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CN1300445C - 一种汽轮机高温叶片及其热处理工艺 - Google Patents

一种汽轮机高温叶片及其热处理工艺 Download PDF

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CN1300445C
CN1300445C CNB2003101041284A CN200310104128A CN1300445C CN 1300445 C CN1300445 C CN 1300445C CN B2003101041284 A CNB2003101041284 A CN B2003101041284A CN 200310104128 A CN200310104128 A CN 200310104128A CN 1300445 C CN1300445 C CN 1300445C
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China
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heat treatment
blade
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杨功显
范华
胡维成
张波
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DEC Dongfang Turbine Co Ltd
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DONGFANG STEAM TURBINE PLANT
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Abstract

本发明提供了一种用于超临界或超超临界汽轮机机组的高温叶片及其热处理工艺。该叶片采用新12%Cr钢(12%Cr-Mo-W-V-Nb-Co-B-N钢基合金材料)制造，其热处理的工艺参数是：淬火处理为：1000℃-1180℃×1-10小时，油冷或空冷；回火处理为：600℃-750℃×2-15小时，空冷。经试验完全达到了设计要求，满足了超临界或超超临界汽轮机机组的高温叶片的高温持久和蠕变性能技术要求。

Description

一种汽轮机高温叶片及其热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种超临界或超超临界汽轮机机组的高温叶片及其热处理工艺。
背景技术
原亚临界与超临界汽轮机机组高温叶片材料使用2Cr12NiMo1W1V耐热钢或2Cr11Mo1VNbN耐热钢等材料。由于汽轮机机组的蒸汽参数提高、亚临界汽轮机机组(蒸汽参数为：538℃/538℃，17Mpa)使用的高温叶片材料不能满足超临界或超超临界汽轮机机组(蒸汽参数为：566℃/566℃，24Mpa或600℃/600℃，24Mpa)高温叶片的高温持久与蠕变性能要求。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述汽轮机机组的蒸汽参数提高后，用于超临界或超超临界汽轮机机组的高温叶片不能满足要求的技术难题，筛选出一种新的替代材料制造叶片，另一目的是解决该叶片的热处理工艺问题。
本发明的目的是这样达到：经过各种试验后，采用新12％Cr钢材料制造高温叶片，新12％Cr钢材料为12％Cr-Mo-W-V-Nb-Co-B-N钢基合金。叶片热处理的工艺参数是：淬火处理为：1000℃-1180℃×1-10小时，油冷或空冷；回火处理为：600℃-750℃×2-15小时，空冷。
优选的淬火处理为：1060℃-1150℃×1-5小时，油冷或空冷；
优选的回火处理为：650℃-720℃×5-8小时，空冷。
最佳的淬火处理为：1120℃-1150℃×2-4小时，油冷或空冷；
最佳的回火处理为：680℃-700℃×2-15小时，空冷。
叶片加工步骤是：新12％Cr钢材料的冶炼为：电炉+电渣重熔；
成型采用：热轧或热锻；
叶片毛坯：进行性能热处理；
再机械加工成产品。
本发明的效果：由于采用高温性能更好的新12％Cr钢(12％Cr-Mo-W-V-Nb-Co-B-N钢基合金)。经试验完全达到了设计要求，满足了超临界或超超临界汽轮机机组高温叶片对高温持久与蠕变技术要求。
具体实施方式
实施例一
经过各种试验后，决定采用新12％Cr钢材料的12％Cr-Mo-W-V-Nb-Co-B-N钢基合金制造高温叶片，来代替2Cr12NiMo1W1V耐热钢或2Cr11Mo1VNbN耐热钢等材料。对于这种新叶片材料的高温性能进行热处理工艺是非常重要的。
1.新12％Cr钢材料的的化学成分与力学性能要求：
  C   Si   Mn   P   S   Ni   Cr
  0.12-0.17   ≤0.30   0.30～0.60   ≤0.025   ≤0.025   ≤0.40   10.50～11.50
  Mo   Co   B   V   Nb   W   N
  0.60～0.80   2.90～3.10   0.007～0.015   0.15～0.25   0.10～0.20   1.70～2.00   0.03～0.05
Cu≤0.03；Al≤0.05；Ti≤0.05；余量为Fe
(1)室温拉伸试验：
σb             σ                          δ               ψ               Akv      硬度HB
≥965N/mm2    ≥690N/mm2   ≥15％   ≥45％   ≥11J    291-331
(2)高温持久试验：
试验条件：温度650℃；应力186N/mm2
光滑试样：T＞55小时；
缺口试样：T缺口/T  光滑≥1
2.用新12％Cr钢材料加工叶片的工艺步骤：
(1)钢材料的冶炼为：电炉+电渣重熔；
(2)成型采用：热轧或热锻。
3.叶片的热处理工艺：淬火处理和回火处理
(1)淬火处理：1000℃×1小时，油冷或空冷
(2)回火处理：600℃×2小时，空冷。
4.叶片毛坯进行性能热处理，再机械加工成产品。
实施例二
叶片的淬火处理：1060℃×5小时，油冷或空冷；回火处理：650℃×5小时，空冷。其余同实施例一。
实施例三
叶片的淬火处理：1120℃×3小时，油冷或空冷；回火处理：680℃×10小时，空冷。其余同实施例一。
实施例四
叶片的淬火处理：1150℃×8小时，油冷或空冷；回火处理：700℃×12小时，空冷。其余同实施例一。
实施例五
叶片的淬火处理：1180℃×10小时，油冷或空冷；回火处理：750℃×15小时，空冷。其余同实施例一。

Claims (4)

1.一种汽轮机高温叶片，其特征在于：采用12％Cr钢材料制造高温叶片，12％Cr钢材料为12％Cr-Mo-W-V-Nb-Co-B-N钢基合金，其化学成分、按重量百分比计，Mo 0.60-0.80，N 0.03-0.05，C 0.12-0.17，Si≤0.30，Mn 0.30-0.60，P≤0.025，S≤0.025，Ni≤0.40，Cr 10.50-11.50，Co 2.90-3.10，B0.007-0.015，V 0.15-0.25，Nb 0.10-0.20，W 1.70-2.00，Cu≤0.03，Al≤0.05，Ti≤0.05，余量为Fe。
2.一种如权利要求1所述的汽轮机高温叶片的热处理工艺，步骤是：
(1)淬火处理为：1000℃-1180℃×1-10小时，油冷或空冷，
(2)回火处理为：600℃-750℃×2-15小时，空冷。
3.如权利要求2所述的热处理工艺，其淬火处理为：1060℃-1150℃×1-5小时，油冷或空冷；回火处理为：650℃-720℃×5-8小时，空冷。
4.如权利要求2所述的热处理工艺，其淬火处理为：1120℃-1150℃×2-4小时，油冷或空冷；回火处理为：680℃-700℃×2-15小时，空冷。
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