蒸汽轮机设备的制作方法
【专利摘要】目的在于提供一种即使在650℃以上的蒸汽温度条件下也能够将由Ni基合金的铸造材料构成的构件之间适当地密封的蒸汽轮机设备，在蒸汽轮机设备(1)中，第一构件(32)及第二构件(34)分别通过由Ni基合金、奥氏体钢、高铬钢中的至少一种形成的铸造材料来构成母材，并形成供650℃以上的蒸汽流通的空间。在第一构件(32)与第二构件(34)之间设有金属密封垫(60、80)。金属密封垫(60、80)在多个部位与第一构件(32)及第二构件(34)线接触。在第一构件(32)及第二构件(34)，分别至少在与金属密封垫(60、80)线接触的部分设有比母材高硬度的第一高硬度层(56)。
【专利说明】黑汽轮机设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用650°C以上的蒸汽的蒸汽轮机设备。
【背景技术】
[0002]在蒸汽轮机设备中，从锅炉经由配管向涡轮机室引导蒸汽，通过该蒸汽对涡轮进行驱动。而且，在用于向涡轮机室供给蒸汽的蒸汽管上设有蒸汽阀(截止阀或调节阀)，隔断向涡轮机室导入的蒸汽或调节蒸汽量。
[0003]在以往的蒸汽轮机设备中，配管的法兰连接部或蒸汽阀等的密封部主要使用石墨系涡旋密封垫。在此所说的石墨系涡旋密封垫是将金属制环与石墨系材料的填料交替卷成涡旋状的半金属密封垫。
[0004]例如，专利文献I记载了一种涡旋密封垫，使用混合了无机质系的氧化抑制剂的膨胀石墨带作为填充材料，将氧氛围中的使用极限提高至500?600°C左右。
[0005]然而，从蒸汽轮机设备的性能提高的观点出发，蒸汽的高温化进展，蒸汽温度为6500C以上的蒸汽轮机设备也不断普及。在这样的蒸汽温度的条件严酷的蒸汽轮机设备的情况下，在专利文献I记载的石墨系涡旋密封垫中，担心石墨的氧化消失引起的密封性的劣化。
[0006]因此，在专利文献2中公开了一种即使在蒸汽温度条件严酷的蒸汽轮机设备中也能使用的自封式密封垫(参照专利文献2的0015段落)。该自封式密封垫具有圆环被切口的截面形状，由蒸汽阀的壳体及阀盖夹持，通过与它们线接触来进行壳体与阀盖之间的密封。在自封式密封垫的使用时，蒸汽通过切口，蒸汽被导入到密封垫内部，蒸汽产生的内压施加于密封垫。其结果是，即使壳体及阀盖的紧固压力减小，也能够实现相对于高温高压蒸汽的优异的密封性。
[0007]【在先技术文献】
[0008]【专利文献】
[0009]【专利文献I】日本特开平9-317894号公报
[0010]【专利文献2】日本特开2010-43590号公报
【发明内容】
[0011]【发明要解决的课题】
[0012]在蒸汽温度为650°C以上的蒸汽轮机设备中，有时使用高温强度优异的Ni基合金等铸造材料来构成各部的母材。在此，Ni基合金等铸造材料通常不仅高温强度优异，而且焊接性优异，且成本低，因此作为暴露于高温蒸汽的蒸汽轮机设备的各部的母材可以说是适合的材料。然而，Ni基合金等铸造材料具有屈服应力低的性质。
[0013]因此，当将专利文献I记载的自封式密封垫应用于使用Ni基合金等铸造材料来构成各部的母材的蒸汽轮机设备时，由于与密封垫的线接触部的高面压，母材(Ni基合金等铸造材料)发生变形，密封性下降而可能发生蒸汽泄漏。
[0014]本发明的至少一实施方式鉴于上述的情况，目的在于提供一种即使在650°C以上的蒸汽温度条件下也能够将由Ni基合金等铸造材料构成的构件之间适当地密封的蒸汽轮机设备。
[0015]【用于解决课题的手段】
[0016]本发明的至少一实施方式的蒸汽轮机设备是使用650°C以上的蒸汽的蒸汽轮机设备，其特征在于，具备:第一构件及第二构件，分别通过由Ni基合金、奥氏体钢、高铬钢中的至少一种形成的铸造材料来构成母材，并形成供所述蒸汽流通的空间；及金属密封垫，设置在所述第一构件与所述第二构件之间，在多个部位与所述第一构件及所述第二构件线接触，在所述第一构件及所述第二构件，分别至少在与所述金属密封垫线接触的部分设有比所述母材高硬度的第一高硬度层。
[0017]需要说明的是，第一高硬度层可以是通过喷镀、镀敷、堆焊等任意的手法而形成在第一构件及第二构件的母材上的高硬度被膜，也可以是与第一构件及第二构件的母材分体地形成而安装于所述母材的高硬度构件，还可以是通过氮化处理或渗碳淬火等任意的手法而硬化的第一构件及第二构件的母材的表面层。
[0018]至少在一实施方式中，第一高硬度层具有能承受由于与金属密封垫的线接触而产生的应力的程度的硬度。作为第一高硬度层的材料，例如，可以使用以司太立(Stellite)或车拜鲁(Triballoy)(均是注册商标)为代表的Co基合金、以因科内尔(inconel) 625或因科内尔(inc0nel)617(均是注册商标)为代表的高硬度Ni基合金、碳化铬、碳化钨、陶瓷、金属陶瓷等。
[0019]在该蒸汽轮机设备中，取代石墨系涡旋密封垫而将金属密封垫设置在第一构件与第二构件之间，因此即使在650°C以上的严酷的蒸汽温度条件下也能够实现高密封性。而且，至少在第一构件及第二构件的与金属密封垫的线接触部设有比母材(Ni基合金等铸造材料)高硬度的第一高硬度层，因此能够抑制与金属密封垫的线接触部处的高面压引起的第一构件及第二构件的变形，能够抑制密封性的下降。
[0020]因此，即使在650°C以上的蒸汽温度条件下，也能够将由Ni基合金等铸造材料构成的第一构件及第二构件之间适当地密封。
[0021]至少在一实施方式中，在所述金属密封垫的外周侧，设于所述第一构件的环状凸部与设于所述第二构件的环状凹部嵌合，所述金属密封垫由形成于所述环状凸部的凸密封面和形成于所述环状凹部的凹密封面夹持，与所述凸密封面及所述凹密封面分别线接触，所述金属密封垫的外周与形成所述环状凹部的外周缘的所述第二构件的壁面线接触，所述第一高硬度层设于所述凸密封面、所述凹密封面及所述壁面。
[0022]这样，使金属密封垫在总计三个部位(第一构件的凸密封面、第二构件的凹密封面、形成第二构件的环状凹部的外周缘的壁面)与第一构件及第二构件线接触，由此能够有效地抑制蒸汽泄漏。而且，在第一构件及第二构件的与金属密封垫的上述三个部位的线接触部设置第一高硬度层，由此能够抑制与金属密封垫的线接触部处的高面压引起的第一构件及第二构件的变形。
[0023]另外，可以的是，所述金属密封垫是具有切口的截面形状，所述金属密封垫以所述切口面向所述空间侧的方式配置，所述切口以外的部分与所述凸密封面、所述凹密封面及所述壁面线接触。
[0024]这样，将金属密封垫以其切口面向所述空间(650°C以上的蒸汽流通的空间)侧的方式配置，由此经由切口向金属密封垫的内部空间导入蒸汽，通过该蒸汽将金属密封垫以高面压按压于与第一构件及第二构件的线接触部。即，如上述那样构成的金属密封垫通过利用了蒸汽的压力的自封功能(自密封功能)而能够实现高的密封性。
[0025]另一方面，当利用蒸汽压力而显现金属密封垫的自封功能时，通过第一构件及第二构件的与金属密封垫的线接触部，更高的面压作用而第一构件及第二构件容易变形。然而，若如上述那样在第一构件及第二构件的与金属密封垫的线接触部设置第一高硬度层，则能够有效地抑制第一构件及第二构件的变形。
[0026]另外，至少在一实施方式中，所述第一构件在比所述环状凸部与所述环状凹部的嵌合位置靠外周侧的环状区域与所述第二构件抵接，在位于比所述环状区域更靠外周侧处的紧固区域紧固于所述第二构件，在所述环状区域所述第一构件与所述第二构件抵接的部分设有比所述母材高硬度的第二高硬度层。
[0027]这样，在设于比环状凸部与环状凹部的嵌合位置靠外周侧处的环状区域使第一构件与第二构件抵接，由此来规定第一构件的凸密封面与第二构件的凹密封面的间隔。由此，仅通过在紧固区域将第一构件紧固于第二构件，就能够适当地调节第一构件的凸密封面与第二构件的凹密封面的间隔，得到金属密封垫产生的预期的密封性，并且能够防止第一构件及第二构件的与金属密封垫的线接触部处的过度的面压产生。而且，通过在环状区域第一构件与第二构件抵接的部分设置第二高硬度层，由此即使紧固区域的紧固力作用于环状区域，也能够抑制环状区域中的第一构件及第二构件的变形。
[0028]需要说明的是，第二高硬度层可以是与第一高硬度层同种的材料，也可以是与第一高硬度层不同的材料。至少在一实施方式中，第二高硬度层具有能够承受由于环状区域中的第一构件与第二构件的接触而产生的应力的程度的硬度。第二高硬度层可以使用例如以司太立(Stellite)或车拜鲁(Triballoy)(均是注册商标)为代表的Co基合金、以因科内尔(inc0nel)625或因科内尔(inconel)617 (均是注册商标)为代表的高硬度Ni基合金、碳化铬、碳化钨、陶瓷、金属陶瓷等。
[0029]在一实施方式中，可以的是，所述第一构件及所述第二构件的一方是蒸汽阀的阀壳体，所述第一构件及所述第二构件的另一方是装配于所述阀壳体的所述蒸汽阀的阀盖。
[0030]在一实施方式中，可以的是，所述第一构件及所述第二构件形成供所述蒸汽流通的一对配管彼此的法兰连接部。
[0031]另外，在一实施方式中，可以的是，所述第一构件及所述第二构件的一方是涡轮机室(外机室或内机室)的上半部，所述第一构件及所述第二构件的另一方是所述涡轮机室的下半部。
[0032]涡轮机室通常不设置密封垫等密封机构，而使上半部与下半部在水平分割面处进行金属接触。其理由之一在于，一直以来作为蒸汽阀的密封机构而使用的石墨系涡旋密封垫难以制造出能够将体格比蒸汽阀大的涡轮机室密封的尺寸的结构。上述的金属密封垫与石墨系涡旋密封垫相比容易形成为大型，因此通过将上述的金属密封垫设置在涡轮机室的上半部与下半部之间，能够改善涡轮机室的密封性。
[0033]【发明效果】
[0034]根据本发明的至少一实施方式，取代石墨系涡旋密封垫而将金属密封垫设置在第一构件与第二构件之间，因此即使在650°C以上的严酷的蒸汽温度条件下也能够实现高密封性。而且，至少在第一构件及第二构件的与金属密封垫的线接触部设有比母材(Ni基合金等铸造材料)高硬度的第一高硬度层，因此能够抑制与金属密封垫的线接触部处的高面压引起的第一构件及第二构件的变形，能够抑制密封性的下降。
[0035]因此，即使在650°C以上的蒸汽温度条件下，也能够将由Ni基合金等铸造材料构成的第一构件及第二构件之间适当地密封。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1是表示一实施方式的蒸汽轮机设备的整体结构的图。
[0037]图2是表示蒸汽轮机设备的蒸汽阀的结构例的剖视图。
[0038]图3是图2中的区域A的放大图。
[0039]图4是表示将与图3不同的形状例的金属密封垫设置在第一构件与第二构件之间的情况的图。
【具体实施方式】
[0040]以下，根据附图来说明本发明的实施方式。但是，该实施方式记载的结构部件的尺寸、材质、形状及其相对的配置等只要没有特定的记载，就不将本发明的范围限定于此，只不过是说明例。
[0041]图1是表示一实施方式的蒸汽轮机设备的整体结构的图。
[0042]在一实施方式中，蒸汽轮机设备I具备:由超高压涡轮2、高压涡轮4、中压涡轮6及低压涡轮8构成的涡轮组；由该涡轮组驱动的发电机9 ;以及用于生成向该涡轮组供给的蒸汽的锅炉10。
[0043]需要说明的是，超高压涡轮2、高压涡轮4、中压涡轮6及低压涡轮8的各轴在同一轴上相互连结，而且还与发电机9的轴连结。
[0044]由设置于锅炉10的过热器12生成的主蒸汽经由主蒸汽管13向超高压涡轮2供给。向超高压涡轮2流入的主蒸汽在进行了膨胀作功之后从超高压涡轮2排出，向设置于锅炉10的第一再热器14流入。由第一再热器14再热后的蒸汽经由第一再热蒸汽管15向高压涡轮4流入。流入了高压涡轮4的再热蒸汽在进行了膨胀作功之后从高压涡轮4排出，向设置于锅炉10的第二再热器16流入。由第二再热器16再热后的再热蒸汽经由第二再热蒸汽管17向中压涡轮6流入。流入了中压涡轮6的再热蒸汽在进行了膨胀作功之后从中压涡轮6排出，经由交叉管18向低压涡轮8流入。流入了低压涡轮8的蒸汽在进行了膨胀作功之后从低压涡轮8排出，由凝结器20凝结，通过锅炉供水泵22向锅炉10回流。
[0045]在上述结构的蒸汽轮机设备I中，经由主蒸汽管13向超高压涡轮2供给的主蒸汽、经由第一再热蒸汽管15向高压涡轮4供给的再热蒸汽、经由第二再热蒸汽管17向中压涡轮6供给的再热蒸汽为650°C以上(例如700°C左右)。需要说明的是，主蒸汽压力设定为30MPa以上，例如35MPa。
[0046]在蒸汽轮机设备I中，在主蒸汽管13、第一再热蒸汽管15及第二再热蒸汽管17上分别设有截止阀或调节阀等蒸汽阀。
[0047]图2是表示蒸汽轮机设备I的蒸汽阀的结构例的剖视图。图3是图2中的区域A的放大图。
[0048]如图2所示，蒸汽阀30具有在由阀盖32和阀壳体34形成的阀室36内收纳阀芯38的结构。阀盖32及阀壳体34通过由Ni基合金、奥氏体钢、高铬钢(Cr含有率9?12%)中的至少一种组成的铸造材料(以下，称为“Ni基合金等铸造材料”)来构成。阀盖32通过紧固构件33而紧固于阀壳体34。
[0049]阀芯38由主阀38A及内置于该主阀38A的副阀38B构成。主阀38A与阀壳体34的阀座35对置地设置。在副阀38B安装有阀杆40，经由阀杆40来传递未图示的促动器的驱动力。阀杆40在设于阀盖32的引导套筒41内滑动。安装于阀杆40的副阀38B单独进退规定的升降量，但是当达到规定的升降量时，与主阀38A—起进退。需要说明的是，在阀芯38的外周设有用于将蒸汽含有的杂质除去的圆筒状的过滤器42。
[0050]接着，使用图3，说明在蒸汽轮机设备I的各部用于对650°C以上的蒸汽进行密封的密封垫的结构。
[0051]在此，在蒸汽轮机设备I中，用于对650°C以上的蒸汽流通的部分进行密封的密封垫周边的结构是共通的。因此，以下，参照图3说明密封垫周边的结构时，将阀盖32 —般化为“第一构件32”，将阀壳体34 —般化为“第二构件34”进行说明。
[0052]作为以下说明的密封垫的周边结构能够适用的蒸汽阀30以外的例子，可列举蒸汽轮机设备I中的主蒸汽管13、第一再热蒸汽管15、第二再热蒸汽管17等蒸汽管中的法兰连接部。这种情况下，第一构件32是一方的配管的法兰部(第一法兰部)，第二构件34是与前述第一法兰部连接的另一方的配管的法兰部(第二法兰部)。需要说明的是，第一法兰部与第二法兰部在法兰接合面处对合而相互紧固，在内部形成供650°C以上的蒸汽流通的空间。
[0053]作为又一例，在蒸汽轮机设备I中的超高压涡轮2、高压涡轮4、中压涡轮6等涡轮机室(外机室或内机室)也可以适用以下说明的密封垫的周边结构。这种情况下，第一构件32及第二构件34中的一方是涡轮机室的上半部，第一构件32及第二构件34中的另一方是涡轮机室的下半部。需要说明的是，涡轮机室的上半部和下半部在水平分割面处对合而相互紧固，在内部形成供6500C以上的蒸汽流通的空间。
[0054]如图3所示，设于第一构件32的环状凸部50与设于第二构件34的环状凹部52嵌合。第一构件32的环状凸部50的凸密封面51与第二构件34的环状凹部52的凹密封面53对置。并且，在凸密封面51与凹密封面53之间设有金属密封垫60。
[0055]金属密封垫60是沿着环状凸部50及环状凹部52在周方向上连续的环状，具有设置了切口 61的大致C字形状的截面形状。切口 61设置在金属密封垫60的内周侧，面向由第一构件32和第二构件34形成的空间(例如蒸汽阀30中的阀室36)侧。因此，从所述空间(例如阀室36)侧将高压的蒸汽向金属密封垫60的内部空间62导入，金属密封垫60受到内压而膨胀。这样，通过经由切口 61向内部空间62导入的蒸汽，金属密封垫60被按压于第二构件34及第一构件32。因此，金属密封垫60通过利用了蒸汽的压力的自封功能(自密封功能)而能够实现高的密封性。
[0056]需要说明的是，金属密封垫60的材料只要是即使在650°C的蒸汽条件下也能承受的材料即可，没有特别限定，例如可以选择高硬度Ni基合金作为金属密封垫60的材料。金属密封垫60典型的是由比第一构件32及第二构件34的母材(Ni基合金等铸造材料)高硬度的材料形成。
[0057]上述结构的金属密封垫60在配置于凸密封面51与凹密封面53之间的状态下将紧固构件33紧固，由此，由凸密封面51和凹密封面53夹压而沿高度方向(图3的上下方向)被压缩。其结果是，金属密封垫60沿横向膨胀。此时，金属密封垫60的外周与形成环状凹部52的外周缘的第二构件34的壁面55抵接。
[0058]因此，金属密封垫60在总计三个部位的线接触部64、66、68与第一构件32或第二构件34线接触。具体而言，在线接触部64处，金属密封垫60的上部与第一构件32侧的凸密封面51线接触，在线接触部66处，金属密封垫60的下部与第二构件34侧的凹密封面53线接触，在线接触部68处，金属密封垫60的外周与形成环状凹部52的外周缘的第二构件34的壁面55线接触。
[0059]这样，使金属密封垫60在总计三个部位的线接触部64、66、68与第一构件32及第二构件34线接触，由此可靠地使金属密封垫60与第一构件32及第二构件34紧贴，从而能够有效地抑制蒸汽泄漏。
[0060]另外，在第一构件32及第二构件34上，分别至少在与金属密封垫60线接触的线接触部(64、66、68)设有第一高硬度层56。由此，能抑制与金属密封垫60线接触的线接触部64、66、68处的高面压引起的第一构件32及第二构件34的变形，能够防止蒸汽泄漏。
[0061]需要说明的是，如图3所示，第一高硬度层56可以遍及第一构件32侧的凸密封面51及第二构件34侧的凹密封面53的整体地设置在包含线接触部64、66的广泛的范围内。而且，设于各线接触部64、66、68的第一高硬度层56可以由同种材料构成，也可以由异种材料构成。
[0062]第一高硬度层56由比第一构件32及第二构件34的母材(Ni基合金等铸造材料)高硬度的材料构成。作为第一高硬度层56的材料，可以使用例如以司太立(Stellite)或车拜鲁(Triballoy)(均是注册商标)为代表的Co基合金、以因科内尔(inconel) 625或因科内尔(inconel) 617 (均是注册商标)为代表的高硬度Ni基合金、碳化铬、碳化钨、陶瓷、
金属陶瓷等。
[0063]需要说明的是，第一高硬度层56可以是通过喷镀、镀敷、堆焊等任意的手法而形成在第一构件32及第二构件34的母材上的高硬度被膜，也可以是与第一构件32及第二构件34的母材分体地形成而安装于所述母材的高硬度构件，还可以是通过氮化处理或渗碳淬火等任意的手法而硬化的第一构件32及第二构件34的母材的表面层。
[0064]另外，在几个一实施方式中，如图3所示，第一构件32在比环状凸部50与环状凹部52嵌合的嵌合位置靠外周侧的环状区域70与第二构件34抵接，在位于比环状区域70更靠外周侧处的紧固区域72通过紧固构件33而紧固于第二构件34。
[0065]这样，在设于比环状凸部50与环状凹部52嵌合的嵌合位置靠外周侧处的环状区域70使第一构件32与第二构件34抵接，由此来规定位于环状区域70的内周侧的凸密封面51与凹密封面53的间隔。由此，仅通过在紧固区域72将第一构件32紧固于第二构件34，就能适当调节第一构件32的凸密封面51与第二构件34的凹密封面53的间隔，能得到金属密封垫60产生的预期的密封性。而且，能够防止第二构件34及第一构件32的与金属密封垫60的线接触部出4、66、68)处的过度的面压发生。
[0066]另外，在环状区域70第一构件32与第二构件34抵接的部分可以分别设置第二高硬度层71。第二高硬度层71由比第二构件34及第一构件32的母材(Ni基合金等铸造材料)高硬度的材料构成。这样在环状区域70中的第一构件32与第二构件34抵接的部分设置第二高硬度层71，由此即使紧固区域72中的紧固构件33的紧固力作用于环状区域70，也能够抑制环状区域70中的第一构件32和第二构件34的变形。
[0067]作为第二高硬度层71的材料，可以使用例如以司太立(Stellite)或车拜鲁(Triballoy)(均是注册商标)为代表的Co基合金、以因科内尔(inconel) 625、617 (均是注册商标)为代表的高硬度Ni基合金、碳化铬、碳化钨、陶瓷、金属陶瓷等。
[0068]需要说明的是，第二高硬度层71可以是通过喷镀、镀敷、堆焊等任意的手法而形成在第一构件32及第二构件34的母材上的高硬度被膜，也可以是与第一构件32及第二构件34的母材分体地形成而安装于所述母材的高硬度构件，还可以是通过氮化处理或渗碳淬火等任意的手法而硬化的第一构件32及第二构件34的母材的表面层。
[0069]需要说明的是，也可以在紧固区域72周边，在第一构件32或第二构件34形成阶梯部74，在第一构件32与第二构件34之间设置间隙75。
[0070]这样，通过在紧固区域72周边设置间隙75，在紧固构件33的紧固时，向金属密封垫60施加大的压缩力，金属密封垫60的线接触部64、66、68处的向第一构件32或第二构件34的紧贴性提高。由此，能够提高金属密封垫60的密封性。
[0071]如以上说明那样，在本发明的至少一实施方式中，取代石墨系涡旋密封垫而将金属密封垫60设置在第一构件32与第二构件34之间，因此即使在650°C以上的严酷的蒸汽温度条件下也能够实现高密封性。而且，至少在第一构件32及第二构件34的与金属密封垫60的线接触部64、66、68设置比母材(Ni基合金等铸造材料)高硬度的第一高硬度层56，因此能够抑制与金属密封垫60的线接触部64、66、68处的高面压引起的第一构件32和第二构件34的变形，从而抑制密封性的下降。由此，能够防止蒸汽泄漏而实现蒸汽轮机设备I的可靠性提高，并且能够实现蒸汽轮机设备I的长寿命化。
[0072]因此，即使在650°C以上的蒸汽温度条件下，也能够将由Ni基合金等铸造材料构成母材的第一构件32及第二构件34之间适当地密封。
[0073]以上，虽然详细说明了本发明的几个实施方式，但是本发明没有限定于此，在不脱离本发明的宗旨的范围内，当然可以进行各种改良或变形。
[0074]例如，在上述的几个实施方式中，说明了在第一构件32设置环状凸部50且在第二构件34设置环状凹部52的例子，但也可以在第一构件32设置环状凹部52而在第二构件34设置环状凸部50。
[0075]另外，在上述的几个实施方式中，说明了使用具有设置了切口 61的截面形状的金属密封垫60的例子，但关于设置在第一构件32与第二构件34之间的金属密封垫的形状，并不限定为此例，可以使用各种形状的金属密封垫。
[0076]图4是表示将其他的形状例的金属密封垫设置在第一构件32与第二构件34之间的情况的图。需要说明的是，图4所示的金属密封垫周边的结构与上述的实施方式相同，因此对于与上述的实施方式共通的部位，标注同一标号，在此省略其说明。
[0077]如图4所示，金属密封垫80是沿着环状凸部50及环状凹部52在周方向上连续的环状，是具有中空部82的中空O形环。金属密封垫80在配置于凸密封面51与凹密封面53之间的状态下将紧固构件33紧固，由此通过凸密封面51和凹密封面53夹压而沿高度方向(图4的上下方向)被压缩。其结果是，金属密封垫80沿横向膨胀。此时，金属密封垫80的外周与形成环状凹部52的外周缘的第二构件34的壁面55抵接。因此，金属密封垫80在总计三个部位的线接触部84、86、88与第一构件32或第二构件34线接触。具体而言，在线接触部84处，金属密封垫80的上部与第一构件32侧的凸密封面51线接触，在线接触部86处，金属密封垫80的下部与第二构件34侧的凹密封面53线接触，在线接触部88处，金属密封垫80的外周与形成环状凹部52的外周缘的第二构件34的壁面55线接触。
[0078]需要说明的是，金属密封垫80的材料只要是在650°C的蒸汽条件下也能承受的材料即可，没有特别限定，例如可以选择高硬度Ni基合金作为金属密封垫80的材料。金属密封垫80典型的是由比第一构件32及第二构件34的母材(Ni基合金等铸造材料)高硬度的材料形成。
【权利要求】
1.一种蒸汽轮机设备，使用650°c以上的蒸汽，其特征在于，具备: 第一构件及第二构件，分别通过由Ni基合金、奥氏体钢、高铬钢中的至少一种形成的铸造材料来构成母材，并形成供所述蒸汽流通的空间；及 金属密封垫，设置在所述第一构件与所述第二构件之间，在多个部位与所述第一构件及所述第二构件线接触， 在所述第一构件及所述第二构件中，分别至少在与所述金属密封垫线接触的部分设有比所述母材高硬度的第一高硬度层。
2.根据权利要求1所述的蒸汽轮机设备，其特征在于， 在所述金属密封垫的外周侧，设于所述第一构件的环状凸部与设于所述第二构件的环状凹部嵌合， 所述金属密封垫由形成于所述环状凸部的凸密封面和形成于所述环状凹部的凹密封面夹持，与所述凸密封面及所述凹密封面分别线接触， 所述金属密封垫的外周与形成所述环状凹部的外周缘的所述第二构件的壁面线接触， 所述第一高硬度层设于所述凸密封面、所述凹密封面及所述壁面。
3.根据权利要求2所述的蒸汽轮机设备，其特征在于， 所述金属密封垫是具有切口的截面形状， 所述金属密封垫以所述切口面向所述空间侧的方式配置，所述切口以外的部分与所述凸密封面、所述凹密封面及所述壁面线接触。
4.根据权利要求2或3所述的蒸汽轮机设备，其特征在于， 所述第一构件在比所述环状凸部与所述环状凹部的嵌合位置靠外周侧的环状区域与所述第二构件抵接，在位于比所述环状区域更靠外周侧处的紧固区域紧固于所述第二构件， 在所述环状区域所述第一构件与所述第二构件抵接的部分设有比所述母材高硬度的第二高硬度层。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的蒸汽轮机设备，其特征在于， 所述第一高硬度层由Co基合金形成。
6.根据权利要求1?5中任一项所述的蒸汽轮机设备，其特征在于， 所述第一构件及所述第二构件的一方是蒸汽阀的阀壳体， 所述第一构件及所述第二构件的另一方是装配于所述阀壳体的所述蒸汽阀的阀盖。
7.根据权利要求1?5中任一项所述的蒸汽轮机设备，其特征在于， 所述第一构件及所述第二构件形成供所述蒸汽流通的一对配管彼此的法兰连接部。
8.根据权利要求1?5中任一项所述的蒸汽轮机设备，其特征在于， 所述第一构件及所述第二构件的一方是涡轮机室的上半部， 所述第一构件及所述第二构件的另一方是所述涡轮机室的下半部。
【文档编号】F01D25/00GK104471196SQ201280074268
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2012年12月18日 优先权日:2012年7月2日
【发明者】西本慎, 滨田雄久, 田中良典, 筱原种宏, 赤松哲郎 申请人:三菱日立电力系统株式会社