[其他]耐熱鋼和用該耐熱鋼制成的燃氣輪機

無效

• 申請號: 88100065
• 申請日: 1988-01-09
• 公開（公告）號: CN88100065A
• 公開（公告）日: 1988-10-05
• 發明（設計）人: 志賀正男;福井寬;栗山光男;飯島活已;前野良美;高橋慎太郎;飯信三;黑沢宗一;渡邊康雄;平賀良
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: C22C38/48
• 分類號: C22C38/48;F01D5/28
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 隗永良,羅英銘

本發明涉及一種新穎的耐熱鋼;更具體地講，本發明涉及一種新型的燃氣輪機，其中使用所述的耐熱鋼。

目前，燃氣輪機的葉輪是采用Cr-Mo-V鋼制做的。

從節約能源的角度出發，近來一直存在著改進燃氣輪機熱效率的需求。改進燃氣輪機熱效率最可行的途徑是提高所用氣體的溫度和壓力。通過將所用氣體的溫度由1100℃提高到1300℃，將壓縮比由10提高到15，熱效率可望提高3%。

然而，由于常規的Cr-Mo-V鋼在這樣高的溫度和壓縮比下其強度不夠，因此需要高強度的鋼材。蠕變斷裂強度對高溫性能有最大的影響，所以對于強度來說，它是一個關鍵條件。已知奧氏體鋼、Ni基合金、Co基合金和馬氏體鋼是比Cr-Mo-V鋼蠕變斷裂強度高的結構鋼材。然而，Ni基合金和Co基合金的熱加工性能、機械加工性能和減振性等是不合需要的。奧氏體鋼也是不合需要的，這是由于在溫度為400-450℃時，而且從整個燃氣輪機系統的角度出發它的高溫強度并不高。另一方面，馬氏體鋼很好地用于其它組成部件，且具有足夠的高溫強度。典型的馬氏體鋼在日本專利申請公開No58-110661和No60-135054以及日本專利公告No46-2739中有公開。然而，這些材料在400-450℃的溫度下不能達到高的蠕變斷裂強度，加之其長時間高溫加熱后的韌性變低，因此不能用作為渦輪機葉輪，結果不能實現對燃氣輪機熱效率的改進。由以上所述可以明顯看出，如果使用僅僅具有高強度的材料來解決燃氣輪機的高溫高壓問題，就不可能提高氣體的溫度?？傊S強度的增加，韌性下降。

因此，本發明的一個目的是提供一種耐熱鋼，所述耐熱鋼不僅具有高溫強度，而且在長時間高溫加熱后仍具有高韌性。

本發明的另一個目的是提供一種具有高熱效率的燃氣輪機。

為實現上述目的，根據本發明的第一個方面，提供了一種耐熱鋼，其中含有0.05-0.2%（重量）的C，少于0.5%（重量）的Si，少于0.6%（重量）的Mn，8-13%（重量）的Cr，1.5-3%（重量）的Mo，2-3%（重量）的Ni，0.05-0.3%（重量）的V，總量為0.02-0.2%（重量）的Nb和/或Ta，0.02-0.1%（重量）的N，上述的Mn與Ni之比（Mn/Ni）小于0.11，余量基本上是鐵。

根據本發明的第二個方面，提供了一種耐熱鋼，其中含有0.07-0.15%（重量）的C，0.01-0.1%（重量）的Si，0.1-0.4%（重量）的Mn，11-12.5%（重量）的Cr，2.2-3.0%（重量）的Ni，1.8-2.5%（重量）的Mo，總量為0.04-0.08%（重量）的Nb和/或Ta，0.15-0.25%（重量）的V，0.04-0.08%（重量）的N，上述的Mn與Ni之比（Mn/Ni）為0.04-0.10，余量基本上是鐵，上述耐熱鋼具有完全的回火馬氏體結構。

此外，本發明的鋼還可含有至少一種選自下組的物質：少于1%（重量）的W，少于0.5%（重量）的Co，少于0.5%（重量）的Cu，少于0.01%（重量）的B，少于0.5%（重量）的Ti，少于0.3%（重量）的Al，少于0.1%（重量）的Zr，少于0.1%（重量）的Hf，少于0.01%（重量）的Ca，少于0.01%（重量）的Mg，少于0.01%（重量）的Y和少于0.01%（重量）的稀土元素。

本發明的鋼的組成應這樣調節，使得由下面方程式計算的Cr當量小于10，最好保證鋼中實際上不含δ-鐵素體相。

Cr當量＝-40C-2Nn-4Ni-30N

+6Si+Cr+4Mo+11V

+5Nb+2.5Ta

（在上述方程中，使用合金中相應元素的重量百分比含量計算。）

根據本發明的第三個方面，提供了一種燃氣輪機葉輪，所述葉輪在其外圓周部分有多個使葉片嵌入的凹槽，其中心最厚，在其外圓周邊有多個使螺栓穿過以連接多個葉輪的透孔，其特征在于該葉輪由具有下述性能的馬氏體鋼制成，即在500℃下加熱10³小時后，450℃，10⁵-h蠕變斷裂強度高于50kg/mm²，25℃，V型缺口擺錘式沖擊強度值高于5kg-m/cm²，且具有全部的回火馬氏體結構;或由具有本文上述組成的耐熱鋼制成。

多個渦輪機葉輪用螺栓在其外圓周邊相連，葉輪之間裝有定位片，這些定位片的特征在于是由具有上述性能的馬氏體鋼或具有上述組成的耐熱鋼制成的。