高压导叶片毛坯热处理工艺探讨

2013-09-25牟能文

大型铸锻件 2013年1期

牟能文

(海装重庆局，重庆400042)

叶片是汽轮机中极为重要的零部件，其毛坯一般采用方钢和模钢。而模锻叶片具有金属流线连续，综合力学性能好，加工余量小等优点，因此汽轮机叶片多采用模锻方式成形。某汽轮机组高压导叶片，以高压6级为例，叶片的型线玄宽在200 mm左右，叶冠为206 mm(宽)×186 mm(厚)，叶根为217 mm(宽)×151 mm(厚)。经估算，高压6级导叶片毛坯锻件重量约为55 kg，下料重量约为66 kg。叶片不但重，而且尺寸大，主要是叶冠和叶根特别大，型线也厚。而且高压导叶片所用的材料为1Cr12Mo，材料虽为常用叶片材料，但由于该机组性能要求不一样，因此性能热处理的相关参数也需重新确定。

1 高压导叶片的基本要求

1.1 化学成分

高压第1级～第9级隔板导叶片材料为1Cr12Mo，强度等级Rp0.2=440 MPa。根据ALSTOM公司提供的“汽轮机静叶用1Cr12Mo不锈钢材料及锻件采购规范”的要求，叶片材料的化学成分应满足表1要求。

1.2 力学性能

热处理后力学性能应满足表2的要求。

2 1Cr12Mo材料热处理工艺试验

2.1 1Cr12Mo材料试样

试样尺寸为90 mm×80 mm×390 mm，化学

成分分析结果如表3所示。

2.2 1Cr12Mo材料热处理工艺试验及结果

其他汽轮机低压第4级导叶片毛坯调质处理的热处理工艺参数为960～990℃淬火，680±5℃回火，回火时间8 h。其力学性能结果如表4所示。

根据表4的结果，考虑到1Cr12Mo材料的抗回火性能，选用了720℃和740℃的回火温度进行试验。回火保温时间按4 min/mm计算，加上烧透时间，共计8 h，试验结果如表5所示。

表1 化学成分要求(质量分数，%)

表2 力学性能要求

表3 1Cr12Mo材料试样化学成分分析结果(质量分数，%)

表4 其他机组1Cr12Mo导叶片毛坯调质处理后的力学性能

表5 720℃和740℃回火后的力学性能

表6 700℃±5℃回火后的力学性能

表7 710℃±5℃回火后的力学性能

表8 720℃±5℃回火后的力学性能

表9 730℃±5℃回火后的力学性能

表10 740℃±5℃回火后的力学性能

表5结果表明，采用960～990℃淬火，先经680℃回火，回火时间8 h，再经720～740℃回火的热处理工艺，能满足汽轮机组1Cr12Mo材料力学性能要求。

2.3 补充性能热处理试验及其结果

根据“焊接零部件焊后热处理炉的工艺规范”要求，高压隔板焊后去应力热处理温度为680～700℃，因此叶片毛坯的最终回火温度应高于700℃。为了进一步了解1Cr12Mo材料的热处理特性，进行了补充性能热处理试验。采用的工艺参数为990～1 010℃淬火(适当提高淬火温度)，≥700℃回火，回火时间6 h ～8 h。具体试验结果如表6～表10所示。

由上述试验结果可知，为满足该汽轮机组高压导叶片1Cr12Mo材料力学性能要求，由表6可知，在不考虑隔板回火条件的前提下，700℃是回火温度下限；由表10可知740℃是最高回火温度上限。而在710～730℃范围内进行回火，都能够获得稳定的力学性能。