
ョンシールド、４・・・Ｓｉ３Ｎ＋板、５・・・活性金
属ろう、６・・・無酸素銅製薄板、７・・・翼埋込部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）、翼本体の少なくとも先端前縁部に、所定形状を
   なす耐キャビテーションエロージョン性に優れたセラミ
   ックスを設けたことを特徴とする蒸気タービン動翼。
2. （２）、セラミックスが翼本体の少なくとも先端前縁部
   に埋め込んで設けられていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の蒸気タービン動翼。
3. （３）、セラミックスと翼本体の境界部を含む該翼本体
   全面に耐食コーティング膜を施すことを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の蒸気タービン動翼。
4. （４）、セラミックスが窒化ケイ素であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第３項いずれか記載の蒸
   気タービン動翼。
5. （５）、所定形状をなす耐キャビテーションエロージョ
   ン性に優れたセラミックスの一面に活性金属を含むろう
   材を介して銅製薄板を接合する工程と、このセラミック
   スの銅製薄板を翼本体の少なくとも先端前縁部に低温ろ
   うを介在させて接合する工程とを具備したことを特徴と
   する蒸気タービン動翼の製造方法。