[發明專利]汽輪機末級長葉片用鋼材料及其熱處理工藝

有效

• 申請號: 200710049980.4
• 申請日: 2007-09-06
• 公開（公告）號: CN101117690A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 范華;楊功顯;鐘杰
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方汽輪機有限公司
• 主分類號: C22C38/48
• 分類號: C22C38/48;C22C38/50;C21D1/18
• 代理公司: 德陽三星專利事務所
• 代理人: 王興雯

技術領域

本發明涉及汽輪機末級葉片的設計制造，尤其是一種汽輪機末級1200mm等級葉片用鋼材料及其熱處理工藝，適合應用在大功率汽輪機機組的末級葉片上。

背景技術

以燃煤為主的新建火力發電汽輪機組采用高參數、大容量的機組越來越多(如：1000MW機組；660MW機組)，機組的末級葉片的長度也越來越長。因此，汽輪機末級葉片的開發成為各大汽輪機制造廠家關注的重點，也是設計制造的難點，末級長葉片的技術水平代表了開發者的綜合實力。

目前國內投運的最長葉片為引進日立的40”(1016mm)鋼葉片。顯然，40”(1016mm)鋼葉片用于600MW等級是合適的，若用于更高等級的機組就顯得太短。因此，開發用于1000MW等級機組的、長度為1200mm等級的鋼葉片具有重要意義。它不僅滿足了大容量機組對末級長葉片的需要，而且對提高開發者的綜合實力以及品牌效應都將產生積極影響，并提升其市場的競爭力。

對用于全轉速汽輪機的1200mm等級的末級鋼葉片，其離心載荷非常高，達到500噸左右，對葉片材料的要求非常高，其屈服強度設計要求σ0.2≥1050MPa，現在的亞臨界與超臨界汽輪機機組末級葉片材料使用1Cr12Ni2W1Mo1V不銹鋼或1Cr12Ni3Mo2VN不銹鋼的屈服強度均不能滿足設計要求。因此，為完成1200mm等級的末級鋼葉片的設計與制造，必須開發出使用強度性能(主要是拉伸強度、屈服強度性能)更高、綜合性能更好的12％Cr鋼材料代替上述材料用于制造大功率機組用1200mm等級的末級鋼葉片，對于這種新的葉片鋼材料，其熱處理工藝對其使用的性能也顯得非常重要。

由于末級動葉片工作在高速、濕蒸汽的惡劣環境，常發生應力腐蝕、疲勞和腐蝕疲勞斷裂事故，以及動葉片的進汽邊產生水蝕。從葉片的設計以及安全運行上考慮，葉片材料應有高的室溫強度和塑、韌性，而且還應具有高的抗腐蝕能力，高的疲勞強度和良好的阻尼系數，以及良好的冷加工性能。因此，新開發的1200MM等級的末級鋼葉片材料也必須滿足上述性能要求。

發明內容

本發明的目的之一是開發出使用強度性能(主要是拉伸強度、屈服強度性能)更高、綜合性能更好的12％Cr鋼材料代替現在的亞臨界與超臨界汽輪機機組末級葉片材料使用的1Cr12Ni2W1Mo1V不銹鋼或1Cr12Ni3Mo2VN不銹鋼材料用于制造大功率機組用1200mm等級的末級鋼葉片；本發明的另一目的是解決其有更好的使用性能的熱處理工藝。

本發明的技術解決方案是：采用12％Cr鋼材料制造大功率汽輪機機組1200mm等級的末級鋼葉片，12％Cr鋼材料為12％Cr-Ni-Mo-V-Nb-N鋼基合金，其化學成分，以重量百分比計，Cr?11-12.50，Ni?3.20-3.70，Mo?2.80-3.30，V?0.20-0.35，Nb?0.10-0.17，N?0.04-0.10，C?0.15-0.20，Si≤0.15，Mn≤0.60，P≤0.020，S≤0.015；殘余元素：Ti≤0.02％，Al≤0.02％，Cu≤0.10％，Sn≤0.015％，Sb≤0.002％，As?≤0.020％；余量為Fe。

12％Cr鋼材料的熱處理工藝為：

1.一般工藝參數

淬火處理：950℃～1150℃×1～10小時，油冷或空冷；

一次回火處理：500℃～700℃×2～15小時，空冷；

兩次回火處理：500℃～700℃×2～15小時，空冷。

2.較佳工藝參數

淬火處理：1000℃～1100℃×1～15小時，油冷或空冷；

一次回火處理：510℃～650℃×5～8小時，空冷；

兩次回火處理：510℃～650℃×2～15小時，空冷。

3.最佳工藝參數

淬火處理：1060℃～1090℃×2～4小時，油冷或空冷；

一次回火處理：520℃～570℃×2～15小時，空冷；

兩次回火處理：520℃～570℃×2～15小時，空冷。

本發明的效果是：滿足了制造大功率汽輪機機組用1200mm等級末級葉片用鋼的需要。

具體實施方式

采用新12％Cr-Ni-Mo-V-Nb-N鋼基合金材料代替現在的亞臨界與超臨界汽輪機機組末級葉片材料使用的1Cr12Ni2W1Mo1V不銹鋼或1Cr12Ni3Mo2VN不銹鋼材料，用于制造大功率汽輪機機組1200mm等級的末級鋼葉片。