[发明专利]一种超高压汽轮机用合金环锻件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种超高压汽轮机用合金环锻件及其制造方法，化学成份包括：碳、氮、锰、铬、镍、硅、铜、铝、钽、铌、铪、钴、钨、钼、钛、锡、碲、镥、钪和铁，锻件为2Cr11MoVNbN锻件。制造方法包括如下步骤：下料、加热、锻造、机加工、调质热处理和去应力退火。调制处理包括：a、用激光热处理机发出的激光束对碾制成型环件的表面进行扫描式照射；b、对激光扫描照射后的环件以≤150℃/h升温速度加热至620～640℃，保持温度进行一次回火16h，空冷；c、再以≤150℃/h升温速度加热至620～640℃，保持温度进行二次回火16h，空冷。该环锻件具有耐高压性能好，可显著提高环件力学性能，加工制造成本较低，加工工艺简单等特点。

技术领域

本发明涉及汽轮机专用环形件制造技术领域，具体涉及一种超高压汽轮机用合金环锻件及其制造方法。

背景技术

现有技术中汽轮机用耐高压锻件其成分主要为C：0.18-0.24％、Si：0.10-0.50％、Mn：0.30-0.80％、P：≤0.025％、S：≤0.020％、Cr：11.00-12.5％、Mo：0.80-1.20％、Ni：0.30-0.80％、V：0.25-0.35％，W≤0.60％，现有成分无法满足产品在三个方向上的机械性能，此外现有的汽轮机用耐高压锻件，该类钢种材料高压硬度高，可锻性差。锻造温度范围小1150-950℃，锻造容易开裂。而2Cr11MoVNbN锻件主要应用于汽轮机，其要求高，合金元素高，容易在锻造和热处理过程中开裂，高压持久难达到要求。

此外随着社会对奥化体不锈钢的需求量与日俱增，人们对含Ni奥化体不锈钢更是偏爱；但是地球可供制造奥化体不锈钢的镍资源有限，同时镍资源属于战略物质，所以当前世界各国都在研制开发节镍奥化体不锈钢，以满足社会发展的需要。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种耐高压性能好，可显著提高环件力学性能，加工制造成本较低，加工工艺简单的超高压汽轮机用合金环锻件及其制造方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种超高压汽轮机用合金环锻件，所述合金环锻件，按质量百分数计，其化学成份包括：碳≤0.015％，氮0.1～0.3％，锰0.6～0.9％，铬10～15％，镍0.3～0.6％，硅0.2～0.6％，铜0.1～0.2％，铝0.4～0.6％，钽0.8～2.3％，铌1.1～1.4％，铪1.5～3.2％，钴0.1～0.3％，钨1～3％，钼0.7～1％，钛0.01～0.04％，锡≤0.04％，碲0.3～0.6％，镥0.002～0.003％，钪0.001～0.002％，余量为铁和不可去除的杂质。

优选的技术方案是，所述锻件为2Cr11MoVNbN锻件，所述锻件尺寸为Φ1317mm×Φ647mm×123mm。

本发明将合金钢中的碳含量设置在0.015％以下，以防止出现晶间腐蚀；同时添加的氮能够与碳协同以弥补因碳含量降低而引起的不锈钢强度不足问题，氮也是奥氏体形成元素，对奥氏体组织的稳定性起到重要作用；氮的加入还能改善合金钢的耐腐蚀性能。

本发明将合金钢中的铬含量设置为略高于15％，在提高合金钢的强度、硬度和耐磨性的同时，避免高铬含量影响合金钢的塑性和韧性。镍作为强奥氏体形成元素，与铬以合理的比例混合后可使合金钢在室温下具有稳定的奥氏体组织。镍还能与铬协同配合，改善合金钢的抗应力耐腐蚀性、高温抗氧化性和强度。

本发明的合金钢中添加有硅，硅能使合金钢对浓硝酸具有一定的耐腐蚀能力。

本发明的合金钢中添加有铝，铝作为一种铁素体形成元素，在适当的添加量下，能促使析出反应发生并形成镍铝析出相，使合金钢强化，进一步提高合金钢的强度。

本发明的合金钢中添加有钼，钼使得合金钢能耐硫酸、磷酸、甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。