蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，實(shí)現(xiàn)包含低壓最終段L-0段以及比其處于高壓側(cè)的L-1段的段翼的SCC感受性的減少和LCF壽命的提高的雙方。本發(fā)明的蒸氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子是通過(guò)焊接接合低壓最終段L-0段的轉(zhuǎn)子盤、和包含比該低壓最終段L-0段位于高壓側(cè)的L-1段的多段的轉(zhuǎn)子盤而形成的蒸氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述低壓最終段L-0段以及比該低壓最終段L-0段位于高壓側(cè)的至少L-1段的轉(zhuǎn)子盤材料是12Cr鋼，并且上述轉(zhuǎn)子盤材料的拉伸強(qiáng)度是900～1200MPa。
【專利說(shuō)明】蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，特別是涉及適合大型發(fā)電設(shè)備、和燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合發(fā)電設(shè)備所使用的蒸汽輪機(jī)的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子。

【背景技術(shù)】
[0002]通常，在蒸汽輪機(jī)中，其低壓段(例如，從低壓最終段L-O段到高壓側(cè)的L-4段)是濕蒸汽域或者干蒸汽與濕蒸汽的干濕交流區(qū)域，所以對(duì)于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)，處于腐蝕環(huán)境惡劣的條件下。
[0003]一般地，考慮機(jī)械強(qiáng)度、韌性以及大型鍛造性，蒸汽輪機(jī)的低壓段轉(zhuǎn)子材料采用3.5% Ni鋼、ICrMoV鋼等的低合金鋼。由于低合金鋼的耐腐蝕性不一定高，所以在長(zhǎng)時(shí)間使用的機(jī)械設(shè)備中，存在腐蝕介質(zhì)堆積在翼與轉(zhuǎn)子鑲嵌部的間隙，而產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂(以下，稱為 SCC(Stress Corros1n Cracking))的情況。
[0004]另外，低壓最終段L-O段中，采用翼長(zhǎng)長(zhǎng)的翼(長(zhǎng)翼)，所以在翼鑲嵌部產(chǎn)生高離心應(yīng)力。特別是，在用于聯(lián)合發(fā)電設(shè)備的情況下，存在由于伴隨起動(dòng)停止的離心應(yīng)力的變動(dòng)、反復(fù)，而使腐蝕環(huán)境中的低循環(huán)疲勞壽命(以下，稱為L(zhǎng)CF(Low Cycle Fatigue)壽命)降低的情況。
[0005]作為提高蒸汽輪機(jī)中的低壓最終段L-O段所使用的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的可靠性的技術(shù)，例如有專利文獻(xiàn)I以及2所記載的技術(shù)。
[0006]專利文獻(xiàn)I (JP2001-50002A)記載了采用耐腐蝕性高的12Cr鋼作為低壓最終段L-O段的轉(zhuǎn)子材料。另外，專利文獻(xiàn)2(JP2006-307840A)記載了通過(guò)使從低壓最終段L-O段到L-2段的轉(zhuǎn)子材料的屈服強(qiáng)度越向高壓側(cè)越降低，來(lái)減少針對(duì)SCC的感受性。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-50002號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-307840號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0012]如上述那樣，關(guān)于蒸汽輪機(jī)的低壓渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的現(xiàn)有的主要課題是在低壓最終段L-O段的腐蝕環(huán)境中的LCF壽命的提高、和從低壓最終段L-O段到L-4段的SCC感受性的減少。
[0013]另一方面，近年來(lái)，推進(jìn)著低壓最終段L-O段的長(zhǎng)翼化，例如有采用3600rpm轉(zhuǎn)的翼長(zhǎng)為1250mm以上的翼的情況。而且，伴隨低壓最終段L-O段翼的長(zhǎng)翼化，在比低壓最終段L-O段位于高壓側(cè)的L-1段、L-2段中也推進(jìn)著長(zhǎng)翼化。因此，在L-1段、L-2段中目前還不怎么成為問(wèn)題的腐蝕環(huán)境中的LCF壽命的提高成為課題。另外，在比低壓最終段L-O段位于高壓側(cè)的L-1段和L-2段中，由于段溫度比低壓最終段L-O段高，所以SCC感受性變高，因此更需要SCC感受性的減少。
[0014]然而，上述的專利文獻(xiàn)I以及2中，關(guān)于用于實(shí)現(xiàn)比低壓最終段L-O段位于高壓側(cè)的L-1段和L-2段的SCC感受性的減少和LCF壽命的提高的雙方的適當(dāng)?shù)牟牧稀C(jī)械強(qiáng)度，沒有完全清楚地提及。
[0015]本發(fā)明是鑒于上述的點(diǎn)而完成的，其目的在于，提供能夠?qū)崿F(xiàn)包含低壓最終段L-O段以及比其位于高壓側(cè)的L-1段的段翼的SCC感受性的減少和LCF壽命的提高的雙方的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子。
[0016]用于解決技術(shù)問(wèn)題的方案
[0017]根據(jù)發(fā)明的一方式，提供一種蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，是通過(guò)焊接接合低壓最終段L-O段的轉(zhuǎn)子盤、和包含比該低壓最終段L-O段位于高壓側(cè)的L-1段的多段的轉(zhuǎn)子盤而形成的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述低壓最終段L-O段以及比該低壓最終段L-O段位于高壓側(cè)的至少L-1段的轉(zhuǎn)子盤材料是12Cr鋼，并且上述轉(zhuǎn)子盤材料的拉伸強(qiáng)度是900?1200MPa。
[0018]發(fā)明的效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供實(shí)現(xiàn)包含低壓最終段L-O段以及比其位于高壓側(cè)的L-1段的段翼的SCC感受性的減少和LCF壽命的提高的雙方的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的一個(gè)例子的概要結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖2是表示12Cr鋼中的拉伸強(qiáng)度與規(guī)格化LCF壽命的關(guān)系的圖，該規(guī)格化LCF壽命是以相同的變形范圍條件下的3.5% NiCrMoV鋼的LCF壽命進(jìn)行規(guī)格化的。
[0022]圖3是表示鋼材的拉伸強(qiáng)度與規(guī)格化局部應(yīng)力的關(guān)系的圖，該規(guī)格化局部應(yīng)力是以在低壓最終段L-O段產(chǎn)生將換算成彈性應(yīng)力的局部應(yīng)力的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料的局部應(yīng)力進(jìn)行規(guī)格化的。
[0023]圖4是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的一個(gè)例子的概要結(jié)構(gòu)圖。
[0024]符號(hào)說(shuō)明
[0025]1、10 —低壓最終段L-O段的轉(zhuǎn)子盤，2、11 一 L-1段和L_2段的轉(zhuǎn)子盤，3 一 L_3段、L-4段以及L-5段的轉(zhuǎn)子盤，4、13 一軸承部的轉(zhuǎn)子盤，6 一低壓最終段L-O段的翼長(zhǎng)，12 一L-3段以上的高壓段的轉(zhuǎn)子盤。

【具體實(shí)施方式】
[0026]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行說(shuō)明。但是，本發(fā)明并不局限于這里所列舉的實(shí)施方式，能夠在不脫離本發(fā)明的技術(shù)的思想的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合、改進(jìn)。
[0027](第一實(shí)施方式)
[0028]圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的一個(gè)例子的概要結(jié)構(gòu)圖。圖1所示的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子是雙流式低壓蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子。
[0029]如該圖所示，本實(shí)施方式的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子包括:低壓最終段L-O段的轉(zhuǎn)子盤I (圖1的分區(qū)B、F);構(gòu)成比該低壓最終段L-O段位于I段高壓側(cè)的L-1段以及L-2段的轉(zhuǎn)子盤2 (圖1的分區(qū)C、E);構(gòu)成比L-1段以及L-2段位于更高壓側(cè)的L-3段、L-4段以及L-5段的轉(zhuǎn)子盤3(圖1的分區(qū)D);以及軸承部的轉(zhuǎn)子盤4(圖1的分區(qū)A、G)。這些各轉(zhuǎn)子盤I?4通過(guò)TIG焊接、埋弧焊或者焊條電弧焊的任一種焊接來(lái)接合。
[0030]本實(shí)施方式中的低壓最終段L-O段翼的翼長(zhǎng)6是轉(zhuǎn)速為3600rpm規(guī)格的1250mm以上(優(yōu)選1270mm)，L-1段翼的翼長(zhǎng)為700mm以上(優(yōu)選780mm)，L-2段翼的翼長(zhǎng)為300mm以上(優(yōu)選360mm)。
[0031]而且，在本實(shí)施方式中，采用12Cr鋼作為低壓最終段L-O段的轉(zhuǎn)子盤1(圖1的分區(qū)B、F)、以及構(gòu)成比低壓最終段L-O段位于高壓側(cè)的L-1段以及L-2段的轉(zhuǎn)子盤2 (圖1的分區(qū)C、E)的轉(zhuǎn)子盤材料，并使其拉伸強(qiáng)度為900MPa以上1200MPa以下。
[0032]本實(shí)施方式中，無(wú)需有意使圖1的分區(qū)B和F (低壓最終段L-O段的轉(zhuǎn)子盤I)以及分區(qū)C和E (構(gòu)成L-1段和L-2段的轉(zhuǎn)子盤2)中的拉伸強(qiáng)度不同，如果拉伸強(qiáng)度在900?1200MPa的范圍內(nèi)，則能夠得到腐蝕LCF的長(zhǎng)壽命化和減少SCC感受性的效果。換言之，也可以用相同的材料構(gòu)成轉(zhuǎn)子盤I和轉(zhuǎn)子盤2。
[0033]另一方面，在本實(shí)施方式中，構(gòu)成比構(gòu)成L-1段和L-2段的轉(zhuǎn)子盤2 (圖1的分區(qū)C、E)位于高壓側(cè)的L-3段、L-4以及L-5段的轉(zhuǎn)子盤3 (圖1的分區(qū)D)采用作為低合金鋼的3.5% NiCrMoV鋼，其拉伸強(qiáng)度優(yōu)選為600?750MPa。
[0034]另外，軸承部的轉(zhuǎn)子盤4 (分區(qū)A、G)采用1% CrMoV鋼。軸承部的轉(zhuǎn)子盤4采用低合金鋼是為了減少與軸承的燒傷、表面機(jī)械損傷。
[0035]根據(jù)采用這樣的本實(shí)施方式的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料的結(jié)構(gòu)，即使在低壓最終段L-O段的翼長(zhǎng)為1250mm以上的惡劣的離心力的條件下，也能夠?qū)崿F(xiàn)從低壓最終段L-O段到L-5段的全部所要求的SCC感受性的減少，并且，在從低壓最終段L-O段到L-2段中能夠?qū)崿F(xiàn)在腐蝕環(huán)境中的LCF壽命的提高。
[0036]接下來(lái)，為了確認(rèn)本發(fā)明的效果，對(duì)本
【發(fā)明者】等實(shí)施的試驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明，并且更具體地說(shuō)明本發(fā)明的效果。
[0037]首先，在模擬實(shí)機(jī)環(huán)境的腐蝕環(huán)境(純水、溶解氧濃度150ppb、pH = 8、溫度50°C )中，實(shí)施了使用切口試件的低循環(huán)疲勞試驗(yàn)。模擬起動(dòng)停止的離心力的負(fù)荷卸載，利用脈動(dòng)波形(負(fù)荷頻率0.0lHz)進(jìn)行了試驗(yàn)。作為試件的材料，使用3.5% NiCrMoV鋼和拉伸強(qiáng)度不同的三種12Cr鋼。圖2示出其試驗(yàn)結(jié)果。圖2是表示12Cr鋼中的拉伸強(qiáng)度與規(guī)格化LCF壽命的關(guān)系的圖，該規(guī)格化LCF壽命是以相同的變形范圍條件下的3.5% NiCrMoV鋼的LCF壽命進(jìn)行規(guī)格化的。
[0038]如圖2所示可知:12Cr鋼在其拉伸強(qiáng)度約為IlOOMPa時(shí)，相對(duì)于3.5% NiCrMoV鋼最能呈現(xiàn)出LCF壽命的提高效果。另外，在拉伸強(qiáng)度約為800MPa的12Cr鋼中，其LCF壽命與3.5% NiCrMoV鋼的LCF壽命幾乎相同。這可以認(rèn)為是因?yàn)槿衾鞆?qiáng)度低則在切口底處的塑性變形增加，其塑性變形所引起的壽命降低成為主導(dǎo)，12Cr鋼的耐腐蝕性提高效果被抵消。
[0039]另一方面，拉伸強(qiáng)度約為1400MPa的12Cr鋼中，與拉伸強(qiáng)度為IlOOMPa的12Cr鋼比較，LCF壽命的提高效果降低。這推斷為理由是越成為高強(qiáng)度，平均應(yīng)力效果(切口材料的脈動(dòng)試驗(yàn)中，平均應(yīng)力為正值)越較大地呈現(xiàn)、切口感受性越高。
[0040]圖3是表示鋼材的拉伸強(qiáng)度與規(guī)格化局部應(yīng)力的關(guān)系的圖，該規(guī)格化局部應(yīng)力是以在低壓最終段L-O段產(chǎn)生換算成彈性應(yīng)力的局部應(yīng)力的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料的局部應(yīng)力進(jìn)行規(guī)格化的。圖3示出12Cr鋼以及3.5% NiCrMoV鋼中的拉伸強(qiáng)度與針對(duì)SCC的臨界應(yīng)力的關(guān)系。
[0041]如圖3所示可知:12Cr鋼以及3.5% NiCrMoV鋼均是若拉伸強(qiáng)度增加，則針對(duì)SCC的臨界應(yīng)力降低。可知12Cr鋼的SCC臨界線的一方與3.5% NiCrMoV鋼相比位于橫軸的高應(yīng)力側(cè)，SCC感受性高。
[0042]另外，如圖3所示，在3.5% NiCrMoV鋼中，通過(guò)調(diào)整拉伸強(qiáng)度約為750MPa以下，從而能夠?qū)τ赟CC臨界線確保足夠的裕度。相同地，對(duì)于12Cr鋼，通過(guò)調(diào)整拉伸強(qiáng)度為1200MPa以下，從而能夠?qū)τ赟CC臨界線確保足夠的裕度。
[0043]根據(jù)上述的試驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)了:作為低壓最終段L-O段、L-1段以及L-2段的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料，采用拉伸強(qiáng)度為900?1200MPa的12Cr鋼，從而如圖2所示，能夠使腐蝕環(huán)境中的LCF壽命提高，如圖3所示，能夠?qū)τ赟CC臨界應(yīng)力確保足夠的裕度。
[0044]換言之可知，在渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料中，為了相比3.5% NiCrMoV鋼提高腐蝕環(huán)境中的LCF壽命，僅采用12Cr鋼是不充分的，需要采用將拉伸強(qiáng)度調(diào)整為900?1200MPa的范圍內(nèi)的12Cr鋼，使拉伸強(qiáng)度成為約IlOOMPa是最有效的。
[0045]另外，在因?yàn)橐黹L(zhǎng)短而離心應(yīng)力所影響的腐蝕LCF壽命不怎么成為問(wèn)題的L-3段、L-4段以及L-5段中，為了減少作為主要的損傷原因的SCC的感受性，從可靠性和經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)優(yōu)選采用拉伸強(qiáng)度為600?750MPa的3.5% NiCrMoV鋼。
[0046]并且，12Cr鋼比3.5 % NiCrMoV鋼價(jià)格高，所以作為這樣的材料結(jié)構(gòu)，使高價(jià)的12Cr鋼的采用為必要最小限，從而能夠使渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的特性提高，并且以最小限度抑制對(duì)成本的影響。
[0047]此外，在本實(shí)施方式中，在分區(qū)C與E中，對(duì)具備L-1段和L-2段的結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子盤進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于此。例如，可以明確的是即使分區(qū)C、E的轉(zhuǎn)子盤是僅由L-1段構(gòu)成的轉(zhuǎn)子盤，或者包含了從L-1段到L-3段或者L-4段的多段的一體轉(zhuǎn)子盤，也能夠得到與上述相同的效果。
[0048]接下來(lái)，對(duì)本實(shí)施方式的低壓最終段L-O段?L-2段所采用的12Cr鋼的適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分進(jìn)行說(shuō)明。
[0049]本實(shí)施方式的低壓最終段L-O段?L-2段所采用的12Cr鋼的適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分根據(jù)質(zhì)量比包括0.10%以上0.35%以下的C(碳)、1.5%以上4.0%以下的Mo (鑰)、0.8%以上3.2%以下的Ni (鎳)、0.15%以上0.3%以下的V(釩)、0.1%以上0.3%以下的Nb (鈮)、以及0.04%以上0.10%以下的N(氮)。其余部分由Fe(鐵)和不可避雜質(zhì)構(gòu)成。
[0050]為了得到高拉伸強(qiáng)度，C成分的含有率需要為0.10質(zhì)量％以上。若C成分過(guò)度則使韌性以及焊接性降低，所以C成分的含有率為0.35質(zhì)量％以下。
[0051]Mo成分具有利用固溶強(qiáng)化以及炭化物、氮化物析出強(qiáng)化作用來(lái)提高機(jī)械強(qiáng)度的作用。Mo成分的含有率不足1.5質(zhì)量％，則機(jī)械強(qiáng)度的提高效果不充分，若超過(guò)4.0質(zhì)量％，則成為δ鐵素體相生成的原因，所以優(yōu)選1.5?4.0質(zhì)量％。
[0052]此外，W(鎢)以及Co(鈷)也有與Mo相同的效果。因此，為了進(jìn)一步高強(qiáng)度化，能夠使這些成分含有合計(jì)含有率(Mo、W、以及Co的合計(jì))到4.0質(zhì)量％為止。
[0053]Ni成分具有提高低溫韌性并且防止δ鐵素體相生成的作用。該效果在Ni成分的含有率不足0.8質(zhì)量％時(shí)不充分，若超過(guò)3.2質(zhì)量％則效果飽和。因此，Ni成分的含有率優(yōu)選0.8?3.2%，進(jìn)一步優(yōu)選1.0?3.0%。
[0054]V成分以及Nb成分具有析出炭化物來(lái)提高拉伸強(qiáng)度，同時(shí)使韌性提高的效果。若V成分的含有率不足0.15質(zhì)量％，Nb成分的含有率不足0.1質(zhì)量％，則其效果不充分。另一方面，從抑制δ鐵素體相的生成的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選V成分的含有率為0.3質(zhì)量％以下，Nb成分的含有率為0.3質(zhì)量％以下。因此，V成分的含有率優(yōu)選0.15?0.3質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選0.20?0.3質(zhì)量％。另外，Nb成分的含有率優(yōu)選0.1?0.3質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選0.12?0.22質(zhì)量％。
[0055]此外，能夠代替Nb成分完全相同地添加Ta(鉭)成分。另外，復(fù)合添加Nb與Ta的情況下，合計(jì)含有率(Nb與Ta的合計(jì))也與Nb單獨(dú)添加的情況相同。
[0056]N成分具有機(jī)械強(qiáng)度的提高以及防止δ鐵素體相生成的作用。N成分的含有率不足0.04質(zhì)量％則其效果不充分，若超過(guò)0.10質(zhì)量％則使韌性、焊接性降低。因此，N成分的含有率優(yōu)選0.04?0.10質(zhì)量％。
[0057]Cr成分具有提高耐腐蝕性和拉伸強(qiáng)度的作用。Cr成分的含有率若超過(guò)13質(zhì)量％則成為δ鐵素體相生成的原因，但若不足8質(zhì)量％，則耐腐蝕性變得不足。因此，Cr成分的含有率優(yōu)選8.0?13質(zhì)量％。另外，從機(jī)械強(qiáng)度的觀點(diǎn)來(lái)看，Cr成分的含有率優(yōu)選10.5?12.8質(zhì)量％。
[0058]除了上述以外，本發(fā)明中使用的12Cr鋼也可以添加Si (硅)、Mn (錳)。Si成分作為脫氧劑，Mn成分作為脫硫、脫氧劑，是在鋼的溶解時(shí)經(jīng)常添加的，即使少量也有效果。
[0059]但是，Si成分的過(guò)度的添加成為疲勞以及使韌性降低的有害的δ鐵素體相生成的原因，所以Si成分的含有率需要為0.5質(zhì)量％以下，進(jìn)一步優(yōu)選0.1質(zhì)量％以下。此外，在由真空碳脫氧法、電渣再溶解法等進(jìn)行鋼的溶解的情況，沒有Si添加的必要，Si無(wú)添加也可以。
[0060]Mn成分除了作為脫硫劑有效，也有使韌性提高的作用，但若過(guò)度添加則使韌性降低。因此，Mn成分的含有率優(yōu)選0.33質(zhì)量％以下。另外，從提高韌性的觀點(diǎn)來(lái)看，在添加Mn成分之后，進(jìn)一步優(yōu)選0.30質(zhì)量％以下，更進(jìn)一步優(yōu)選0.25質(zhì)量％以下，最優(yōu)選0.20質(zhì)量％以下。
[0061]并且，考慮如下的點(diǎn)也是重要的。P(磷)成分以及S(硫)成分的減少具有提高低溫韌性的效果，優(yōu)選極力減少。從低溫韌性提高的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選P成分的含有率為0.015質(zhì)量％以下，S成分的含有率也優(yōu)選0.015質(zhì)量％以下。
[0062]相同地，Sb (銻)成分、Sn(錫)成分以及As (砷)成分的減少也具有提高低溫韌性的效果，優(yōu)選極力減少。從當(dāng)前制鋼技術(shù)水平的觀點(diǎn)來(lái)看，分別優(yōu)選Sb成分的含有率為
0.0015質(zhì)量％以下，Sn成分的含有率為0.01質(zhì)量％以下，As成分的含有率為0.02質(zhì)量％以下。
[0063]此外，本實(shí)施方式中，優(yōu)選渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子部件彼此的接合通過(guò)TIG焊接、埋弧焊、焊條電弧焊的任一種進(jìn)行。另外，優(yōu)選在焊接后，進(jìn)行560?580°C的熱處理，充分地除去渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子整體的殘留應(yīng)力，并且抑制逆轉(zhuǎn)變奧氏體相的生成，并且轉(zhuǎn)子盤作為完全的回火馬氏體相，低合金鋼轉(zhuǎn)子作為回火貝氏體相。
[0064](第二實(shí)施方式)
[0065]圖4是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的一個(gè)例子的概要結(jié)構(gòu)圖。圖4所示的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子是一體化高壓段和低壓段的高低壓一體轉(zhuǎn)子構(gòu)造的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子。這樣的高低壓一體轉(zhuǎn)子構(gòu)造的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在聯(lián)合發(fā)電設(shè)備中采用的情況較多。
[0066]如該圖所示，本實(shí)施方式的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在低壓最終段L-O段的轉(zhuǎn)子盤10(圖4的分區(qū)B)和比該低壓最終段L-O段位于高壓側(cè)的L-1段以及L-2段的轉(zhuǎn)子盤11 (圖4的分區(qū)C)采用具有900?1200MPa的拉伸強(qiáng)度的12Cr鋼。另外，L-3段以及比該L-3段位于高壓段的轉(zhuǎn)子盤12(圖4的分區(qū)D)采用低合金鋼的1% CrMoV鋼作為材料，其拉伸強(qiáng)度調(diào)整為600?750MPa。
[0067]在本實(shí)施方式中，用高低壓一體轉(zhuǎn)子構(gòu)成分區(qū)D，但若用12Cr鋼的耐熱鋼形成高壓段部分，則能夠得到高溫蠕變強(qiáng)度提高的效果。另外，為了減少與軸承的燒傷、表面機(jī)械損傷，優(yōu)選在軸承部的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子13(圖4的分區(qū)A)采用低合金鋼的1% CrMoV鋼。
[0068]通過(guò)成為這樣的本實(shí)施例的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，能夠與第一實(shí)施方式相同地實(shí)現(xiàn)從低壓最終段L-O段到L-9段的全部所要求的SCC感受性的減少，并且，在低壓最終段L-O段到L-2段中能夠?qū)崿F(xiàn)在腐蝕環(huán)境中的LCF壽命的提高。
[0069]此外，在本實(shí)施方式中，對(duì)在分區(qū)C中具備L-1段和L-2段的構(gòu)成的轉(zhuǎn)子盤進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于此。例如，可以明確的是即使分區(qū)C的轉(zhuǎn)子盤是僅由L-1段構(gòu)成的轉(zhuǎn)子盤、或者包含從L-1段到L-3段或者L-4段的多段的轉(zhuǎn)子盤，也能夠得到與上述相同的效果。
[0070]上述的實(shí)施方式是用于幫助本發(fā)明的理解而具體地說(shuō)明的例子，本發(fā)明并不局限于具備說(shuō)明的所有結(jié)構(gòu)的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子。例如，能夠?qū)⒛硨?shí)施方式的結(jié)構(gòu)的一部分置換成其他的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，也能對(duì)某實(shí)施方式的構(gòu)成添加其他的實(shí)施方式的構(gòu)成。并且，對(duì)于各實(shí)施方式的構(gòu)成的一部分，能夠刪除、置換成其他的構(gòu)成、添加其他的結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其是通過(guò)焊接接合低壓最終段L-O段的轉(zhuǎn)子盤、和包含比該低壓最終段L-O段位于高壓側(cè)的L-1段的多段的轉(zhuǎn)子盤而形成的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于， 所述低壓最終段L-O段以及比該低壓最終段L-O段位于高壓側(cè)的至少L-1段的轉(zhuǎn)子盤材料是12Cr鋼，并且，所述轉(zhuǎn)子盤材料的拉伸強(qiáng)度是900?1200MPa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于， 所述低壓最終段L-O段以及比該低壓最終段L-O段位于高壓側(cè)的至少L-1段的轉(zhuǎn)子盤材料是包含8.0?13質(zhì)量％的Cr的12Cr鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于， 所述低壓最終段L-O段的轉(zhuǎn)子盤材料和比該低壓最終段L-O段位于高壓側(cè)的至少L-1段的轉(zhuǎn)子盤材料相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于， 比所述L-1段以及L-2段的轉(zhuǎn)子盤位于高壓側(cè)且構(gòu)成通過(guò)焊接與所述轉(zhuǎn)子盤接合的多段的轉(zhuǎn)子盤材料是3.5% NiCrMoV鋼或者1% CrMoV鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于， 構(gòu)成所述多段的所述轉(zhuǎn)子盤材料的拉伸強(qiáng)度為600?750MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5的任一項(xiàng)所述的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于， 構(gòu)成所述低壓最終段L-O段以及比該低壓最終段L-O段位于高壓側(cè)的至少L-1段的轉(zhuǎn)子盤的所述12Cr鋼包含0.10?0.35質(zhì)量％的C、1.5?4.0質(zhì)量％的Mo、0.8?3.2質(zhì)量％的附、0.15?0.3質(zhì)量％的￥、0.I?0.3質(zhì)量％的Nb、以及0.04?0.10質(zhì)量％的叱
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6的任一項(xiàng)所述的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于， 所述低壓最終段L-O段的轉(zhuǎn)子盤以及包含比該低壓最終段L-O段位于高壓側(cè)的L-1段的多段的轉(zhuǎn)子盤的焊接通過(guò)TIG焊接、埋弧焊、焊條電弧焊的任一種來(lái)進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7的任一項(xiàng)所述的蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于， 所述低壓最終段L-O段的翼長(zhǎng)是3600rpm規(guī)格的1250mm以上，L-1段的翼長(zhǎng)為700mm以上。
【文檔編號(hào)】C22C38/12GK104343470SQ201410387940
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】淺井邦夫, 新井將彥, 村田健一 申請(qǐng)人:三菱日立電力系統(tǒng)株式會(huì)社