蒸汽輪機設備的製作方法
2023-05-27 11:29:11 1
蒸汽輪機設備的製作方法
【專利摘要】目的在於提供一種即使在650℃以上的蒸汽溫度條件下也能夠將由Ni基合金的鑄造材料構成的構件之間適當地密封的蒸汽輪機設備，在蒸汽輪機設備(1)中，第一構件(32)及第二構件(34)分別通過由Ni基合金、奧氏體鋼、高鉻鋼中的至少一種形成的鑄造材料來構成母材，並形成供650℃以上的蒸汽流通的空間。在第一構件(32)與第二構件(34)之間設有金屬密封墊(60、80)。金屬密封墊(60、80)在多個部位與第一構件(32)及第二構件(34)線接觸。在第一構件(32)及第二構件(34)，分別至少在與金屬密封墊(60、80)線接觸的部分設有比母材高硬度的第一高硬度層(56)。
【專利說明】黑汽輪機設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及使用650°C以上的蒸汽的蒸汽輪機設備。
【背景技術】
[0002]在蒸汽輪機設備中，從鍋爐經由配管向渦輪機室引導蒸汽，通過該蒸汽對渦輪進行驅動。而且，在用於向渦輪機室供給蒸汽的蒸汽管上設有蒸汽閥(截止閥或調節閥)，隔斷向渦輪機室導入的蒸汽或調節蒸汽量。
[0003]在以往的蒸汽輪機設備中，配管的法蘭連接部或蒸汽閥等的密封部主要使用石墨系渦旋密封墊。在此所說的石墨系渦旋密封墊是將金屬制環與石墨系材料的填料交替捲成渦旋狀的半金屬密封墊。
[0004]例如，專利文獻I記載了一種渦旋密封墊，使用混合了無機質系的氧化抑制劑的膨脹石墨帶作為填充材料，將氧氛圍中的使用極限提高至500?600°C左右。
[0005]然而，從蒸汽輪機設備的性能提高的觀點出發，蒸汽的高溫化進展，蒸汽溫度為6500C以上的蒸汽輪機設備也不斷普及。在這樣的蒸汽溫度的條件嚴酷的蒸汽輪機設備的情況下，在專利文獻I記載的石墨系渦旋密封墊中，擔心石墨的氧化消失引起的密封性的劣化。
[0006]因此，在專利文獻2中公開了一種即使在蒸汽溫度條件嚴酷的蒸汽輪機設備中也能使用的自封式密封墊(參照專利文獻2的0015段落)。該自封式密封墊具有圓環被切口的截面形狀，由蒸汽閥的殼體及閥蓋夾持，通過與它們線接觸來進行殼體與閥蓋之間的密封。在自封式密封墊的使用時，蒸汽通過切口，蒸汽被導入到密封墊內部，蒸汽產生的內壓施加於密封墊。其結果是，即使殼體及閥蓋的緊固壓力減小，也能夠實現相對於高溫高壓蒸汽的優異的密封性。
[0007]【在先技術文獻】
[0008]【專利文獻】
[0009]【專利文獻I】日本特開平9-317894號公報
[0010]【專利文獻2】日本特開2010-43590號公報
【發明內容】
[0011]【發明要解決的課題】
[0012]在蒸汽溫度為650°C以上的蒸汽輪機設備中，有時使用高溫強度優異的Ni基合金等鑄造材料來構成各部的母材。在此，Ni基合金等鑄造材料通常不僅高溫強度優異，而且焊接性優異，且成本低，因此作為暴露於高溫蒸汽的蒸汽輪機設備的各部的母材可以說是適合的材料。然而，Ni基合金等鑄造材料具有屈服應力低的性質。
[0013]因此，當將專利文獻I記載的自封式密封墊應用於使用Ni基合金等鑄造材料來構成各部的母材的蒸汽輪機設備時，由於與密封墊的線接觸部的高面壓，母材(Ni基合金等鑄造材料)發生變形，密封性下降而可能發生蒸汽洩漏。
[0014]本發明的至少一實施方式鑑於上述的情況，目的在於提供一種即使在650°C以上的蒸汽溫度條件下也能夠將由Ni基合金等鑄造材料構成的構件之間適當地密封的蒸汽輪機設備。
[0015]【用於解決課題的手段】
[0016]本發明的至少一實施方式的蒸汽輪機設備是使用650°C以上的蒸汽的蒸汽輪機設備，其特徵在於，具備:第一構件及第二構件，分別通過由Ni基合金、奧氏體鋼、高鉻鋼中的至少一種形成的鑄造材料來構成母材，並形成供所述蒸汽流通的空間；及金屬密封墊，設置在所述第一構件與所述第二構件之間，在多個部位與所述第一構件及所述第二構件線接觸，在所述第一構件及所述第二構件，分別至少在與所述金屬密封墊線接觸的部分設有比所述母材高硬度的第一高硬度層。
[0017]需要說明的是，第一高硬度層可以是通過噴鍍、鍍敷、堆焊等任意的手法而形成在第一構件及第二構件的母材上的高硬度被膜，也可以是與第一構件及第二構件的母材分體地形成而安裝於所述母材的高硬度構件，還可以是通過氮化處理或滲碳淬火等任意的手法而硬化的第一構件及第二構件的母材的表面層。
[0018]至少在一實施方式中，第一高硬度層具有能承受由於與金屬密封墊的線接觸而產生的應力的程度的硬度。作為第一高硬度層的材料，例如，可以使用以司太立(Stellite)或車拜魯(Triballoy)(均是註冊商標)為代表的Co基合金、以因科內爾(inconel) 625或因科內爾(inc0nel)617(均是註冊商標)為代表的高硬度Ni基合金、碳化鉻、碳化鎢、陶瓷、金屬陶瓷等。
[0019]在該蒸汽輪機設備中，取代石墨系渦旋密封墊而將金屬密封墊設置在第一構件與第二構件之間，因此即使在650°C以上的嚴酷的蒸汽溫度條件下也能夠實現高密封性。而且，至少在第一構件及第二構件的與金屬密封墊的線接觸部設有比母材(Ni基合金等鑄造材料)高硬度的第一高硬度層，因此能夠抑制與金屬密封墊的線接觸部處的高面壓引起的第一構件及第二構件的變形，能夠抑制密封性的下降。
[0020]因此，即使在650°C以上的蒸汽溫度條件下，也能夠將由Ni基合金等鑄造材料構成的第一構件及第二構件之間適當地密封。
[0021]至少在一實施方式中，在所述金屬密封墊的外周側，設於所述第一構件的環狀凸部與設於所述第二構件的環狀凹部嵌合，所述金屬密封墊由形成於所述環狀凸部的凸密封面和形成於所述環狀凹部的凹密封面夾持，與所述凸密封面及所述凹密封面分別線接觸，所述金屬密封墊的外周與形成所述環狀凹部的外周緣的所述第二構件的壁面線接觸，所述第一高硬度層設於所述凸密封面、所述凹密封面及所述壁面。
[0022]這樣，使金屬密封墊在總計三個部位(第一構件的凸密封面、第二構件的凹密封面、形成第二構件的環狀凹部的外周緣的壁面)與第一構件及第二構件線接觸，由此能夠有效地抑制蒸汽洩漏。而且，在第一構件及第二構件的與金屬密封墊的上述三個部位的線接觸部設置第一高硬度層，由此能夠抑制與金屬密封墊的線接觸部處的高面壓引起的第一構件及第二構件的變形。
[0023]另外，可以的是，所述金屬密封墊是具有切口的截面形狀，所述金屬密封墊以所述切口面向所述空間側的方式配置，所述切口以外的部分與所述凸密封面、所述凹密封面及所述壁面線接觸。
[0024]這樣，將金屬密封墊以其切口面向所述空間(650°C以上的蒸汽流通的空間)側的方式配置，由此經由切口向金屬密封墊的內部空間導入蒸汽，通過該蒸汽將金屬密封墊以高面壓按壓於與第一構件及第二構件的線接觸部。即，如上述那樣構成的金屬密封墊通過利用了蒸汽的壓力的自封功能(自密封功能)而能夠實現高的密封性。
[0025]另一方面，當利用蒸汽壓力而顯現金屬密封墊的自封功能時，通過第一構件及第二構件的與金屬密封墊的線接觸部，更高的面壓作用而第一構件及第二構件容易變形。然而，若如上述那樣在第一構件及第二構件的與金屬密封墊的線接觸部設置第一高硬度層，則能夠有效地抑制第一構件及第二構件的變形。
[0026]另外，至少在一實施方式中，所述第一構件在比所述環狀凸部與所述環狀凹部的嵌合位置靠外周側的環狀區域與所述第二構件抵接，在位於比所述環狀區域更靠外周側處的緊固區域緊固於所述第二構件，在所述環狀區域所述第一構件與所述第二構件抵接的部分設有比所述母材高硬度的第二高硬度層。
[0027]這樣，在設於比環狀凸部與環狀凹部的嵌合位置靠外周側處的環狀區域使第一構件與第二構件抵接，由此來規定第一構件的凸密封面與第二構件的凹密封面的間隔。由此，僅通過在緊固區域將第一構件緊固於第二構件，就能夠適當地調節第一構件的凸密封面與第二構件的凹密封面的間隔，得到金屬密封墊產生的預期的密封性，並且能夠防止第一構件及第二構件的與金屬密封墊的線接觸部處的過度的面壓產生。而且，通過在環狀區域第一構件與第二構件抵接的部分設置第二高硬度層，由此即使緊固區域的緊固力作用於環狀區域，也能夠抑制環狀區域中的第一構件及第二構件的變形。
[0028]需要說明的是，第二高硬度層可以是與第一高硬度層同種的材料，也可以是與第一高硬度層不同的材料。至少在一實施方式中，第二高硬度層具有能夠承受由於環狀區域中的第一構件與第二構件的接觸而產生的應力的程度的硬度。第二高硬度層可以使用例如以司太立(Stellite)或車拜魯(Triballoy)(均是註冊商標)為代表的Co基合金、以因科內爾(inc0nel)625或因科內爾(inconel)617 (均是註冊商標)為代表的高硬度Ni基合金、碳化鉻、碳化鎢、陶瓷、金屬陶瓷等。
[0029]在一實施方式中，可以的是，所述第一構件及所述第二構件的一方是蒸汽閥的閥殼體，所述第一構件及所述第二構件的另一方是裝配於所述閥殼體的所述蒸汽閥的閥蓋。
[0030]在一實施方式中，可以的是，所述第一構件及所述第二構件形成供所述蒸汽流通的一對配管彼此的法蘭連接部。
[0031]另外，在一實施方式中，可以的是，所述第一構件及所述第二構件的一方是渦輪機室(外機室或內機室)的上半部，所述第一構件及所述第二構件的另一方是所述渦輪機室的下半部。
[0032]渦輪機室通常不設置密封墊等密封機構，而使上半部與下半部在水平分割面處進行金屬接觸。其理由之一在於，一直以來作為蒸汽閥的密封機構而使用的石墨系渦旋密封墊難以製造出能夠將體格比蒸汽閥大的渦輪機室密封的尺寸的結構。上述的金屬密封墊與石墨系渦旋密封墊相比容易形成為大型，因此通過將上述的金屬密封墊設置在渦輪機室的上半部與下半部之間，能夠改善渦輪機室的密封性。
[0033]【發明效果】
[0034]根據本發明的至少一實施方式，取代石墨系渦旋密封墊而將金屬密封墊設置在第一構件與第二構件之間，因此即使在650°C以上的嚴酷的蒸汽溫度條件下也能夠實現高密封性。而且，至少在第一構件及第二構件的與金屬密封墊的線接觸部設有比母材(Ni基合金等鑄造材料)高硬度的第一高硬度層，因此能夠抑制與金屬密封墊的線接觸部處的高面壓引起的第一構件及第二構件的變形，能夠抑制密封性的下降。
[0035]因此，即使在650°C以上的蒸汽溫度條件下，也能夠將由Ni基合金等鑄造材料構成的第一構件及第二構件之間適當地密封。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]圖1是表示一實施方式的蒸汽輪機設備的整體結構的圖。
[0037]圖2是表示蒸汽輪機設備的蒸汽閥的結構例的剖視圖。
[0038]圖3是圖2中的區域A的放大圖。
[0039]圖4是表示將與圖3不同的形狀例的金屬密封墊設置在第一構件與第二構件之間的情況的圖。
【具體實施方式】
[0040]以下，根據附圖來說明本發明的實施方式。但是，該實施方式記載的結構部件的尺寸、材質、形狀及其相對的配置等只要沒有特定的記載，就不將本發明的範圍限定於此，只不過是說明例。
[0041]圖1是表示一實施方式的蒸汽輪機設備的整體結構的圖。
[0042]在一實施方式中，蒸汽輪機設備I具備:由超高壓渦輪2、高壓渦輪4、中壓渦輪6及低壓渦輪8構成的渦輪組；由該渦輪組驅動的發電機9 ;以及用於生成向該渦輪組供給的蒸汽的鍋爐10。
[0043]需要說明的是，超高壓渦輪2、高壓渦輪4、中壓渦輪6及低壓渦輪8的各軸在同一軸上相互連結，而且還與發電機9的軸連結。
[0044]由設置於鍋爐10的過熱器12生成的主蒸汽經由主蒸汽管13向超高壓渦輪2供給。向超高壓渦輪2流入的主蒸汽在進行了膨脹作功之後從超高壓渦輪2排出，向設置於鍋爐10的第一再熱器14流入。由第一再熱器14再熱後的蒸汽經由第一再熱蒸汽管15向高壓渦輪4流入。流入了高壓渦輪4的再熱蒸汽在進行了膨脹作功之後從高壓渦輪4排出，向設置於鍋爐10的第二再熱器16流入。由第二再熱器16再熱後的再熱蒸汽經由第二再熱蒸汽管17向中壓渦輪6流入。流入了中壓渦輪6的再熱蒸汽在進行了膨脹作功之後從中壓渦輪6排出，經由交叉管18向低壓渦輪8流入。流入了低壓渦輪8的蒸汽在進行了膨脹作功之後從低壓渦輪8排出，由凝結器20凝結，通過鍋爐供水泵22向鍋爐10回流。
[0045]在上述結構的蒸汽輪機設備I中，經由主蒸汽管13向超高壓渦輪2供給的主蒸汽、經由第一再熱蒸汽管15向高壓渦輪4供給的再熱蒸汽、經由第二再熱蒸汽管17向中壓渦輪6供給的再熱蒸汽為650°C以上(例如700°C左右)。需要說明的是，主蒸汽壓力設定為30MPa以上，例如35MPa。
[0046]在蒸汽輪機設備I中，在主蒸汽管13、第一再熱蒸汽管15及第二再熱蒸汽管17上分別設有截止閥或調節閥等蒸汽閥。
[0047]圖2是表示蒸汽輪機設備I的蒸汽閥的結構例的剖視圖。圖3是圖2中的區域A的放大圖。
[0048]如圖2所示，蒸汽閥30具有在由閥蓋32和閥殼體34形成的閥室36內收納閥芯38的結構。閥蓋32及閥殼體34通過由Ni基合金、奧氏體鋼、高鉻鋼(Cr含有率9?12%)中的至少一種組成的鑄造材料(以下，稱為「Ni基合金等鑄造材料」)來構成。閥蓋32通過緊固構件33而緊固於閥殼體34。
[0049]閥芯38由主閥38A及內置於該主閥38A的副閥38B構成。主閥38A與閥殼體34的閥座35對置地設置。在副閥38B安裝有閥杆40，經由閥杆40來傳遞未圖示的促動器的驅動力。閥杆40在設於閥蓋32的引導套筒41內滑動。安裝於閥杆40的副閥38B單獨進退規定的升降量，但是當達到規定的升降量時，與主閥38A—起進退。需要說明的是，在閥芯38的外周設有用於將蒸汽含有的雜質除去的圓筒狀的過濾器42。
[0050]接著，使用圖3，說明在蒸汽輪機設備I的各部用於對650°C以上的蒸汽進行密封的密封墊的結構。
[0051]在此，在蒸汽輪機設備I中，用於對650°C以上的蒸汽流通的部分進行密封的密封墊周邊的結構是共通的。因此，以下，參照圖3說明密封墊周邊的結構時，將閥蓋32 —般化為「第一構件32」，將閥殼體34 —般化為「第二構件34」進行說明。
[0052]作為以下說明的密封墊的周邊結構能夠適用的蒸汽閥30以外的例子，可列舉蒸汽輪機設備I中的主蒸汽管13、第一再熱蒸汽管15、第二再熱蒸汽管17等蒸汽管中的法蘭連接部。這種情況下，第一構件32是一方的配管的法蘭部(第一法蘭部)，第二構件34是與前述第一法蘭部連接的另一方的配管的法蘭部(第二法蘭部)。需要說明的是，第一法蘭部與第二法蘭部在法蘭接合面處對合而相互緊固，在內部形成供650°C以上的蒸汽流通的空間。
[0053]作為又一例，在蒸汽輪機設備I中的超高壓渦輪2、高壓渦輪4、中壓渦輪6等渦輪機室(外機室或內機室)也可以適用以下說明的密封墊的周邊結構。這種情況下，第一構件32及第二構件34中的一方是渦輪機室的上半部，第一構件32及第二構件34中的另一方是渦輪機室的下半部。需要說明的是，渦輪機室的上半部和下半部在水平分割面處對合而相互緊固，在內部形成供6500C以上的蒸汽流通的空間。
[0054]如圖3所示，設於第一構件32的環狀凸部50與設於第二構件34的環狀凹部52嵌合。第一構件32的環狀凸部50的凸密封面51與第二構件34的環狀凹部52的凹密封面53對置。並且，在凸密封面51與凹密封面53之間設有金屬密封墊60。
[0055]金屬密封墊60是沿著環狀凸部50及環狀凹部52在周方向上連續的環狀，具有設置了切口 61的大致C字形狀的截面形狀。切口 61設置在金屬密封墊60的內周側，面向由第一構件32和第二構件34形成的空間(例如蒸汽閥30中的閥室36)側。因此，從所述空間(例如閥室36)側將高壓的蒸汽向金屬密封墊60的內部空間62導入，金屬密封墊60受到內壓而膨脹。這樣，通過經由切口 61向內部空間62導入的蒸汽，金屬密封墊60被按壓於第二構件34及第一構件32。因此，金屬密封墊60通過利用了蒸汽的壓力的自封功能(自密封功能)而能夠實現高的密封性。
[0056]需要說明的是，金屬密封墊60的材料只要是即使在650°C的蒸汽條件下也能承受的材料即可，沒有特別限定，例如可以選擇高硬度Ni基合金作為金屬密封墊60的材料。金屬密封墊60典型的是由比第一構件32及第二構件34的母材(Ni基合金等鑄造材料)高硬度的材料形成。
[0057]上述結構的金屬密封墊60在配置於凸密封面51與凹密封面53之間的狀態下將緊固構件33緊固，由此，由凸密封面51和凹密封面53夾壓而沿高度方向(圖3的上下方向)被壓縮。其結果是，金屬密封墊60沿橫向膨脹。此時，金屬密封墊60的外周與形成環狀凹部52的外周緣的第二構件34的壁面55抵接。
[0058]因此，金屬密封墊60在總計三個部位的線接觸部64、66、68與第一構件32或第二構件34線接觸。具體而言，在線接觸部64處，金屬密封墊60的上部與第一構件32側的凸密封面51線接觸，在線接觸部66處，金屬密封墊60的下部與第二構件34側的凹密封面53線接觸，在線接觸部68處，金屬密封墊60的外周與形成環狀凹部52的外周緣的第二構件34的壁面55線接觸。
[0059]這樣，使金屬密封墊60在總計三個部位的線接觸部64、66、68與第一構件32及第二構件34線接觸，由此可靠地使金屬密封墊60與第一構件32及第二構件34緊貼，從而能夠有效地抑制蒸汽洩漏。
[0060]另外，在第一構件32及第二構件34上，分別至少在與金屬密封墊60線接觸的線接觸部(64、66、68)設有第一高硬度層56。由此，能抑制與金屬密封墊60線接觸的線接觸部64、66、68處的高面壓引起的第一構件32及第二構件34的變形，能夠防止蒸汽洩漏。
[0061]需要說明的是，如圖3所示，第一高硬度層56可以遍及第一構件32側的凸密封面51及第二構件34側的凹密封面53的整體地設置在包含線接觸部64、66的廣泛的範圍內。而且，設於各線接觸部64、66、68的第一高硬度層56可以由同種材料構成，也可以由異種材料構成。
[0062]第一高硬度層56由比第一構件32及第二構件34的母材(Ni基合金等鑄造材料)高硬度的材料構成。作為第一高硬度層56的材料，可以使用例如以司太立(Stellite)或車拜魯(Triballoy)(均是註冊商標)為代表的Co基合金、以因科內爾(inconel) 625或因科內爾(inconel) 617 (均是註冊商標)為代表的高硬度Ni基合金、碳化鉻、碳化鎢、陶瓷、
金屬陶瓷等。
[0063]需要說明的是，第一高硬度層56可以是通過噴鍍、鍍敷、堆焊等任意的手法而形成在第一構件32及第二構件34的母材上的高硬度被膜，也可以是與第一構件32及第二構件34的母材分體地形成而安裝於所述母材的高硬度構件，還可以是通過氮化處理或滲碳淬火等任意的手法而硬化的第一構件32及第二構件34的母材的表面層。
[0064]另外，在幾個一實施方式中，如圖3所示，第一構件32在比環狀凸部50與環狀凹部52嵌合的嵌合位置靠外周側的環狀區域70與第二構件34抵接，在位於比環狀區域70更靠外周側處的緊固區域72通過緊固構件33而緊固於第二構件34。
[0065]這樣，在設於比環狀凸部50與環狀凹部52嵌合的嵌合位置靠外周側處的環狀區域70使第一構件32與第二構件34抵接，由此來規定位於環狀區域70的內周側的凸密封面51與凹密封面53的間隔。由此，僅通過在緊固區域72將第一構件32緊固於第二構件34，就能適當調節第一構件32的凸密封面51與第二構件34的凹密封面53的間隔，能得到金屬密封墊60產生的預期的密封性。而且，能夠防止第二構件34及第一構件32的與金屬密封墊60的線接觸部出4、66、68)處的過度的面壓發生。
[0066]另外，在環狀區域70第一構件32與第二構件34抵接的部分可以分別設置第二高硬度層71。第二高硬度層71由比第二構件34及第一構件32的母材(Ni基合金等鑄造材料)高硬度的材料構成。這樣在環狀區域70中的第一構件32與第二構件34抵接的部分設置第二高硬度層71，由此即使緊固區域72中的緊固構件33的緊固力作用於環狀區域70，也能夠抑制環狀區域70中的第一構件32和第二構件34的變形。
[0067]作為第二高硬度層71的材料，可以使用例如以司太立(Stellite)或車拜魯(Triballoy)(均是註冊商標)為代表的Co基合金、以因科內爾(inconel) 625、617 (均是註冊商標)為代表的高硬度Ni基合金、碳化鉻、碳化鎢、陶瓷、金屬陶瓷等。
[0068]需要說明的是，第二高硬度層71可以是通過噴鍍、鍍敷、堆焊等任意的手法而形成在第一構件32及第二構件34的母材上的高硬度被膜，也可以是與第一構件32及第二構件34的母材分體地形成而安裝於所述母材的高硬度構件，還可以是通過氮化處理或滲碳淬火等任意的手法而硬化的第一構件32及第二構件34的母材的表面層。
[0069]需要說明的是，也可以在緊固區域72周邊，在第一構件32或第二構件34形成階梯部74，在第一構件32與第二構件34之間設置間隙75。
[0070]這樣，通過在緊固區域72周邊設置間隙75，在緊固構件33的緊固時，向金屬密封墊60施加大的壓縮力，金屬密封墊60的線接觸部64、66、68處的向第一構件32或第二構件34的緊貼性提高。由此，能夠提高金屬密封墊60的密封性。
[0071]如以上說明那樣，在本發明的至少一實施方式中，取代石墨系渦旋密封墊而將金屬密封墊60設置在第一構件32與第二構件34之間，因此即使在650°C以上的嚴酷的蒸汽溫度條件下也能夠實現高密封性。而且，至少在第一構件32及第二構件34的與金屬密封墊60的線接觸部64、66、68設置比母材(Ni基合金等鑄造材料)高硬度的第一高硬度層56，因此能夠抑制與金屬密封墊60的線接觸部64、66、68處的高面壓引起的第一構件32和第二構件34的變形，從而抑制密封性的下降。由此，能夠防止蒸汽洩漏而實現蒸汽輪機設備I的可靠性提高，並且能夠實現蒸汽輪機設備I的長壽命化。
[0072]因此，即使在650°C以上的蒸汽溫度條件下，也能夠將由Ni基合金等鑄造材料構成母材的第一構件32及第二構件34之間適當地密封。
[0073]以上，雖然詳細說明了本發明的幾個實施方式，但是本發明沒有限定於此，在不脫離本發明的宗旨的範圍內，當然可以進行各種改良或變形。
[0074]例如，在上述的幾個實施方式中，說明了在第一構件32設置環狀凸部50且在第二構件34設置環狀凹部52的例子，但也可以在第一構件32設置環狀凹部52而在第二構件34設置環狀凸部50。
[0075]另外，在上述的幾個實施方式中，說明了使用具有設置了切口 61的截面形狀的金屬密封墊60的例子，但關於設置在第一構件32與第二構件34之間的金屬密封墊的形狀，並不限定為此例，可以使用各種形狀的金屬密封墊。
[0076]圖4是表示將其他的形狀例的金屬密封墊設置在第一構件32與第二構件34之間的情況的圖。需要說明的是，圖4所示的金屬密封墊周邊的結構與上述的實施方式相同，因此對於與上述的實施方式共通的部位，標註同一標號，在此省略其說明。
[0077]如圖4所示，金屬密封墊80是沿著環狀凸部50及環狀凹部52在周方向上連續的環狀，是具有中空部82的中空O形環。金屬密封墊80在配置於凸密封面51與凹密封面53之間的狀態下將緊固構件33緊固，由此通過凸密封面51和凹密封面53夾壓而沿高度方向(圖4的上下方向)被壓縮。其結果是，金屬密封墊80沿橫向膨脹。此時，金屬密封墊80的外周與形成環狀凹部52的外周緣的第二構件34的壁面55抵接。因此，金屬密封墊80在總計三個部位的線接觸部84、86、88與第一構件32或第二構件34線接觸。具體而言，在線接觸部84處，金屬密封墊80的上部與第一構件32側的凸密封面51線接觸，在線接觸部86處，金屬密封墊80的下部與第二構件34側的凹密封面53線接觸，在線接觸部88處，金屬密封墊80的外周與形成環狀凹部52的外周緣的第二構件34的壁面55線接觸。
[0078]需要說明的是，金屬密封墊80的材料只要是在650°C的蒸汽條件下也能承受的材料即可，沒有特別限定，例如可以選擇高硬度Ni基合金作為金屬密封墊80的材料。金屬密封墊80典型的是由比第一構件32及第二構件34的母材(Ni基合金等鑄造材料)高硬度的材料形成。
【權利要求】
1.一種蒸汽輪機設備，使用650°c以上的蒸汽，其特徵在於，具備: 第一構件及第二構件，分別通過由Ni基合金、奧氏體鋼、高鉻鋼中的至少一種形成的鑄造材料來構成母材，並形成供所述蒸汽流通的空間；及 金屬密封墊，設置在所述第一構件與所述第二構件之間，在多個部位與所述第一構件及所述第二構件線接觸， 在所述第一構件及所述第二構件中，分別至少在與所述金屬密封墊線接觸的部分設有比所述母材高硬度的第一高硬度層。
2.根據權利要求1所述的蒸汽輪機設備，其特徵在於， 在所述金屬密封墊的外周側，設於所述第一構件的環狀凸部與設於所述第二構件的環狀凹部嵌合， 所述金屬密封墊由形成於所述環狀凸部的凸密封面和形成於所述環狀凹部的凹密封面夾持，與所述凸密封面及所述凹密封面分別線接觸， 所述金屬密封墊的外周與形成所述環狀凹部的外周緣的所述第二構件的壁面線接觸， 所述第一高硬度層設於所述凸密封面、所述凹密封面及所述壁面。
3.根據權利要求2所述的蒸汽輪機設備，其特徵在於， 所述金屬密封墊是具有切口的截面形狀， 所述金屬密封墊以所述切口面向所述空間側的方式配置，所述切口以外的部分與所述凸密封面、所述凹密封面及所述壁面線接觸。
4.根據權利要求2或3所述的蒸汽輪機設備，其特徵在於， 所述第一構件在比所述環狀凸部與所述環狀凹部的嵌合位置靠外周側的環狀區域與所述第二構件抵接，在位於比所述環狀區域更靠外周側處的緊固區域緊固於所述第二構件， 在所述環狀區域所述第一構件與所述第二構件抵接的部分設有比所述母材高硬度的第二高硬度層。
5.根據權利要求1?4中任一項所述的蒸汽輪機設備，其特徵在於， 所述第一高硬度層由Co基合金形成。
6.根據權利要求1?5中任一項所述的蒸汽輪機設備，其特徵在於， 所述第一構件及所述第二構件的一方是蒸汽閥的閥殼體， 所述第一構件及所述第二構件的另一方是裝配於所述閥殼體的所述蒸汽閥的閥蓋。
7.根據權利要求1?5中任一項所述的蒸汽輪機設備，其特徵在於， 所述第一構件及所述第二構件形成供所述蒸汽流通的一對配管彼此的法蘭連接部。
8.根據權利要求1?5中任一項所述的蒸汽輪機設備，其特徵在於， 所述第一構件及所述第二構件的一方是渦輪機室的上半部， 所述第一構件及所述第二構件的另一方是所述渦輪機室的下半部。
【文檔編號】F01D25/00GK104471196SQ201280074268
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2012年12月18日 優先權日:2012年7月2日
【發明者】西本慎, 濱田雄久, 田中良典, 筱原種宏, 赤松哲郎 申請人:三菱日立電力系統株式會社