工法
用途
特長
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単結晶鋳造
タービンブレード、ノズルリング、ベーン、燃焼室
優れたクリープ耐性、疲労耐性、高温特性。発電タービンの極限応力に晒される部品に最適。
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等軸晶鋳造
タービンブレード、燃焼室、ガイドベーン、アフターバーナー
単結晶・方向性凝固に比べ低コスト。要求性能がやや低い部品に適合。
超合金 方向性凝固鋳造
タービンブレード、ノズル、ベーン、タービンディスク
等軸晶鋳造より機械的特性が向上。応力に直交する粒界を低減し、高温でのクリープ耐性と強度を強化。
特殊合金鋳造
排気系、タービンブレード、アフターバーナー、燃焼室
耐食・耐酸化・高温特性などを狙いの性質に調整可能。発電用途に応じた柔軟な合金選定。
粉末冶金タービンディスク
タービンディスク、ガスタービンの高応力部品
高い機械的特性(疲労、靭性、強度)。材料分布の均一化と組織制御に優れる。
超合金 等温鍛造
タービンブレード、タービンディスク、インペラ、ガイドベーン
高い機械的強度と耐久性。粒構造・疲労耐性・靭性が向上し、高温環境で用いられる重要部品に適合。
超合金
代表的グレード
主要特性
Inconel 合金
Inconel 718LC, Inconel 713LC, Inconel 738LC
高温下での高強度、耐酸化性、耐食性。
ガスタービン、蒸気発生器、熱交換器、発電ボイラ
詳細
CMSX シリーズ
CMSX-4, CMSX-10, CMSX-2
単結晶合金。優れたクリープ耐性、熱疲労、耐酸化性。
高温部品、ガスタービンブレード、ベーン、高圧タービン
Monel 合金
Monel 400, Monel K-500, Monel R-405
特に海水や化学環境に対する優れた耐食性。
熱交換器、配管、ポンプ、蒸気発生器
Hastelloy 合金
Hastelloy X, Hastelloy C-276, Hastelloy S
耐酸化性に優れ、高温・薬品環境で高い耐性。
レキュペレータ、原子炉、熱交換器、ガスタービン部品
Stellite 合金
Stellite 6B, Stellite 21, Stellite 31
極めて高い耐摩耗・耐食性。高温での良好な性能。
蒸気バルブ、バルブシート、軸受、発電タービンブレード
Nimonic 合金
Nimonic 80A, Nimonic 105, Nimonic 90
高温での高強度とクリープ耐性、優れた耐酸化性。
ガスタービンディスク、ボイラ部品、高温ばね、発電機
チタン合金
Ti-6Al-4V, Ti-6246, Ti-6242
高い比強度、優れた耐食性、良好な耐熱性能。
タービンブレード、熱交換器、コンデンサ、発電所配管
Rene 合金
Rene 41, Rene 77, Rene N5
高温での優れたクリープ耐性、耐酸化性、強度。
高圧タービンディスク、ガスタービン、蒸気タービン部品、遮熱板
単結晶合金
CMSX-4, Rene N5, PWA 1484
単一結晶組織により、極限温度下でのクリープ耐性、疲労寿命、熱安定性に優れる。
タービンブレード、燃焼ライナー、ベーン、ロータアセンブリ
手法
画像
仕組み
発電分野での用途
効果
熱間静水圧プレス(HIP)
高温(最大 1200°C)・等方圧(通常 100~200 MPa)の高圧ガス雰囲気に曝して、内部の空隙や欠陥を除去。
タービンブレード、タービンディスク、ノズル、燃焼室
内部空隙・ポロシティを除去し、機械的強度・疲労耐性・耐久性を向上。
熱処理
所定温度まで加熱し、制御冷却(焼入れ、空冷など)することで、硬さ・靭性・引張強度などの機械的特性を調整。
タービンブレード、ディスク、インペラ、ガイドベーン、燃焼室
硬さ・強度・クリープ耐性を強化し、高温性能を改善。
超合金溶接
電子ビーム、レーザー、TIG などで超合金部品の接合や補修を行い、温度と溶融を精密に制御。
燃焼室、ノズルリング、タービンブレード、ケーシング
複雑な補修・接合が可能で、構造的完全性と高温応力への耐性を維持。
遮熱コーティング(TBC)
プラズマ溶射や EB-PVD を用い、ジルコニア系などの薄膜セラミック被膜を超合金部品に形成し、断熱性を付与。
タービンブレード、ノズル、燃焼室、アフターバーナー
断熱性を提供し、重要部品への熱伝達を低減して寿命と性能を向上。
材料試験・分析
X 線・超音波・渦流などの非破壊試験と、引張・疲労などの破壊試験により、材料特性・組織評価・内部欠陥を確認。
すべての高温合金部品(タービンブレード、ディスク、ベーン等)
規格適合・機械特性検証・品質保証を実現し、故障リスクを低減。
超合金 CNC 機械加工
旋盤・マシニングなどの NC 装置で高精度寸法と複雑形状を実現。ミクロンレベルの公差維持が可能。
タービンブレード、インペラ、タービンディスク、ノズルリング
高い寸法精度と表面品質を確保し、部品性能を向上。
超合金 深穴加工
切削油供給機構を備えた専用ドリルで高強度材に深く細い穴を加工。しばしば深さ/径比 100:1 を超える加工に対応。
タービンブレードやベーンなどの冷却流路、その他の冷却重要部品
冷却効率を高める精密な深穴を形成し、熱マネジメントを改善。
放電加工(EDM)
連続した放電によりワークを微細除去。硬質材でも工具接触なしで高精度加工が可能。
タービンブレード、ディスク、ベーンの複雑形状加工
硬質超合金を機械的負荷なく精密切削でき、複雑形状に最適。