JPS60128256A - 翼の表面硬化法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は摩耗性を肩する微粒子を含むガスを取扱う細流
機械の耐摩耗性興に係９、特に石炭火カプラ／ト用の排
１ｉ１Ｌ［のような耐アッシュエロージヨン性の必要な
軸流慎械に好適な耐摩耗性翼の表面硬化法に関するもの
でおる。

〔発明の背景〕

石炭火力プラントにおける排風機は、フライアッシュを
含んだボイラからの燃焼排ガスを取扱うため、このフラ
イアッシュによシ流路部分は摩耗するが、特に尚速で回
転する−の摩れがはなはだしくなる。この真の摩耗状況
を、例えば第１図および第２図に示す細流ファンの動興
について説明する。

矢印Ｘ方向に流れるガス中のフライアッシュは、尚速で
ｗＪＪ興母材１の前縁部１ａに衝突するので、この前縁
部１ａが最も激しく摩耗する。同図の破線ｆａｔおよび
実に＄ｌａｇ　は前縁部１ａの摩耗前およびＭ読後の形
状をそれぞれ示す。そして、前縁部１ａの摩耗によシ、
翼形状が損傷するとファンの流体性能が低下し、プラン
トの連転に重大な支障を招くので、前縁部１ａの耐摩耗
性を同上させて寿命の延命金はかる心安がるる。

また、翼表面は溶射などの表面硬化処理により梨子地と
なっているため、フライアッシュの付着全防止できない
ばかりでなく、流体性能も良好でない欠点がおった。竹
にフライアッシュ付着に対してなんら防止策が考ｗ、ぜ
れていないため、そのフライアッシュ付層により流体性
能がさらに低下するばかシでなく、フライアッシュ中に
言まれる成分によシ興表面を腐艮する恐れかめる。この
ように翼の摩耗と翼表面に付着したフライアッシュに基
因する流体性能のは下のため、短期間に保守。

点検を行わねばならない欠点がめった。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の諸欠点を解消し、耐アッシュエロー
ジヨン性に曖れ、かつ寿命を長く保持できる耐摩耗性興
の表面硬化法を提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明は上記−「りを達成するために、前縁部が’　Ｃ
ｏ−Ｃｒ−Ｗ−ｐｅ−ｃ系硬質合金で形成され、摩耗性
を有する微粒子を含むガスを取扱う軸流機械の耐摩耗性
翼において、前記硬質合金は重量比で（Ｗ＋Ｃ）を８〜
１７チ、Ｃを２５〜３２％、Ｆｅを５−以下、Ｎｉ、Ｍ
ｏおよび８１を若干量含有し、残部がＣｏの成分組成〃
・らなシ、萬の全表面または前記摩耗性微粒子の当る表
面にクロムメッキまたはニッケルークロムメッキを施す
ことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

＠２図は不発明に係わる表面硬化法を通用した翼の１＃
？面図でめる。同図において、１は鋳鋼製萬母体で、こ
の興母坏１の創縁部１ｂはＣｏ−Ｃｒ−Ｗ−Ｆｅ−Ｃ糸
硬ＪＸ−８″金を多ノーに肉盛して仕上成形されておシ
、この鋏＊付金は重量比でＣｒを３１％、ＶＶを１２チ
、ｐｅを４チ、Ｃを２チそれぞれ含有すると共に、その
他にＭｎ＊　Ｍｏおよび８ｉを若干量含有し、残部が０
０からなる００基付金である。このような成分組成の謔
母Ｋｌの表面２にＣｒメッキ（メッキ層の硬さＨｖ　：
　１０５０）を施し、このメッキ層表面をパフ研屋し、
その表面粗さをＲ，ｍａ）（＝　２．５μｍとしたもの
でるる。

このように構成した翼の耐摩耗性は、一般に硬さが高く
なるに伴って向上するといわれているが、フライアッシ
ュに対する摩耗状況は棄なる。すなわち、流体中に含ま
れるフライアッシュは５ｉ０２を主成分とし、原料炭の
種類によりＡ４０３などが混入されているから非冨Ｖｃ
硬い微粒子である。

上記微粒子が翼に衝突する様子を第４図に示す。

その硬い微粒子は、翼先端付近では興に対する角度θｌ
が大きい角度（９０°に近い角度）で、翼先端以外の部
分では同角度θ２が小さい角度でそれぞれ衝突する。−
服に、粒子が物体に衝突する角度θと摩耗量との関係を
図示すると紀５図のとおシでるる。図中の曲線Ｃ，，ｌ
）、＆よ、候さが同一で、じん性の異なる二物体Ｃ，Ｄ
の特性をそれぞれ示す。この図からじん性の尚い物体Ｃ
では、角度θが２０〜４０度の点Ｅで最大摩耗量を示し
、一方、じん性の低い物体りでは、角度θが９０度の点
Ｆで最大ノψ札証を示していることが判る。

その理由は、物体Ｃではθが２０〜４０度の範囲におい
て、微粒子が物体Ｃをアブレーシブに削シ取ることが多
いためであり、θが９０１ｉ付近になると、物体りは塑
性策形を生じて摩耗するのが少ないからである。Ｉた、
他方の物体りではθが９０度付近になると、その物体り
はじん性が低いため、塑性変形を生じないから脆性破壊
によシ摩耗量が多くなる。ところが、θが低い狽域では
、逆に塑性変形ケ生じないから摩耗量は諷少するからで
ある。

上記のような特性金考鳳すると、θが９０反付近で多く
の微粒子が衝突する興前縁付近にはじん性の筒い材料を
用い挑の他の部分にはじん性が低くても、硬い材料を用
いるとよい。これを考慮して榎々の材料のＭ耗１ｔｔ−
測定した結果を図示すれば、ｙ、６図のとおりでおる。

この図の摩耗量は、第５図で示した摩耗量の最も＾い角
度の値で比軟したものである。

第６図のＣｏ：Ｊ５盆金（３）は、夏宣比で、Ｃｒを３
１チ、Ｗを１２％、Ｃを２％、ｐｅを４％、１％１ｎ＋
Ｍｏおよび８ｉを若干量含肩し、残部がＣｏの成分組成
からなム硬さくＨｖ）は６００で、じん性の高いもので
ある。Ｃｏ基曾付会は、Ｗを４優、Ｃｅ１ｑｂ、Ｃｒ、
Ｆｅ、ＭｏおよびＳｉ’ｊ−上記Ｃｏ４０金（４）と同
量とし、残部がＣＯの成分組成からなり、硬さくＨｖ）
は４４０で、がっじん性の尚いものである。また、クロ
ムメッキはメッキ浴成分、温度および電流密度を調櫃し
、硬さＨｖを１０５０としたものである。この図から明
らかなように、＃耗蓋はクロムメッキが敢も少なく、Ｃ
ｏ基曾釡囚、同（ロ）および鉱鋼のノ貝圧に大きくなっ
ている。このように摩耗量から考察すると、クロムメッ
キは雄も少ないが、厚さを大きくとることができないた
め、興ＮｉＪ縁部としては適当でない。

前記第３図に示した実施例は、翼全面にクロムメッキを
施したが、歳も摩耗のはなはだしい翼前縁部はクロムメ
ッキたけでは厚さが不十分である。

そこで、翼前縁部を本発明のＣｏ基合金囚で構成すれば
、摩耗防止の効果を向上させることができる。一方、Ｃ
ｏ基合金■は、硬さが低く、かつ耐摩耗性が良好でない
。これは、Ｃｏ基合金中のＷとＣの含有量に差を生ずる
ためである。すなわち、Ｗ、ＣｒとＣは非常に硬い炭化
物を作るが、この炭化物の量は（Ｗ十〇）菫により左右
される。

また、ＣｒＪｉはじん性を確保するために、２５〜３２
チの範囲にすると効果が大でめる。

上記Ｃｏ基合金中の（Ｗ十〇）量と摩れ量との関係は、
第７図に示すとおシである。この図から明らかなように
、（Ｗ十〇）賞が８チ（ｗｔ）以下になると、硬さは低
下するから摩耗量は増大する。また、（ｗ＋ｃ）ｉが１
７％（ｗｔ）を超えると、硬さが向上すると同時に、じ
ん性は低下するから摩耗量が再び増加する。したがって
（Ｗ、十Ｃ）量は８〜１７％（ｗｔ）の範囲にするのが
最適である。

第３図および第６図におけるクロムメッキの硬式（Ｈｖ
）は１０５０であるが、このクロムメッキの硬さはメッ
キ浴の組成、温度および電流によって異な９、このクロ
ムメッキの硬さにょシ摩れ菫も変化する。第８図はその
クロムメッキの硬さと摩耗量との関係を示したものでる
る。この図からクロムメッキの硬さくＨｖ）が９００以
下および９００以上であると、摩耗量はそれぞれ増大お
よび減少することが明らかである。クロムメッキは、そ
の条件を変化させても、その硬さくＨｖ）を１２００以
上にすることができない。したがって、クロムメッキの
硬１（Ｈｖ）は９００以上であれば、耐摩耗の効果を認
めることができる。

一方、クロムメッキまたはニッケルクロムメッキ層の厚
さは翼の寿命と関係かめる。すなわち、第６図および第
８図で説明したように、クロムメッキ層は時間の紗過に
伴って４托するため、＠成ファンの足期点検の期間によ
ｐ　０．１　ｔａｎ以上の厚さが必要でおる。

上記のようにして製作した翼は、摩れ視象だけでなく、
軸流７アンの運転条件Ｐよび運転時の気象条件などによ
り、流体中に富まれるフライアッシュが翼表面に付着し
て堆積する恐れがめる。このように付着が−たん生ずる
と、摩れの見地からはよいのでおるが、軸流ファンの流
体性能を低下させるばかシでなく、付Ｎ量が増加すると
、翼間のアンバランスを生じ、振動および騒音の原因と
なる。

そこで、翼にクロムメッキを施した後、パフなどにより
クロムメッキの表面を研摩して表向粗さを小さくすると
、フライアッシュの付着は減少する。そのクロックメッ
キの次面粗さとフライアッシュの付着量との関係を図示
すると第９図のようになる。この図よりクロムメッキの
表向粗さが５μｍ以上になると、フライアッシュの付Ｎ
量は急激に増力口するので、前記表面粗さ几Ｉｎａｚを
５μｍ以下にすることによシ、効果の増大をはかること
ができる。

上述した本実施例では、翼前縁部のＣｏ−Ｃｒ−Ｗ−Ｐ
ｅ−Ｃ系硬質合金の形成法として、第３図に示すように
肉盛による方法を示したが、不発明はこれに限定されず
、ロー付は法、かしめ法およびビス締付は法によっても
同様な効果をうろことができる。また、クロムメッキは
下地にニッケルメッキと銅メッキ、または銅メッキがあ
っても、クロムメッキ層の厚さが０．１闘以上あると同
様な効果をうることかできる。

本発明方法および従来法によりそれぞれ製作した翼にお
いて、その摩耗性、フライアッシュの付着量および腐食
の状況をそれぞれ比較して表に示すと第１表のようにな
る。

この表より、不発明方法による翼は従来法による翼よシ
も、摩耗、フライアッシュの付着および腐食がそれぞれ
減少していることを容易に理解で゛きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、翼の耐アッシュ
エロージヨン性の向上および翼寿舖°の畑長をはかると
共に、翼表面に付着するフライアッシュによる流体性能
の労化および鱈衣面の腐曵ケ防止し、かつ保守・点検の
労力およびコストを大幅に軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は＠流ファンの翼前縁部が摩耗した状態を示す側
面図、第２図は第１図のＩＦ−ＩＦ線断面図、第３図は
本発明に係わる興の表面硬化法の一実施例を適用した翼
の断面図、第４図は微粒子の−ｊ突する状態を示す翼断
面図、第５図ないし第９図は本発明の表面硬化法に関す
る説明図でりる。 １・・・翼母体、Ｉａ・・・翼前縁部、１ｂ・・・Ｃｏ
−０ｒ−Ｗ−Ｆｅ−Ｃ糸硬實合金部、２・・・クロムメ
ッキ高１図 ￥１３　図 第４図 ′ｆ１５　口 ０　３０　６０　’ＩＱ カ　４　図 靭性　あ　高　中　高 ￥１７　図 Ｗすｃ　（Ｂシリ 第　δ　図 ２０ムメツキのＭ町ぎ　（Ｈｔｒ） ％’？　ｌ１１ ０　２　４　６　δ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、前縁部がＣｏ　−Ｃｒ　−Ｗ−Ｆ　ｅ　−Ｃ系候質
   合金で形成され、摩耗性を有する微粒子を営むガスを取
   扱う軸流機械の耐摩耗性興において、前記硬質合金は重
   量比で（Ｗ十〇）’に８〜１７チ、Ｃを２５〜３２９６
   ．１１１　ｅを５％以下、Ｎｉ。 Ｍ’０および８ｉを若干危言有し、残部がＣｏの成分組
   成からなシ、舅の全表面またはｎｆＪ記摩耗性微粒子の
   肖る表面にクロムメッキまたは二ツケルークロムメッキ
   ヲ施すことを性徴とする翼の表面硬化法。 ２、　上ｉ己りロムメッキｔｖｔｔたけニッケルークロ
   ムメッキ層の硬ｔ＜’１）（ｖ　９００以上に、その厚
   さケ０．１　ｗｔｍ以上にそれぞれ形紙することを特徴
   とするＩ＃詐請求の範囲第１項の翼の表面硬化法。 ふ　上Ｈ己りロム・メッキ１ｍまたはニッケルークロム
   メッキ層の表面粗さをＲ，ｍａｚ　＝　５μｍ以下に形
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の翼の狭面硬化法。