[发明专利]汽轮机用转子及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及由9～13％Cr系耐热钢构成的汽轮机用转子及其制造方法。

背景技术

9～13％Cr系耐热钢(例如，以重量比计具有如下组成的耐热钢：11％Cr-1％Mo-0.6％Ni-0.7％Mn-0.2％V-0.3％Si-0.2％C-0.1％Nb-0.06％N-余量Fe，11％Cr-2.6％W-0.2％Mo-2.5％Co-0.5％Ni-0.5％Mn-0.2％V-0.05％Si-0.1％C-0.1％Nb-0.03％N-0.02％B-余量Fe等)具有优异的高温强度和低温韧性，因而作为汽轮机的高、中压用转子材料被广泛注意，其使用范围不断扩大。但是，在汽轮机中，用滑动轴承来支承高速旋转的涡轮转子，转子材料的滑动特性对轴承部的耐久性有很大影响。

9～13％Cr系耐热钢作为转子材料具有优异的机械性质，但滑动特性差。因此，轴颈部与轴瓦之间容易发生损伤事故(参见非专利文献1)。

特别是，容易产生被称作“钢丝绒(wire wool)损伤”等的损伤形态，即轴颈部的表面好象经过机械加工一样切削出细的条纹，在产生的异物中发现细的螺旋状的线。

据认为，此轴颈部的损伤是由于异物侵入到轴颈部和轴瓦之间所致。特别是9～13％Cr系耐热钢，由于热传导率小，在异物混入时易产生局部烧接。而且，由于Cr含量多，因烧接使温度上升时，易产生Cr碳化物，这会形成另外的异物而促进轴颈部的损伤。

为了防止由9～13％Cr系耐热钢构成的汽轮机用转子的轴颈部的损伤，有人提出在轴颈部堆焊Cr含量少的低合金钢来将其覆盖的方法(参见专利文献1)。

另外，有人提出了一种方法，将堆焊层形成底层和顶层二层，底层用焊接材料使用比顶层用焊接材料强度小、线膨胀系数大的材料，使堆焊被覆层中产生的拉伸残留应力减小(参见专利文献2)。

专利文献1：日本特开昭57-137456号公报

专利文献2：日本特开平06-272503号公报

非专利文献1：金沢他“转子轴颈部的损伤”火力发电，第23卷第5号，昭和47年5月发行，p.536-542

发明内容

以往的方法是，通过堆焊在由9～13％Cr系耐热钢构成的汽轮机用转子的轴颈部上被覆低合金钢，该低合金钢比母材的滑动特性好，Cr含量低。但是，在该以往的方法中，由于9～13％Cr系耐热钢与低合金钢相比，热膨胀率小，所以在堆焊被覆层的表面上会产生拉伸残留应力。

因此，在焊接时、焊后热处理时或者使用时，会有在堆焊部或焊接热影响部等容易产生裂纹的问题。

而且，在用堆焊被覆的方法中，因为焊接时的稀释，母材的9～13％Cr系耐热钢中的Cr熔进堆焊被覆层中，使堆焊被覆层的Cr含量升高。

因此，不得不进行较厚的堆焊，其厚度达到表面不受稀释的影响的程度，这也成为容易产生焊接裂纹的重要原因。

另外，由于需要较厚的堆焊，还需要进行焊后热处理，所以对于生产工艺是不利的，生产成本也提高了。

本发明就是基于这样的背景而完成的，本发明提供了一种由9～13％Cr系耐热钢构成的汽轮机用转子及其制造方法，该汽轮机用转子无焊接裂纹，也不需要焊后热处理，并且改善了轴颈部的滑动特性。

本发明是由9～13％Cr系耐热钢构成的汽轮机用转子，其特征在于，在转子的轴颈部的滑动面上设置有由Cr含量在3％以下的低合金钢构成的被覆层。

采用本发明，可以改善由9～13％Cr系耐热钢构成的汽轮机用转子的轴颈部滑动面的滑动性。

附图说明

图1是表示本发明的涡轮转子的一个例子的示意图。

图2是表示本发明的涡轮转子的加工例子的示意图。

图3是表示本发明中的低合金钢覆膜的断面组织的一个例子的显微镜照片。

图4是表示本发明中的轴承试验机的结构的示意图。

图5是表示本发明中的低合金钢被覆加工过程的一个例子(第一工序)的示意图。

图6是表示本发明中的低合金钢被覆加工过程的一个例子(第二工序)的示意图。

图7是表示本发明中的低合金钢被覆加工过程的一个例子(第三工序)的示意图。

图8是表示轴承试验中的轴瓦温度变化的示意图。

图9是表示按照本发明将低合金钢被覆应用于涡轮转子轴上的高压汽轮机的示意图。

符号说明