[發(fā)明專利]2Cr12NiW1Mo1V材質(zhì)汽輪機(jī)噴嘴滲硼的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910726268.6
• 申請(qǐng)日: 2019-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112342492B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冀冰峰;楊存;陳永杰;馬振全;趙麗華;薛飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京國(guó)能龍威發(fā)電技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C23C8/70
• 分類號(hào): C23C8/70;C21D1/18;C21D9/00
• 代理公司: 北京易捷勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發(fā)明涉及一種2Cr12NiW1Mo1V材質(zhì)汽輪機(jī)噴嘴滲硼的方法，包括：S1：將噴嘴組安裝在滲硼工裝底板上，向噴嘴組汽道中裝填滲硼劑；S2:將噴嘴組連同工裝整體裝入熱處理爐，進(jìn)行滲硼熱處理，所述滲硼熱處理中，包含如下操作：S21:將噴嘴組升溫至600?650℃后保溫2?6h進(jìn)行第一次預(yù)熱；S22:以180?230℃/h的速度加熱至750?800℃，保溫1?4h，進(jìn)行第二次預(yù)熱；S23:以180?230℃/h的速度加熱至1000?1040℃，保溫1?2h，隨后爐冷至965?980℃，再保溫6?10h，進(jìn)行正式滲硼；S3：冷卻：噴嘴組滲硼熱處理結(jié)束后，出爐冷卻；S4：回火：回火處理消除內(nèi)應(yīng)力，完成2Cr12NiW1Mo1V材質(zhì)汽輪機(jī)噴嘴滲硼。本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)噴嘴組獲得優(yōu)質(zhì)滲硼層的同時(shí)，解決了在高溫條件下噴嘴基體的晶粒粗化的難題，達(dá)到了兼顧強(qiáng)化表面和改善基體的組織性能的目標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽輪機(jī)制造領(lǐng)域，特別涉及2Cr12NiW1Mo1V材質(zhì)汽輪機(jī)噴嘴滲硼的方法。

背景技術(shù)

國(guó)內(nèi)300MW、600MW級(jí)汽輪機(jī)組已逐漸成為國(guó)內(nèi)的的主力機(jī)組，該部分噴嘴組一般采用2Cr12NiW1Mo1V材質(zhì)(耐熱不銹鋼)，固體顆粒沖蝕是該型汽輪機(jī)面臨的主要問(wèn)題之一。由于該型機(jī)組蒸汽參數(shù)較高，熱力系統(tǒng)產(chǎn)生固體顆粒較多，汽輪機(jī)的高溫通流部分如高壓調(diào)節(jié)級(jí)的噴嘴組易受到固體顆粒沖擊而損傷，造成汽輪機(jī)通流效率降低，功率下降，縮短了汽輪機(jī)大修周期，增大了維護(hù)成本。國(guó)外大多采用表面滲硼來(lái)提高噴嘴的耐沖蝕能力，如美國(guó)的GE公司、日本的東芝公司等已在1000MW的超臨界汽輪機(jī)噴嘴組上應(yīng)用滲硼技術(shù)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在該型汽輪機(jī)噴嘴組的優(yōu)化改造中，也普遍采用了表面滲硼來(lái)硬化汽道。從電廠運(yùn)行的情況來(lái)看，改造后的噴嘴汽道抗沖蝕能力能夠得到一定提升，但持久效率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，主要原因是噴嘴組滲硼技術(shù)不夠成熟。

滲硼硬化技術(shù)在國(guó)內(nèi)雖然應(yīng)用較廣，但一般主要是在中碳鋼和低合金鋼上應(yīng)用。對(duì)于該型汽輪機(jī)噴嘴組用耐熱不銹鋼來(lái)說(shuō)，表面滲硼還存在的諸多難點(diǎn)，主要包括：由于耐熱不銹鋼合金元素含量高，在常規(guī)滲硼溫度(800℃-900℃)下，硼的擴(kuò)散速度非常的緩慢，為了達(dá)到要求的滲硼層深度，往往不得不提高滲硼溫度和延長(zhǎng)滲硼時(shí)間，但長(zhǎng)時(shí)間高溫又將會(huì)引起葉片基體的晶粒發(fā)生粗化、導(dǎo)致其韌性和強(qiáng)度下降、以及滲硼層與基體的附著結(jié)合力減弱，運(yùn)行中葉片過(guò)早發(fā)生疲勞損壞，如滲硼層脫落、型面麻坑、葉片出汽邊缺損等問(wèn)題，造成通流效率下降?？梢?jiàn)，噴嘴組高溫滲硼雖然強(qiáng)化了表層(縮短滲硼時(shí)間)但也惡化了基體組織。

此外，滲硼過(guò)程中生成的硼化鐵易將硅元素向基體內(nèi)側(cè)擠壓，形成介于滲硼層與基體之間的富硅鐵素體軟帶、影響噴嘴的耐沖蝕性能。

業(yè)界也有嘗試滲硼后用淬火來(lái)恢復(fù)基體的機(jī)械性能，但該工藝較復(fù)雜，又容易對(duì)滲硼層造成損害，效果也不太理想。而既能得到性能優(yōu)異的滲硼層又不降低葉片基體的綜合性能，是噴嘴用耐熱不銹鋼滲硼工藝所面臨的難題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種2Cr12NiW1Mo1V材質(zhì)汽輪機(jī)噴嘴滲硼的方法，通過(guò)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臐B硼過(guò)程中的熱處理過(guò)程，達(dá)到控制滲硼過(guò)程中基體奧氏體晶粒的粗化的目的，從而實(shí)現(xiàn)滲硼強(qiáng)化噴嘴表面、并解決高溫滲硼過(guò)程中基體組織晶粒粗化帶來(lái)的基體韌性和強(qiáng)度下降等問(wèn)題。

所述熱處理過(guò)程包括多級(jí)升溫保溫階段、保溫時(shí)間的控制、升溫速率控制、降溫保溫時(shí)間控制等。

本發(fā)明的進(jìn)一步目的是，對(duì)影響噴嘴耐沖蝕性能的其它相關(guān)因素，如對(duì)滲硼過(guò)程中易產(chǎn)生的富硅鐵素體軟帶、滲硼層組織類型和或葉片出汽邊滲硼層深度的控制等進(jìn)行綜合控制。

(二)技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

一種2Cr12NiW1Mo1V材質(zhì)汽輪機(jī)噴嘴滲硼的方法，其包括：

S1：將噴嘴組安裝在滲硼工裝底板上，向噴嘴組汽道中裝填滲硼劑；