JPH06221103A - 蒸気タービンノズルボックス - Google Patents

蒸気タービンノズルボックス

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JPH06221103A
JPH06221103A JP3283193A JP3283193A JPH06221103A JP H06221103 A JPH06221103 A JP H06221103A JP 3283193 A JP3283193 A JP 3283193A JP 3283193 A JP3283193 A JP 3283193A JP H06221103 A JPH06221103 A JP H06221103A
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welding
nozzle box
nozzle
electron beam
steam turbine
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Katsuhiko Takita
勝彦 田北
Takatomo Kokubu
孝友 国分
Takayuki Kono
隆之 河野
Masabumi Wani
正文 和仁
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸気タービンノズルボックスの本体が鋳鋼製
であっても、溶接により高精度に組立てること。 【構成】 蒸気タービンノズルボックス4の鋳鋼製本体
5と鍛鋼製のノズルブロック9とを電子ビーム22によ
る溶接23によって部分的に接合した後、強度の優れた
溶接材料24によって全体の溶接を施したもの。この場
合、電子ビーム溶接位置に、あらかじめバタリング溶接
又は電子ビームの照射による溶融処理21を施してもよ
い。また、ノズルボックス本体5とノズルブロック9と
の間に鍛鋼製の補強リングを介装する構造にあっては、
該補強リングとノズルボックス本体及びノズルブロック
との溶接接合を、それぞれ、前述したと同じ溶接接合と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンノズルボ
ックス、殊にそのノズルボックス本体とノズルブロック
との溶接接合に関する。しかし、本発明は、これに限ら
ず、高精度・高強度が要求される他の金属加工品にも適
用できるものである。
【0002】
【従来の技術】蒸気タービンにおける蒸気入口部には通
常ノズルボックスが設けられており、タービン内に導入
された高温・高圧の蒸気をこのノズルボックスから動翼
へ噴出させて、ロータに回転力を与えるようにしてい
る。
【0003】そこで、まず、蒸気タービン入口部まわり
の構造の一例について図3に基づいて説明すると、高温
・高圧の蒸気1を用いる大容量蒸気タービンは通常外車
室2の内部に内車室3を持つ二重構造とされ、この内車
室3の内部にノズルボックス4が設けられている。ノズ
ルボックス4は、ノズルボックス本体5を包含する。そ
して、このノズルボックス本体5内には外車室2に溶接
されている外車室蒸気入口管6が挿入されている。ま
た、ノズルボックス本体5の先端には、補強リブ7を支
持する補強リング8を介してノズルブロック9が溶接1
0により固定されており、このノズルブロック9にノズ
ル11が形成されている。なお、外車室蒸気入口管6の
内車室3への貫通部分及びノズルボックス本体5への挿
入部分には、それぞれ、シールリング12が設けられて
いる。
【0004】上記の構成において、高温・高圧の蒸気
(主蒸気)1は外車室蒸気入口管6からタービン内部に
流入し、内車室3を通過して、該蒸気入口管6内に連通
するノズルボックス4の本体5内へ一旦、導入される。
蒸気1は、それから、このノズルボックス本体5の先端
に補強リング8を介して設けられているノズルブロック
9のノズル11から高速で噴出されて、ロータ13に植
込まれている動翼14に当り、該ロータ13に回転力を
与える。
【0005】以上述べたように、ノズルボックス4は、
蒸気タービンの入口に位置しているので最も高圧で高温
の蒸気1に曝されることになる。したがって、ノズルボ
ックス本体5の使用材料は、クリープや疲労等に対して
充分な高温強度及び耐エロージョン性等を有することが
要求される。この場合、図4に例示するように、ノズル
ボックス4は複雑な構造・形状をなしているため、その
制作上、ノズルボックス本体5の材料としては通常低合
金鋼又は12Cr系鋼の鋳鋼が選択される。一方、ノズ
ルブロック9及びノズル11の材料としては、高温強度
及び耐エロージョン性等により、また加工上、通常12
Cr系鋼の鍛鋼が選択される。したがって、鋳鋼製のノ
ズルボックス本体5と鍛鋼製のノズルブロック9とは、
通常、前述した如く、補強リング8を介在してボルト締
結又は溶接により組立てられる。この場合、補強リング
8は通常鍛鋼製とされている。
【0006】そして、溶接によるノズルボックス組立の
従来例として、実開平2−110201号公報に記載さ
れているものがある。この従来例は、図5に示すよう
に、蒸気タービンノズルボックス4の鋳鋼製本体5と鍛
鋼製の補強リング8との接合部、及びこの補強リング8
と鍛鋼製のノズルブロック9との接合部に、それぞれ、
あらかじめバタリング溶接15を施した後、電子ビーム
溶接16によって組立てるようにしたものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この図5に示した従来
例にあっては、しかし、次のような問題があった。すな
わち、バタリング溶接15は、電子ビーム溶接16を行
なう際に空洞欠陥を回避するため、ガス成分の少ない溶
接材料を用いる必要があり、高温強度上有効な窒素を含
む溶接材料が適用できず、強度の確保が困難である。一
方、高温強度に優れた窒素等のガス成分を含む高強度溶
接材料を用いる場合は、電子ビーム溶接時に空洞欠陥が
発生するため、通常の溶接を行なう必要があるが、この
場合、電子ビーム溶接に比べて入熱量が大きいため、ノ
ズルの取付け精度が確保できず、タービン性能が低下す
る。更に、電子ビーム溶接では、溶接深さが大きくなる
と機械加工に時間を要すると共に、目はずれ等による溶
接欠陥が発生し易くなる。
【0008】なお、ノズルボックスを設計上鋳鋼ではな
く鍛鋼により作る場合もあるが、このような鍛鋼製ノズ
ルボックスについての組立に関しては、例えば特開昭6
0−69212号公報に記載されている製作方法、すな
わち、ノズルボックス本体を半径方向あるいは円周方向
に数個の部分に分割し、分割された夫々の部分を鍛造に
よって製作しておき、それを機械加工したうえで各部分
を溶接して1つのノズルボックスに組立てるようにする
方法が既に確立されている。
【0009】本発明は、以上述べた従来技術の課題を解
決するためになされたもので、蒸気タービンノズルボッ
クスの本体が鋳鋼製であっても、溶接により高精度に組
立てることができる蒸気タービンノズルボックスを提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、鋳鋼製のノズルボックス本体を鍛鋼製
のノズルブロックに直接又は鍛鋼製の補強リングを介し
て溶接接合する蒸気タービンノズルボックスにおいて、
前記ノズルボックス本体とノズルブロックとの溶接接合
又は前記ノズルボックス本体及びノズルブロックと補強
リングとの溶接接合の一部分を電子ビームによる溶接接
合としたものである。
【0011】
【作用】上記の手段によれば、部分的な電子ビーム溶接
によってノズルの取付け精度が確保されると共に、その
後の通常の溶接によってガス成分を含んだ強度の優れた
溶接材料が適用できるので、溶接継手全体の強度を向上
することができる。また、電子ビームの溶込み深さが小
さいので、機械加工及び電子ビーム溶接の時間を短縮で
きる。
【0012】そして、電子ビーム溶接位置にバタリング
を施す場合でも、バタリングの溶接量は少なくてすむ。
また、バタリング溶接を施さない場合は、電子ビーム溶
接位置にあらかじめ電子ビームを照射して溶融処理する
ことで、接合部分のガス成分が除去されるため、バタリ
ング溶接を行なったのと同様に、電子ビーム溶接時の空
洞欠陥発生が回避される。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図1の(A),(B)及び(C)
は、本発明に係わる蒸気タービンノズルボックスの一実
施例をノズルブロックとの接合段階順で示す図である。
【0014】本実施例は、蒸気タービンノズルボックス
4において、鋳鋼製のノズルボックス本体5と鍛鋼製の
ノズルブロック9との溶接接合部の一部に、まず、図1
の(A)に示すように、バタリング溶接又は真空中での
電子ビーム照射による脱ガスのための溶融処理を施した
部分21を作成する。この溶融処理の厚さは、例えばノ
ズルボックス本体5の板厚が40〜60mmの場合に
は、0.5〜1.00mm程度とする。それから、図1
の(B)に示すように、ノズルボックス本体5とノズル
ブロック9とを電子ビーム22を用いて溶接する。この
電子ビーム22による溶接部23は、溶接入熱が小さ
く、溶接深さが短いため、溶接変形がほとんど生じるこ
とがなく(例えば直径1mに対し、従来例では1mm以
上の変形を生じているが、本実施例では0.5mm以下
の変形となった)、したがってノズルボックス本体5と
ノズルブロック9とは高精度で接合される。そして、そ
の後は、図1の(C)に示すように、ガス成分を含む強
度の優れた溶接材料24によって、例えば市販の窒素を
含むスパー9Cr用の溶接棒を用いて継手全体を溶接す
る。
【0015】次に、図2は本発明に係わる蒸気タービン
ノズルボックスの他の実施例を示す断面図である。本実
施例は、図5に示した蒸気タービンノズルボックス4に
適用したものであって、鋳鋼製のノズルボックス本体5
と鍛鋼製の補強リング8との溶接接合部、及びこの補強
リング8と鍛鋼製のノズルブロック9との溶接接合部
を、それぞれ、図1の(A),(B)及び(C)に示し
た順序で接合し、部分的に適用した電子ビーム溶接部2
3と高強度の溶接材料24とによって、図5に示した電
子ビーム溶接継手に比べて、ノズル11の取付け精度は
ほぼ同等のまま、継手の強度を向上させることができ
る。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、鋳鋼製の
ノズルボックス本体を鍛鋼製のノズルブロックに直接又
は鍛鋼製の補強リングを介して溶接接合する蒸気タービ
ンノズルボックスにおいて、前記ノズルボックス本体と
ノズルブロックとの溶接接合又は前記ノズルボックス本
体及びノズルブロックと補強リングとの溶接接合の一部
分を電子ビームによる溶接接合としたので、この部分的
な電子ビーム溶接によってノズルの取付け精度が確保さ
れると共に、その後の通常の溶接によってガス成分を含
んだ強度の優れた溶接材料が適用できるので溶接継手全
体の強度を向上することができる。また、電子ビームの
溶込み深さが小さいので、機械加工及び電子ビーム溶接
の時間を短縮できる。
【0017】そして、電子ビーム溶接位置にバタリング
を施す場合でも、バタリングの溶接量は少なくてすむ。
また、バタリング溶接を施さない場合は、電子ビーム溶
接位置にあらかじめ電子ビームを照射して溶融処理する
ことで、接合部分のガス成分が除去されるため、バタリ
ング溶接を行なったのと同様に、電子ビーム溶接時の空
洞欠陥発生が回避される
【図面の簡単な説明】
【図1】(A),(B)及び(C)は本発明に係わる蒸
気タービンノズルボックスの一実施例をノズルブロック
との接合段階順で示す図である。
【図2】本発明に係わる蒸気タービンノズルボックスの
他の実施例を示す断面図である。
【図3】本発明及び従来の蒸気タービン蒸気入口部まわ
りの構造の一例を示す断面図である。
【図4】図3中の蒸気タービンノズルボックス部分の外
観を示す図である。
【図5】従来の蒸気タービンノズルボックスを示す断面
図である。
【符号の説明】
4 蒸気タービンノズルボックス 5 ノズルボックス本体 7 補強リブ 8 補強リング 9 ノズルブロック 11 ノズル 23 電子ビーム溶接部 24 溶接材料
フロントページの続き (72)発明者 和仁 正文 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋳鋼製のノズルボックス本体を鍛鋼製のノ
    ズルブロックに直接又は鍛鋼製の補強リングを介して溶
    接接合する蒸気タービンノズルボックスにおいて、前記
    ノズルボックス本体とノズルブロックとの溶接接合又は
    前記ノズルボックス本体及びノズルブロックと補強リン
    グとの溶接接合の一部分を電子ビームによる溶接接合と
    したことを特徴とする蒸気タービンノズルボックス。
  2. 【請求項2】電子ビーム溶接位置にあらかじめバタリン
    グ溶接又は電子ビームの照射による溶融処理を施してな
    る請求項1記載の蒸気タービンノズルボックス。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0715922A1 (fr) * 1994-12-09 1996-06-12 FERRY-CAPITAIN (Sarl) Procédé de soudage par fusion de pièces de fonte à graphite sphéroidal
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CN114799742A (zh) * 2022-03-30 2022-07-29 中钢集团西安重机有限公司 一种喷嘴梁及其制造方法、加工工装

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