JP2001107138A - 高疲労強度の溶接羽根車 - Google Patents
高疲労強度の溶接羽根車Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、熱変形防止の処理をした上で溶接終
了後の熱処理条件として均質化処理を施すことにより、
溶接羽根車の残留応力を完全に除去し、強度を向上さ
せ、信頼性を高めた溶接羽根車を実現することを目的と
する。 【解決手段】上記課題を解決するために、溶接により製
作される溶接羽根車において、熱変形防止の処理をした
上で溶接終了後の熱処理条件として均質化処理を施すこ
とにより、溶接羽根車の残留応力を完全に除去し、強度
を向上させ、信頼性を高めることを特徴としている。 【効果】本発明により、熱変形防止の処理をした上で溶
接終了後の熱処理条件として均質化処理を施すことによ
り、溶接羽根車の残留応力を完全に除去し、強度を向上
させ、信頼性を高めることができる。
了後の熱処理条件として均質化処理を施すことにより、
溶接羽根車の残留応力を完全に除去し、強度を向上さ
せ、信頼性を高めた溶接羽根車を実現することを目的と
する。 【解決手段】上記課題を解決するために、溶接により製
作される溶接羽根車において、熱変形防止の処理をした
上で溶接終了後の熱処理条件として均質化処理を施すこ
とにより、溶接羽根車の残留応力を完全に除去し、強度
を向上させ、信頼性を高めることを特徴としている。 【効果】本発明により、熱変形防止の処理をした上で溶
接終了後の熱処理条件として均質化処理を施すことによ
り、溶接羽根車の残留応力を完全に除去し、強度を向上
させ、信頼性を高めることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば水車用ラン
ナまたはポンプ水車用ランナ等の水力機械用羽車を製造
する方法に係り、特に、溶接後に溶接羽根車の上下シュ
ラウド部、羽根の出入口部等の主要部分に、均質化処理
を施すことにより溶接羽根車の残留応力を完全に除去
し、強度を向上させ、信頼性を高めたことを特徴とする
溶接羽根車の熱処理方法に関する。
ナまたはポンプ水車用ランナ等の水力機械用羽車を製造
する方法に係り、特に、溶接後に溶接羽根車の上下シュ
ラウド部、羽根の出入口部等の主要部分に、均質化処理
を施すことにより溶接羽根車の残留応力を完全に除去
し、強度を向上させ、信頼性を高めたことを特徴とする
溶接羽根車の熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の溶接継手においては、例えば、日
本熱処理技術協会・日本金属熱処理工業会編著「熱処理
技術」のように、溶接後の溶接構造物について、じん性
値を高め、残留応力を除去するには焼なましのような溶
接後熱処理を行うことが一般的である。これら熱処理条
件は材料によって当然異なり、前述の「熱処理技術」掲
載の種々の熱処理条件や、特殊な高クロム鋼では特開昭
６３−１７６４３４号公報にあるように、特殊な熱処理
条件にて溶接後に焼なましを行い、溶接後のじん性値を
高め、残留応力を低減することになる。
本熱処理技術協会・日本金属熱処理工業会編著「熱処理
技術」のように、溶接後の溶接構造物について、じん性
値を高め、残留応力を除去するには焼なましのような溶
接後熱処理を行うことが一般的である。これら熱処理条
件は材料によって当然異なり、前述の「熱処理技術」掲
載の種々の熱処理条件や、特殊な高クロム鋼では特開昭
６３−１７６４３４号公報にあるように、特殊な熱処理
条件にて溶接後に焼なましを行い、溶接後のじん性値を
高め、残留応力を低減することになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の方法ではある程度強度は向上し、残留応力は低減す
るが、溶接部の組織は母材の組織とは異なったままであ
り、また、残留応力も完全には除去されずにある程度残
っている。すなわち、従来の溶接後の熱処理では、溶接
による材料への影響をある程度は元に戻すことができる
ものの、完全には除去できていなかった。
来の方法ではある程度強度は向上し、残留応力は低減す
るが、溶接部の組織は母材の組織とは異なったままであ
り、また、残留応力も完全には除去されずにある程度残
っている。すなわち、従来の溶接後の熱処理では、溶接
による材料への影響をある程度は元に戻すことができる
ものの、完全には除去できていなかった。
【０００４】本発明は、溶接により製作される１３％Ｃ
ｒ−５％Ｎｉマルテンサイト系ステンレス圧延材の溶接
羽根車において、溶接後に溶接羽根車の上下シュラウド
部、羽根の出入口部等の主要部分に熱変形を防止するた
めのセラミックあるいは耐熱鋼製の熱変形防止治具を設
置した後、９３０℃の焼入れ、５３０℃の焼ならし、６
００℃の焼戻し、最後に、５９０℃の焼なまし後に炉冷
する工程の均質化処理により溶接羽根車の残留応力を完
全に除去し、強度を向上させ、信頼性を高めることを目
的としている。
ｒ−５％Ｎｉマルテンサイト系ステンレス圧延材の溶接
羽根車において、溶接後に溶接羽根車の上下シュラウド
部、羽根の出入口部等の主要部分に熱変形を防止するた
めのセラミックあるいは耐熱鋼製の熱変形防止治具を設
置した後、９３０℃の焼入れ、５３０℃の焼ならし、６
００℃の焼戻し、最後に、５９０℃の焼なまし後に炉冷
する工程の均質化処理により溶接羽根車の残留応力を完
全に除去し、強度を向上させ、信頼性を高めることを目
的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、溶接により製作される１３％Ｃｒ−５％Ｎｉマルテ
ンサイト系ステンレス圧延材の溶接羽根車において、溶
接後に溶接羽根車の上下シュラウド部、羽根の出入口部
等の主要部分に熱変形を防止するためのセラミックある
いは耐熱鋼製の熱変形防止治具を設置した後、９３０℃
の焼入れ、５３０℃の焼ならし、６００℃の焼戻し、最
後に、５９０℃の焼なまし後に炉冷する工程の均質化処
理により溶接羽根車の残留応力を完全に除去し、強度を
向上させ、信頼性を高める
に、溶接により製作される１３％Ｃｒ−５％Ｎｉマルテ
ンサイト系ステンレス圧延材の溶接羽根車において、溶
接後に溶接羽根車の上下シュラウド部、羽根の出入口部
等の主要部分に熱変形を防止するためのセラミックある
いは耐熱鋼製の熱変形防止治具を設置した後、９３０℃
の焼入れ、５３０℃の焼ならし、６００℃の焼戻し、最
後に、５９０℃の焼なまし後に炉冷する工程の均質化処
理により溶接羽根車の残留応力を完全に除去し、強度を
向上させ、信頼性を高める
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。
いて説明する。
【０００７】図１は、溶接継手や溶接構造物の一例であ
る溶接羽根車を示したものである。図２に上下シュラウ
ドと羽根との接続部の断面図を示す。
る溶接羽根車を示したものである。図２に上下シュラウ
ドと羽根との接続部の断面図を示す。
【０００８】溶接羽根車１は、上下のシュラウド２（バ
ンド）および３（クラウン）と羽根４を溶接により接合
することによって製作される。羽根４は両側に開先加工
を施し、上下のシュラウド２、３とそれぞれ両側溶接さ
れる。両側溶接された溶接部５の周辺部は、この時点で
機械的には母材と同様な状態で接続されているが、材料
組織は溶接による熱の影響を受けているため、母材とは
異なった組織になっている。表１に１３％Ｃｒ−５％Ｎ
ｉマルテンサイト系ステンレス圧延材の溶接羽根車の化
学成分を示す。
ンド）および３（クラウン）と羽根４を溶接により接合
することによって製作される。羽根４は両側に開先加工
を施し、上下のシュラウド２、３とそれぞれ両側溶接さ
れる。両側溶接された溶接部５の周辺部は、この時点で
機械的には母材と同様な状態で接続されているが、材料
組織は溶接による熱の影響を受けているため、母材とは
異なった組織になっている。表１に１３％Ｃｒ−５％Ｎ
ｉマルテンサイト系ステンレス圧延材の溶接羽根車の化
学成分を示す。
【０００９】
【表１】
【００１０】従来はこの材料を図３の熱処理条件、すな
わち、溶接後に５９０℃×４Ｈｒの温度で焼なまし、炉
冷による溶接後熱処理を行うことによって、溶接後のじ
ん性値を高め、残留応力を低減しようとしていた。
わち、溶接後に５９０℃×４Ｈｒの温度で焼なまし、炉
冷による溶接後熱処理を行うことによって、溶接後のじ
ん性値を高め、残留応力を低減しようとしていた。
【００１１】しかし、このような従来の溶接後熱処理方
法では、溶接継手や溶接構造物においてある程度強度は
向上し、残留応力は低減するが、溶接部の組織は母材の
組織とは異なったままであり、溶接部近傍での残留応力
も完全には除去されずにある程度残ったままになってい
る。すなわち、従来の溶接後熱処理では、溶接による材
料への影響をある程度は元に戻すことができるものの、
完全には除去できていなかった。
法では、溶接継手や溶接構造物においてある程度強度は
向上し、残留応力は低減するが、溶接部の組織は母材の
組織とは異なったままであり、溶接部近傍での残留応力
も完全には除去されずにある程度残ったままになってい
る。すなわち、従来の溶接後熱処理では、溶接による材
料への影響をある程度は元に戻すことができるものの、
完全には除去できていなかった。
【００１２】図４は、本発明の溶接後の熱処理のために
溶接羽根車の熱変形防止治具の設置状況を示す図であ
る。また、 図５は、本発明の溶接後の溶接羽根車１の
均質化処理における、主要部分の熱変形を防止するため
の、セラミックあるいは耐熱鋼製の羽根の入口部の熱変
形防止治具９の設置状況を示したものである。図６は、
本発明の溶接後の溶接羽根車１の均質化処理における、
主要部分の熱変形を防止するための、セラミックあるい
は耐熱鋼製の下シュラウドと羽根の熱変形防止治具８の
設置状況を示したものである。
溶接羽根車の熱変形防止治具の設置状況を示す図であ
る。また、 図５は、本発明の溶接後の溶接羽根車１の
均質化処理における、主要部分の熱変形を防止するため
の、セラミックあるいは耐熱鋼製の羽根の入口部の熱変
形防止治具９の設置状況を示したものである。図６は、
本発明の溶接後の溶接羽根車１の均質化処理における、
主要部分の熱変形を防止するための、セラミックあるい
は耐熱鋼製の下シュラウドと羽根の熱変形防止治具８の
設置状況を示したものである。
【００１３】溶接羽根車１の均質化処理における、主要
部分の熱変形を防止するための、セラミックあるいは耐
熱鋼製の熱変形防止治具を図のように設置した。また、
羽根の入口部の熱変形防止治具９には、熱変形防止治具
９との間を調整するセラミックあるいは耐熱鋼製のボル
トとナットの組合せによる調整治具１０が付随してい
る。さらに、下シュラウドと羽根の熱変形防止治具８に
は、熱変形防止治具８との間を調整するセラミックある
いは耐熱鋼製のボルトとナットの組合せによる調整治具
１０が付随している。
部分の熱変形を防止するための、セラミックあるいは耐
熱鋼製の熱変形防止治具を図のように設置した。また、
羽根の入口部の熱変形防止治具９には、熱変形防止治具
９との間を調整するセラミックあるいは耐熱鋼製のボル
トとナットの組合せによる調整治具１０が付随してい
る。さらに、下シュラウドと羽根の熱変形防止治具８に
は、熱変形防止治具８との間を調整するセラミックある
いは耐熱鋼製のボルトとナットの組合せによる調整治具
１０が付随している。
【００１４】このように、上シュラウドと羽根の熱変形
防止治具７、下シュラウドと羽根の熱変形防止治具８、
羽根の入口熱変形防止治具９等を施した後、まず、９３
０℃の焼入れ、５３０℃の焼ならし、６００℃の焼戻
し、最後に、５９０℃の焼なまし後に炉冷する工程によ
って均質化処理したものである。これにより、溶接羽根
車の残留応力を完全に除去し、強度を向上させ、信頼性
を高める溶接羽根車を実現できた。
防止治具７、下シュラウドと羽根の熱変形防止治具８、
羽根の入口熱変形防止治具９等を施した後、まず、９３
０℃の焼入れ、５３０℃の焼ならし、６００℃の焼戻
し、最後に、５９０℃の焼なまし後に炉冷する工程によ
って均質化処理したものである。これにより、溶接羽根
車の残留応力を完全に除去し、強度を向上させ、信頼性
を高める溶接羽根車を実現できた。
【００１５】図７に、本発明による溶接構造物の溶接後
熱処理条件を示す。
熱処理条件を示す。
【００１６】図４で前述した溶接羽根車１の溶接終了
後、熱変形防止治具を施した後の均質化処理における、
１３％Ｃｒ−５％Ｎｉマルテンサイト系ステンレス圧延
材の溶接羽根車の熱処理条件である。すなわち、溶接終
了し、変形防止治具を施した後、まず、９３０℃で焼入
れ１．５Ｈｒ保持した。その後、５３０℃で焼ならし４
Ｈｒ保持した。さらにその後、６００℃で焼戻し４Ｈｒ
保持した。最後に５９０℃で焼なまし、炉冷することに
よって溶接後熱処理を終了する。これにより、溶接部の
組織を母材と同一のものに回復させ、また、残留応力を
完全に除去し、かつ、じん性を高めることができる。す
なわち、図７の溶接後熱処理によって、先に図４の熱変
形防止治具を施すことにより、溶接後熱処理の熱変形を
防止し、溶接による材料への影響を完全に元に戻すこと
ができ、母材と同等の機械的および物理的性質を持つ溶
接羽根車を製作することができる。なお、５９０℃での
焼なまし処理については、複数回繰返して行うこともで
きる。
後、熱変形防止治具を施した後の均質化処理における、
１３％Ｃｒ−５％Ｎｉマルテンサイト系ステンレス圧延
材の溶接羽根車の熱処理条件である。すなわち、溶接終
了し、変形防止治具を施した後、まず、９３０℃で焼入
れ１．５Ｈｒ保持した。その後、５３０℃で焼ならし４
Ｈｒ保持した。さらにその後、６００℃で焼戻し４Ｈｒ
保持した。最後に５９０℃で焼なまし、炉冷することに
よって溶接後熱処理を終了する。これにより、溶接部の
組織を母材と同一のものに回復させ、また、残留応力を
完全に除去し、かつ、じん性を高めることができる。す
なわち、図７の溶接後熱処理によって、先に図４の熱変
形防止治具を施すことにより、溶接後熱処理の熱変形を
防止し、溶接による材料への影響を完全に元に戻すこと
ができ、母材と同等の機械的および物理的性質を持つ溶
接羽根車を製作することができる。なお、５９０℃での
焼なまし処理については、複数回繰返して行うこともで
きる。
【００１７】図８は、図７に示した熱処理に加えて最終
的にグラインダ加工などの機械加工の手段により形状を
整えた後、５９０℃の温度で再び溶接後熱処理を行う手
法も、溶接羽根車などの溶接構造物にとって効果的であ
る。
的にグラインダ加工などの機械加工の手段により形状を
整えた後、５９０℃の温度で再び溶接後熱処理を行う手
法も、溶接羽根車などの溶接構造物にとって効果的であ
る。
【００１８】本発明の実施例では、一例として１３％Ｃ
ｒ−５％Ｎｉマルテンサイト系ステンレス圧延材の溶接
羽根車の場合を取上げ、その均質化処理について説明し
たが、材料が異なる場合、同様に、熱変形防止の処理を
した上で溶接終了後の熱処理条件として均質化処理を採
用すれば、上述の効果と同様の効果が得られる。
ｒ−５％Ｎｉマルテンサイト系ステンレス圧延材の溶接
羽根車の場合を取上げ、その均質化処理について説明し
たが、材料が異なる場合、同様に、熱変形防止の処理を
した上で溶接終了後の熱処理条件として均質化処理を採
用すれば、上述の効果と同様の効果が得られる。
【００１９】
【発明の効果】本発明により、溶接により製作される溶
接羽根車において、熱変形防止の処理をした上で溶接終
了後の熱処理条件として均質化処理によって加熱した後
に除冷する処理を施すことにより、溶接羽根車の残留応
力を完全に除去し、強度を向上させ、信頼性を高めるこ
とができる。
接羽根車において、熱変形防止の処理をした上で溶接終
了後の熱処理条件として均質化処理によって加熱した後
に除冷する処理を施すことにより、溶接羽根車の残留応
力を完全に除去し、強度を向上させ、信頼性を高めるこ
とができる。
【図１】溶接構造物の一例である溶接羽根車。
【図２】上下シュラウドと羽根との接続部の断面図。
【図３】従来の溶接後熱処理条件。
【図４】本発明の溶接後熱処理のための溶接羽根車の熱
変形防止治具の設置状況。
変形防止治具の設置状況。
【図５】本発明の溶接後熱処理のための羽根の入口部の
熱変形防止治具の設置状況。
熱変形防止治具の設置状況。
【図６】本発明の溶接後熱処理のための下シュラウドと
羽根の熱変形防止治具の設置状況。
羽根の熱変形防止治具の設置状況。
【図７】溶接後熱処理条件。
【図８】熱処理後の機械加工を行う場合の熱処理条件。
１…溶接羽根車、２…上シュラウド、３…下シュラウド
（クラウン）、４…羽根、５…シュラウドと羽根との溶
接部、６…セラミックあるいは耐熱鋼製の熱変形防止治
具、７…上シュラウドと羽根の熱変形防止治具、８…下
シュラウドと羽根の熱変形防止治具、９…羽根の入口部
の熱変形防止治具、１０…調整治具。
（クラウン）、４…羽根、５…シュラウドと羽根との溶
接部、６…セラミックあるいは耐熱鋼製の熱変形防止治
具、７…上シュラウドと羽根の熱変形防止治具、８…下
シュラウドと羽根の熱変形防止治具、９…羽根の入口部
の熱変形防止治具、１０…調整治具。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０３Ｂ 3/12 Ｆ０３Ｂ 3/12 (72)発明者 服部 敏雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 3H072 AA02 BB02 BB09 BB32 CC58 CC92 4E081 BA03 DA31 DA68 YG03 4K042 AA24 BA10 CA16 DA01 DA02 DA03 DA04 DC02
Claims (3)
- 【請求項１】溶接により製作される１３％Ｃｒ−５％Ｎ
ｉマルテンサイト系ステンレス圧延材の溶接羽根車の熱
処理方法において、 溶接後に溶接羽根車の上下シュラウド部、羽根の出入口
部等の主要部分に熱変形を防止するためのセラミックあ
るいは耐熱鋼製の熱変形防止治具を設置した後、９３０
℃の焼入れ、５３０℃の焼ならし、６００℃の焼戻しを
行い、その後、５９０℃の焼なまし後に炉冷する工程の
均質化処理することを特徴とする溶接羽根車の熱処理方
法。 - 【請求項２】溶接により製作される１３％Ｃｒ−５％Ｎ
ｉマルテンサイト系ステンレス圧延材の溶接羽根車の熱
処理方法において、 溶接後に溶接羽根車の上下シュラウド部、羽根の出入口
部等の主要部分に熱変形を防止するためのセラミックあ
るいは耐熱鋼製の熱変形防止治具を設置した後、溶接後
に、応力除去熱処理の５３０℃よりも高い、９３０℃の
焼入れ、５３０℃の焼ならし、６００℃の焼戻しを行
い、その後５９０℃の焼なました後に炉冷する工程の均
質化処理を施すことを特徴とする溶接羽根車の熱処理方
法。 - 【請求項３】溶接により製作される１３％Ｃｒ−５％Ｎ
ｉマルテンサイト系ステンレス圧延材の溶接羽根車にお
いて、 溶接後に溶接羽根車の上下シュラウド部、羽根の出入口
部等の主要部分に熱変形を防止するためのセラミックあ
るいは耐熱鋼製の熱変形防止治具を設置した後、溶接後
に、応力除去熱処理の５３０℃よりも高い、９３０℃の
焼入れ、５３０℃の焼ならし、６００℃の焼戻しの熱処
理を行い、グラインダ加工等の機械加工を施した後に、
５９０℃の焼なまし後に炉冷する工程の均質化処理を施
すことを特徴とする溶接羽根車の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28768999A JP2001107138A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 高疲労強度の溶接羽根車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28768999A JP2001107138A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 高疲労強度の溶接羽根車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001107138A true JP2001107138A (ja) | 2001-04-17 |
Family
ID=17720466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28768999A Pending JP2001107138A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 高疲労強度の溶接羽根車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001107138A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014141903A (ja) * | 2013-01-22 | 2014-08-07 | Toshiba Corp | 水車またはポンプ水車のランナおよびその製造方法 |
| CN112553419A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-03-26 | 沈阳透平机械股份有限公司 | 一种马氏体合金钢焊接叶轮临界热处理方法 |
| WO2023060826A1 (zh) * | 2021-10-12 | 2023-04-20 | 东方电气集团东方电机有限公司 | 一种高水头水泵水轮机叶盘加工方法 |
-
1999
- 1999-10-08 JP JP28768999A patent/JP2001107138A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014141903A (ja) * | 2013-01-22 | 2014-08-07 | Toshiba Corp | 水車またはポンプ水車のランナおよびその製造方法 |
| CN112553419A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-03-26 | 沈阳透平机械股份有限公司 | 一种马氏体合金钢焊接叶轮临界热处理方法 |
| WO2023060826A1 (zh) * | 2021-10-12 | 2023-04-20 | 东方电气集团东方电机有限公司 | 一种高水头水泵水轮机叶盘加工方法 |
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