[發明專利]汽輪機用高溫螺栓的制造方法

在審

• 申請號: 201911053740.0
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110714162A
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 張軍;趙中清;涂露寒;張興勇
• 申請（專利權）人: 成都先進金屬材料產業技術研究院有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50;C22C38/52;C22C38/54;C21D1/25;C21D9/00;F16B35/00
• 代理公司: 51124 成都虹橋專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳仁平

本發明公開了一種汽輪機用高溫螺栓的制造方法，屬于金屬材料的熱處理工藝技術領域，提供一種能夠有效地控制螺栓內部質量及力學性能的汽輪機用高溫螺栓的制造方法。本發明所述的方法生產的汽輪機用高溫螺栓，通過采用特定的熱處理工藝，確保了針對特定材料組分的金屬材料的熱處理效果，使得所獲得產品的表面及內部質量良好，基本無缺陷，且具有合適的淬透性，顯微組織為均勻的回火馬氏體，因而具有較高屈服強度、高溫持久強度、韌性和抗氧化腐蝕性能，能夠滿足應用于汽輪機用高溫螺栓的運行要求。

技術領域

本發明涉及金屬材料的熱處理工藝技術領域，尤其涉及一種汽輪機用高溫螺栓的制造方法。

背景技術

10Cr11Co3W3NiMoVNbNB鋼是超超臨界參數機組用的新型9-12Cr馬氏體耐熱鋼，主要用于高溫葉片、螺栓、及其他高溫端部件等的制造，使用溫度上限可達630℃。該材料具有較高的屈服強度、高溫持久強度、韌性和抗氧化腐蝕性能。

火電廠超超臨界汽輪機組用高溫螺栓在運行中受到高溫熱應力和復雜載荷的共同作用，單根螺栓的失效斷裂就會使得汽缸緊固力重新排布，輕則加速周圍其它螺栓壽命損耗，重則會導致高溫高壓蒸汽泄露。所以，超超臨界機組汽輪機汽缸螺栓連接的安全性是確保機組安全運行的重要組成部分。

在汽輪機緊固件的生產制造過程：電爐冶煉+電渣重熔、鍛造、調質熱處理和機械加工等過程中，如不控制好工藝參數，造成質量缺陷或高溫性能不合，致使緊固件螺柱出現失效等事故，嚴重影響發電機組的安全運行。因此，合理設計高溫螺栓的調質熱處理工藝，調控材料基體組織與析出相，提高螺栓在高溫下的服役性能，保證緊固件螺栓的安全性與可靠性。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種能夠有效地控制螺栓內部質量及力學性能的汽輪機用高溫螺栓的制造方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：汽輪機用高溫螺栓的制造方法，應用于螺栓規格M36×3mm～M160×4mm，長度為430～520mm的緊固件雙頭螺柱，所述緊固件雙頭螺柱成分按重量百分比為：碳0.08％～0.12％、硅≤0.10％、錳0.35％～0.55％、鉻10.00％～12.00％、鉬0.10％～0.40％、釩0.15％～0.25％、鎳0.40％～0.70％、鈷2.7％～3.2％、鎢2.50％～3.0％、鈦≤0.04％、鋁≤0.01％、鈮0.05％～0.12％、氮0.010％～0.025％、硼0.010％～0.025％、磷≤0.015％、硫≤0.010％，余量為鐵及雜質；

所述制造方法先后包括冶煉、鍛造、調質熱處理和機械加工處理；

所述調質熱處理為對經過冶煉和鍛造后的圓棒狀的緊固件毛坯料進行如下步驟的處理過程：

A、淬火：淬火溫度為1085℃～1115℃，淬火時間60～120min，油冷；

B、回火：淬火溫度為不小于700℃，淬火時間45～75min，空冷；

經過調質熱處理后要求緊固件毛坯料的力學性能達到以下指標要求：

①抗拉強度Rm(MPa)：900～1030；

②屈服強度Rp0.02≥690MPa；

③伸長率A(％)≥15；

④斷面收視率Z(％)≥45；

⑤沖擊功KV2(J)≥11；

⑥硬度HB 290～330；

⑦660℃持久強度：應力(N/mm²)245，破斷時間(h)≥100。

進一步的是：根據螺栓規格的不同，調質熱處理過程中淬火的溫度和時間參數以及回火的溫度和時間參數設置分別對應如下表：