專利名稱：一種百萬機組超超臨界汽輪機濾網體材料的制造方法
技術領域：
本發明屬于金屬材料領域，涉及ー種制備百萬機組超超臨界汽輪機濾網體材料的制造方法。
背景技術：
發電行業中，火力發電在今后以及很長時間內仍然在世界范圍內占據主導地位，并且機組不斷向著大容量、高參數、高效節能方向發展。我國“十一五”及以后也以發展600MW、1000MW以上超超臨界汽輪機為重點。機組容量的不斷加大對相關材料的性能提出了持續不斷的高要求。閥作為汽輪機中最關鍵組成之一，隨著工作溫度和壓カ的不斷提高，對內部組件材料的性能和組件的加工、裝配精度也提出了更高的要求。因此，超超臨界技術發展最重要的是高溫高強新材料的研究與開發。能否提供在高溫高壓等苛刻環境下運行的特種金屬材料，是超超臨界火電機組推廣應用的關鍵因素。發展超超臨界機組在設計利制造 中有許多關鍵技術問題，其中開發熱強度高、抗高溫煙氣氧化腐蝕和高溫汽水介質腐蝕、可焊性和エ藝性良好、價格低廉的材料是最關鍵的問題。超超臨界汽輪機旁路閥(包括高壓調節閥、控制閥，中壓控制閥、調節閥等)的主要作用是動態調節和控制汽缸內氣體的壓カ保持恒定，以保證發電機的輸出功率穩定。因此為了確保汽輪機能夠穩定工作，閥必須具有高的工作可靠性，這就要求閥的相關組件具有優異的性能。調節閥或控制閥通常是由閥桿、閥座、閥碟、蒸汽濾網等幾大關鍵部分組成，其中蒸汽濾網主要起防止外部固體粒子等雜質從主汽管道中進入汽輪機內部的作用，它位于主汽閥腔的上部，包圍著閥和閥座，在閥殼里安裝時，它與上部和閥座為間隙配合。蒸汽濾網主要由三部分組成精網，鉆孔板及濾網體。其中濾網體的主要作用是支撐精網和鉆孔板，要求在超超臨界工作狀態，即內部蒸汽壓カ超過30MPa、溫度超過600°C，仍具有一定的強度和韌性，同時具有良好的耐蒸汽腐蝕性。在亞臨界汽輪機中，濾網體的エ況環境為蒸汽壓カ17MPa，蒸汽溫度540°C，濾網體的材質廣泛采用lCrl3鋼，lCrl3具有較高的硬度，韌性，較好的耐腐性，熱強性和冷變形性能，減震性也很好，其室溫抗拉強度> 540MPa，屈服強度> 345MPa，沖擊功> 78J。在超臨界汽輪機中，濾網體的工作溫度為567°C，蒸汽壓カ為25. 5MPa，采用lCrl3鋼不能滿足要求，在lCrl3鋼的基礎上通過適當降低C含量，并添加V、Nb、Mo等元素，可以提高組織的穩定性和高溫強度，即目前廣泛采用的10Cr9MolVNb鋼作為超臨界汽輪機濾網體材料，其室溫抗拉強度> 580MPa，屈服強度> 415MPa，沖擊功彡68J。對于超超臨界汽輪機，濾網體的工作溫度達到600°C，壓カ達到30MPa，要求濾網體具有較高的持久強度，600°C、IOOh條件下持久強度應高于200MPa，同時具有優異的抗腐蝕性能。10Cr9MolVNb鋼在600°C時持久強度為175MPa (IOOh)、95MPa (IOOOh)，因此采用10Cr9MolVNb鋼不能滿足超超臨界汽輪機技術要求，必須開發具有更高性能的濾網體材料。

發明內容
本發明目的是提供ー種性能可靠、成本較低的濾網體材料及其制備方法。主要是以合金10Cr9MolVNb為基礎，通過提高C含量，添加適量的W元素，并調整W和Mo的比例值，形成W-Mo復合固溶強化和WC沉淀強化，并消除単一 Mo元素帶來的熱脆性，増加合金的高溫抗蠕變強度和持久強度；此外對Cr和V的含量進行了調整，并制定了合理的熱處理工藝，可以綜合利用板條馬氏體強化、晶界強化、顆粒彌散沉淀強化與固溶強化等強化機制來大幅度提高合金的高溫性能，尤其是在不影響抗腐蝕性能的前提條件下，提高合金的高溫持久性能，滿足超超臨界汽輪機的工作要求。ー種百萬于瓦超超臨界汽輪機旁路閥濾網體材料的制造方法，其特征在于在lCrl3和10Cr9MolVNb合金的基礎上添加了適量的W元素，并控制W和Mo的比例以及合金中C、V和Cr的含量，并匹配相應的冶煉、電渣、鍛造以及熱處理工藝，內容包括I)濾網體材料的成分重量百分比為C :0. 2 0. 25%,Si :0. 25 0. 5%,Mn :0. 25 0. 7%,Cr 11 13%、Ni :0. 3 0. 7%, Mo :0. 8 I. 6%, V :0. 2 0. 35%, W :0. 4 0. 8%, Nb :0. 02 0. 05%, P 和 S 都 小于0.02%、余量為Fe，其中Mo與W含量的比值為2 I ；2)合金冶煉按照上述合金成分要求，選取原材料，然后進行熔煉；該合金的熔煉采用真空冶煉，然后進行電渣重熔精煉。電渣重熔精煉的渣系配方為(重量百分比)ai2o3為 35-45% ；CaO 為 40-55% ；MgO 為 5-10% ；Si02 為 10-15% ；3)合金鍛造合金鍛造時，エ件入爐保溫溫度為1180 1200°C，保溫時間按照0. 2h/cm的標準并結合鍛件的實際厚度確定；第一火鍛造時合金的變形量控制在15 20%范圍；第二火開始每次的鍛造變形量控制范圍為40 60%，反復墩拔鍛坯2 3次，使鍛造比達到4以上，最后ー火合金的終鍛溫度為870°C，變形量控制為30% ；4)鍛后熱處理制度鍛造成形結束后，將鍛件入爐于950 970°C保溫進行退火再結晶，同時消除鍛造應力，保溫時間按照0. 5h/cm的標準并結合鍛件的實際厚度確定；保溫結束后，將エ件隨爐冷至300°C以下出爐空冷；5)鍛件性能熱處理將鍛造退火的エ件表面粗車后，進行超聲波探傷，清除表面存在的所有缺陷，合格后進行性能熱處理，即淬火+回火處理，淬火溫度為950 970°C并進行油冷，升溫速率控制為7 10°C /min,保溫時間依據標準為lh/cm ;回火溫度700 720V空冷，升溫速率控制為7 10°C /min，保溫時間依據標準為I. 5h/cm。總之，采用本發明的制造エ藝制造的濾網體材料，由于添加了適量的W元素，并對W和Mo的比例進行控制，同時對合金的電渣渣系、鍛造過程的鍛造比和熱處理工藝等進行重點控制，進ー步提高了合金的高溫持久強度和沖擊性能，滿足了百萬超超臨界汽輪機機組對濾網體材料的性能要求，保證了汽輪機旁路閥工作的安全性和可靠性。
具體實施例方式(I)制造規格為￠581(外徑)/￠479(內徑)X522mm(長度)的濾網體，重量約為IOOkg首先按照尺寸要求，設計毛坯尺寸規格，為￠585(外徑)/￠475(內徑)X528mm，毛坯重量約為110kg。按照毛坯重量，并結合具體合金元素的成分要求進行配料，采用真空中頻感應爐進行熔煉，然后進行電渣重熔，電渣重熔錠的規格為の300 X 200mm，渣系配方為Al2O3為35% ;CaO為50% ;MgO為5% ;Si02為10%。表I為電渣后合金的實測成分，并與本發明設計的成分進行了對比，可以看出所有合金元素均在本發明的范圍之內。表I化學成分(重量百分比％ )
權利要求
1.一種百萬千瓦超超臨界汽輪機旁路閥濾網體材料的制造方法，其特征在于在lCrl3和10Cr9MolVNb合金的基礎上添加了適量的W元素，并控制W和Mo的比例以及合金中C、V和Cr的含量，并匹配相應的冶煉、電渣、鍛造以及熱處理工藝，內容包括 1)濾網體材料的成分重量百分比為C :0. 2 0. 25 %、Si :0. 25 0. 5 %、Mn :0. 25 0. 7 %、Cr 11 13 %、Ni :0. 3 `0.7%, Mo :0. 8 I. 6%, V :0. 2 0. 35%, W :0. 4 0. 8%, Nb :0. 02 0. 05%, P 和 S 都小、于0.02%、余量為Fe，其中Mo與W含量的比值為2 I ； 2)合金冶煉按照上述合金成分要求，選取原材料，然后進行熔煉；該合金的熔煉采用真空冶煉，然后進行電渣重熔精煉。電渣重熔精煉的渣系配方為(重量百分比)=Al2O3為35-45% ；CaO 為 40-55% ；MgO 為 5-10% ；Si02 為 10-15% ； 3)合金鍛造合金鍛造時，工件入爐保溫溫度為1180 1200°C，保溫時間按照0.2h/cm的標準并結合鍛件的實際厚度確定；第一火鍛造時合金的變形量控制在15 20%范圍；第二火開始每次的鍛造變形量控制范圍為40 60%，反復墩拔鍛坯2 3次，使鍛造比達到4以上，最后一火合金的終鍛溫度為870°C，變形量控制為30% ； 4)鍛后熱處理制度鍛造成形結束后，將鍛件入爐于950 970°C保溫進行退火再結晶，同時消除鍛造應力，保溫時間按照0. 5h/cm的標準并結合鍛件的實際厚度確定；保溫結束后，將工件隨爐冷至300°C以下出爐空冷； 5)鍛件性能熱處理將鍛造退火的工件表面粗車后，進行超聲波探傷，清除表面存在的所有缺陷，合格后進行性能熱處理，即淬火+回火處理，淬火溫度為950 970°C并進行油冷，升溫速率控制為7 10°C /rnin，保溫時間依據標準為lh/cm ;回火溫度700 720°C空冷，升溫速率控制為7 10°C /min，保溫時間依據標準為I. 5h/cm。
全文摘要
本發明提供一種百萬千瓦超超臨界汽輪機旁路閥濾網體材料的制造方法，屬于金屬材料領域。本發明在1Cr13和10Cr9Mo1VNb合金的基礎上對合金成分進行了進一步的設計與優化，添加了適量的W元素，并控制W和Mo的比例以及合金中C、V和Cr的含量，設計了一種新的合金成分，并確定了相應的冶煉、電渣、鍛造以及熱處理工藝等關鍵制造工序。按照本發明的工藝所制造的濾網體材料無論是室溫性能還是高溫性能均得到大幅度提升，均能滿足百萬機組超超臨界汽輪機對濾網體材料的性能要求，有力地保障了汽輪機旁路閥以及整個汽輪機的安全性和可靠性。
文檔編號C21D8/00GK102808136SQ20121029101
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月16日 優先權日2012年8月16日
發明者祁進坤, 趙鋼, 寇曉磊, 王顏臣, 齊國強, 任淑彬 申請人:河北五維航電科技有限公司