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KR20100033421A - Rotor for low pressure turbine - Google Patents

Rotor for low pressure turbine Download PDF

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KR20100033421A
KR20100033421A KR1020107002529A KR20107002529A KR20100033421A KR 20100033421 A KR20100033421 A KR 20100033421A KR 1020107002529 A KR1020107002529 A KR 1020107002529A KR 20107002529 A KR20107002529 A KR 20107002529A KR 20100033421 A KR20100033421 A KR 20100033421A
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KR
South Korea
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pressure turbine
steel
steam
low pressure
less
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Application number
KR1020107002529A
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Korean (ko)
Inventor
신 니시모또
요시노리 다나까
류이찌 야마모또
겐지 가와사끼
다까시 시게
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

저압 터빈으로 도입되는 증기 온도가 고온으로 되는 경우에 있어서도, 기계적 강도 특성을 유지할 수 있고, 또한 제조 비용, 제작 일수가 증가하지 않고 품질 면에서도 문제가 없는 저압 터빈용 로터를 제공하는 것을 목적으로 하고, 고압 터빈, 중압 터빈 및 저압 터빈을 구비한 증기 터빈 설비에서 사용되는 저압 터빈용 로터에 있어서, 증기 입구측에 배치되는 1CrMoV강, 2.25CrMoV강 또는 10CrMoV강으로 형성된 부재와, 증기 출구측에 배치되는 3.5Ni강으로 형성된 부재를, 용접에 의해 접합하여 구성한다. 또는, 모두 3.5Ni강으로 형성된 증기 입구측에 배치되는 부재와, 증기 출구측에 배치되는 부재를 용접에 의해 접합하여 구성하고, 상기 증기 입구측에 배치되는 부재를 중량%로, Si : 0.1% 이하, Mn : 0.1% 이하, 불가피적 불순물이 중량%로, P : 0.02% 이하, S : 0.02% 이하, Sn : 0.02% 이하, As : 0.02% 이하, Sb : 0.02% 이하, Al : 0.02% 이하, Cu : 0.1% 이하를 함유하는 저불순물 3.5Ni강으로 한다.It is an object of the present invention to provide a rotor for a low pressure turbine that can maintain mechanical strength characteristics even when the steam temperature introduced into the low pressure turbine becomes a high temperature, and does not increase the manufacturing cost, the number of production days, and has no problem in terms of quality. A low pressure turbine rotor for use in a steam turbine installation having a high pressure turbine, a medium pressure turbine and a low pressure turbine, comprising: a member formed of 1CrMoV steel, 2.25CrMoV steel, or 10CrMoV steel disposed on the steam inlet side, and a steam outlet side. A member formed of 3.5Ni steel to be joined is formed by welding. Alternatively, the members disposed on the vapor inlet side formed of all 3.5 Ni steel and the member disposed on the vapor outlet side are formed by welding, and the members disposed on the vapor inlet side are in weight%, Si: 0.1%. Mn: 0.1% or less, unavoidable impurities in weight%, P: 0.02% or less, S: 0.02% or less, Sn: 0.02% or less, As: 0.02% or less, Sb: 0.02% or less, Al: 0.02% Hereinafter, it is set as the low impurity 3.5Ni steel containing Cu: 0.1% or less.

Description

저압 터빈용 로터 {ROTOR FOR LOW PRESSURE TURBINE}ROTOR FOR LOW PRESSURE TURBINE

본 발명은 고압 터빈, 중압 터빈 및 저압 터빈을 구비한 증기 터빈 설비에서 사용되는 저압 터빈용 로터에 관한 것으로, 특히 증기 입구 온도가 380℃ 이상의 고온으로 되는 증기 터빈 설비에서 사용하는 데 적합한 저압 터빈용 로터에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rotor for a low pressure turbine for use in a steam turbine installation having a high pressure turbine, a medium pressure turbine and a low pressure turbine, in particular for a low pressure turbine suitable for use in a steam turbine installation having a high steam inlet temperature of 380 ° C or higher. It's about the rotor.

현재, 주요한 발전 방법으로서 원자력, 화력, 수력의 3개의 방법이 사용되고 있고, 자원량 및 에너지 밀도의 관점에서, 앞으로도 상기 3개의 발전 방법이 주요한 발전 방법으로서 사용되어 갈 것이라고 예상된다. 그 중에서도 화력 발전은 안전하고 부하 변동으로의 대응 능력이 높은 발전 방법으로서 이용 가치가 높아, 발전 분야에 있어서 앞으로도 계속해서 중요한 역할을 발휘해 갈 것이라고 예상된다.Currently, three main methods of nuclear power, thermal power, and hydropower are used as the main power generation methods, and it is expected that the three power generation methods will be used as main power generation methods from the viewpoint of resource amount and energy density. In particular, thermal power generation is expected to continue to play an important role in the power generation field due to its high value of use as a power generation method that is safe and capable of responding to load fluctuations.

증기 터빈을 포함하는 석탄 화력 발전에 사용되는 증기 터빈 설비에 있어서는, 일반적으로, 고압 터빈, 중압 터빈, 저압 터빈을 구비하고 있고, 600℃급의 증기가 사용되고 있다. 이와 같은 증기 터빈 설비에 있어서는, 보일러로부터 공급된 600℃급의 증기는 고압 터빈으로 도입되어 동익(moving blade)과 정익(stator vane)으로 이루어지는 고압 블레이드 단으로 고압 터빈을 회전시켜 팽창일을 한 후, 고압 터빈으로부터 배기되어 중압 터빈으로 도입되고, 고압 터빈과 마찬가지로 중압 터빈을 회전시켜 팽창일을 하고, 다시 저압 터빈으로 도입되어 팽창일을 하고, 복수기로 배기되어 복수된다.In the steam turbine installation used for coal-fired power generation including a steam turbine, generally, the high pressure turbine, the medium pressure turbine, and the low pressure turbine are equipped, and 600 degreeC steam is used. In such a steam turbine facility, the steam of 600 ° C supplied from the boiler is introduced into the high pressure turbine, and the expansion work is performed by rotating the high pressure turbine with a high pressure blade stage consisting of a moving blade and a stator vane. The exhaust gas is discharged from the high pressure turbine and introduced into the medium pressure turbine, and in the same manner as the high pressure turbine, the intermediate pressure turbine is rotated to perform the expansion work.

이와 같은 증기 터빈 설비에 있어서의 저압 터빈용 로터는 일반적으로 3.5Ni강(예를 들어, 3.5NiCrMoV강 등)에 의해 형성되어 있고, 저압 터빈 입구 증기 온도는 3.5Ni강이 기계적 강도 특성 및 인성을 유지할 수 있는 온도인 380℃ 이하로 설정되어 있었다.The rotor for low pressure turbine in such a steam turbine installation is generally formed with 3.5Ni steel (for example, 3.5NiCrMoV steel, etc.), and the low pressure turbine inlet steam temperature is 3.5Ni steel for mechanical strength characteristics and toughness. It was set to 380 degrees C or less which is maintainable temperature.

상기와 같은 증기 터빈 설비에 있어서는, 최근 CO2 배기량 삭감과, 가일층의 열효율 향상을 위해, 630℃ 이상의 증기 조건을 채용한 기술이 요구되고 있다.In the steam turbine plant as described above, the CO 2 emissions reduction and recently, a technique employed to improve the thermal efficiency of the gailcheung, more than 630 ℃ steam condition is required.

고압 터빈에 630℃ 이상의 증기를 고압 터빈으로 도입하여, 종래 600℃급의 증기를 사용하고 있던 경우와 동일한 고압 터빈 및 중압 터빈을 사용하면, 저압 터빈 입구 증기 온도가 400 내지 430℃ 정도로 종래보다도 상승하여, 상기 온도의 상승에 의해 저압 터빈의 로터가 기계적 강도 특성 및 인성을 유지할 수 없게 될 가능성이 있다. When a steam of 630 ° C. or higher is introduced into the high pressure turbine as a high pressure turbine, and the same high pressure turbine and the medium pressure turbine as in the case of using the 600 ° C. class steam are used, the low pressure turbine inlet steam temperature is about 400 to 430 ° C. higher than before. Therefore, there is a possibility that the rotor of the low pressure turbine cannot maintain mechanical strength characteristics and toughness due to the increase in temperature.

특히 2단 재열의 경우에는, 2단째의 재열압이 낮아지므로, 저압 터빈 입구 증기 온도가 1단 재열보다 상승하여, 설계 조건으로서 보다 엄격해진다.In particular, in the case of two-stage reheating, the reheating pressure in the second stage is lowered, so that the low-pressure turbine inlet steam temperature rises higher than the first-stage reheating and becomes more stringent as a design condition.

630℃ 이상의 증기를 사용하여, 3.5Ni강으로 형성된 저압 터빈의 로터의 기계적 강도 특성 및 인성을 유지하기 위해서는, 고압 터빈 및 중압 터빈에 있어서의 팽창일량을 종래보다도 증가시켜, 저압 터빈 입구에 있어서의 증기 온도를 380℃ 이하까지 저하시키는 것이 고려된다. 그러나, 그것을 위해서는 고압 터빈과 중압 터빈의 블레이드 단 수를 증가시킬 필요가 있어, 터빈 전체가 증대된다고 하는 문제가 있다.In order to maintain the mechanical strength characteristics and toughness of the rotor of the low pressure turbine formed of 3.5Ni steel using steam of 630 ° C. or higher, the amount of expansion work in the high pressure turbine and the medium pressure turbine is increased than before, and the low pressure turbine inlet It is contemplated to lower the steam temperature up to 380 ° C. However, for this purpose, it is necessary to increase the number of blade stages of a high pressure turbine and a medium pressure turbine, and there exists a problem that the whole turbine increases.

따라서, 특허 문헌 1에 있어서는, 저압 터빈용 로터를 구성하는 3.5Ni강 중에 함유되는 불순물 함량을 저감시켜 미량으로 제한함으로써, 가열에 의한 불순물 원소의 입계 편석 등의 경년적인 취화를 유발하는 금속 조직상의 변화를 억제하여, 380℃ 이상의 증기가 도입되어도 안정적으로 운전할 수 있는 저압 터빈용 로터가 개시되어 있다.Therefore, in Patent Document 1, by reducing the impurity content contained in the 3.5Ni steel constituting the low pressure turbine rotor and limiting it to a very small amount, the metal structure phase causing aging brittleness such as grain boundary segregation of impurity elements due to heating. A low pressure turbine rotor is disclosed that can suppress the change and operate stably even when steam of 380 ° C or higher is introduced.

특허 문헌 1에 개시된 기술에 있어서는, 종래 이상으로 엄밀한 불순물 관리가 요구된다. 그러나, 특히 저압 터빈용 로터는 대형이므로, 특허 문헌 1에 개시된 기술에 있어서, 일체형의 저압 터빈용 로터를 제작하는 경우, 비용이 증가하거나, 제작 일수가 증가하여 납기가 늦어지는, 예를 들어 편차에 의해 불순물 함량이 기준치를 넘을 가능성이 높은 것 등의 제조되는 터빈용 로터의 품질 면에서의 신뢰성에 불안이 남는다고 하는 과제가 발생한다.In the technique disclosed in Patent Document 1, more precise impurity management is required than in the prior art. However, in particular, since the rotor for low pressure turbines is large, in the technique disclosed in Patent Document 1, when manufacturing an integrated low pressure turbine rotor, the cost increases, or the number of days of manufacture increases, so that the delivery time is delayed, for example, a deviation. There arises a problem that anxiety remains in the reliability of the turbine rotor manufactured, such that the impurity content is likely to exceed the reference value.

[특허문헌1]일본특허출원공개제2006-170006호공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Publication No. 2006-170006

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제를 감안하여, 저압 터빈으로 도입되는 증기 온도가 고온으로 되는 경우에 있어서도, 기계적 강도 특성을 유지할 수 있고, 또한 제조 비용, 제작 일수가 증가하지 않고 품질 면에서도 문제가 없는 저압 터빈용 로터를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention can maintain the mechanical strength characteristics even when the steam temperature introduced into the low pressure turbine becomes a high temperature, and also in terms of quality without increasing manufacturing cost and manufacturing days. An object of the present invention is to provide a rotor for a low pressure turbine without problems.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 있어서는,In order to solve the above problems, in the present invention,

고압 터빈, 중압 터빈 및 저압 터빈을 구비한 증기 터빈 설비에서 사용되는 저압 터빈용 로터에 있어서, 증기 입구측에 배치되는 1CrMoV강(이하, 1Cr강), 2.25CrMoV강(이하, 2.25Cr강) 또는 10CrMoV강(이하, 10Cr강)으로 형성된 부재와, 증기 출구측에 배치되는 3.5Ni강으로 형성된 부재를, 용접에 의해 접합하여 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.In a low pressure turbine rotor used in a steam turbine installation having a high pressure turbine, a medium pressure turbine and a low pressure turbine, 1CrMoV steel (hereinafter referred to as 1Cr steel), 2.25CrMoV steel (hereinafter referred to as 2.25Cr steel) disposed on the steam inlet side, or A member formed of 10CrMoV steel (hereinafter referred to as 10Cr steel) and a member formed of 3.5Ni steel arranged on the vapor outlet side are joined to each other by welding.

1Cr강, 2.25Cr강, 10Cr강은 종래부터 고압 터빈용 로터나 중압 터빈용 로터에서 사용되고 있던 재료이므로 재료의 관리 방법이 확립되어 있고, 또한 입수도 용이하다. 또한, 3.5Ni강보다도 내고온성이 우수하다.Since 1Cr steel, 2.25Cr steel, and 10Cr steel are materials conventionally used in the high pressure turbine rotor and the medium pressure turbine rotor, the material management method is established and it is easy to obtain. Moreover, it is excellent in high temperature resistance compared with 3.5Ni steel.

또한, 3.5Ni강은 1Cr강, 2.25Cr강보다도 응력 부식 깨짐(SCC) 감수성이 낮다. 또한, 10Cr강은 3.5Ni강보다 고가이다.In addition, 3.5Ni steel is less susceptible to stress corrosion cracking (SCC) than 1Cr steel and 2.25Cr steel. In addition, 10Cr steel is more expensive than 3.5Ni steel.

따라서, 고온의 증기가 도입되는 증기 입구측을 1Cr강, 2.25Cr강 또는 10Cr강으로 형성된 부재로 구성하고, 유로(블레이드 길이)가 넓어져 보다 높은 강도가 요구되는 증기 출구측을 3.5Ni강으로 구성된 부재로 구성함으로써, 고온 및 응력 부식 깨짐에 대해 우수한 저압 터빈용 로터가 형성되어, 고온의 증기를 도입해도 기계적 강도 특성 및 인성을 유지할 수 있다.Therefore, the steam inlet side into which the hot steam is introduced is composed of a member formed of 1Cr steel, 2.25Cr steel, or 10Cr steel, and the flow path (blade length) is widened, and the steam outlet side requiring higher strength is 3.5Ni steel. By constructing the structured member, a rotor for a low pressure turbine excellent in high temperature and stress corrosion cracking is formed, and mechanical strength characteristics and toughness can be maintained even when hot steam is introduced.

또한, 취화의 관점에서는, 3.5Ni강과 1Cr강은 대략 동등하지만, 2.25Cr강 및 10Cr강은 3.5Ni강보다도 우수하다. 따라서 증기 입구측을 1Cr강으로 구성된 부재를 사용하면, 저압 터빈용 로터 전체의 취화 감수성은 로터 전체를 3.5Ni강으로 구성한 종래의 저압 터빈용 로터와 대략 동등하지만, 증기 입구측을 2.25Cr강 또는 10Cr강으로 구성된 부재를 사용하면, 저압 터빈용 로터 전체의 취화 감수성은 로터 전체를 3.5Ni강으로 구성한 종래의 저압 터빈용 로터보다도 우수하다. 그로 인해, 증기 입구측의 부재는 2.25Cr강 또는 10Cr강으로 형성하는 것이 보다 바람직하다.In addition, from the viewpoint of embrittlement, 3.5Ni steel and 1Cr steel are substantially equivalent, but 2.25Cr steel and 10Cr steel are superior to 3.5Ni steel. Therefore, if a member composed of 1Cr steel on the steam inlet side is used, the embrittlement susceptibility of the entire low pressure turbine rotor is approximately equal to that of a conventional low pressure turbine rotor composed of 3.5Ni steel as a whole, but the steam inlet side is 2.25Cr steel or When the member composed of 10Cr steel is used, the embrittlement susceptibility of the whole rotor for low pressure turbine is superior to the conventional low pressure turbine rotor which comprised the whole rotor from 3.5Ni steel. Therefore, it is more preferable that the member on the vapor inlet side is formed of 2.25Cr steel or 10Cr steel.

또한, 고압 터빈, 중압 터빈 및 저압 터빈을 구비한 증기 터빈 설비에서 사용되는 저압 터빈용 로터에 있어서, 증기 입구측에 배치되는 부재와, 증기 출구측에 배치되는 부재를 용접에 의해 접합하여 구성하는 동시에, 양 부재를 3.5Ni강으로 형성하고, 상기 증기 입구측에 배치되는 부재를 저불순물의 3.5Ni강으로 형성한 것을 특징으로 한다.Moreover, in the low pressure turbine rotor used in the steam turbine installation provided with the high pressure turbine, the medium pressure turbine, and the low pressure turbine, the member arrange | positioned by the steam inlet side and the member arrange | positioned by the steam outlet side are comprised by welding. At the same time, both members are formed of 3.5Ni steel, and the member disposed on the vapor inlet side is formed of 3.5Ni steel of low impurity.

또한, 상기 증기 입구측에 배치되는 저불순물 3.5Ni강은 중량%로, Si : 0.1% 이하, Mn : 0.1% 이하, 불가피적 불순물이 중량%로, P : 0.02% 이하, S : 0.02% 이하, Sn : 0.02% 이하, As : 0.02% 이하, Sb : 0.02% 이하, Al : 0.02% 이하, Cu : 0.1% 이하를 함유하는 것을 특징으로 한다. The low impurity 3.5Ni steel disposed on the vapor inlet side is, in weight%, Si: 0.1% or less, Mn: 0.1% or less, unavoidable impurities in weight%, P: 0.02% or less, S: 0.02% or less Sn: 0.02% or less, As: 0.02% or less, Sb: 0.02% or less, Al: 0.02% or less, Cu: 0.1% or less.

고온의 증기가 도입되는 증기 입구측에 불순물 함량을 저감시켜 미량으로 제한한 3.5Ni강으로 구성된 부재를 사용함으로써, 가열에 의한 불순물 원소의 입계 편석 등의 경년적인 취화를 유발하는 금속 조직상의 변화를 억제하고, 380℃ 이상의 증기가 도입되어도 안정적으로 운전할 수 있다.By using a member made of 3.5Ni steel with a limited amount of impurities on the steam inlet side where high temperature steam is introduced, a change in the metal structure causing aging, such as grain boundary segregation of impurity elements due to heating, can be achieved. It can suppress and operate stably even if the steam of 380 degreeC or more is introduce | transduced.

또한, 상기 불순물 함량을 저감시킨 3.5Ni강으로 구성된 부재를 로터 전체가 아닌 고온의 증기가 도입되는 증기 입구측만으로 함으로써, 제작 비용, 일수의 증가를 작게 억제하여, 품질 면에서의 신뢰성의 불안도 작고 저압 터빈용 로터의 제작이 가능하다.In addition, by making the member made of 3.5Ni steel having the reduced impurity content only at the steam inlet side through which high-temperature steam is introduced, not at the entire rotor, the increase in manufacturing cost and the number of days can be suppressed to a small degree, resulting in unstable reliability in terms of quality. It is possible to manufacture small and low pressure rotors.

또한, 상기 저압 터빈의 입구 증기 온도가 380℃ 이상인 증기 터빈 설비에서 사용되고,In addition, the inlet steam temperature of the low pressure turbine is used in a steam turbine installation of 380 ℃ or more,

상기 저압 터빈 내를 유통하는 증기 온도가 380℃ 이상으로 되는 영역을 상기 증기 입구측에 배치되는 부재로 구성하고, 상기 저압 터빈 내를 유통하는 증기 온도가 380℃ 미만으로 되는 영역을 상기 증기 출구측에 배치되는 부재로 구성하는 것을 특징으로 한다.A region in which the steam temperature flowing in the low pressure turbine becomes 380 ° C. or more is constituted by a member disposed on the steam inlet side, and a region in which the steam temperature flowing in the low pressure turbine becomes less than 380 ° C. is in the steam outlet side. It is characterized by comprising a member disposed in the.

통상의 3.5Ni강은 증기 온도가 380℃ 이상으로 되면 불순물 원소의 입계 편석 등의 경년적인 취화를 유발할 가능성이 높다. 따라서, 증기 온도가 380℃ 이상으로 되는 영역을 상기 증기 입구측에 배치되는 부재로 구성하고, 증기 온도가 380℃ 미만인 영역을 상기 증기 출구측에 배치되는 부재로 구성함으로써, 통상의 3.5Ni강이 380℃ 이상의 증기와 접하는 경우가 없어져, 증기 출구측에 배치되는 3.5Ni강으로 형성되는 부재의 취화를 억제하는 것이 가능해진다.Normal 3.5Ni steel is likely to cause aging brittleness such as grain boundary segregation of impurity elements when the vapor temperature is 380 ° C or higher. Therefore, by constructing a region where the steam temperature is 380 ° C or higher by the member disposed on the steam inlet side, and configuring a region where the steam temperature is less than 380 ° C by the member disposed on the steam outlet side, the ordinary 3.5Ni steel No contact with steam of 380 ° C. or higher can be prevented, and it becomes possible to suppress embrittlement of a member formed of 3.5Ni steel disposed on the steam outlet side.

상기 고압 터빈 및 중압 터빈의 적어도 어느 한쪽의 입구 증기 온도가 630℃ 이상인 증기 터빈 설비에서 사용되는 것을 특징으로 한다.At least one of the inlet steam temperature of the high-pressure turbine and the medium-pressure turbine is characterized in that it is used in a steam turbine installation of 630 ℃ or more.

이에 의해, 고압 터빈 및 중압 터빈을 증대화시키지 않고, 증기 터빈 설비로부터의 CO2 배기량을 삭감하여, 증기 터빈 설비의 열효율을 향상시킬 수 있다.As a result, without a high-pressure turbine and the intermediate pressure turbine anger increase and it is possible to reduce the CO 2 emissions from the steam-turbine plant, it is possible to improve the thermal efficiency of the steam turbine plant.

이상 기재한 바와 같이 본 발명에 따르면, 저압 터빈으로 도입되는 증기 온도가 고온으로 되는 경우에 있어서도, 기계적 강도 특성을 유지할 수 있고, 또한 제조 비용, 제작 일수가 증가하지 않고 품질 면에서도 문제가 없는 저압 터빈용 로터를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, even in the case where the steam temperature introduced into the low pressure turbine becomes a high temperature, the mechanical strength characteristics can be maintained, and the low pressure without any problems in terms of quality without increasing the manufacturing cost and manufacturing days. A rotor for a turbine can be provided.

도 1은 제1 실시예에 있어서의 증기 터빈 발전 설비의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 제1 실시예에 있어서의 저압 터빈용 로터의 구성을 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 제2 실시예에 있어서의 저압 터빈용 로터의 구성을 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 1Cr강, 2.25Cr강, 10Cr강 및 3.5Ni강의 취화 계수를 나타내는 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the structure of the steam turbine power generation facility in 1st Example.
FIG. 2: is a top view which shows typically the structure of the low pressure turbine rotor in Example 1. FIG.
3 is a plan view schematically showing the configuration of a low pressure turbine rotor in the second embodiment.
4 is a graph showing the embrittlement coefficients of 1Cr steel, 2.25Cr steel, 10Cr steel, and 3.5Ni steel.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예를 예시적으로 상세하게 설명한다. 단, 본 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배기 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것으로 한정하는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 지나지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative exhaust, and the like of the component parts described in the present embodiment are not merely intended to limit the scope of the present invention thereto unless otherwise specified, and are merely illustrative examples. .

(제1 실시예)(First embodiment)

도 1은 제1 실시예에 있어서의 증기 터빈 발전 설비의 구성을 도시하는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the structure of the steam turbine power generation facility in 1st Example.

도 1을 참조하여 본 발명의 저압 터빈용 로터를 사용한 증기 터빈 설비에 의해 구성되는 발전 설비에 대해 설명한다. 또한, 도 1은 1단 재열의 일례이고, 2단 재열, 재열만 고온화(630℃ 이상)인 경우의 실시에도 본 발명은 적용되고, 특별히 한정되는 것은 아니다.With reference to FIG. 1, the power generation installation comprised by the steam turbine installation using the low pressure turbine rotor of this invention is demonstrated. In addition, FIG. 1 is an example of 1st stage reheating, This invention is applied even if implementation of 2nd stage reheating and reheating only by high temperature (630 degreeC or more) is not specifically limited.

도 1에 도시된 증기 터빈 발전 설비(10)는 고압 터빈(14), 중압 터빈(12), 저압 터빈(16), 발전기(18), 복수기(20), 보일러(24)로 주로 구성된다. 증기는 보일러(24), 주증기관(26), 고압 터빈(14), 저온 재열관(28), 보일러(24), 고온 재열관(30), 중압 터빈(12), 크로스오버관(32), 저압 터빈(16), 복수기(20), 급수 펌프(22), 보일러(24)의 순으로 순환한다.The steam turbine power generation equipment 10 shown in FIG. 1 is mainly composed of a high pressure turbine 14, a medium pressure turbine 12, a low pressure turbine 16, a generator 18, a condenser 20, and a boiler 24. Steam is boiler 24, main engine 26, high pressure turbine 14, low temperature reheating tube 28, boiler 24, high temperature reheating tube 30, medium pressure turbine 12, crossover tube 32 The low pressure turbine 16, the condenser 20, the feed water pump 22, and the boiler 24 are circulated in this order.

보일러(24)에서 630℃ 이상으로 과열된 증기는 주증기관(26)을 통해 고압 터빈(14)으로 도입된다. 고압 터빈(14)으로 도입된 증기는 팽창일을 행한 후에 배기되어, 저온 재열관(28)을 통해 보일러(24)로 복귀된다. 상기 보일러(24)로 복귀된 증기는 보일러(24)에서 재열되어 630℃ 이상의 증기로 되고, 고온 재열관(30)을 통해 중압 터빈(12)으로 보내진다. 중압 터빈(12)으로 도입된 증기는 팽창일을 행한 후에 배기되어, 400 내지 430℃ 정도의 증기로 되어 크로스오버관(32)을 통해 저압 터빈(16)으로 보내진다. 저압 터빈(16)으로 도입된 증기는 팽창일을 행한 후에 배기되어, 복수기(20)로 보내진다. 복수기(20)로 보내진 증기는 복수기(20)에서 복수되고, 급수 펌프(22)에서 승압되어 보일러(24)로 복귀된다. 발전기(18)는 각각의 터빈의 팽창일에 의해 회전 구동되어 발전한다.Steam superheated above 630 ° C. in the boiler 24 is introduced into the high pressure turbine 14 through the main steam engine 26. The steam introduced into the high pressure turbine 14 is exhausted after the expansion work and is returned to the boiler 24 through the low temperature reheat tube 28. The steam returned to the boiler 24 is reheated in the boiler 24 to become steam of 630 ° C. or higher, and is sent to the medium pressure turbine 12 through the high temperature reheating tube 30. The steam introduced into the medium pressure turbine 12 is exhausted after the expansion work, and becomes steam of about 400 to 430 ° C. and is sent to the low pressure turbine 16 through the crossover pipe 32. The steam introduced into the low pressure turbine 16 is exhausted after the expansion work and sent to the condenser 20. The steam sent to the condenser 20 is condensed in the condenser 20, boosted by the feed water pump 22, and returned to the boiler 24. The generator 18 is rotationally driven by the expansion day of each turbine to generate power.

도 2는 제1 실시예에 있어서의 저압 터빈(16)에 사용되는 로터의 구성을 모식적으로 도시한 평면도이다.FIG. 2: is a top view which shows typically the structure of the rotor used for the low pressure turbine 16 in 1st Example.

상기와 같은 증기 터빈 발전 설비에 사용되는 저압 터빈용 로터에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.A rotor for a low pressure turbine used in the steam turbine power generation facility as described above will be described with reference to FIG. 2.

(구성)(Configuration)

우선 도 2를 사용하여 본 실시예에 관한 400 내지 430℃ 정도의 증기가 도입되는 저압 터빈(16)에 사용되는 로터의 구성에 대해 설명한다.First, the structure of the rotor used for the low pressure turbine 16 into which the steam of about 400-430 degreeC which concerns on a present Example is introduce | transduced using FIG. 2 is demonstrated.

도 2에 도시한 바와 같이, 저압 터빈용 로터(16A)는 1Cr강, 2.25Cr강 또는 10Cr강으로 구성되는 1개의 부재(이하, 크롬강부)(16a)와, 3.5Ni강으로 구성되는 2개의 부재(이하, 통상 3.5Ni강부)(16b, 16c)로 구성되어 있다.As shown in Fig. 2, the low-pressure turbine rotor 16A includes one member (hereinafter referred to as chrome steel portion) 16a composed of 1Cr steel, 2.25Cr steel, or 10Cr steel, and two composed of 3.5Ni steel. It consists of members (hereinafter usually 3.5Ni steel part) 16b, 16c.

크롬강부(16a)는 그 양단부에서 각각 통상 3.5Ni강부(16b, 16c)와 용접에 의해 접합되어, 일단부로부터 통상 3.5Ni강부(16b), 크롬강부(16a), Ni강부(16c)의 순으로 일체화된 저압 터빈용 로터(16A)를 형성하고 있다.The chrome steel portions 16a are joined to the 3.5 Ni steel portions 16b and 16c by welding, respectively, at both ends thereof, and the order of the 3.5 Ni steel portions 16b, the chrome steel portions 16a, and the Ni steel portions 16c from one end is normally. 16A of low-pressure turbines integrated with the shaft are formed.

또한, 크롬강부(16a)는 380℃ 이상의 증기에 노출되는 위치에 배치되고, 통상 3.5Ni강부(16b, 16c)는 380℃ 미만의 증기에 노출된 위치에 배치된다.Further, the chrome steel portions 16a are disposed at positions exposed to steam at 380 ° C. or higher, and the 3.5Ni steel portions 16b, 16c are disposed at positions exposed to steam at less than 380 degrees Celsius.

(재료)(material)

다음에, 저압 터빈용 로터(16A)를 구성하는, 크롬강부(16a), 3.5Ni강부(16b, 16c)의 재료에 대해 설명한다.Next, the material of the chrome steel part 16a and the 3.5Ni steel parts 16b and 16c which comprise the low pressure turbine rotor 16A is demonstrated.

(A) 크롬강부(A) Chrome steel part

크롬강부는 내고온성이 우수하고, 입수가 용이한 1Cr강, 2.25Cr 또는 10Cr강으로 형성되어 있다.The chromium steel is formed of 1Cr steel, 2.25Cr or 10Cr steel, which has excellent high temperature resistance and is easily available.

1Cr강으로서는, 중량%로, C : 0.2 내지 0.4%, Si : 0.35% 이하, Mn : 1.5% 이하, Ni : 2.0% 이하, Cr : 0.5 내지 1.5%, Mo : 0.5 내지 1.5%, V : 0.2 내지 0.3%, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성의 재료를 일례로서 들 수 있다.As 1Cr steel, by weight%, C: 0.2-0.4%, Si: 0.35% or less, Mn: 1.5% or less, Ni: 2.0% or less, Cr: 0.5-1.5%, Mo: 0.5-1.5%, V: 0.2 It is mentioned as an example the material of the composition which consists of -0.3% and remainder is Fe and an unavoidable impurity.

2.25Cr강으로서는, 중량%로, C : 0.2 내지 0.35%, Si : 0.35% 이하, Mn : 1.5% 이하, Ni : 0.2 내지 2.0%, Cr : 1.5 내지 3.0%, Mo : 0.9 내지 1.5%, V : 0.2 내지 0.3%, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성의 재료를 일례로서 들 수 있다.As 2.25Cr steel, by weight%, C: 0.2-0.35%, Si: 0.35% or less, Mn: 1.5% or less, Ni: 0.2-2.0%, Cr: 1.5-3.0%, Mo: 0.9-1.5%, V : The material of the composition which consists of 0.2 to 0.3% and remainder is Fe and an unavoidable impurity is mentioned as an example.

10Cr강으로서는, 중량%로, C : 0.05 내지 0.4%, Si : 0.35% 이하, Mn : 2.0% 이하, Ni : 3.0% 이하, Cr : 7 내지 13%, Mo : 0.1 내지 3.0%, V : 0.01 내지 0.5%, N : 0.01 내지 0.1%, Nb : 0.01 내지 0.2%를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성의 재료를 일례로서 들 수 있다.As 10Cr steel by weight%, C: 0.05-0.4%, Si: 0.35% or less, Mn: 2.0% or less, Ni: 3.0% or less, Cr: 7-13%, Mo: 0.1-3.0%, V: 0.01 A material having a composition containing from 0.5% to 0.5%, N from 0.01% to 0.1%, and Nb from 0.01% to 0.2%, with the balance being made of Fe and unavoidable impurities, is mentioned as an example.

다른 예의 10Cr강으로서, 중량%로 C : 0.05 내지 0.4%, Si : 0.35% 이하, Mn : 2.0% 이하, Ni : 7.0% 이하, Cr : 8 내지 15%, Mo : 0.1 내지 3.0%, V : 0.01 내지 0.5%, N : 0.01 내지 0.1%, Nb : 0.2% 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성의 재료를 일례로서 들 수 있다.As another example of 10Cr steel, by weight%, C: 0.05 to 0.4%, Si: 0.35% or less, Mn: 2.0% or less, Ni: 7.0% or less, Cr: 8-15%, Mo: 0.1-3.0%, V: The material of the composition containing 0.01 to 0.5%, N: 0.01 to 0.1%, and Nb: 0.2% or less, and remainder consists of Fe and an unavoidable impurity is mentioned as an example.

도 4는 1Cr강, 2.25Cr강, 10Cr강 및 3.5Ni강의 취화 계수를 나타내는 그래프이다. 종축은 취화 계수(ΔFATT)이며, 취화 용이의 지표가 되는 값으로, 이 수치가 높을수록 취화 감수성이 높아 취화되기 쉽다. 횡축은 J-Factor로 불순물의 농도의 지표가 되는 값이다. 도 4로부터 명백한 바와 같이, 모든 재료가 불순물 농도가 높을수록 취화되기 쉽다. 또한, 1Cr강과 3.5Ni강은 대략 동등한 취화 계수이고, 그것보다도 2.25Cr강의 취화 계수가 낮고, 10Cr강의 취화 계수는 더욱 낮다.4 is a graph showing the embrittlement coefficients of 1Cr steel, 2.25Cr steel, 10Cr steel, and 3.5Ni steel. The vertical axis is the embrittlement coefficient (ΔFATT), which is an index of ease of embrittlement, and the higher the numerical value is, the easier the embrittlement becomes. The abscissa indicates the impurity concentration in J-Factor. As is apparent from FIG. 4, all materials are more likely to embrittle as the impurity concentration is higher. Further, the 1Cr steel and the 3.5Ni steel have roughly equivalent embrittlement coefficients, the embrittlement coefficient of 2.25Cr steel is lower than that, and the embrittlement coefficient of 10Cr steel is even lower.

따라서, 크롬강부(16a)를 1Cr강으로 구성된 부재를 사용하면, 저압 터빈용 로터 전체의 취화 감수성은 로터 전체를 3.5Ni강으로 구성한 종래의 저압 터빈용 로터와 대략 동등하다고 할 수 있다. 그러나, 크롬강부(16b, 16c)를 2.25Cr강 또는 10Cr강으로 구성된 부재를 사용하면, 저압 터빈용 로터 전체의 취화 감수성은 로터 전체를 3.5Ni강으로 구성한 종래의 저압 터빈용 로터보다도 낮은, 즉 취화되기 어렵다고 할 수 있다. 그로 인해, 크롬강부(16a)는 2.25Cr강 또는 10Cr강으로 형성하는 것이 보다 바람직하다.Therefore, when the chromium steel part 16a uses the member which consists of 1Cr steel, the embrittlement susceptibility of the whole low pressure turbine rotor can be said to be substantially equivalent to the conventional low pressure turbine rotor which comprised the whole rotor from 3.5Ni steel. However, when the chrome steel portions 16b and 16c are made of a member composed of 2.25Cr steel or 10Cr steel, the embrittlement susceptibility of the entire low pressure turbine rotor is lower than that of the conventional low pressure turbine rotor composed of 3.5Ni steel as a whole. It can be said that it is difficult to embrittle. Therefore, it is more preferable to form the chromium steel part 16a from 2.25Cr steel or 10Cr steel.

(B) 통상 3.5Ni강부(B) 3.5Ni steel part

3.5Ni강으로서는, 중량%로 C : 0.4% 이하, Si : 0.35% 이하, Mn : 1.0% 이하, Cr : 1.0 내지 2.5%, V : 0.01 내지 0.3%, Mo : 0.1 내지 1.5%, Ni : 3.0 내지 4.5%를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 재료를 일례로서 들 수 있다.As 3.5Ni steel, C: 0.4% or less, Si: 0.35% or less, Mn: 1.0% or less, Cr: 1.0-2.5%, V: 0.01-0.3%, Mo: 0.1-1.5%, Ni: 3.0 by weight% It contains-4.5%, and remainder is mentioned as an example of the material which consists of Fe and an unavoidable impurity.

(제조 방법)(Production method)

크롬강부(16a)와, 통상 3.5Ni강부(16b, 16c) 사이의 용접부에서 용접에 의해 접합한다.Joining is performed by welding in the welded portion between the chrome steel portions 16a and the 3.5Ni steel portions 16b and 16c.

용접의 방법은, 용접부가 저압 터빈의 운전 상태에 견딜 수 있는 상태이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 일례로서 용접 토치에 의한 아크에 용가제로서 용접 와이어를 공급하는 용융법 일반을 들 수 있다.The welding method is not particularly limited as long as the welded portion can withstand the operating state of the low-pressure turbine. Examples of the welding method include a general melting method of supplying a welding wire as a solvent to an arc by a welding torch.

예를 들어, 용접부의 형상으로서는 협개선(narrow gap) 용접 조인트 등이 채용되고, 용접 시에는 1패스마다 아크에 의한 용융에 의해 용접 와이어로서 공급되는 용가제를 적층하여 상기 협개선 용융 조인트 내를 용가제로 채우고, 크롬강부(16a)와 통상 3.5Ni강부(16b, 16c)를 접합한다. 상기 용가제로서는 통상 3.5Ni강부와 동일한 재료인 3.5Ni강을 사용한다.For example, as a shape of a weld part, a narrow gap weld joint etc. are employ | adopted, and at the time of welding, the solvent supply | supplied as a welding wire by lamination | stacking by an arc is laminated | stacked every 1 pass, and the inside of the said narrow improvement melt joint is laminated | stacked. It is filled with a solvent and the chrome steel part 16a and the 3.5Ni steel parts 16b and 16c are joined. As said solvent, 3.5Ni steel which is the same material as a 3.5Ni steel part is used normally.

이상과 같은 저압 터빈용 로터를 사용함으로써, 하기의 효과가 얻어진다.By using the low-pressure turbine rotor as described above, the following effects are obtained.

1Cr강, 2.25Cr강, 10Cr강은 종래부터 고압 터빈용 로터나 중압 터빈용 로터에서 사용되고 있던 재료이므로 재료의 관리 방법이 확립되어 있고, 또한 입수도 용이하다. 또한, 3.5Ni강보다도 내고온성이 우수하다. 또한, 3.5Ni강은 1Cr강, 2.25Cr강, 10Cr강보다도 응력 부식 깨짐(SCC) 감수성이 낮다. 따라서, 고온의 증기가 도입되는 증기 입구측을 1Cr강, 2.25Cr강 또는 10Cr강으로 형성된 부재로 구성하고, 유로 직경(블레이드 직경)이 넓어져 보다 높은 강도가 요구되는 증기 출구측을 3.5Ni강으로 구성된 부재로 구성함으로써, 고온 및 응력 부식 깨짐에 대해 우수한 저압 터빈용 로터가 형성되어, 고온의 증기를 도입해도 기계적 강도 특성을 유지할 수 있다.Since 1Cr steel, 2.25Cr steel, and 10Cr steel are materials conventionally used in the high pressure turbine rotor and the medium pressure turbine rotor, the material management method is established and it is easy to obtain. Moreover, it is excellent in high temperature resistance compared with 3.5Ni steel. In addition, 3.5Ni steel has lower stress corrosion cracking (SCC) sensitivity than 1Cr steel, 2.25Cr steel, and 10Cr steel. Therefore, the steam inlet side into which the hot steam is introduced is composed of a member formed of 1Cr steel, 2.25Cr steel, or 10Cr steel, and the 3.5Ni steel steam outlet side of which the flow path diameter (blade diameter) becomes wider and higher strength is required. By constructing a member composed of a low pressure turbine rotor that is excellent in high temperature and stress corrosion cracking, mechanical strength characteristics can be maintained even when high temperature steam is introduced.

또한, 통상의 3.5Ni강은 증기 온도가 380℃ 이상으로 되면 불순물 원소의 입계 편석 등의 경년적인 취화를 유발할 가능성이 높다. 따라서, 증기 온도가 380℃ 이상으로 되는 영역을 상기 증기 입구측에 배치되는 부재로 구성하고, 증기 온도가 380℃ 미만인 영역을 상기 증기 출구측에 배치되는 부재로 구성함으로써, 통상의 3.5Ni강이 380℃ 이상의 증기와 접하는 경우가 없어져, 증기 출구측에 배치되는 3.5Ni강으로 형성되는 부재의 취화를 억제하는 것이 가능해진다.In addition, when the normal 3.5Ni steel has a vapor temperature of 380 ° C. or higher, there is a high possibility of causing aging brittleness such as grain boundary segregation of impurity elements. Therefore, by constructing a region where the steam temperature is 380 ° C or higher by the member disposed on the steam inlet side, and configuring a region where the steam temperature is less than 380 ° C by the member disposed on the steam outlet side, the ordinary 3.5Ni steel No contact with steam of 380 ° C. or higher can be prevented, and it becomes possible to suppress embrittlement of a member formed of 3.5Ni steel disposed on the steam outlet side.

또한, 저압 터빈의 입구 증기 온도를 종래보다도 높게 해도 저압 터빈용 로터의 기계적 강도 특성을 유지할 수 있으므로, 고압 터빈 및 중압 터빈을 증대화시키지 않고 630℃ 이상의 증기를 사용할 수 있고, 증기 터빈 설비로부터의 CO2 배기량을 삭감하여, 증기 터빈 설비의 열효율을 향상시킬 수 있다.Moreover, even if the inlet steam temperature of the low pressure turbine is higher than before, the mechanical strength characteristics of the low pressure turbine rotor can be maintained, so that steam of 630 ° C. or higher can be used without increasing the high pressure turbine and the medium pressure turbine. By reducing the CO 2 displacement, the thermal efficiency of the steam turbine installation can be improved.

(제2 실시예)(2nd Example)

(구성)(Configuration)

제2 실시예에 있어서 다른 형태의 저압 터빈용 로터(16B)에 대해 설명한다.In the second embodiment, another type of low pressure turbine rotor 16B will be described.

제2 실시예에 있어서는, 도 3에 도시한 바와 같이 저압 터빈용 로터(16B)는 불순물 함유량이 적은 저불순물 3.5Ni강으로 구성되는 1개의 부재(이하, 저불순물 3.5Ni강부)(16d)와, 통상 3.5Ni강부(16b, 16c)로 구성되어 있다.In the second embodiment, as shown in Fig. 3, the low pressure turbine rotor 16B includes one member (hereinafter referred to as low impurity 3.5Ni steel portion) 16d composed of low impurity 3.5Ni steel having a low impurity content. It is usually composed of 3.5Ni steel portions 16b and 16c.

즉, 제2 실시예는 도 2에 도시한 제1 실시예의 형태의 저압 터빈용 로터의 크롬강부(16a) 대신에, 저불순물 3.5Ni강부(16d)를 채용한 형태이다. 이하, 저불순물 3.5Ni강부(16d) 이외에 있어서는 제1 실시예와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.That is, the second embodiment adopts the low impurity 3.5Ni steel portion 16d instead of the chrome steel portion 16a of the low pressure turbine rotor of the first embodiment shown in FIG. Hereinafter, since it is the same as that of 1st Example except the low impurity 3.5Ni steel part 16d, description is abbreviate | omitted.

또한, 저불순물 3.5Ni강부(16d)는 380℃ 이상의 증기에 노출되는 위치에 배치되고, 통상 3.5Ni강부(16b, 16c)는 380℃ 미만의 증기에 노출된 위치에 배치된다.In addition, the low impurity 3.5Ni steel portion 16d is disposed at a position exposed to steam of 380 ° C or higher, and normally the 3.5Ni steel portions 16b, 16c are disposed at a position exposed to steam of less than 380 ° C.

(재료)(material)

저불순물 3.5Ni강부(16d)의 재료에 대해 설명한다.The material of the low impurity 3.5Ni steel part 16d is demonstrated.

저불순물 3.5Ni강부(16d)는 불순물 함유량이 적은 3.5Ni강부로 형성되어 있다. 저불순물 3.5Ni강부(16d)로서는, 중량%로, C : 0.4% 이하, Si : 0.1% 이하, Mn : 0.1% 이하, Cr : 1.0 내지 2.5%, V : 0.01 내지 0.3%, Mo : 0.1 내지 1.5%, Ni : 3.0 내지 4.5%를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 상기 불가피적 불순물이, 중량%로, P : 0.02% 이하, S : 0.02% 이하, Sn : 0.02% 이하, As : 0.02% 이하, Sb : 0.02% 이하, Al : 0.02% 이하, Cu : 0.1% 이하인 조성의 재료를 일례로서 들 수 있다.The low impurity 3.5Ni steel portion 16d is formed of a 3.5Ni steel portion with a low impurity content. As the low impurity 3.5Ni steel portion 16d, by weight%, C: 0.4% or less, Si: 0.1% or less, Mn: 0.1% or less, Cr: 1.0 to 2.5%, V: 0.01 to 0.3%, Mo: 0.1 to 1.5%, Ni: 3.0 to 4.5%, the remainder being made of Fe and unavoidable impurities, wherein the unavoidable impurities are, by weight%, P: 0.02% or less, S: 0.02% or less, Sn: 0.02% Hereinafter, as an example, the material of the composition which is As: 0.02% or less, Sb: 0.02% or less, Al: 0.02% or less, Cu: 0.1% or less is mentioned.

(제조 방법)(Production method)

저불순물 3.5Ni강부(16d)와, 통상 3.5Ni강부(16b, 16c) 사이의 용접부에서 용접에 의해 접합한다.The low impurity 3.5Ni steel portions 16d and the 3.5Ni steel portions 16b and 16c are welded at each welded portion.

도 4에 도시한 바와 같이, 3.5Ni강은 불순물 농도가 낮을수록 취성 감수성이 낮아 취화되기 어렵다.As shown in FIG. 4, the 3.5Ni steel has a low brittle susceptibility and is less likely to be brittle as the impurity concentration is lower.

따라서, 고온의 증기가 도입되는 증기 입구측에 불순물 함량을 저감시켜 미량으로 제한한 저불순물 3.5Ni강으로 구성된 부재(16d)를 사용함으로써, 가열에 의한 불순물 원소의 입계 편석 등의 경년적인 취화를 유발하는 금속 조직상의 변화를 억제하여, 380℃ 이상의 증기가 도입되어도 안정적으로 운전할 수 있다.Therefore, by using the member 16d made of low impurity 3.5Ni steel in which the impurity content is reduced and limited to a small amount on the steam inlet side through which hot steam is introduced, aging brittleness such as grain boundary segregation of impurity elements due to heating can be achieved. By suppressing the change in the induced metal structure, it is possible to operate stably even when steam of 380 ° C or higher is introduced.

또한, 상기 불순물 함량을 저감시킨 3.5Ni강으로 구성된 부재를 로터 전체가 아닌 고온의 증기가 도입되는 증기 입구측만으로 함으로써, 제작 비용, 일수의 증가를 작게 억제하고, 품질 면에서의 신뢰성의 불안도 작은 저압 터빈용 로터의 작성이 가능하다.In addition, by making the member made of 3.5Ni steel having the reduced impurity content only at the steam inlet side through which high-temperature steam is introduced, not at the entire rotor, the increase in manufacturing cost and the number of days can be suppressed to be small, and the reliability of reliability in terms of quality is reduced. It is possible to create a small low pressure turbine rotor.

또한, 통상의 3.5Ni강은 증기 온도가 380℃ 이상으로 되면 불순물 원소의 입계 편석 등의 경년적인 취화를 유발할 가능성이 높다. 따라서, 증기 온도가 380℃ 이상으로 되는 영역을 상기 증기 입구측에 배치되는 부재로 구성하고, 증기 온도가 380℃ 미만인 영역을 상기 증기 출구측에 배치되는 부재로 구성함으로써, 통상의 3.5Ni강이 380℃ 이상의 증기와 접하는 일이 없어져, 증기 출구측에 배치되는 3.5Ni강으로 형성되는 부재의 취화를 억제하는 것이 가능해진다.In addition, when the normal 3.5Ni steel has a vapor temperature of 380 ° C. or higher, there is a high possibility of causing aging brittleness such as grain boundary segregation of impurity elements. Therefore, by constructing a region where the steam temperature is 380 ° C or higher by the member disposed on the steam inlet side, and configuring a region where the steam temperature is less than 380 ° C by the member disposed on the steam outlet side, the ordinary 3.5Ni steel No contact with steam of 380 ° C. or higher can be prevented, and embrittlement of the member formed of 3.5Ni steel disposed on the vapor outlet side can be suppressed.

또한, 저압 터빈의 입구 증기 온도를 종래보다도 높게 해도 저압 터빈용 로터의 기계적 강도 특성을 유지할 수 있으므로, 고압 터빈 및 중압 터빈을 증대화시키지 않고 630℃ 이상의 증기를 사용할 수 있고, 증기 터빈 설비로부터의 CO2 배기량을 삭감하여 증기 터빈 설비의 열효율을 향상시킬 수 있다.Moreover, even if the inlet steam temperature of the low pressure turbine is higher than before, the mechanical strength characteristics of the low pressure turbine rotor can be maintained, so that steam of 630 ° C. or higher can be used without increasing the high pressure turbine and the medium pressure turbine. The CO 2 emissions can be reduced to improve the thermal efficiency of the steam turbine plant.

저압 터빈으로 도입되는 증기 온도가 고온으로 되는 경우에 있어서도, 기계적 강도 특성을 유지할 수 있고, 또한 제조 비용, 제작 일수가 증가하지 않고 품질 면에서도 문제가 없는 저압 터빈용 로터로서 이용할 수 있다.Even when the steam temperature introduced into the low pressure turbine becomes high temperature, the mechanical strength characteristics can be maintained, and it can be used as a rotor for a low pressure turbine without any problems in terms of quality without increasing manufacturing cost and manufacturing days.

Claims (5)

고압 터빈, 중압 터빈 및 저압 터빈을 구비한 증기 터빈 설비에서 사용되는 저압 터빈용 로터에 있어서,
증기 입구측에 배치되는 1CrMoV강, 2.25CrMoV강 또는 10CrMoV강으로 형성된 부재와,
증기 출구측에 배치되는 3.5Ni강으로 형성된 부재를, 용접에 의해 접합하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 저압 터빈용 로터.
A low pressure turbine rotor for use in a steam turbine installation having a high pressure turbine, a medium pressure turbine and a low pressure turbine,
A member formed of 1CrMoV steel, 2.25CrMoV steel or 10CrMoV steel disposed on the vapor inlet side,
A low pressure turbine rotor, characterized in that a member formed of 3.5Ni steel disposed on the vapor outlet side is joined to each other by welding.
고압 터빈, 중압 터빈 및 저압 터빈을 구비한 증기 터빈 설비에서 사용되는 저압 터빈용 로터에 있어서,
증기 입구측에 배치되는 부재와, 증기 출구측에 배치되는 부재를 용접에 의해 접합하여 구성하는 동시에, 양 부재를 3.5Ni강으로 형성하고, 상기 증기 입구측에 배치되는 부재를 저불순물의 3.5Ni강으로 형성한 것을 특징으로 하는, 저압 터빈용 로터.
A low pressure turbine rotor for use in a steam turbine installation having a high pressure turbine, a medium pressure turbine and a low pressure turbine,
The member disposed on the steam inlet side and the member disposed on the steam outlet side are joined by welding, and both members are formed of 3.5Ni steel, and the member disposed on the steam inlet side is 3.5Ni of low impurity. A low pressure turbine rotor, characterized by being formed of steel.
제2항에 있어서, 상기 증기 입구측에 배치되는 저불순물 3.5Ni강은 중량%로, Si : 0.1% 이하, Mn : 0.1% 이하, 불가피적 불순물이 중량%로, P : 0.02% 이하, S : 0.02% 이하, Sn : 0.02% 이하, As : 0.02% 이하, Sb : 0.02% 이하, Al : 0.02% 이하, Cu : 0.1% 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는, 저압 터빈용 로터.The low impurity 3.5Ni steel disposed at the vapor inlet side is in weight%, Si: 0.1% or less, Mn: 0.1% or less, unavoidable impurities in weight%, P: 0.02% or less, S A low pressure turbine rotor comprising: 0.02% or less, Sn: 0.02% or less, As: 0.02% or less, Sb: 0.02% or less, Al: 0.02% or less, Cu: 0.1% or less. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저압 터빈의 입구 증기 온도가 380℃ 이상인 증기 터빈 설비에서 사용되고,
상기 저압 터빈 내를 유통하는 증기 온도가 380℃ 이상으로 되는 영역을 상기 증기 입구측에 배치되는 부재로 구성하고,
상기 저압 터빈 내를 유통하는 증기 온도가 380℃ 미만으로 되는 영역을 상기 증기 출구측에 배치되는 부재로 구성하는 것을 특징으로 하는, 저압 터빈용 로터.
The steam turbine installation according to claim 1 or 2, wherein the inlet steam temperature of the low pressure turbine is 380 ° C or higher,
A region in which the steam temperature flowing in the low pressure turbine becomes 380 ° C. or more is constituted by a member disposed on the steam inlet side,
The rotor for low pressure turbines characterized by comprising the member arrange | positioned at the said steam outlet side in the area | region where the steam temperature which flows through the said low pressure turbine becomes less than 380 degreeC.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고압 터빈 및 중압 터빈의 적어도 어느 한쪽의 입구 증기 온도가 630℃ 이상인 증기 터빈 설비에서 사용되는 것을 특징으로 하는, 저압 터빈용 로터.The low pressure turbine rotor according to any one of claims 1 to 4, wherein the inlet steam temperature of at least one of the high pressure turbine and the medium pressure turbine is used at a steam turbine facility of 630 ° C or more.
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