[发明专利]用于汽轮机的汽轮机转子的镍基合金和使用该镍基合金的汽轮机的汽轮机转子

说明书

技术领域

本发明涉及用于汽轮机的汽轮机转子的镍基合金，和使用该镍基合金的汽轮机的汽轮机转子。

背景技术

在热电厂中，考虑到保护全球环境，减少二氧化碳排放的技术正获关注，且对提高发电效率的需求正在增大。为了增大汽轮机的发电效率，提高汽轮机中的蒸汽温度是有效的。在近年来的热电厂中，汽轮机中的蒸汽温度增至600℃或更高，预计未来将增至650℃，并进一步增至700℃以上。

在支持通过接受高温蒸汽而旋转的转子叶片的汽轮机转子附近，高温蒸汽循环并增大其温度，高应力通过旋转而产生。因此，要求汽轮机的汽轮机转子承受高温和高应力，而作为形成汽轮机转子的材料，需要在室温到高温的区域范围内具有高强度、延展性、和韧性的合金。

特别当蒸汽温度超过700℃时，常规的铁基材料的高温强度不足，因此考虑使用镍(Ni)基合金(参见例如JP-A 7-150277(KOKAI))。由于其优良的高温强度和抗腐蚀性，Ni基合金已主要广泛用作喷气发动机和燃气轮机的材料。典型实例包括Inconel 617合金(由Special Metals Corporation制造)和Inconel 706合金(由Special Metals Corporation制造)。

关于提高Ni基合金的高温强度的机理，已知一种机理为：通过加入Al和Ti，称作γ初相(Ni₃(Al，Ti))的沉淀相或γ双初相(Ni₃Nb)沉淀于Ni基合金的母相材料中，或所述两相都沉淀于母相材料中，从而保证高温强度。Inconel 706合金是一个这样的实例。

此外，也已知加入Co、Mo以强化(固溶强化)Ni基的母相以保证高温强度的Ni基合金，比如Inconel 617合金。

如上所述，关于用于温度超过700℃的汽轮机的汽轮机转子材料，已考虑使用高温强度高于铁基材料的Ni基合金，但存在改进组成以满足Ni基合金的高温强度、可锻性和类似性质，同时保持热加工性的需求。

发明内容  本发明的目的在于提供用于汽轮机的汽轮机转子的Ni基合金，其在保持热加工性的同时具有优良的高温强度和可锻性，并提供使用该Ni基合金的汽轮机的汽轮机转子。

一方面，根据本发明的用于汽轮机的汽轮机转子的镍基合金含有，按质量计，C：0.01％到0.15％，Cr：18％到28％，Co：10％到15％，Mo：8％到12％，Al：0.5％到少于1.5％，Ti：0.7％到3.0％，和B：0.001％到0.006％，余量为镍(Ni)和不可避免的杂质。

另一方面，根据本发明的汽轮机的汽轮机转子是设置用于穿透将高温蒸汽引入其中的汽轮机的汽轮机转子，其中至少预定部分由上述用于汽轮机的汽轮机转子的镍基合金构成。

附图说明

图1是根据本发明实施方案的Ni基合金的结构图像。

图2是显示Greeble试验结果的图表。

图3是Ni基合金的结构图像。

图4是Inconel 617合金的结构图像。

具体实施方式

下面将描述根据本发明用于汽轮机的汽轮机转子的镍(Ni)基合金的实施方案，和由该合金形成的汽轮机的汽轮机转子。

诸如Inconel 706合金和Inconel 617合金的Ni基合金作为汽轮机转子材料十分有用。然而，为了进一步增大汽轮机发电设备的效率，要求Ni基合金具有令人满意的高温强度(高温下的机械强度)和可锻性，同时保持热加工性(拉制或类似性质)。

例如，Inconel 617合金是通过加入钴(Co)和钼(Mo)作Ni基的母相的固溶强化而改进的具有高温强度的合金。然而，为了进一步改进高温强度，仅固溶强化并不总是足够的。因此，本实施方案的用于汽轮机转子的Ni基合金在固溶强化之外使用沉淀强化进一步进行强化。

下面将描述该进一步强化的详情。该实施方案的用于汽轮机的汽轮机转子基于Inconel 617的组合物作为典型的Ni基合金，并通过进行加入和调节而改进了高温下的强度特性以及可锻性。