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一、タービンの概要 タービン（蒸気タービンとも呼ばれる）は、蒸気のエネルギーを機械的仕事に変換する回転式の動力機械である。主に発電用の原動機として使用されるほか、各種ポンプ、ファン、圧縮機、船舶のプロペラなどを直接駆動することもでき、またタービンの排気や中間抽出蒸気を利用して、生産や生活における暖房ニーズを満たすことも可能である。 タービンが運転中には、タービンからの漏れやシリンダーの変形が最も一般的な機器の問題です。シリンダーの接合面の密閉性は、発電機組の安全かつ経済的な運転に直接影響します。そのため、シリンダーの接合面を点検し、研磨して密閉性を確保することは、シリンダーのメンテナンスにおいて重要な作業です。接合面からの漏れを解決する際には、その原因を慎重に分析し、変形の程度や隙間の大きさに応じて、さまざまな方法を組み合わせて用いることで、接合面の密閉性を確保する必要があります。 二、タービンシリンダーの漏気が発生する原因 1．シリンダーは鋳造によって作られ、出荷後には時効処理を行う必要がある。これは、鋳造過程で生じた内部応力を完全に除去するために、一定期間保管することを意味する。もし経過時間が短い場合、加工済みのシリンダーはその後の運転中に再び変形してしまいます。これが、一度漏れを修理したにもかかわらず、その後の運転中に再び漏れが発生するシリンダーがある理由です。シリンダーが絶えず変形しているからです。 2．シリンダーは運転中にさまざまな力を受けるが、シリンダー内外のガス圧力差や内部に取り付けられた各部品の重量といった静的負荷に加え、静止部に対して蒸気が静翼から流出する際に生じる反力、また各種接続配管の冷温状態によってシリンダーに作用する力も受ける。これらの力が相互に作用し合うことで、シリンダーが塑性変形を起こし漏れが発生する。 3．シリンダーへの負荷の増減が急激であること、特に急速な起動・停止や運転条件の変化により温度変化が大きくなること、ウォームアップの方法が不適切であること、停止後の点検整備時に断熱層を早めに取り除くことなどにより、シリンダーおよびフランジに大きな熱応力と熱変形が生じる。 4．シリンダーは機械加工の過程または補修溶接後に応力が発生したが、この応力を除去するための焼き戻し処理が行われなかったため、シリンダーに大きな残留応力が生じ、運転中に永久変形を引き起こした。 5．設置または点検の過程で、点検工程や技術上の理由により、内筒、シリンダー隔壁、隔壁カバー、およびスチームシールカバーの膨張隙間が適切でなくなったり、フックプレートの膨張隙間が適切でなくなったりすることで、運転後に巨大な膨張力が生じ、シリンダーが変形してしまう。 6．使用しているシリンダーシーラントの品質が悪く、不純物が多いか、型番が合っていない；シリンダーのシーリング剤に硬い不純物粒子があると、シール面が密着して結合しにくくなります。ボコス高温シーリング剤は、最新のタービンシリンダー用シーリング材で、高圧・中圧・低圧シリンダーに共通して使用でき、不適切な型番選択によるシリンダー漏れを防ぎます。 7．シリンダーボルトの締付け力不足、またはボルトの材質が不適格。シリンダーの接合面の気密性は、主にボルトの締め付け力によって実現される。機組の起動・停止や負荷の増減時に生じる熱応力と高温により、ボルトの応力緩和が起こります。応力が不足すると、ボルトの予緊力は徐々に低下していきます。シリンダーのボルトの材質が悪い場合、長時間の運転中に熱応力やシリンダーの膨張力によってボルトが伸び、塑性変形や破断を起こし、締め付け力が不足するため、シリンダーから漏れが発生します。 8．シリンダーボルトの締め付け順序が間違っている。一般的なシリンダーボルトの締め付けは、中央から両側に向かって同時に行われます。つまり、曲率が最も大きい部分や応力による変形が最も大きい場所から締め付けるのです。これにより、変形が最も大きい部分の隙間がシリンダーの前後の自由端に移動し、最終的にその隙間は徐々になくなっていきます。両側から中央に向かって締めると、隙間が中央部に集中し、シリンダーの接合面に弓形の隙間が生じ、蒸気漏れを引き起こします。 三、タービンシリンダーの漏れ対処法 シリンダーの接合面に生じる変形や漏れの原因は様々であり、発生する部位や変形・漏れの程度も異なります。まずは長い定規とスペーサーを使ってシリンダーの接合面の変形状況を確認し、点検時には漏れの原因や変形の程度に応じて適切な対策を講じる必要があります。具体的な方法は以下の通りです： 1．シリンダーの変形が大きい、または蒸気漏れがひどい接合面には、接合面を研磨・削る方法を用いる 上側シリンダーの接合面の変形が0.05mm以内の場合、上側シリンダーの接合面を基準面とし、下側シリンダーの接合面に赤鉛を塗布するかブルーペーパーを押し付け、その痕跡に従って下側シリンダーを研磨・削る。上缶の接合面の変形が大きい場合は、上缶に紅丹を塗り、大きな定規で跡をつけて上缶を平らに研ぎます。 2．適切なシリンダー密封材の使用 現在、タービンのシリンダー用密封剤には統一された**基準や業界標準がなく、製造に用いられる原材料や配合もさまざまであるため、製品の品質にばらつきが見られる；蒸気タービンのシリンダーシール剤を選定する際には、製品品質が保証されている正規の製造メーカーを選ぶことで、点検修理後のシリンダーの気密性を確保しなければなりません。ドイツのボコス・ハイテンプレートシーリング剤のように、これは単成分でペースト状のシーリング剤であり、工業用に使用される高品質なシーリング材です。滑らかで平坦なシーリング面（突合わせ継手）において、高い温度や圧力がかかるような環境下で使用されます。 3．局部的な補修溶接の方法 シリンダーの接合面が蒸気によって侵食されたり、溝ができたりするため、適切な溶接棒を用いてその溝を平らにし、平板や定規を使って表面を整え、溶接跡と接合面が同一平面になるようにする。シリンダーの接合面に大きな変形がある場合や、漏気がひどい場合は、下側のシリンダーの接合面に、幅10～20mmの隙間を埋めるための溶接帯を1本または2本施します。その後、定規や上側のシリンダーを使って測定し、赤丹を塗って研磨して、隙間がなくなるまで処理します。この工程も非常に簡単で、溶接前にシリンダーを150℃まで予熱し、その後室温で段階的に溶接を解除するか、スキップ溶接を行います。A407やA412などのオーステナイト系ワイヤーを使用し、溶接後はアスベスト布で覆って保温し、ゆっくりと冷却する。室温まで冷めたら、研磨して整えます。 4．シリンダー接合面のコーティングまたはスプレー塗装 シリンダー接合面から大量に漏気があり、隙間が0.50mm前後の場合、研磨作業の負担を軽減するためにコーティング処理を用いることができる。シリンダーを陽極とし、塗装具を陰極として、シリンダーの接合面に電解液を繰り返し塗布する。コーティングの厚さはシリンダーの接合面の隙間の大きさによって決定され、コーティングの種類はシリンダーの材質や研磨工程によって決まる。スプレー塗装とは、専用の高温フレームスプレーガンを使って金属粉末を溶融状または可塑性のある状態に加熱し、処理済みのシリンダー表面に噴射して、所定の性能を持つコーティング層を形成する方法です。その特徴は、装置が簡単で操作も容易であり、コーティングがしっかりしていることです。塗装後のシリンダー温度は70℃～80℃程度で、シリンダーが変形することはありません。また、耐熱性、耐摩耗性、耐腐食性に優れたコーティングを得ることができます。塗布やスプレー塗装の前には、シリンダー面を研磨し、油分を除去し、ザラつかせる必要があります。また、塗布やスプレー塗装後にはコーティング面を削り取って、接合部が密着するようにしなければなりません。 5．接合面にパッドを貼る方法 接合面の局部的な隙間からの漏れがそれほど大きくない場合、80〜100メッシュの銅網を熱処理して硬度を下げ、適切な形状に切り取った後、漏気している部分に敷き詰め、さらにシリンダーシール剤を使用する。接合面の隙間が大きく、漏れがひどい場合は、上下の接合面に幅50mm、深さ5mmの溝を設け、その中にIGr18Ni9Ti製の歯形パッドを挿入します。歯形パッドの厚さは通常、溝の深さよりも0.05～0.08mm程度厚くし、形状が同じステンレス製のワッシャーを使用して調整することもできます。 6．ボルト応力を制御する方法 シリンダーの接合面の変形が小さく、かつ均一である場合は、隙間がある部分に新しいボルトを交換するか、ボルトの予圧力を適切に上げることができる。中央から両側に向かって締め付けること、つまりたわみが最も大きい箇所、または応力変形が最も大きい箇所からボルトを締め付けるのです。理論上は、ボルトの予荷重をd/L≤Aという式で計算できるが、この計算に用いるデータや測定方法についてはまだ研究段階であり、現時点では一般化されていない。そのため、多くの場合はボルトの許容最大応力の範囲内で経験に基づいて決定されている。 四、ミカホア－ビルコシット高温シーリング剤の使用説明 1．技術概要 ビルコシット高温シーリング剤（BIRKOSIT Dichtungskitt）は、タービンや高温用フランジ、バルブなど、高温での平面シーリングが必要な場面に主に使用されます。海外ではシーメンス、アルストム、GEといったメーカーから認定を受けています。 ボーコシット高温シーリング剤（BIRKOSIT Dichtungskitt）は、単成分のペースト状シーリング剤で、工業用に使用される高品質なシーリング材です。滑らかで平坦なシーリング面（突合わせ継手）を持ち、高温・高圧の厳しい環境下での使用に適しています。グラウトナイフまたはゴムスクレーパーを使って、乾いた表面に塗り広げます。シール材は硬化しないため、粘度がわずかに変化するだけで柔軟性と弾力性を維持します。そのため、使用に際して時間的な制限はなく、施工後すぐに運用を開始でき、待機する必要がありません。傷がついた高温シール面を修復する場合は、ボーコスの高温Fシリーズ修復製品と併用する必要があります。 2．技術データ：（1）耐熱性 900℃の高温蒸気やガス、熱水や冷水、軽質燃料油、潤滑剤、原油、天然ガスに耐える。 （2）耐圧 シール面および接続部の優れた粘着性により、250バール（255kg/cm2）までの高い耐圧が確保され、シールリングのないフランジは450バール（459kg/cm2）、スプリングコネクタは550バール（561kg/cm2）までの耐圧が可能です。 （3）塑性変形 塑性には制限がないため、最も厳しい条件下でもシールフィルムは破れません。 （4）適用分野 蒸気タービンおよびガスタービン、発電所（原子力発電所）、ガス工場や水道施設、石油精製所、製錬所、造船所、塗料・ゴム製造業、化学工場など、多くの産業分野の企業。発電所（原子力発電所を含む）における蒸気タービン、ガスタービン、排ガスタービンのシリンダー接合面のシール、産業用タービン機械や設備のフランジ部の高温シール、また高温下での熱管のねじ継手のシールにも利用される。特に、蒸気タービンやガスタービン、圧縮機、ポンプ、ケーシング、フランジ継手などの密封用金属継手に適しています。 （5）使用寿命 高圧タービンにおいて、当社は製品が最大900℃、圧力250バールまでの高温蒸気、ガス、熱水・冷水、軽油、潤滑剤、鉱物油、天然ガスに耐えられることを保証します。適切な取り扱い手順に従って使用し、正常に稼働した場合、蒸気タービンおよびガスタービンにおいて、機械用シールカバー（接続部品）の使用寿命は10年間保証いたします。 五、適用事例の説明 アルストム・パワー（スイス）社がメイジアホア・ボーコース製の高温度用シーリング剤を用いて、蒸気タービンとガスタービンの接続部に対して行った現場テストの事例を紹介する。1．メイジアホア・ボーコース製シーリング剤を用いて、以下のタービンの接続部に対してシーリングテストを実施した。（1）高圧タービン 高圧タービン（HPT）の接続部には、内部のシーリング面と外部のシーリング面、という2つのシーリング面がある。内側のシール面が荷重受け面（内側シール） （2）中圧タービン、低圧タービン 中圧タービン（IPT）および低圧タービン（LPT）上の突合せ継手は、中央に穴のある連続したシールである。内側のシール面は、中央の穴まで荷重を受ける面です。。 2．接合部のシール面の選択的損傷 （1）≥0.5～1.0ミリメートルの損傷部については、メイジャーハワー＝ボーコースと黒鉛材を混合し、粘度を高めて弾性に優れた高耐久性のシール混合物を作成することで、1.0ミリメートルまでの損傷部を平らにすることができる。 （2）1.0～2.0ミリメートル以上の損傷部については、セラミックと金属からなる密封混合物を使用し、硬化後に機械加工（研削、研磨、かき取りなど）が可能であること。3．使用上の注意 今まもなく行われる検査において、中圧タービンの内殻の水平継ぎ目に腐食が見られ、その腐食は入口部に発生している。顧客代表は補修溶接を提案しましたが、当社の蒸気タービン部門はメイカワ・ボーコスの高温度用シール剤の使用を推奨しました。当初、顧客はシーリング剤が流されてしまうのではないかと心配していましたが、約25,000時間稼働した後の次回点検で、ミカワ・ボーコスの耐久性と信頼性が証明されました。 写真から、腐食領域が非常にはっきりと確認できます。 4、適用範囲 1、蒸気タービンおよびガスタービン分野での適用 2、圧縮機分野での適用 3、膨張機装置での適用 4、発電機装置での適用 5、各種高温度・高圧用フランジおよびシールリングの適用 6、その他各種装置での適用