JP4664857B2 - 蒸気タービン - Google Patents
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Description
本発明に係る第1の実施の形態の蒸気タービンを備える蒸気タービン発電システム10の概要を図1〜図3を参照して説明する。
内部ケーシング110、ノズルボックス115、内部蒸気管120および外部蒸気管130を構成する材料は、次の(M1)の化学組成範囲の耐熱鋼が用いられる。
(M1)C:0.03〜0.25、Si:0.01〜1.0、Mn:0.01〜1.0、Cr:20〜23、Mo:8〜10、Nb:1.15〜3.0を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、この不可避的不純物のうち、Feが5以下、Pが0.015以下、Sが0.015以下、Cuが0.5以下に抑制された耐熱鋼。
Cは、強化相であるM23C6型炭化物の構成元素として有用であり、特に650℃以上の高温環境下では、蒸気タービンの運転中にM23C6型炭化物を析出させることが、耐熱鋼のクリープ強度を維持する要因の一つである。また、内部ケーシング110などは、大型鋳造品として製作されるため、鋳造時の溶湯の流動性が要求され、Cは、この溶湯の流動性を確保する効果も併せ持つ。Cの含有率が0.03%未満の場合、炭化物の十分な析出量を確保することができないとともに、鋳造時の溶湯の流動性が著しく低下する。一方、Cの含有率が0.25%を超えると、大型鋳塊製作時の成分偏析傾向が増加するとともに、脆化相であるM6C型炭化物の生成を促進する。そのため、Cの含有率を0.03〜0.25%とした。
Siは、脱酸効果を有するとともに、溶湯の流動性を確保する効果も併せ持つ。大型の鋳造品製作は、大気中で溶解した溶湯を大気中で鋳造するため、脱酸は、真空中での鋳造で鋳塊を製作する場合より重要度が増し、また、溶湯の流動性は、大型鋳造品の製作時には特に重要となる。しかしながら、Siの含有率が1.0%を超えると、耐熱鋼の靭性が低下し、650℃以上の高温環境下での脆化が著しく促進される。また、Siの含有率が0.01%未満では、脱酸効果が認められず、鋳塊製作時の溶湯の流動性が低下する。そのため、Siの含有率を0.01〜1.0%とした。
Mnは、脱硫効果と溶湯の流動性を増加させる効果を有する。これらは、大気中で溶解した溶湯を大気中で鋳造する大型鋳造品の製作における重要な効果である。しかしながら、Mnの含有率が1.0%を超えると、耐熱鋼の靭性が低下し、650℃以上での高温環境下での脆化が著しく促進される。また、Mnの含有率が0.01%未満では、脱硫効果が認められない。そのため、Mnの含有率を0.01〜1.0%とした。
Crは、M23C6型炭化物の構成元素として不可欠であり、特に650℃以上の高温環境下では、蒸気タービンの運転中にM23C6型炭化物を析出させることで、耐熱鋼のクリープ強度が維持される。また、Crは、高温蒸気環境下における耐酸化性を高める。Crの含有率が20%未満の場合、耐酸化性が低下し、23%を超えると、M23C6型炭化物の析出を著しく促進することによって粗大化傾向を高める。そのため、Crの含有率を20〜23%とした。
Moは、Ni母相中に固溶して母相の強度を高める効果を有し、また、M23C6型炭化物中に一部が置換することによって炭化物の安定性を高める。Moの含有率が8%未満では、上記した効果が発揮されず、10%を超えると、大型鋳塊製作時の成分偏析傾向が増加するとともに、脆化相であるM6C型炭化物の生成を促進する。そのため、Moの含有率を8〜10%とした。
Nbは、主として析出強化に寄与するγ”相とδ相の構成元素として添加される。Nbの含有率が1.15%未満では、γ”相とδ相の析出量が不十分にあり、特にクリープ強度が低下する。一方、Nbの含有率が3.0%を超えると、650℃以上の高温環境下におけるγ”相とδ相の析出量が急激に増加して短時間で著しい脆化を生じ、さらに大型鋳造品の製作時の成分偏析傾向が著しくなる。そのため、Nbの含有率を1.15〜3.0%とした。
耐熱鋼においては、多種類の不可避的不純物が混入し、残存する。そのうち特にFe、P、SおよびCuの4元素については、その上限を設定した。PおよびSについては、高温環境下での粒界偏析に起因した脆化が抑制可能な上限として0.015%、Cuについては、製鋼上不可避的に混入するため、特性上影響を及ぼさない上限として0.5%とした。また、通常Feを主構成元素とする鋼を溶製するに当たっては、溶解時のFeの混入は不可避であり、特性上影響を及ぼさない上限として5%とした。また、これらの不可避的不純物の残存含有率は、工業的に可能な限り0%に近づけることが好ましい。
外部ケーシング111を構成する材料は、次の(M2)の化学組成範囲の鋳鋼が用いられる。
(M2)C:0.05〜0.15、Si:0.3以下、Mn:0.1〜1.5、Ni:1.0以下、Cr:9以上10未満、V:0.1〜0.3、Mo:0.6〜1.0、W:1.5〜2.0、Co:1.0〜4.0、Nb:0.02〜0.08、B:0.001〜0.008、N:0.005〜0.1、Ti:0.001〜0.03を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋳鋼。
Cは、焼入れ性の確保とともに、析出強化に寄与する炭化物の構成元素としても有用な元素であるが、Cの含有率が0.05%未満では上記した効果が小さく、0.15%を超えると溶接性を低下させる。そのため、Cの含有率を0.05〜0.15%とした。
Siは、脱酸剤および湯流れ性改善元素として有用であるが、その含有量が高い場合は靭性の低下および脆化を促進するため、この点からは含有量は可能な限り抑制することが望ましい。Siの含有率が0.3%を超えると上記した特性が著しく低下する。そのため、Siの含有率を0.3%以下とした。また、Siは、少なくとも0.05%以上含有していることが好ましい。
Mnは、脱硫剤として有用な元素であるが、Mnの含有率が0.1%未満では脱硫効果が認められず、1.5%を超えて含有するとクリープ抵抗を低下させる。そのため、Mnの含有率を0.1〜1.5%とした。
Niは、焼入れ性および靭性を向上させる。しかしながら、Niの含有率が1.0%を超えるとクリープ抵抗を低下させる。そのため、Niの含有率を1.0%以下とした。また、Niは、少なくとも0.05%以上含有していることが好ましい。
Crは、析出強化に寄与する析出物の構成元素として有効であるとともに耐酸化性、耐食性の確保にも不可欠であるが、Crの含有率が9.0%未満では上記した効果が小さく、10%以上ではフェライトの生成を促進するとともに、特に長時間におけるクリープ強度の低下を促進する。そのため、Crの含有率を9.0%以上10%未満とした。
Vは、固溶強化および微細な炭窒化物の形成に寄与する。Vの含有率が0.1%以上でこれらの微細析出物が十分に析出し回復を抑制する。しかしながら、Vの含有率が0.3%を超えると炭窒化物の凝集が促進される。そのため、Vの含有率を0.1〜0.3%とした。
Moは、固溶強化元素および炭化物の構成元素として有用であり、Moの含有率が0.6%以上の添加によりその効果が発揮される。しかしながら、Moの含有率が1.0%を超えると、靭性の低下およびフェライトの生成を促進する。そのため、Moの含有率を0.6〜1.0%とした。
Wは、固溶強化とともに、炭化物中および金属間化合物中へ置換し析出強化にも寄与する。これらの効果を発揮させるためには、Wの含有率が1.5%以上であることが必要であるが、2.0%を超えると靭性の低下およびフェライトの生成を促進する。そのため、Wの含有率を1.5〜2.0%とした。
Nは、窒化物あるいは炭窒化物を形成することにより析出強化に寄与する。さらに、母相中に残存するNは、固溶強化にも寄与するが、Nの含有率が0.005%未満ではこれらの効果が認められない。一方、Nの含有率が0.1%以上では、窒化物あるいは炭窒化物の粗大化を促進しクリープ抵抗が低下するとともに粗大生成物の生成を促進する。そのため、Nの含有率を0.005〜0.1%とした。
Coは、固溶強化に寄与するとともにフェライトの生成傾向を抑制する効果を有する。これらの効果を発揮させるには、Coの含有率が1.0%以上であることが必要であるが、4.0%%以上ではこれらの効果は飽和するとともに、大型鋼塊としては経済性を著しく損なう。そのため、Coの含有率を1.0〜4.0%とした。
Nbは、炭窒化物を形成することにより析出強化に寄与する。Nbの含有率が0.02%未満ではこの効果が認められない。一方、Nbの含有率が0.08%を超えると鋼塊製造時に未固溶の粗大なNb炭窒化物が多量に生成する。そのため、Nbの含有率0.02〜0.08%とした。
Tiは、脱酸材として有用であるとともに、炭窒化物を形成することにより析出強化に寄与する。Tiの含有率が0.003%未満ではこの効果が認められない。一方、Tiの含有率が0.03%を超えると鋼塊製造時に未固溶の粗大なTi炭窒化物が多量に生成する。そのため、Tiの含有率を0.001〜0.03%とした。
Bは、微量の添加で焼入れ性を高めるとともに、炭窒化物の高温長時間での安定化を可能にする。この効果は、Bの含有率が0.001%以上で認められ、結晶粒界およびその近傍に析出する炭化物の粗大化抑制効果を発揮するが、0.008%を超えると著しい鋳造性の低下と粗大生成物の形成を促進する。そのため、Bの含有率を0.001〜0.008%とした。
放射熱遮蔽管140を構成する材料は、次の(M3)の化学組成範囲の耐熱鋼が用いられる。
(M3)C:0.25以下、Si:1.5以下、Mn:2.0以下、Ni:19〜22、Cr:24〜26を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、この不可避的不純物のうち、Pが0.045以下、Sが0.03以下に抑制された耐熱鋼。
Cは、強化相であるM23C6型炭化物の構成元素として有用であり、特に650℃以上の高温環境下では、蒸気タービンの運転中にM23C6型炭化物を析出させることが、耐熱鋼のクリープ強度を維持される要因の一つである。また、Cの含有率が小さい場合は、溶接性および高温長時間加熱にともなう脆化は抑制されるが、炭化物の析出量が低減するため、少なくとも0.03%以上含有していることが好ましい。一方、Cの含有率が0.25%を超えると、溶接性が低下するとともに、運転中の脆化傾向が著しくなる。そのため、Cの含有率を0.25%以下とした。
Siは、脱酸効果を有するとともに、本発明に係る耐熱鋼においては、水蒸気酸化特性を向上させる。Siの含有率が小さい場合は、靭性は向上するが、耐水蒸気酸化特性が低下するため、少なくとも0.05%以上含有していることが好ましい。一方、Siの含有率が1.5%を超えると、靭性の低下や650℃以上での高温環境下での脆化が著しく促進される。そのため、Siの含有率を1.5%以下とした。
Mnは、脱硫効果を有する。しかしながら、Mnの含有率が2.0%を超えると、非金属介在物の鋼中への残存量が著しく増加する。そのため、そのため、Mnの含有率を2.0%以下とした。また、Mnは、少なくとも0.05%以上含有していることが好ましい。
Niは、本発明に係る耐熱鋼において、母相の安定性を高める効果を有し、かつ高温での耐酸化性を高める。Niの含有率が19%未満あるいは22%を超える場合、相安定性が崩れ所望の強度特性を発揮できなくなる。そのため、Niの含有率を19〜22%とした。
Crは、M23C6型炭化物の構成元素として不可欠であり、特に650℃以上の高温環境下では、蒸気タービンの運転中に、M23C6型炭化物を析出させることで、耐熱鋼のクリープ強度が維持される。また、Crは、高温蒸気環境下における耐酸化性を高める。Crの含有率が24%未満の場合、耐酸化性および炭化物の析出量が低下し、26%を超えると、M23C6型炭化物の析出を著しく促進することによって粗大化傾向を高めるとともに、脆化相の析出を促進する。そのため、Crの含有率を24〜26%とした。
耐熱鋼においては、多種類の不可避的不純物が混入し、残存する。そのうち特にPおよびSの2元素については、その上限を設定した。Pについては、高温環境下での粒界偏析に起因した脆化が抑制可能な上限として0.045%、Sについては、製鋼上不可避的に混入するため、特性上影響を及ぼさない上限として0.03%とした。また、これらの不可避的不純物の残存含有率は、工業的に可能な限り0%に近づけることが好ましい。
本発明に係る第2の実施の形態の蒸気タービンを備える蒸気タービン発電システム10は、第1の実施の形態の超高圧タービン100における内部ケーシング110、ノズルボックス115、内部蒸気管120および外部蒸気管130を構成する材料を変更したこと以外は第1の実施の形態の超高圧タービン100における構成と同じである。ここでは、内部ケーシング110、ノズルボックス115、内部蒸気管120および外部蒸気管130を構成する材料について説明する。なお、以下に示す化学組成の割合は、重量%である。
内部ケーシング110、ノズルボックス115、内部蒸気管120および外部蒸気管130を構成する材料は、次の(M4)の化学組成範囲の耐熱鋼が用いられる。
(M4)C:0.10〜0.20、Si:0.01〜0.5、Mn:0.01〜0.5、Cr:20〜23、Co:10〜15、Mo:8〜10、Al:0.01〜1.5、Ti:0.01〜0.6、B:0.001〜0.006を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、この不可避的不純物のうちFeが5以下、Pが0.015以下、Sが0.015以下、Cuが0.5以下に抑制された耐熱鋼。
Cは、強化相であるM23C6型炭化物の構成元素として有用であり、特に650℃以上の高温環境下では、蒸気タービンの運転中にM23C6型炭化物を析出させることで、耐熱鋼のクリープ強度が維持される。Cの含有率が0.10%未満の場合、M23C6型炭化物の析出量が十分でないため、所望のクリープ強度を確保できず、0.20%を超えると、大型鋳塊製作時の成分偏析傾向が増加するとともに、脆化相であるM6C型炭化物の生成を促進する。そのため、Cの含有率を0.10〜0.20%とした。
Siは、脱酸効果を有し、鋳塊の清浄度を高める。しかしながら、Siの含有率が0.5%を超えると、耐熱鋼の靭性を低下させ、かつ650℃以上の高温環境下での脆化を促進する。また、Siの含有率が0.01%未満では、脱硫効果が認められず、鋳塊製作時の溶湯の流動性が低下する。そのため、Siの含有率を0.01〜0.5%とした。
Mnは、脱硫効果を有し、鋳塊の清浄度を高める。しかしながら、Mnの含有率が0.5%を超えると、硫化物として鋳塊中に残存するMnが著しく増加する。また、Mnの含有率が0.01%未満では、脱硫効果が認められない。そのため、Mnの含有率を0.01〜0.5%とした。
Crは、M23C6型炭化物の構成元素として不可欠であり、特に650℃以上の高温環境下では、蒸気タービンの運転中にM23C6型炭化物を析出させることで、耐熱鋼のクリープ強度が維持される。また、Crは、高温蒸気環境下における耐酸化性を高める。Crの含有率が20%未満の場合、耐酸化性が低下し、23%を超えると、M23C6型炭化物の析出を著しく促進することによって粗大化傾向を高める。そのため、Crの含有率を20〜23%とした。
Coは、Ni母相中に固溶して母相の高温における安定性を高める効果を有し、M23C6型炭化物の粗大化を抑制する。Coの含有率が10%未満のでは、所望の特性を発揮できず、15%を超えると、大型鋳塊の成形性を低下させるとともに、経済性を損なう。そのため、Coの含有率を10〜15%とした。
Moは、Ni母相中に固溶して母相の強度を高める効果を有し、また、M23C6型炭化物中に一部が置換することによって炭化物の安定性を高める。Moの含有率が8%未満では、上記した効果が発揮されず、10%を超えると、大型鋳塊製作時の成分偏析傾向が増加するとともに、脆化相であるM6C型炭化物の生成を促進する。そのため、Moの含有率を8〜10%とした。
Alは、主として脱酸を目的として添加される。Alは、Ni中ではγ’相を構成して析出強化に寄与する場合もあるが、本発明に係る耐熱鋼におけるγ’相の析出量は、有効な析出強化を期待できるほど多くはなく、むしろ活性な金属元素であることから、溶解工程や鋳塊製作時の製造性を低下させる。比較的大型の鋳塊を製作する場合は、Alの含有率が1.5%を超えるときに、この点が顕著になる。また、Alの含有率が0.01%未満の場合には、脱酸効果が認められなくなる。そのため、Alの含有率を0.01〜1.5%とした。
Tiは、主として脱酸を目的として添加される。Tiは、Ni中ではγ’相を構成して析出強化に寄与する場合もあるが、本発明に係る耐熱鋼におけるγ’相の析出量は、有効な析出強化を期待できるほど多くはなく、むしろ活性な金属元素であることから、溶解工程や鋳塊製作時の製造性を低下させる。比較的大型の鋳塊を製作する場合は、Tiの含有率が0.6%を超えるときに、この点が顕著になる。また、Tiの含有率が0.01%未満の場合には、脱酸効果が認められなくなる。そのため、Tiの含有率を0.01〜0.6%とした。
Bは、一部が強化相であるM23C6型炭化物中に置換し、炭化物の高温での安定性を高めるとともに、特に高温における母相の結晶粒界近傍の延性を高める効果を有する。これらの効果は、Bの含有率が0.001%以上の極微量の添加で発揮されるが、0.006%を超えると、大型鋳塊における成分偏析傾向が増加するとともに、鍛造時の変形抵抗が高くなり、鍛造割れが生じ易くなる。そのため、Bの含有率を0.001〜0.006%とした。
耐熱鋼においては、多種類の不可避的不純物が混入し、残存する。そのうち特にFe、P、SおよびCuの4元素については、その上限を設定した。PおよびSについては、高温環境下での粒界偏析に起因した脆化が抑制可能な上限として0.015%、FeおよびCuについては、製鋼上不可避的に混入するため、特性上影響を及ぼさない上限として、それぞれ5%、0.5%とした。また、これらの不可避的不純物の残存含有率は、工業的に可能な限り0%に近づけることが好ましい。
本発明に係る第3の実施の形態の蒸気タービンを備える蒸気タービン発電システム10は、第1の実施の形態の超高圧タービン100における内部ケーシング110、ノズルボックス115、内部蒸気管120および外部蒸気管130を構成する材料を変更したこと以外は第1の実施の形態の超高圧タービン100における構成と同じである。ここでは、内部ケーシング110、ノズルボックス115、内部蒸気管120および外部蒸気管130を構成する材料について説明する。なお、以下に示す化学組成の割合は、重量%である。
内部ケーシング110、ノズルボックス115、内部蒸気管120および外部蒸気管130を構成する材料は、次の(M5)の化学組成範囲の耐熱鋼が用いられる。
(M5)C:0.05〜0.25、Si:0.1〜1.0、Mn:0.1〜1.0、Cr:20〜24、Mo:8〜10、Nb:1〜3、REM:0.01〜1.0を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、この不可避的不純物のうち、Feが5以下、Cuが0.5以下、Pが0.015以下、Sが0.015以下、Coが1以下に抑制され、700〜1000℃で応力除去熱処理が施された耐熱鋼。
Cは、炭化物の構成元素として有用な元素であり、特にNi基の鋳造合金においては、溶湯の流動性を確保する上でも効果を発揮する。本発明に係る耐熱鋼においては、使用前における応力除去熱処理による炭化物の析出は極力抑制し、700℃近傍での長期間の運用中に、炭化物を微細に析出させて強度特性を維持する。しかしながら、Cの含有率が0.25%を超えると、鋳造時に形成される粗大な未固溶炭化物や共晶炭化物の生成量が急激に増加し、運用中に析出する微細炭化物の析出量を低減する。また、Cの含有率が0.05%未満では、溶湯の流動性が悪く、複雑形状の大型鋳造品を製作することが困難になる。そのため、Cの含有率を0.05〜0.25%とした。
Siは、脱酸剤として有用であり、溶湯の流動性を確保する効果も発揮する。また、Siは、耐水蒸気酸化性を向上させる。しかしながら、その含有量が多い場合は、靭性の低下および脆化を促進するため、この観点からは、その含有量を可能な限り抑制することが望ましい。また、Siの含有率が1.0%を超えると、上記した特性が著しく低下し、0.1%未満では、溶湯の流動性が悪く、複雑形状の大型鋳造品を製作することが困難になる。そのため、Siの含有率を0.1〜1.0%とした。
Mnは、脱硫剤として有用な元素であり、少なくともMnの含有率が0.1%であることが必要であるが、1.0%を超えると、非金属介在物の生成量が増加する。そのため、Mnの含有率を0.1〜1.0%とした。
Crは、耐酸化性、耐食性に有効であるとともに、析出強化に寄与する微細なCr炭化物の構成元素としても有用である。しかしながら、Crの含有率が20%未満では、700℃近傍での高温水蒸気環境下における耐食性が十分でなく、24%を超えると、鋳造時の共晶炭化物の生成量が著しくなり、十分な強度特性を発揮できなくなる。そのため、Crの含有率を20〜24%とした。
Moは、母相の固溶強化に寄与して高温強度を高めるとともに、高温での熱膨張量を低減する効果を有するが、Moの含有率が8%未満では、これらの効果が認められない。一方、Moの含有率が10%を超えると、高温加熱により脆化相が経時的に析出し、また、合金の比重も増加して偏析傾向が高まる。そのため、Moの含有率を8〜10%とした。
Nbは、高温での加熱によりNi3Nbを基本構造とするγ”相を形成し、これが析出強化作用を有して優れた高温特性を発揮するための一因となる。一方で、γ”相やこの安定相であるδ相は、耐熱鋼の靭性や延性を低下させる要因ともなり、経年的な脆化を促進する。Nbの含有率が1%未満では、γ”相の析出量が十分確保できないため所望の強度が発揮できず、3%を超えると、γ”相の析出量が過大となり経年的な脆化が著しくなる。これらのことから、700℃程度の温度において、高温強度を発揮させ、かつ、経年的な脆化を抑制するため、Nbの含有率を1〜3%とした。また、より好適なNbの含有率は、1.5〜2.5%である。なお、本発明に係る耐熱鋼におけるNbの添加の要否は、耐熱鋼の適用部品ごとに判断される。
通常、鉄鋼材料を溶解する溶解炉を流用して製作される本耐熱鋼においては、炉壁からのFeの混入は避けられず、機械的性質に影響を及ぼさない上限として、Feの含有率の上限を5%とした。また、Cu、P、Sについては、原料などから混入する場合が過半である。そこで、Cuの含有率を0.5%以下、Pの含有率を0.015%以下、Sの含有率を0.015%以下に抑制した。また、これらの不可避的不純物の残存含有率は、工業的に可能な限り0%に近づけることが好ましい。
本発明に係る耐熱鋼は、大気溶解および大気鋳造で製作されるため、AlやTiなどの活性元素の脱酸剤としての効果を期待できないこともある。また、非金属介在物の生成量を抑制する観点からMnの添加量に制限を設けているため、脱硫効果が最大限に発揮されない場合もある。また、脱酸あるいは脱硫が不足して、比重が大きい酸化物や硫化物が生成すると、溶湯からの分離が困難なため、それらの生成物が鋳塊中に残存して耐熱鋼の清浄度を低下させる。本発明に係る耐熱鋼においては、微量のREMを添加することで、脱酸および脱硫の効果を発揮し、清浄度を高めるとともに、Sの含有量を低減させた結果、耐熱鋼の溶接性を改善する効果も併せ持つ。本発明に係る耐熱鋼に適したREMは、Ce(セリウム)、La(ランタン)、Nd(ネオジム)、Pr(プラセオジム)の4種の希土類元素を少なくとも含有して構成されることが好ましい。これらREMの総含有率が0.01%未満では、脱酸効果および脱硫効果がともに認められず、一方、1.0%以上では、鋳塊中におけるこれらの残存量が増加し、機械的性質を低下させる。そのため、REMの総含有率を0.01〜1.0%とした。
本発明に係る第4の実施の形態の蒸気タービンを備える蒸気タービン発電システム10は、第1の実施の形態の超高圧タービン100における内部ケーシング110、ノズルボックス115、内部蒸気管120および外部蒸気管130を構成する材料を変更したこと以外は第1の実施の形態の超高圧タービン100における構成と同じである。ここでは、内部ケーシング110、ノズルボックス115、内部蒸気管120および外部蒸気管130を構成する材料について説明する。なお、以下に示す化学組成の割合は、重量%である。
内部ケーシング110、ノズルボックス115、内部蒸気管120および外部蒸気管130を構成する材料は、次の(M6)の化学組成範囲の耐熱鋼が用いられる。
(M6)C:0.05〜0.25、Si:0.1〜1.0、Mn:0.1〜1.0、Cr:20〜24、Co:10〜15、Mo:8〜10、B:0.001〜0.006、REM:0.01〜1.0を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、この不可避的不純物のうち、Feが5以下、Cuが0.5以下、Pが0.015以下、Sが0.015以下、Alが0.05以下、Tiが0.05以下に抑制され、700〜1000℃で応力除去熱処理が施された耐熱鋼。
Cは、炭化物の構成元素として有用な元素であり、特にNi基の鋳造合金においては、溶湯の流動性を確保する上でも効果を発揮する。本耐熱鋼においては、使用前における応力除去熱処理による炭化物の析出は極力抑制し、700℃近傍での長期間の運用中に、炭化物を微細に析出させて強度特性を維持する。しかしながら、Cの含有率が0.25%を超えると、鋳造時に形成される粗大な未固溶炭化物や共晶炭化物の生成量が急激に増加し、運用中に析出する微細炭化物の析出量を低減する。また、Cの含有率が0.05%未満では、溶湯の流動性が悪く、複雑形状の大型鋳造品を製作することが困難になる。そのため、Cの含有率を0.05〜0.25%とした。
Siは、脱酸剤として有用であり、溶湯の流動性を確保する効果も発揮する。また、Siは、耐水蒸気酸化性を向上させる。しかしながら、Siの含有量が多い場合は、靭性の低下および脆化を促進するため、この観点からは、Siの含有量を可能な限り抑制することが望ましい。また、Siの含有率が1.0%を超えると、上記した特性が著しく低下し、0.1%未満では、溶湯の流動性が悪く、複雑形状の大型鋳造品を製作することが困難になる。そのため、Siの含有率を0.1〜1.0%とした。
Mnは、脱硫剤として有用な元素であり、少なくともMnの含有率が0.1%であることが必要であるが、1.0%を超えると、非金属介在物の生成量が増加する。そのため、Mnの含有率を0.1〜1.0%とした。
Crは、耐酸化性、耐食性に有効であるとともに、析出強化に寄与する微細なCr炭化物の構成元素としても有用である。しかしながら、Crの含有率が20%未満では、700℃近傍での高温水蒸気環境下における耐食性が十分でなく、24%を超えると、鋳造時の共晶炭化物の生成量が著しくなり、十分な強度特性を発揮できなくなる。そのため、Crの含有率を20〜24%とした。
Moは、母相の固溶強化に寄与して高温強度を高めるとともに、高温での熱膨張量を低減する効果を有するが、Moの含有率が8%未満では、これらの効果が認められない。一方、Moの含有率が10%を超えると、高温加熱により脆化相が経時的に析出し、また、合金の比重も増加して偏析傾向が高まる。そのため、Moの含有率を8〜10%とした。
Coは、母相の固溶強化に寄与して高温強度とともに、高温での長時間加熱後の析出物の安定性を高める。Co含有率が10%以上で、これらの効果が発揮される。一方、Co含有率が15%を超えると、加工性や経済性を著しく損なう。そのため、Coの含有率を10〜15%とした。なお、本発明に係る耐熱鋼におけるCoの添加の要否は、耐熱鋼の適用部品ごとに判断される。
Bは、析出物の高温安定性を高めるとともに、結晶粒界の強化に寄与する。これらの効果は、B含有率が0.001%以上で認められるが、0.006%を超えると偏析を助長させるとともに、大気中のN(窒素)と結合して粗大化合物を生成する。そのため、Bの含有率を0.001〜0.006%とした。なお、本耐熱鋼におけるBの添加の要否は、耐熱鋼の適用部品ごとに判断される。
AlおよびTiは、Ni基の耐熱鋳造合金における主強化相であるγ’相の構成元素として通常は不可欠な元素である。しかしながら、大気溶解や大気鋳造が不可避となる大型鋳造部品の製造においては、溶解時の含有量制御や鋳造品中の均一な濃度分布を得ることが難しく、また、溶湯の流動性の低下や非金属介在物の多量発生による機械的性質の低下を生じさせる。したがって、本耐熱鋼においては、AlおよびTiの意図的な添加は行わない。不可避的不純物として最終的なAlおよびTiの残存含有率は、それぞれ0.05%以下に抑制し、可能な限りこれらの残存含有率を0%に近づけることが望ましい。
通常、鉄鋼材料を溶解する溶解炉を流用して製作される本耐熱鋼においては、炉壁からのFeの混入は避けられず、機械的性質に影響を及ぼさない上限として、Feの含有率の上限を5%とした。また、Cu、P、Sについては、原料などから混入する場合が過半である。そこで、Cuの含有率を0.5%以下、Pの含有率を0.015%以下、Sの含有率を0.015%以下に抑制した。また、これらの不可避的不純物の残存含有率は、工業的に可能な限り0%に近づけることが好ましい。
本発明に係る耐熱鋼は、大気溶解および大気鋳造で製作されるため、AlやTiなどの活性元素の脱酸剤としての効果を期待できないこともある。また、非金属介在物の生成量を抑制する観点からMnの添加量に制限を設けているため、脱硫効果が最大限に発揮されない場合もある。また、脱酸あるいは脱硫が不足して、比重が大きい酸化物や硫化物が生成すると、溶湯からの分離が困難なため、それらの生成物が鋳塊中に残存して耐熱鋼の清浄度を低下させる。本発明に係る耐熱鋼においては、微量のREMを添加することで、脱酸および脱硫の効果を発揮し、清浄度を高めるとともに、Sの含有量を低減させた結果、耐熱鋼の溶接性を改善する効果も併せ持つ。本発明に係る耐熱鋼に適したREMは、Ce(セリウム)、La(ランタン)、Nd(ネオジム)、Pr(プラセオジム)の4種の希土類元素を少なくとも含有して構成されることが好ましい。これらREMの総含有率が0.01%未満では、脱酸効果および脱硫効果がともに認められず、一方、1.0%以上では、鋳塊中におけるこれらの残存量が増加し、機械的性質を低下させる。そのため、REMの総含有率を0.01〜1.0%とした。
本発明に係る第5の実施の形態の蒸気タービンを備える蒸気タービン発電システム10は、第1〜第4の実施の形態の超高圧タービン100における外部ケーシング111を構成する材料を変更したこと以外は第1〜第4の各実施の形態の超高圧タービン100における構成と同じである。ここでは、外部ケーシング111を構成する材料について説明する。なお、以下に示す化学組成の割合は、重量%である。
(M7)C:0.12〜0.18、Si:0.2〜0.6、Mn:0.5〜0.9、Cr:1.0〜1.5、V:0.2〜0.35、Mo:0.9〜1.2、Ti:0.01〜0.04を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、この不可避的不純物のうち、Pが0.02以下、Sが0.012以下、Alが0.01以下、Niが0.5以下、Cuが0.35以下に抑制された耐熱鋳鋼。
Cは、炭化物の構成元素として有用な元素である。本発明に係る耐熱鋳鋼においては、Cの含有率が0.12%以上で十分な炭化物の析出量が確保できる。一方、Cの含有率が0.18%を超えると溶接性を阻害するとともに、高温長時間加熱にともなう炭化物の凝集粗大化が促進される。そのため、Cの含有率を0.12〜0.18%とした。
Siは、脱酸剤として有用であり、溶湯の流動性を確保する効果も発揮する。また、耐水蒸気酸化性を向上させる。しかしながら、Siの含有量が多い場合は、靭性の低下および脆化を促進するため、この観点からは、Siの含有量を可能な限り抑制することが望ましい。また、Siの含有率が0.6%を超えると、上記した特性が著しく低下し、0.2%未満では、溶湯の流動性が悪く、複雑形状の大型鋳造品を製作することが困難になる。そのため、Siの含有率を0.2〜0.6%とした。
Mnは、脱硫剤として有用な元素であり、少なくともその含有率が0.5%は必要であるが、0.9%を超えて含有すると非金属介在物の生成量が増加する。そのため、Mnの含有率を0.5〜0.9%とした。
Crは、耐酸化性、耐食性に有効であるとともに、析出強化に寄与する微細なCr炭化物の構成元素としても有用である。しかしながら、これらの効果は、Crの含有率が1.0%未満では発揮されず、1.5%を超えると、高温長時間加熱にともなう炭化物の凝集粗大化を加速する。そのため、Crの含有率を1.0〜1.5%とした。
Vは、微細炭窒化物を形成して析出強化に寄与する。本発明に係る耐熱鋳鋼においては、Vの含有率が0.2%以上で、これらの効果が発揮される。一方、Vの含有率が0.35%を超えると、靭性が低下するとともに高温加熱による脆化が促進される。そのため、Vの含有率を0.2〜0.35%とした。
Moは、母相の固溶強化に寄与して高温強度を高めるとともに、炭化物の安定性を高める効果を有するが、本発明に係る耐熱鋳鋼においては、その含有率が0.9%未満ではこれらの効果が認められない。一方、Moの含有率が1.2%を超えると、靭性が低下するとともに高温加熱による脆化相の析出が促進される。そのため、Moの含有率を0.9〜1.2%とした。
Tiは、大気鋳造が不可避となる大型鋳造部品の製造においては、脱酸剤として有用である。しかしながら、Tiの含有率が0.01%未満では、この効果は認められず、一方、0.04%を超えると、粗大なTi炭窒化物や介在物の生成量が増加する。そのため、Tiの含有率を0.01〜0.04%とした。
耐熱鋳鋼においては、多種類の不可避的不純物が混入し、残存する。そのうち特にP、S、Al、NiおよびCuの5元素において、これらの不可避的不純物は、微量の含有量であれば、耐熱鋳鋼の特性に影響を及ぼさないことは確認できている。そこで、耐熱鋳鋼の特性に影響を及ぼさない範囲で、これらの不可避的不純物の上限を設定し、Pの含有率を0.02%以下、Sの含有率を0.012%以下、Alの含有率を0.01%以下、Niの含有率を0.5%以下、Cuの含有率を0.35%以下とした。また、これらの不可避的不純物の残存含有率は、工業的に可能な限り0%に近づけることが好ましい。
Claims (10)
- 内部ケーシングと外部ケーシングを貫通して配設され、ノズルボックスに連接された内部蒸気管と、
前記外部ケーシングと溶接接合され、前記内部蒸気管の外側に所定の間隔をおいて前記内部蒸気管に沿って配設された外部蒸気管と、
前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間で、少なくとも前記外部蒸気管の溶接部に対向するように前記内部蒸気管に沿って配設された放射熱遮蔽管と
を備え、前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間に冷却用蒸気を流通させる、650℃以上の高温蒸気が導入される蒸気タービンであって、
前記外部ケーシングが、
重量%で、C:0.05〜0.15、Si:0.3以下、Mn:0.1〜1.5、Ni:1.0以下、Cr:9以上10未満、V:0.1〜0.3、Mo:0.6〜1.0、W:1.5〜2.0、Co:1.0〜4.0、Nb:0.02〜0.08、B:0.001〜0.008、N:0.005〜0.1、Ti:0.001〜0.03を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋳鋼で構成され、
前記内部ケーシング、前記内部蒸気管および前記外部蒸気管が、
それぞれ重量%で、C:0.03〜0.25、Si:0.01〜1.0、Mn:0.01〜1.0、Cr:20〜23、Mo:8〜10、Nb:1.15〜3.0を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Fe:5以下、P:0.015以下、S:0.015以下、Cu:0.5以下である耐熱鋼で構成され、
前記放射熱遮蔽管が、
重量%で、C:0.25以下、Si:1.5以下、Mn:2.0以下、Ni:19〜22、Cr:24〜26を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、P:0.045以下、S:0.03以下である耐熱鋼で構成されたことを特徴とする蒸気タービン。 - 内部ケーシングと外部ケーシングを貫通して配設され、ノズルボックスに連接された内部蒸気管と、
前記外部ケーシングと溶接接合され、前記内部蒸気管の外側に所定の間隔をおいて前記内部蒸気管に沿って配設された外部蒸気管と、
前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間で、少なくとも前記外部蒸気管の溶接部に対向するように前記内部蒸気管に沿って配設された放射熱遮蔽管と
を備え、前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間に冷却用蒸気を流通させる、650℃以上の高温蒸気が導入される蒸気タービンであって、
前記外部ケーシングが、
重量%で、C:0.05〜0.15、Si:0.3以下、Mn:0.1〜1.5、Ni:1.0以下、Cr:9以上10未満、V:0.1〜0.3、Mo:0.6〜1.0、W:1.5〜2.0、Co:1.0〜4.0、Nb:0.02〜0.08、B:0.001〜0.008、N:0.005〜0.1、Ti:0.001〜0.03を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋳鋼で構成され、
前記内部ケーシング、前記内部蒸気管および前記外部蒸気管が、
それぞれ重量%で、C:0.10〜0.20、Si:0.01〜0.5、Mn:0.01〜0.5、Cr:20〜23、Co:10〜15、Mo:8〜10、Al:0.01〜1.5、Ti:0.01〜0.6、B:0.001〜0.006を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうちFe:5以下、P:0.015以下、S:0.015以下、Cu:0.5以下である耐熱鋼で構成され、
前記放射熱遮蔽管が、
重量%で、C:0.25以下、Si:1.5以下、Mn:2.0以下、Ni:19〜22、Cr:24〜26を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、P:0.045以下、S:0.03以下である耐熱鋼で構成されたことを特徴とする蒸気タービン。 - 内部ケーシングと外部ケーシングを貫通して配設され、ノズルボックスに連接された内部蒸気管と、
前記外部ケーシングと溶接接合され、前記内部蒸気管の外側に所定の間隔をおいて前記内部蒸気管に沿って配設された外部蒸気管と、
前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間で、少なくとも前記外部蒸気管の溶接部に対向するように前記内部蒸気管に沿って配設された放射熱遮蔽管と
を備え、前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間に冷却用蒸気を流通させる、650℃以上の高温蒸気が導入される蒸気タービンであって、
前記外部ケーシングが、
重量%で、C:0.05〜0.15、Si:0.3以下、Mn:0.1〜1.5、Ni:1.0以下、Cr:9以上10未満、V:0.1〜0.3、Mo:0.6〜1.0、W:1.5〜2.0、Co:1.0〜4.0、Nb:0.02〜0.08、B:0.001〜0.008、N:0.005〜0.1、Ti:0.001〜0.03を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋳鋼で構成され、
前記内部ケーシング、前記内部蒸気管および前記外部蒸気管が、
それぞれ重量%で、C:0.05〜0.25、Si:0.1〜1.0、Mn:0.1〜1.0、Cr:20〜24、Mo:8〜10、Nb:1〜3、REM:0.01〜1.0を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Fe:5以下、Cu:0.5以下、P:0.015以下、S:0.015以下、Co:1以下であり、700〜1000℃で応力除去熱処理が施された耐熱鋼で構成され、
前記放射熱遮蔽管が、
重量%で、C:0.25以下、Si:1.5以下、Mn:2.0以下、Ni:19〜22、Cr:24〜26を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、P:0.045以下、S:0.03以下である耐熱鋼で構成されたことを特徴とする蒸気タービン。 - 内部ケーシングと外部ケーシングを貫通して配設され、ノズルボックスに連接された内部蒸気管と、
前記外部ケーシングと溶接接合され、前記内部蒸気管の外側に所定の間隔をおいて前記内部蒸気管に沿って配設された外部蒸気管と、
前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間で、少なくとも前記外部蒸気管の溶接部に対向するように前記内部蒸気管に沿って配設された放射熱遮蔽管と
を備え、前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間に冷却用蒸気を流通させる、650℃以上の高温蒸気が導入される蒸気タービンであって、
前記外部ケーシングが、
重量%で、C:0.05〜0.15、Si:0.3以下、Mn:0.1〜1.5、Ni:1.0以下、Cr:9以上10未満、V:0.1〜0.3、Mo:0.6〜1.0、W:1.5〜2.0、Co:1.0〜4.0、Nb:0.02〜0.08、B:0.001〜0.008、N:0.005〜0.1、Ti:0.001〜0.03を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋳鋼で構成され、
前記内部ケーシング、前記内部蒸気管および前記外部蒸気管が、
それぞれ重量%で、C:0.05〜0.25、Si:0.1〜1.0、Mn:0.1〜1.0、Cr:20〜24、Co:10〜15、Mo:8〜10、B:0.001〜0.006、REM:0.01〜1.0を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Fe:5以下、Cu:0.5以下、P:0.015以下、S:0.015以下、Al:0.05以下、Ti:0.05以下であり、700〜1000℃で応力除去熱処理が施された耐熱鋼で構成され、
前記放射熱遮蔽管が、
重量%で、C:0.25以下、Si:1.5以下、Mn:2.0以下、Ni:19〜22、Cr:24〜26を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、P:0.045以下、S:0.03以下である耐熱鋼で構成されたことを特徴とする蒸気タービン。 - 内部ケーシングと外部ケーシングを貫通して配設され、ノズルボックスに連接された内部蒸気管と、
前記外部ケーシングと溶接接合され、前記内部蒸気管の外側に所定の間隔をおいて前記内部蒸気管に沿って配設された外部蒸気管と、
前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間で、少なくとも前記外部蒸気管の溶接部に対向するように前記内部蒸気管に沿って配設された放射熱遮蔽管と
を備え、前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間に冷却用蒸気を流通させる、650℃以上の高温蒸気が導入される蒸気タービンであって、
前記外部ケーシングが、
重量%で、C:0.12〜0.18、Si:0.2〜0.6、Mn:0.5〜0.9、Cr:1.0〜1.5、V:0.2〜0.35、Mo:0.9〜1.2、Ti:0.01〜0.04を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、P:0.02以下、S:0.012以下、Al:0.01以下、Ni:0.5以下、Cu:0.35以下である耐熱鋳鋼で構成され、
前記内部ケーシング、前記内部蒸気管および前記外部蒸気管が、
それぞれ重量%で、C:0.03〜0.25、Si:0.01〜1.0、Mn:0.01〜1.0、Cr:20〜23、Mo:8〜10、Nb:1.15〜3.0を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Fe:5以下、P:0.015以下、S:0.015以下、Cu:0.5以下である耐熱鋼で構成され、
前記放射熱遮蔽管が、
重量%で、C:0.25以下、Si:1.5以下、Mn:2.0以下、Ni:19〜22、Cr:24〜26を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、P:0.045以下、S:0.03以下である耐熱鋼で構成されたことを特徴とする蒸気タービン。 - 内部ケーシングと外部ケーシングを貫通して配設され、ノズルボックスに連接された内部蒸気管と、
前記外部ケーシングと溶接接合され、前記内部蒸気管の外側に所定の間隔をおいて前記内部蒸気管に沿って配設された外部蒸気管と、
前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間で、少なくとも前記外部蒸気管の溶接部に対向するように前記内部蒸気管に沿って配設された放射熱遮蔽管と
を備え、前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間に冷却用蒸気を流通させる、650℃以上の高温蒸気が導入される蒸気タービンであって、
前記外部ケーシングが、
重量%で、C:0.12〜0.18、Si:0.2〜0.6、Mn:0.5〜0.9、Cr:1.0〜1.5、V:0.2〜0.35、Mo:0.9〜1.2、Ti:0.01〜0.04を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、P:0.02以下、S:0.012以下、Al:0.01以下、Ni:0.5以下、Cu:0.35以下である耐熱鋳鋼で構成され、
前記内部ケーシング、前記内部蒸気管および前記外部蒸気管が、
それぞれ重量%で、C:0.10〜0.20、Si:0.01〜0.5、Mn:0.01〜0.5、Cr:20〜23、Co:10〜15、Mo:8〜10、Al:0.01〜1.5、Ti:0.01〜0.6、B:0.001〜0.006を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうちFe:5以下、P:0.015以下、S:0.015以下、Cu:0.5以下である耐熱鋼で構成され、
前記放射熱遮蔽管が、
重量%で、C:0.25以下、Si:1.5以下、Mn:2.0以下、Ni:19〜22、Cr:24〜26を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、P:0.045以下、S:0.03以下である耐熱鋼で構成されたことを特徴とする蒸気タービン。 - 内部ケーシングと外部ケーシングを貫通して配設され、ノズルボックスに連接された内部蒸気管と、
前記外部ケーシングと溶接接合され、前記内部蒸気管の外側に所定の間隔をおいて前記内部蒸気管に沿って配設された外部蒸気管と、
前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間で、少なくとも前記外部蒸気管の溶接部に対向するように前記内部蒸気管に沿って配設された放射熱遮蔽管と
を備え、前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間に冷却用蒸気を流通させる、650℃以上の高温蒸気が導入される蒸気タービンであって、
前記外部ケーシングが、
重量%で、C:0.12〜0.18、Si:0.2〜0.6、Mn:0.5〜0.9、Cr:1.0〜1.5、V:0.2〜0.35、Mo:0.9〜1.2、Ti:0.01〜0.04を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、P:0.02以下、S:0.012以下、Al:0.01以下、Ni:0.5以下、Cu:0.35以下である耐熱鋳鋼で構成され、
前記内部ケーシング、前記内部蒸気管および前記外部蒸気管が、
それぞれ重量%で、C:0.05〜0.25、Si:0.1〜1.0、Mn:0.1〜1.0、Cr:20〜24、Mo:8〜10、Nb:1〜3、REM:0.01〜1.0を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Fe:5以下、Cu:0.5以下、P:0.015以下、S:0.015以下、Co:1以下であり、700〜1000℃で応力除去熱処理が施された耐熱鋼で構成され、
前記放射熱遮蔽管が、
重量%で、C:0.25以下、Si:1.5以下、Mn:2.0以下、Ni:19〜22、Cr:24〜26を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、P:0.045以下、S:0.03以下である耐熱鋼で構成されたことを特徴とする蒸気タービン。 - 内部ケーシングと外部ケーシングを貫通して配設され、ノズルボックスに連接された内部蒸気管と、
前記外部ケーシングと溶接接合され、前記内部蒸気管の外側に所定の間隔をおいて前記内部蒸気管に沿って配設された外部蒸気管と、
前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間で、少なくとも前記外部蒸気管の溶接部に対向するように前記内部蒸気管に沿って配設された放射熱遮蔽管と
を備え、前記内部蒸気管と前記外部蒸気管との間に冷却用蒸気を流通させる、650℃以上の高温蒸気が導入される蒸気タービンであって、
前記外部ケーシングが、
重量%で、C:0.12〜0.18、Si:0.2〜0.6、Mn:0.5〜0.9、Cr:1.0〜1.5、V:0.2〜0.35、Mo:0.9〜1.2、Ti:0.01〜0.04を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、P:0.02以下、S:0.012以下、Al:0.01以下、Ni:0.5以下、Cu:0.35以下である耐熱鋳鋼で構成され、
前記内部ケーシング、前記内部蒸気管および前記外部蒸気管が、
それぞれ重量%で、C:0.05〜0.25、Si:0.1〜1.0、Mn:0.1〜1.0、Cr:20〜24、Co:10〜15、Mo:8〜10、B:0.001〜0.006、REM:0.01〜1.0を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Fe:5以下、Cu:0.5以下、P:0.015以下、S:0.015以下、Al:0.05以下、Ti:0.05以下であり、700〜1000℃で応力除去熱処理が施された耐熱鋼で構成され、
前記放射熱遮蔽管が、
重量%で、C:0.25以下、Si:1.5以下、Mn:2.0以下、Ni:19〜22、Cr:24〜26を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、P:0.045以下、S:0.03以下である耐熱鋼で構成されたことを特徴とする蒸気タービン。 - 前記冷却用蒸気が、蒸気タービンの排気蒸気であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載の蒸気タービン。
- 前記冷却用蒸気が、蒸気タービンの途中段落から抽出した蒸気であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載の蒸気タービン。
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