[发明专利]析出硬化型马氏体不锈钢、使用其的蒸汽轮机长叶片、蒸汽轮机、发电设备

说明书

技术领域

本发明涉及具备优异的组织的稳定性、强度、韧性及耐腐蚀性、不需要冷(Sub Zero)处理且生产率优异的析出硬化型马氏体不锈钢和应用其的蒸汽轮机长叶片、蒸汽轮机、发电设备。

背景技术

近年来，从节能(例如、化石燃料（Fossil fuel）的节约)及全球变暖化防止(例如抑制CO₂气体的产生量)的观点，期望火力发电设备的效率提高(例如蒸汽轮机的效率提高)。作为使蒸汽轮机的效率提高的有效的手段之一，有蒸汽轮机长叶片的加长化。另外，对蒸汽轮机长叶片的加长化而言，也可期待通过减少机室数，使设备建设期间缩短及由此带来的成本减少这样次要的效果。

为了提高蒸汽轮机的可靠性，要求机械性质和耐腐蚀性双方优异的长叶片材料。析出硬化型马氏体不锈钢的Cr添加量多且C添加量少，因此，耐腐蚀性优异，但强度和韧性的平衡差(例如参照专利文献1)。

对为了高强度化而增加析出物形成元素的添加量的材料而言，由于马氏体转变结束点(马氏体转变结束温度点)低，因此，存在为了得到均匀的马氏体组织，需要用干冰进行冷却的冷处理等在生产率方面的问题(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-194626号公报

专利文献2：日本特表2008-546912号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于，提供组织的稳定性、强度、韧性及耐腐蚀性优异、不需要冷处理且生产率优异的析出硬化型马氏体不锈钢和使用其的蒸汽轮机长叶片。

用于解决课题的手段

本发明的析出硬化型马氏体不锈钢的特征在于，以质量计含有0.1%以下的C、0.1%以下的N、9.0%以上且14.0%以下的Cr、9.0%以上且14.0%以下的Ni、0.5%以上且2.5%以下的Mo、0.5%以下的Si、1.0%以下的Mn、0.25%以上且1.75%以下的Ti、0.25%以上且1.75%以下的Al，余量为Fe及不可避免的杂质。

发明效果

根据本发明，能够提供组织的稳定性、强度、韧性及耐腐蚀性优异、不需要冷处理且生产率优异的析出硬化型马氏体不锈钢和使用其的蒸汽轮机长叶片。

附图说明

图1是表示本发明涉及的蒸汽轮机长叶片一个例子的立体示意图；

图2是表示本发明涉及的低压段转子的一个例子的示意图；

图3是表示本发明涉及的低压段汽轮机的一个例子的示意图；

图4是表示本发明涉及的发电设备的一个例子的示意图；

图5是表示本发明合金涉及的参数A和δ铁素体、残留奥氏体析出量的关系的图；

图6是表示本发明合金涉及的参数B和新马氏体(fresh martensite)析出量、马氏体转变结束温度的关系的图；

图7是表示参数和发明合金的关系的图；

图8是表示本发明合金的固溶化温度和机械特性的关系的图；

图9是表示本发明合金的时效温度和机械特性的关系的图。

符号说明

1叶片轮廓部

2叶片根部

3防蚀部

4短柱

5连续性盖

10、31蒸汽轮机长叶片

20一体型低压段涡轮转子

21蒸汽轮机长叶片嵌入部

30一体型低压段涡轮

32喷嘴

33轴承

40发电设备

41锅炉

42高压段涡轮

43中压段涡轮

44低压段涡轮

45发电机

46冷凝器

具体实施方式

以下，对本发明涉及的析出硬化型马氏体不锈钢中所含的成分元素的作用和添加量的规定进行说明。

在以下的说明中，成分元素的添加量用质量%表示。

碳(C)形成碳化铬，碳化物的过量析出引起的韧性的降低、晶粒边界附近的Cr浓度降低引起的耐腐蚀性的变差等成为问题。另外，C使马氏体转变结束温度点显著降低。因此，需要抑制C的量，优选为0.1%以下，更优选为0.05%以下

氮(N)形成TiN及AlN使疲劳强度降低，也对韧性造成不良影响。另外，N使马氏体转变结束温度点显著降低。因此，需要抑制N的量，优选为0.1%以下，更优选为0.05%以下。