JP4703857B2 - 蒸気タービンの構造部材と構造部材上に保護被覆を形成する方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、基本材料の耐酸化性を高めるため保護被覆を有する、金属製母材でできた構造部材、特に高温蒸気に暴露可能な構造部材に関する。更に本発明は、基本材料を含む金属製母材を有し、高温蒸気に暴露可能な構造部材上に耐酸化性を高めるため保護被覆を形成する方法に関する。
【０００２】
種々の技術分野において、構造部材は高温蒸気、特に水蒸気に曝される。これは、例えば蒸気設備、特に火力発電所の構造部材に起こる。火力発電所の効率を高めるため、特に蒸気のパラメータ（圧力及び温度）を上げることでその効率は向上する。この場合将来的には３００バール迄の圧力と６５０℃以上迄の温度が使用されることになろう。このような高い蒸気のパラメータを実現するには、長時間にわたり高い温度で高度の耐久性を持つ相応しい材料が必要になる。
【０００３】
その際オーステナイト鋼は高い熱膨張率と、低い熱伝導率のような物理的に不所望な特性のため、その限界に達することになるので、現在のところ９〜１２重量％のクロムを含み、長期にわたりフェライト−マルテンサイト鋼の種々の変種が開発されている。
【０００４】
欧州特許出願公開第０３７９６９９号明細書から、熱機械の羽根、特に軸流圧縮機の羽根の腐食及び酸化抵抗を高める方法が公知である。その場合、圧縮器の羽根の基本材料は、フェライト−マルテンサイト材料から成る。この材料上にしっかりと固着する、６〜１５重量％のケイ素、残りアルミニウムから成る表面保護層が、少なくとも３００ｍｌｓの粒子速度による高速法で基本材料の表面上に噴射される。この金属製保護層上に従来のラッカ噴射法により、羽根のカバー層（外側層）を形成する樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレンを塗布する。この方法で、水蒸気及び比較的適度な温度（４５０℃）の存在下、圧縮器の羽根にとって重要な腐食及び摩食抵抗を高めた保護層が羽根上に準備される。
【０００５】
クリスティナ・ベルガー（Christina Berger）及びユルゲン・エーヴァルト（Juergen Ewald）による論文「高負荷される蒸気タービン構造部材の材料概念」（Siemens Power Journal誌、４／９４、第１４〜２１頁）には鍛造又は鋳造されたクロム鋼の材料特性が開示されている。この場合２〜１２重量％のクロム並びにモリブデン、タングステン、ニオブ及びバナジウムの添加物を有するクロム鋼の時間安定性は、温度の上昇に伴い連続的に低下する。５５０〜６００℃の温度で使用するには、１０〜１２重量％のクロム、１重量％のモリブデン、０．５〜０．７５重量％のニッケル、０．２〜０．３重量％のバナジウム、０．１２〜０．２３重量％の炭素そして場合により１重量％のタングステンを含む鍛造軸が記載されている。クロム鋼から形成した鋳造部品は、蒸気タービンの弁、高圧、中圧、低圧及び飽和蒸気タービンの外側及び内側ケーシングに使用される。５５０〜６００℃までの温度で使用される弁及びケーシングには、１０〜１２重量％までのクロムを含有する鋼（その他に０．１２〜０．２２重量％の炭素、０．６５〜１重量％のマンガン、１〜１．１重量％のモリブデン、０．７〜０．８５重量％のニッケル、０．２〜０．３重量％のバナジウム又は更に０．５〜１重量％のタングステンを含んでいてもよい）が使用される。
【０００６】
C.Berger等による論文「蒸気タービン材料：高温鍛造物」（５thInt．Conf．Materials for Advanced Power Engineering、於Liege、ベルギー、１９９４年１０月３〜６日）には時間的に安定な９〜１２重量％のクロムを含むＣｒＭｏＶ鋼の開発に関する展望が記載されている。その場合これらの鋼は在来の火力発電所や原子力発電所のような蒸気力設備に使用されている。このようなクロム鋼から製造される構造部材には、例えばタービン軸、ケーシング、ボルト、タービン羽根、配管、タービンのホイールディスク及び圧力容器がある。新材料、特に９〜１２重量％のクロム鋼についての他の概観は、T.‐U.Kernその他による論文「高温負荷されるターボマシン部品材料の開発」（Stainless Steel World誌、１９９８年１０月、第１９〜２７頁）がある。
【０００７】
９〜１３重量％のクロムを含むクロム鋼の他の使用例は、例えば米国特許第３７６７３９０号明細書で公知である。そこでは、マルテンサイト鋼を蒸気タービンの羽根と蒸気タービンのケーシング部分を接合するボルトに使用している。
【０００８】
欧州特許出願公開第０６３９６９１号明細書には、８〜１３重量％のクロム、０．０５〜０．３重量％の炭素、１重量％以下のケイ素、１重量％以下のマンガン、２重量％以下のニッケル、０．１〜０．５重量％のバナジウム、０．５〜５重量％のタングステン、０．０２５〜０．１重量％の窒素、１．５重量％のモリブデン並びに０．０３〜０．２５重量％のニオブ又は０．０３〜０．５重量％のタンタル又は３重量％以下のレニウム、５重量％以下のコバルト、０．０５重量％以下のホウ素を、マルテンサイト組織で含有する、蒸気タービンのタービンシャフトが記載されている。
【０００９】
本発明の課題は、金属製母材に比べ耐酸化性が向上した、金属製母材を備え高温蒸気に暴露可能な構造部材を提供することにある。本発明の他の課題は、基本材料の耐酸化性を高めるため構造部材上に保護層を形成する方法を提供することにある。
【００１０】
本発明による構造部材に対する課題は、構造部材がその基本材料上に５０μm 以下の厚さのアルミニウムを含有する保護層を有することにより解決される。
【００１１】
その際本発明は、例えば火力発電所での基本材料の使用温度が高い場合、長期安定性を高める他に、蒸気中での耐酸化性に対する要件を高めることも必要になるとの認識から出発する。この場合基本材料の酸化は温度が高くなるにつれて部分的に明らかに増大する。この酸化の問題は、使用する鋼中のクロム含有量を低下すると益々厳しくなる。合金成分としてのクロムが耐スケール性に好影響を与えるため、クロムの含有量が少なくなると、スケール形成速度が高まってしまうからである。例えば蒸気ボイラ管の場合、蒸気が当たる側に生じた厚い酸化層により、金属の基本材料から蒸気への熱伝達が劣化し、そのため管壁の温度が上昇し、蒸気ボイラ管の寿命を低下させることになる。蒸気タービンの場合、例えばねじ結合部及び弁に固体のスケールを生じ、並びに羽根の切欠き中でのスケールの成長により又は羽根出口エッジでのスケールのはげ落ちにより切欠き応力が高まることになりかねない。
【００１２】
基本材料の機械的特性にマイナスの影響を与えることから、クロム、アルミニウム及び／又はケイ素のようなスケールを低減する元素の濃度を高め、基本材料の合金組成を変更することで耐スケール性を得ることは、不可能である。それに対し本発明によるアルミニウムを付加した薄い帯域を有する基本材料では、既に基本材料の耐酸化性の向上は、程度の規模を越えるレベル迄達成される。更にこうして加工を終えた構造部材は、それらがかかる酸化被覆を持つことで問題なく保護される。保護層の厚さが薄いことにより、その機械的特性に不利な影響も生じない。この場合保護層は大部分が、場合により完全にアルミニウムが基本材料中、又は逆に基本材料がアルミニウム層中に拡散することで形成される。アルミニウムの基本材料中への拡散及び基本材料の原子のアルミニウム層への拡散は、基本材料の焼戻し温度以下の温度での熱処理の枠内で行え、その結果、構造部材を新たに熱処理する必要はなくなる。このような拡散は、場合により構造部材をその場を支配する温度で使用する際に起こることがある。アルミニウムと基本材料の合金元素との金属結合により、高度の接着性が生ずる。加えてこの保護層は高い硬度を持ち、そのため同様に高い耐摩耗性も示す。更に保護層の層厚の極めて一様な形成が、近づき難い部位にも簡単な塗布法により達成可能となる。
【００１３】
この場合の保護層の厚さは、好ましくは２０μm以下、特に１０μm以下である。この層が５〜１０μmであると有利である。
【００１４】
この場合、保護層中のアルミニウムの量が５０重量％以上であると望ましい。
【００１５】
この保護層はアルミニウムの他に鉄及びクロムも含んでいるとよく、その際、これらは例えば基本材料から保護層中に拡散させても、アルミニウム含有層を基本材料上に施してもよい。更にこの保護層はアルミニウムの他にケイ素を特に２０重量％迄含んでいてもよい。適切なケイ素の混和により、保護層の硬度並びに他の機械的特性を目標通りに調整することができる。
【００１６】
構造部材の基本材料は、好ましくはクロム鋼である。これは０．５〜２．５重量％のクロム及び８〜１２重量％、特に９〜約１０重量％のクロムを含んでもよい。このようなクロム鋼は、クロムの他に０．１〜１．０重量％、好ましくは０．４５重量％のマンガンを含んでいてもよい。同様にこのクロム鋼は、０．０５〜０．２５重量％の炭素、０．６重量％以下、好ましくは約０．１重量％のケイ素、０．５〜２重量％、好ましくは約１重量％のモリブデン、１．５重量％迄、好ましくは０．７４重量％のニッケル、０．１〜０．５重量％、好ましくは約０．１８重量％のバナジウム、０．５〜２重量％、好ましくは０．８重量％のタングステン、０．５重量％迄、好ましくは約０．０４５重量％のニオブ、０．１重量％以下、好ましくは約０．０５重量％の窒素並びに場合によっては０．１重量％以下、好ましくは約０．０５重量％のホウ素の添加物を含有してもよい。
【００１７】
この基本材料は、マルテンサイト又はフェライト−マルテンサイト又はフェライトであると有利である。
【００１８】
この薄い保護層を有する構造部材は、蒸気タービン又は蒸気ボイラの部品、特に蒸気ボイラ管である。この部材は鍛造部品又は鋳造部品であってもよい。この場合、蒸気タービンの構造部材はタービンの羽根、弁、タービンシャフト、タービンシャフトのホイールディスク、ねじ、ボルト、ナット等の接合素子、ケーシング部品（内側ケーシング、案内羽根支柱、外側ケーシング）、配管又は類似物であってもよい。
【００１９】
高温蒸気に暴露可能な構造部材の耐酸化性を高めるため、保護層を形成する方法に関する課題は、基本材料を有する金属製母材上に５０μm以下の厚さのアルミニウム顔料を含む層を施し、アルミニウム含有保護層の形成のため、アルミニウムと基本材料との反応が起こるよう、この構造部材を基本材料の焼戻し温度以下の温度に保持する。
【００２０】
この場合アルミニウム含有層を、拡散のためアルミニウムの融解温度範囲の温度、特に６５０〜７２０℃の温度に保持する。この温度は更に低くてもよい。場合によっては、この拡散を、構造部材を蒸気設備内で使用中にその場を支配する使用温度で行ってもよい。この構造部材を、反応を行うのに相応しい温度に少なくとも５分、好ましくは１５分以上、場合によっては数時間にわたり曝す。
【００２１】
アルミニウムを含む層は、特に平均的に５〜３０μm、特に１０〜２ ０μmの厚さで施すとよい。アルミニウム顔料を含む薄い層の被着は、例えば無機の高温ラッカにより行われる。この層は吹付けで施してもよく、それにより構造部材に相応しい保護被覆を、近づき難い部位にも設けられる。基本材料と被覆とを反応させる構造部材の熱処理は、例えば炉中や他の適切な熱源によっても実施可能である。施したアルミニウム顔料を含む層の熱処理後、約５〜１０μmの厚さのＦｅ−Ａｌ−Ｃｒを含み極めて密着した保護層が形成され、即ちアルミニウムと基本材料との間に金属間化合物の層が生ずる。クロム鋼上に層を施すことで、基本材料のスケールの挙動の著しい改善が達成される。アルミニウム含有量が高いため（特に５０重量％以上）、アルミニウム顔料と基本材料との反応で生じる保護層、特に拡散層中の構造部材の耐酸化性は明らかに高まる。こうして形成した保護層は、例えば約１２００の高い硬度（ヴィッカース硬度、Ｈｖ）を示す。
【００２２】
或いはまた、このような薄いアルミニウム含有層の被着は、浸漬によるアルミめっき処理で行ってもよい。このアルミニウム浸漬プロセスへの変更は、通常のアルミニウム含有層の厚さが２０〜４００μmであるのに対して、層の厚さを相応しく低減することができる。溶融浸漬法により設けたアルミニウム溶融浸漬層は、鉄と共に複数の相（Ｅｔａ相／Ｆｅ2Ａｌ5、Ｚｅｔａ相／ＦｅＡｌ2、Ｔｅｔａ相／ＦｅＡｌ3）を形成する。従来の単一の鋼部品の溶融浸漬法（溶融アルミめっき）では、適切に予め熱処理した、被覆すべき構造部材を６５０〜８００℃の融解液状アルミニウム又はアルミニウム合金浴中に浸漬し、５〜６０秒の持続時間の後に、再び取り出す。この場合、金属間化合物の保護層と、その上のアルミニウムカバー層とが形成される。従来の溶融アルミめっきで形成されるこれらの被覆は、上にあるアルミニウムカバー層により、アルミニウムが蒸気に当たることで水蒸気回路中に入り込み、不所望な難溶性のケイ酸アルミニウム沈積物を生じ得る随伴現象を惹起する危険性がある。
【００２３】
図示の実施例に基づき、保護層を有する構造部材の製造方法並びにこの構造部材について以下に詳述する。図面は一部を概略的に示し、縮尺通りではない。
【００２４】
図１は蒸気タービン設備１ｂを有する蒸気発電所１を示す。蒸気タービン設備１ｂは、発電機２２と接続した蒸気タービン２０、蒸気タービン２０に組込まれた水−蒸気循環路２４内の蒸気タービン２０の後方に接続された復水器２６並びに蒸気ボイラ３０を含む。蒸気ボイラ３０は廃熱−貫流蒸気ボイラとして形成され、ガスタービン１ａの高温の排ガスを送り込まれる。代替的に、蒸気ボイラ３０は石炭、油、木等の燃料をたく蒸気ボイラとして形成してもよい。この蒸気ボイラ３０は、蒸気タービン２０用の蒸気を発生し、酸化保護用の保護層８２（図３参照）を持つ、多数の蒸気ボイラ管２７を有する。この蒸気タービン２０は高圧部タービン２０ａ、中圧部タービン２０ｂ並びに低圧部タービン２０ｃからなり、それらは共通のシャフト３２を介して発電機２２を駆動する。
【００２５】
ガスタービン１ａは空気圧縮器４に接続したタービン２と、このタービンの予め接続された燃焼室６からなり、燃焼室６は空気圧縮器の外気管８に接続している。タービン２の燃焼室６内に燃料管１０が通じている。このタービン２及び空気圧縮器４並びに発電機１２は共通の軸１４に載っている。タービン２内での仕事を終えた作動媒体ＡＭ又は煙道ガスを供給するため、排ガス管３４は貫流式蒸気ボイラ３０の入口３０ａに接続している。ガスタービン２での仕事を終えた作動媒体ＡＭ（熱ガス）は、循環式蒸気ボイラ３０からその出口３０ｂを介し、詳細は図示しない煙突の方向に流出する。
【００２６】
蒸気タービン２０の後方に接続された復水器２６は、復水ポンプ３６が接続されてた復水管３５を介して給水タンク３８と接続している。この給水タンク３８は、出口側で給水ポンプ４２が接続している給水本管４０を介し貫流式蒸気ボイラ３０内に配置されるエコノマイザ又は高圧予熱器４４と接続している。この高圧予熱器４４は、出口側で貫流式運転のため設置された蒸発器４６と接続している。蒸発器４６は、蒸発器の側から見て出口側にある水分離器５０が接続する蒸気管４８を介して過熱器５２に結合している。言い換えれば、水分離器５０は蒸発器４６と過熱器５２との間に接続されている。
【００２７】
過熱器５２は、出口側で蒸気管５３を介して蒸気タービン２０の高圧部２０ａの蒸気入口５４と接続している。蒸気タービン２０の高圧部２０ａの蒸気出口５６は、中間の過熱器５８を介し蒸気タービン２０の中圧部２０ｂの蒸気入口６０に接続している。蒸気出口６２は溢流管６４を介し蒸気タービン２０の低圧部２０ｃの蒸気入口６６と接続している。蒸気タービン２０の低圧部２０ｃの蒸気出口６８は、蒸気管７０を介して復水器２６につながり、その結果閉鎖した水−蒸気循環路２４が形成される。
【００２８】
蒸発器４６と過熱器５２の間に接続された水分離器５０に、分離された水Ｗ用の吸引管７２が接続している。補助的に、水分離器５０に弁７３で遮断可能な排水管７４が接続している。吸引管７２は、出口側でジェットポンプ７５と接続しており、該ポンプは一次側で蒸気タービン２０の水−蒸気循環路２４から取り出された媒質で駆動される。その際ジェットポンプ７５は一次側の出口側で、同様に水−蒸気循環路２４に接続している。ジェットポンプ７５は入口側で蒸気管５３と、従ってまた過熱器５２の出口と接続しており、弁７６を介して遮断可能な蒸気管７８に接続している。蒸気管７８は、出口側で蒸気タービン２０の高圧部２０ａの蒸気出口５６を中間の過熱器５８と接続する蒸気管９０に通じている。従って図１の実施例では、ジェットポンプ７５は水−蒸気循環路２４から取り出された蒸気Ｄを駆動媒体として運転可能である。必要に応じて蒸気（タービン）設備１ｂの部品は５０μm以下の厚さのアルミニウム含有保護層を備えていてもよい（図３参照）。
【００２９】
図２は回転軸１０２に沿って延びるタービンシャフト１０１を持つ蒸気タービン設備の縦断面を概略切断面で示す。タービンシャフト１０１は２つの部分タービンシャフト１０１ａ、１０１ｂからなっており、それらは軸受け１２９ｂの領域内で互いに固く接合している。この蒸気タービン設備は、各々内側ケーシング１２１と、これを囲む外側ケーシング１２２とを持つ高圧部タービン１２３および中圧部タービン１２５を有する。高圧部タービン１２３は鍋型構造に形成されている。中圧部タービン１２５は２つの流れが生じるように形成されている。同様に中圧部タービン１２５は１つの流れが生じるように形成可能である。回転軸１０２に沿い、高圧部タービン１２３と中圧部タービン１２５との間に軸受け１２９ｂが配置されており、タービンシャフト１０１は軸受け１２９ｂ内に軸受け領域１３２を有する。タービンシャフト１０１は高圧部タービン１２３の横のもう１つの軸受け１２９ａ上に配置されている。この軸受け１２９ａの領域内に、高圧部タービン１２３はシャフトパッキン１２４を有する。タービンシャフト１０１は中圧部タービン１２５の外側ケーシング１２２に対し、別の２つのシャフトパッキン１２４により気密にされている。高圧蒸気流入領域１２７と蒸気排出領域１１６との間で、高圧部タービン１２３内のタービンシャフト１０１は回転羽根１１３を有する。蒸気の流動方向に、回転羽根１１３からなる各列、案内羽根１３０からなる列が軸方向につながっている。中圧部タービン１２５は中央の蒸気流入領域１１５を有する。この蒸気流入領域１１５に属するタービンシャフト１０１は、放射対称のシャフト遮蔽物１０９（カバープレート）を持ち、これは、１つには中圧部タービン１２５の蒸気流を２つの流れに分け、また１つには高温の蒸気がタービンシャフト１０１と直接接触するのを阻止する役目をする。タービンシャフト１０１は中圧部タービン１２５内に中圧案内羽根１３１と中圧回転羽根１１４を持つ。中圧部タービン１２５の流出短管１２６から流れ出る蒸気は、この流体技術上後方に接続された低圧部タービン（図示せず）に達する。
【００３０】
図３は、一例として蒸気ボイラ管２７、タービンシャフト１０１、タービンの外側ケーシング１２２、内側ケーシング１２１（案内羽根支持部）、シャフト遮蔽物１０９、弁又はそれに類するもの等、蒸気タービン設備の部品のような、構造部材８０の表面に近い範囲の縦断面を切断して示す。構造部材８０は基本材料８１、例えば９〜１２重量％のクロムと、場合によってはモリブデン、バナジウム、炭素、ケイ素、タングステン、マンガン、ニオブ、残り鉄等の他の合金元素からなるクロム鋼を有する。この基本材料８１は、アルミニウムを５０重量％以上含有する保護層８２に移行していく。保護層８２の平均の厚さＤは約１０μmである。図示の切断面は顕微鏡により１０００倍に拡大してある。この場合基本材料８１は約３００のヴィッカース硬度を、また保護層は約１２００のヴィッカース硬度を示す。保護層８２により耐酸化性及び構造部材８０のスケール安定性は６００℃以上迄の高い蒸気温度でも明らかに高まり、これは蒸気タービン設備に使用した場合もしくは６５０℃以上の蒸気に当てた場合、構造部材８０の寿命を明らかに向上させる。その際金属製保護層８２は同様に、保護層８２を有する構造部材８０の外側表面（カバー層）を構成する。保護層８２の外側表面は蒸気タービン設備の稼動中に高温蒸気に当てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による蒸気力設備の概略系統図。
【図２】 本発明の蒸気タービン設備の概略切断面図。
【図３】 本発明のアルミニウム含有保護層の顕微鏡写真。
【符号の説明】
１ 蒸気発電所
１ａ、２ ガスタービン
１ｂ タービン設備
４ 空気圧縮器
６ 燃焼室
８ 外気管
１０ 燃料管
１４、３２ 共通のシャフト
２０、１２５ 蒸気タービン
２０ａ、１２３ 高圧部タービン
２０ｂ、１２５ 中圧部タービン
２０ｃ 低圧部タービン
１２、２２ 発電機
２４ 水−蒸気循環路
２６ 復水器
２７ 管（蒸気ボイラ管）
３０ 蒸気ボイラ
３０ａ 蒸気ボイラの入口
３０ｂ 蒸気ボイラの出口
３４ 排ガス管
３５ 復水管
３６ 復水ポンプ
３８ 給水タンク
４０ 給水本管
４２ 給水ポンプ
４４ エコノマイザ
４６ 蒸発器
４８、５３ 蒸気管
５０ 水分離器
５２ 過熱器
５４ 高圧部２０ａの蒸気入口
５６ 高圧部２０ａの蒸気出口
５８ 中間過熱器
６０ 中圧部２０ｂの蒸気入口
６２ 中圧部２０ｂの蒸気出口
６４ 溢流管
６６ 低圧部２０ｃの蒸気入口
６８ 低圧部２０ｃの蒸気出口
７０、７８、９０ 蒸気管
７２ Ｗ用吸引管
７３、７６ 弁
７４ 排水管
７５ ジェットポンプ
８０ 構造部材
８１ 基本材料（金属製母材）
８２ 保護層
１０１ タービンシャフト
１０２ 回転軸
１０１ａ、１０１ｂ 部分タービンシャフト
１０９ 放射対称のシャフト遮蔽物
１１３、１１４ 回転羽根
１１５ 中心の蒸気流入領域
１１６ 蒸気排出領域
１２１、１２２ 内側ケーシング
１２４ シャフトパッキン
１２６ 中圧部タービンの流出短管
１２７ 高圧蒸気流入領域
１３１ 中圧案内羽根
１２９ａ、１２９ｂ 軸受け
１３２ 軸受け範囲
ＡＭ 作動媒体
Ｗ 分離器により分離された水
Ｄ 蒸気
本発明は、基本材料の耐酸化性を高めるため保護被覆を有する、金属製母材でできた構造部材、特に高温蒸気に暴露可能な構造部材に関する。更に本発明は、基本材料を含む金属製母材を有し、高温蒸気に暴露可能な構造部材上に耐酸化性を高めるため保護被覆を形成する方法に関する。
【０００２】
種々の技術分野において、構造部材は高温蒸気、特に水蒸気に曝される。これは、例えば蒸気設備、特に火力発電所の構造部材に起こる。火力発電所の効率を高めるため、特に蒸気のパラメータ（圧力及び温度）を上げることでその効率は向上する。この場合将来的には３００バール迄の圧力と６５０℃以上迄の温度が使用されることになろう。このような高い蒸気のパラメータを実現するには、長時間にわたり高い温度で高度の耐久性を持つ相応しい材料が必要になる。
【０００３】
その際オーステナイト鋼は高い熱膨張率と、低い熱伝導率のような物理的に不所望な特性のため、その限界に達することになるので、現在のところ９〜１２重量％のクロムを含み、長期にわたりフェライト−マルテンサイト鋼の種々の変種が開発されている。
【０００４】
欧州特許出願公開第０３７９６９９号明細書から、熱機械の羽根、特に軸流圧縮機の羽根の腐食及び酸化抵抗を高める方法が公知である。その場合、圧縮器の羽根の基本材料は、フェライト−マルテンサイト材料から成る。この材料上にしっかりと固着する、６〜１５重量％のケイ素、残りアルミニウムから成る表面保護層が、少なくとも３００ｍｌｓの粒子速度による高速法で基本材料の表面上に噴射される。この金属製保護層上に従来のラッカ噴射法により、羽根のカバー層（外側層）を形成する樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレンを塗布する。この方法で、水蒸気及び比較的適度な温度（４５０℃）の存在下、圧縮器の羽根にとって重要な腐食及び摩食抵抗を高めた保護層が羽根上に準備される。
【０００５】
クリスティナ・ベルガー（Christina Berger）及びユルゲン・エーヴァルト（Juergen Ewald）による論文「高負荷される蒸気タービン構造部材の材料概念」（Siemens Power Journal誌、４／９４、第１４〜２１頁）には鍛造又は鋳造されたクロム鋼の材料特性が開示されている。この場合２〜１２重量％のクロム並びにモリブデン、タングステン、ニオブ及びバナジウムの添加物を有するクロム鋼の時間安定性は、温度の上昇に伴い連続的に低下する。５５０〜６００℃の温度で使用するには、１０〜１２重量％のクロム、１重量％のモリブデン、０．５〜０．７５重量％のニッケル、０．２〜０．３重量％のバナジウム、０．１２〜０．２３重量％の炭素そして場合により１重量％のタングステンを含む鍛造軸が記載されている。クロム鋼から形成した鋳造部品は、蒸気タービンの弁、高圧、中圧、低圧及び飽和蒸気タービンの外側及び内側ケーシングに使用される。５５０〜６００℃までの温度で使用される弁及びケーシングには、１０〜１２重量％までのクロムを含有する鋼（その他に０．１２〜０．２２重量％の炭素、０．６５〜１重量％のマンガン、１〜１．１重量％のモリブデン、０．７〜０．８５重量％のニッケル、０．２〜０．３重量％のバナジウム又は更に０．５〜１重量％のタングステンを含んでいてもよい）が使用される。
【０００６】
C.Berger等による論文「蒸気タービン材料：高温鍛造物」（５thInt．Conf．Materials for Advanced Power Engineering、於Liege、ベルギー、１９９４年１０月３〜６日）には時間的に安定な９〜１２重量％のクロムを含むＣｒＭｏＶ鋼の開発に関する展望が記載されている。その場合これらの鋼は在来の火力発電所や原子力発電所のような蒸気力設備に使用されている。このようなクロム鋼から製造される構造部材には、例えばタービン軸、ケーシング、ボルト、タービン羽根、配管、タービンのホイールディスク及び圧力容器がある。新材料、特に９〜１２重量％のクロム鋼についての他の概観は、T.‐U.Kernその他による論文「高温負荷されるターボマシン部品材料の開発」（Stainless Steel World誌、１９９８年１０月、第１９〜２７頁）がある。
【０００７】
９〜１３重量％のクロムを含むクロム鋼の他の使用例は、例えば米国特許第３７６７３９０号明細書で公知である。そこでは、マルテンサイト鋼を蒸気タービンの羽根と蒸気タービンのケーシング部分を接合するボルトに使用している。
【０００８】
欧州特許出願公開第０６３９６９１号明細書には、８〜１３重量％のクロム、０．０５〜０．３重量％の炭素、１重量％以下のケイ素、１重量％以下のマンガン、２重量％以下のニッケル、０．１〜０．５重量％のバナジウム、０．５〜５重量％のタングステン、０．０２５〜０．１重量％の窒素、１．５重量％のモリブデン並びに０．０３〜０．２５重量％のニオブ又は０．０３〜０．５重量％のタンタル又は３重量％以下のレニウム、５重量％以下のコバルト、０．０５重量％以下のホウ素を、マルテンサイト組織で含有する、蒸気タービンのタービンシャフトが記載されている。
【０００９】
本発明の課題は、金属製母材に比べ耐酸化性が向上した、金属製母材を備え高温蒸気に暴露可能な構造部材を提供することにある。本発明の他の課題は、基本材料の耐酸化性を高めるため構造部材上に保護層を形成する方法を提供することにある。
【００１０】
本発明による構造部材に対する課題は、構造部材がその基本材料上に５０μm 以下の厚さのアルミニウムを含有する保護層を有することにより解決される。
【００１１】
その際本発明は、例えば火力発電所での基本材料の使用温度が高い場合、長期安定性を高める他に、蒸気中での耐酸化性に対する要件を高めることも必要になるとの認識から出発する。この場合基本材料の酸化は温度が高くなるにつれて部分的に明らかに増大する。この酸化の問題は、使用する鋼中のクロム含有量を低下すると益々厳しくなる。合金成分としてのクロムが耐スケール性に好影響を与えるため、クロムの含有量が少なくなると、スケール形成速度が高まってしまうからである。例えば蒸気ボイラ管の場合、蒸気が当たる側に生じた厚い酸化層により、金属の基本材料から蒸気への熱伝達が劣化し、そのため管壁の温度が上昇し、蒸気ボイラ管の寿命を低下させることになる。蒸気タービンの場合、例えばねじ結合部及び弁に固体のスケールを生じ、並びに羽根の切欠き中でのスケールの成長により又は羽根出口エッジでのスケールのはげ落ちにより切欠き応力が高まることになりかねない。
【００１２】
基本材料の機械的特性にマイナスの影響を与えることから、クロム、アルミニウム及び／又はケイ素のようなスケールを低減する元素の濃度を高め、基本材料の合金組成を変更することで耐スケール性を得ることは、不可能である。それに対し本発明によるアルミニウムを付加した薄い帯域を有する基本材料では、既に基本材料の耐酸化性の向上は、程度の規模を越えるレベル迄達成される。更にこうして加工を終えた構造部材は、それらがかかる酸化被覆を持つことで問題なく保護される。保護層の厚さが薄いことにより、その機械的特性に不利な影響も生じない。この場合保護層は大部分が、場合により完全にアルミニウムが基本材料中、又は逆に基本材料がアルミニウム層中に拡散することで形成される。アルミニウムの基本材料中への拡散及び基本材料の原子のアルミニウム層への拡散は、基本材料の焼戻し温度以下の温度での熱処理の枠内で行え、その結果、構造部材を新たに熱処理する必要はなくなる。このような拡散は、場合により構造部材をその場を支配する温度で使用する際に起こることがある。アルミニウムと基本材料の合金元素との金属結合により、高度の接着性が生ずる。加えてこの保護層は高い硬度を持ち、そのため同様に高い耐摩耗性も示す。更に保護層の層厚の極めて一様な形成が、近づき難い部位にも簡単な塗布法により達成可能となる。
【００１３】
この場合の保護層の厚さは、好ましくは２０μm以下、特に１０μm以下である。この層が５〜１０μmであると有利である。
【００１４】
この場合、保護層中のアルミニウムの量が５０重量％以上であると望ましい。
【００１５】
この保護層はアルミニウムの他に鉄及びクロムも含んでいるとよく、その際、これらは例えば基本材料から保護層中に拡散させても、アルミニウム含有層を基本材料上に施してもよい。更にこの保護層はアルミニウムの他にケイ素を特に２０重量％迄含んでいてもよい。適切なケイ素の混和により、保護層の硬度並びに他の機械的特性を目標通りに調整することができる。
【００１６】
構造部材の基本材料は、好ましくはクロム鋼である。これは０．５〜２．５重量％のクロム及び８〜１２重量％、特に９〜約１０重量％のクロムを含んでもよい。このようなクロム鋼は、クロムの他に０．１〜１．０重量％、好ましくは０．４５重量％のマンガンを含んでいてもよい。同様にこのクロム鋼は、０．０５〜０．２５重量％の炭素、０．６重量％以下、好ましくは約０．１重量％のケイ素、０．５〜２重量％、好ましくは約１重量％のモリブデン、１．５重量％迄、好ましくは０．７４重量％のニッケル、０．１〜０．５重量％、好ましくは約０．１８重量％のバナジウム、０．５〜２重量％、好ましくは０．８重量％のタングステン、０．５重量％迄、好ましくは約０．０４５重量％のニオブ、０．１重量％以下、好ましくは約０．０５重量％の窒素並びに場合によっては０．１重量％以下、好ましくは約０．０５重量％のホウ素の添加物を含有してもよい。
【００１７】
この基本材料は、マルテンサイト又はフェライト−マルテンサイト又はフェライトであると有利である。
【００１８】
この薄い保護層を有する構造部材は、蒸気タービン又は蒸気ボイラの部品、特に蒸気ボイラ管である。この部材は鍛造部品又は鋳造部品であってもよい。この場合、蒸気タービンの構造部材はタービンの羽根、弁、タービンシャフト、タービンシャフトのホイールディスク、ねじ、ボルト、ナット等の接合素子、ケーシング部品（内側ケーシング、案内羽根支柱、外側ケーシング）、配管又は類似物であってもよい。
【００１９】
高温蒸気に暴露可能な構造部材の耐酸化性を高めるため、保護層を形成する方法に関する課題は、基本材料を有する金属製母材上に５０μm以下の厚さのアルミニウム顔料を含む層を施し、アルミニウム含有保護層の形成のため、アルミニウムと基本材料との反応が起こるよう、この構造部材を基本材料の焼戻し温度以下の温度に保持する。
【００２０】
この場合アルミニウム含有層を、拡散のためアルミニウムの融解温度範囲の温度、特に６５０〜７２０℃の温度に保持する。この温度は更に低くてもよい。場合によっては、この拡散を、構造部材を蒸気設備内で使用中にその場を支配する使用温度で行ってもよい。この構造部材を、反応を行うのに相応しい温度に少なくとも５分、好ましくは１５分以上、場合によっては数時間にわたり曝す。
【００２１】
アルミニウムを含む層は、特に平均的に５〜３０μm、特に１０〜２ ０μmの厚さで施すとよい。アルミニウム顔料を含む薄い層の被着は、例えば無機の高温ラッカにより行われる。この層は吹付けで施してもよく、それにより構造部材に相応しい保護被覆を、近づき難い部位にも設けられる。基本材料と被覆とを反応させる構造部材の熱処理は、例えば炉中や他の適切な熱源によっても実施可能である。施したアルミニウム顔料を含む層の熱処理後、約５〜１０μmの厚さのＦｅ−Ａｌ−Ｃｒを含み極めて密着した保護層が形成され、即ちアルミニウムと基本材料との間に金属間化合物の層が生ずる。クロム鋼上に層を施すことで、基本材料のスケールの挙動の著しい改善が達成される。アルミニウム含有量が高いため（特に５０重量％以上）、アルミニウム顔料と基本材料との反応で生じる保護層、特に拡散層中の構造部材の耐酸化性は明らかに高まる。こうして形成した保護層は、例えば約１２００の高い硬度（ヴィッカース硬度、Ｈｖ）を示す。
【００２２】
或いはまた、このような薄いアルミニウム含有層の被着は、浸漬によるアルミめっき処理で行ってもよい。このアルミニウム浸漬プロセスへの変更は、通常のアルミニウム含有層の厚さが２０〜４００μmであるのに対して、層の厚さを相応しく低減することができる。溶融浸漬法により設けたアルミニウム溶融浸漬層は、鉄と共に複数の相（Ｅｔａ相／Ｆｅ2Ａｌ5、Ｚｅｔａ相／ＦｅＡｌ2、Ｔｅｔａ相／ＦｅＡｌ3）を形成する。従来の単一の鋼部品の溶融浸漬法（溶融アルミめっき）では、適切に予め熱処理した、被覆すべき構造部材を６５０〜８００℃の融解液状アルミニウム又はアルミニウム合金浴中に浸漬し、５〜６０秒の持続時間の後に、再び取り出す。この場合、金属間化合物の保護層と、その上のアルミニウムカバー層とが形成される。従来の溶融アルミめっきで形成されるこれらの被覆は、上にあるアルミニウムカバー層により、アルミニウムが蒸気に当たることで水蒸気回路中に入り込み、不所望な難溶性のケイ酸アルミニウム沈積物を生じ得る随伴現象を惹起する危険性がある。
【００２３】
図示の実施例に基づき、保護層を有する構造部材の製造方法並びにこの構造部材について以下に詳述する。図面は一部を概略的に示し、縮尺通りではない。
【００２４】
図１は蒸気タービン設備１ｂを有する蒸気発電所１を示す。蒸気タービン設備１ｂは、発電機２２と接続した蒸気タービン２０、蒸気タービン２０に組込まれた水−蒸気循環路２４内の蒸気タービン２０の後方に接続された復水器２６並びに蒸気ボイラ３０を含む。蒸気ボイラ３０は廃熱−貫流蒸気ボイラとして形成され、ガスタービン１ａの高温の排ガスを送り込まれる。代替的に、蒸気ボイラ３０は石炭、油、木等の燃料をたく蒸気ボイラとして形成してもよい。この蒸気ボイラ３０は、蒸気タービン２０用の蒸気を発生し、酸化保護用の保護層８２（図３参照）を持つ、多数の蒸気ボイラ管２７を有する。この蒸気タービン２０は高圧部タービン２０ａ、中圧部タービン２０ｂ並びに低圧部タービン２０ｃからなり、それらは共通のシャフト３２を介して発電機２２を駆動する。
【００２５】
ガスタービン１ａは空気圧縮器４に接続したタービン２と、このタービンの予め接続された燃焼室６からなり、燃焼室６は空気圧縮器の外気管８に接続している。タービン２の燃焼室６内に燃料管１０が通じている。このタービン２及び空気圧縮器４並びに発電機１２は共通の軸１４に載っている。タービン２内での仕事を終えた作動媒体ＡＭ又は煙道ガスを供給するため、排ガス管３４は貫流式蒸気ボイラ３０の入口３０ａに接続している。ガスタービン２での仕事を終えた作動媒体ＡＭ（熱ガス）は、循環式蒸気ボイラ３０からその出口３０ｂを介し、詳細は図示しない煙突の方向に流出する。
【００２６】
蒸気タービン２０の後方に接続された復水器２６は、復水ポンプ３６が接続されてた復水管３５を介して給水タンク３８と接続している。この給水タンク３８は、出口側で給水ポンプ４２が接続している給水本管４０を介し貫流式蒸気ボイラ３０内に配置されるエコノマイザ又は高圧予熱器４４と接続している。この高圧予熱器４４は、出口側で貫流式運転のため設置された蒸発器４６と接続している。蒸発器４６は、蒸発器の側から見て出口側にある水分離器５０が接続する蒸気管４８を介して過熱器５２に結合している。言い換えれば、水分離器５０は蒸発器４６と過熱器５２との間に接続されている。
【００２７】
過熱器５２は、出口側で蒸気管５３を介して蒸気タービン２０の高圧部２０ａの蒸気入口５４と接続している。蒸気タービン２０の高圧部２０ａの蒸気出口５６は、中間の過熱器５８を介し蒸気タービン２０の中圧部２０ｂの蒸気入口６０に接続している。蒸気出口６２は溢流管６４を介し蒸気タービン２０の低圧部２０ｃの蒸気入口６６と接続している。蒸気タービン２０の低圧部２０ｃの蒸気出口６８は、蒸気管７０を介して復水器２６につながり、その結果閉鎖した水−蒸気循環路２４が形成される。
【００２８】
蒸発器４６と過熱器５２の間に接続された水分離器５０に、分離された水Ｗ用の吸引管７２が接続している。補助的に、水分離器５０に弁７３で遮断可能な排水管７４が接続している。吸引管７２は、出口側でジェットポンプ７５と接続しており、該ポンプは一次側で蒸気タービン２０の水−蒸気循環路２４から取り出された媒質で駆動される。その際ジェットポンプ７５は一次側の出口側で、同様に水−蒸気循環路２４に接続している。ジェットポンプ７５は入口側で蒸気管５３と、従ってまた過熱器５２の出口と接続しており、弁７６を介して遮断可能な蒸気管７８に接続している。蒸気管７８は、出口側で蒸気タービン２０の高圧部２０ａの蒸気出口５６を中間の過熱器５８と接続する蒸気管９０に通じている。従って図１の実施例では、ジェットポンプ７５は水−蒸気循環路２４から取り出された蒸気Ｄを駆動媒体として運転可能である。必要に応じて蒸気（タービン）設備１ｂの部品は５０μm以下の厚さのアルミニウム含有保護層を備えていてもよい（図３参照）。
【００２９】
図２は回転軸１０２に沿って延びるタービンシャフト１０１を持つ蒸気タービン設備の縦断面を概略切断面で示す。タービンシャフト１０１は２つの部分タービンシャフト１０１ａ、１０１ｂからなっており、それらは軸受け１２９ｂの領域内で互いに固く接合している。この蒸気タービン設備は、各々内側ケーシング１２１と、これを囲む外側ケーシング１２２とを持つ高圧部タービン１２３および中圧部タービン１２５を有する。高圧部タービン１２３は鍋型構造に形成されている。中圧部タービン１２５は２つの流れが生じるように形成されている。同様に中圧部タービン１２５は１つの流れが生じるように形成可能である。回転軸１０２に沿い、高圧部タービン１２３と中圧部タービン１２５との間に軸受け１２９ｂが配置されており、タービンシャフト１０１は軸受け１２９ｂ内に軸受け領域１３２を有する。タービンシャフト１０１は高圧部タービン１２３の横のもう１つの軸受け１２９ａ上に配置されている。この軸受け１２９ａの領域内に、高圧部タービン１２３はシャフトパッキン１２４を有する。タービンシャフト１０１は中圧部タービン１２５の外側ケーシング１２２に対し、別の２つのシャフトパッキン１２４により気密にされている。高圧蒸気流入領域１２７と蒸気排出領域１１６との間で、高圧部タービン１２３内のタービンシャフト１０１は回転羽根１１３を有する。蒸気の流動方向に、回転羽根１１３からなる各列、案内羽根１３０からなる列が軸方向につながっている。中圧部タービン１２５は中央の蒸気流入領域１１５を有する。この蒸気流入領域１１５に属するタービンシャフト１０１は、放射対称のシャフト遮蔽物１０９（カバープレート）を持ち、これは、１つには中圧部タービン１２５の蒸気流を２つの流れに分け、また１つには高温の蒸気がタービンシャフト１０１と直接接触するのを阻止する役目をする。タービンシャフト１０１は中圧部タービン１２５内に中圧案内羽根１３１と中圧回転羽根１１４を持つ。中圧部タービン１２５の流出短管１２６から流れ出る蒸気は、この流体技術上後方に接続された低圧部タービン（図示せず）に達する。
【００３０】
図３は、一例として蒸気ボイラ管２７、タービンシャフト１０１、タービンの外側ケーシング１２２、内側ケーシング１２１（案内羽根支持部）、シャフト遮蔽物１０９、弁又はそれに類するもの等、蒸気タービン設備の部品のような、構造部材８０の表面に近い範囲の縦断面を切断して示す。構造部材８０は基本材料８１、例えば９〜１２重量％のクロムと、場合によってはモリブデン、バナジウム、炭素、ケイ素、タングステン、マンガン、ニオブ、残り鉄等の他の合金元素からなるクロム鋼を有する。この基本材料８１は、アルミニウムを５０重量％以上含有する保護層８２に移行していく。保護層８２の平均の厚さＤは約１０μmである。図示の切断面は顕微鏡により１０００倍に拡大してある。この場合基本材料８１は約３００のヴィッカース硬度を、また保護層は約１２００のヴィッカース硬度を示す。保護層８２により耐酸化性及び構造部材８０のスケール安定性は６００℃以上迄の高い蒸気温度でも明らかに高まり、これは蒸気タービン設備に使用した場合もしくは６５０℃以上の蒸気に当てた場合、構造部材８０の寿命を明らかに向上させる。その際金属製保護層８２は同様に、保護層８２を有する構造部材８０の外側表面（カバー層）を構成する。保護層８２の外側表面は蒸気タービン設備の稼動中に高温蒸気に当てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による蒸気力設備の概略系統図。
【図２】 本発明の蒸気タービン設備の概略切断面図。
【図３】 本発明のアルミニウム含有保護層の顕微鏡写真。
【符号の説明】
１ 蒸気発電所
１ａ、２ ガスタービン
１ｂ タービン設備
４ 空気圧縮器
６ 燃焼室
８ 外気管
１０ 燃料管
１４、３２ 共通のシャフト
２０、１２５ 蒸気タービン
２０ａ、１２３ 高圧部タービン
２０ｂ、１２５ 中圧部タービン
２０ｃ 低圧部タービン
１２、２２ 発電機
２４ 水−蒸気循環路
２６ 復水器
２７ 管（蒸気ボイラ管）
３０ 蒸気ボイラ
３０ａ 蒸気ボイラの入口
３０ｂ 蒸気ボイラの出口
３４ 排ガス管
３５ 復水管
３６ 復水ポンプ
３８ 給水タンク
４０ 給水本管
４２ 給水ポンプ
４４ エコノマイザ
４６ 蒸発器
４８、５３ 蒸気管
５０ 水分離器
５２ 過熱器
５４ 高圧部２０ａの蒸気入口
５６ 高圧部２０ａの蒸気出口
５８ 中間過熱器
６０ 中圧部２０ｂの蒸気入口
６２ 中圧部２０ｂの蒸気出口
６４ 溢流管
６６ 低圧部２０ｃの蒸気入口
６８ 低圧部２０ｃの蒸気出口
７０、７８、９０ 蒸気管
７２ Ｗ用吸引管
７３、７６ 弁
７４ 排水管
７５ ジェットポンプ
８０ 構造部材
８１ 基本材料（金属製母材）
８２ 保護層
１０１ タービンシャフト
１０２ 回転軸
１０１ａ、１０１ｂ 部分タービンシャフト
１０９ 放射対称のシャフト遮蔽物
１１３、１１４ 回転羽根
１１５ 中心の蒸気流入領域
１１６ 蒸気排出領域
１２１、１２２ 内側ケーシング
１２４ シャフトパッキン
１２６ 中圧部タービンの流出短管
１２７ 高圧蒸気流入領域
１３１ 中圧案内羽根
１２９ａ、１２９ｂ 軸受け
１３２ 軸受け範囲
ＡＭ 作動媒体
Ｗ 分離器により分離された水
Ｄ 蒸気
Claims (17)
- 基本材料からなる金属製母材（８１）を有する蒸気タービンの構造部材（８０）において、
前記母材には基本材料の耐酸化性を高めるための保護層（８２）が結合されており、
該保護層（８２）は、基本材料（８１）に向かい合う、基本材料内に拡散されたアルミニウムと基本材料との間の金属間化合物からなる層を備えていて、外側表面を形成し、
該外側表面は蒸気タービンの動作時、高温の蒸気に暴露されるものにおいて、
前記保護層（８２）が２０μm以下の厚さ（Ｄ ）を有し、保護層（８２）内のアルミニウムが５０重量％以上であることを特徴とする蒸気タービンの構造部材。 - 保護層（８２）の厚さ（Ｄ）が１０μm以下であることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの構造部材。
- 保護層（８２）の厚さ（Ｄ）が５〜１０μmであることを特徴とする請求項１又は２記載の蒸気タービンの構造部材。
- 保護層（８２）がアルミニウムの他に鉄及びクロムを含有することを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の蒸気タービンの構造部材。
- 保護層（８２）がアルミニウムの他に、２０重量％迄のケイ素を含有することを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の蒸気タービンの構造部材。
- 基本材料がクロム鋼であることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の蒸気タービンの構造部材。
- クロム鋼が０．５〜２．５重量％又は８〜１２重量％のクロムを含有することを特徴とする請求項６記載の蒸気タービンの構造部材。
- 基本材料（８１）がマルテンサイト、フェライト−マルテンサイト、フェライトであることを特徴とする請求項６又は７記載の蒸気タービンの構造部材。
- 蒸気タービンの鍛造又は鋳造部品であることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の蒸気タービンの構造部材。
- タービン羽根（１１３、１１４）、弁（７６）、タービンシャフト（１０１、３２）、タービンシャフトのホイールディスク、接合素子、ケーシング部品又は配管（７０、６４）であることを特徴とする請求項９記載の蒸気タービンの構造部材。
- 蒸気ボイラ（３０）の部品であることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに蒸気タービンの構造部材。
- 基本材料を含む金属製母材（８１）を有し、高温の蒸気に暴露可能な蒸気タービンの構造部材（８０）上に保護被覆を形成する方法において、
ａ）厚さ２０μm以下のアルミニウム顔料含有層（８２）を施し、
ｂ）構造部材（８０）を、基本材料（８１）とアルミニウム含有保護層（８２）とを反応させるべく、基本材料の焼戻し温度以下の所定の温度に保持し、もって
保護層（８２）内に、基本材料に向かい合い、アルミニウム含有量の高い、アルミニウムを基本材料との間の金属間化合物の層を形成し、この際
保護層（８２）内のアルミニウム含有量を５０重量％以上とする
ことを特徴とする蒸気タービンの構造部材（８０）上に保護被覆を形成する方法。 - 層（８２）を有する蒸気タービンの構造部材（８０）を、アルミニウムの融解温度範囲の６５０〜７２０℃に保持することを特徴とする請求項１２記載の方法。
- 蒸気タービンの構造部材（８０）を少なくとも５分以上所定の温度に曝すことを特徴とする請求項１２又は１３記載の方法。
- ５〜３０μmの厚さ（Ｄ）の層（８２）を施すことを特徴とする請求項１２乃至１４の１つに記載の方法。
- 層（８２）を無機の耐熱性ラッカとして施すことを特徴とする請求項１２乃至１５の１つに記載の方法。
- アルミニウム溶液に浸漬するアルミめっき法で層（８２）を形成することを特徴とする請求項１２乃至１５の１つに記載の方法。
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