CN100345995C - 用于制造汽轮机高低压联合转子的材料 - Google Patents

用于制造汽轮机高低压联合转子的材料 Download PDF

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用于制造汽轮机高低压联合转子的材料，它涉及一种制造汽轮机转子的材料。本发明的目的是要解决现有制造汽轮机高低压联合转子的材料不能满足目前单缸机组对性能要求的问题。本发明按重量百分比由以下成分C：0.21～0.26%、Mn：0.1～0.2%、Si：≤0.05%、P：≤0.005%、S：≤0.005%、Cr：2.2～2.55%、Ni：1.3～1.55%、Mo：1.1～1.35%、V：0.2～0.31%、Cu：≤0.05%、Al：≤0.005%、Sn：≤0.008%、Sb：≤0.002%、As：≤0.008%，余量为Fe制成。本发明的材料制造的转子高压侧具有较高的高温持久强度和低压侧屈服强度高的优点。

Description

用于制造汽轮机高低压联合转子的材料
技术领域
本发明涉及一种制造汽轮机转子的材料。
背景技术
汽轮机高低压联合转子材料，国外于二十世纪八十年代末已经应用于汽轮机单缸机组转子的制造，使用这种转子的最大机组容量为300MW。但是，用该汽轮机高低压联合转子材料制造的汽轮机高低压联合转子，其高压侧高温持久强度均在传统高压材料30Cr1Mo1V钢的中下限；低压侧屈服强度均在Rp0.2650～690N/mm2，且FATT(Fracture Appearance Transition Temperature脆性转变温度)≤40℃，不能满足目前单缸机组对性能的要求。
发明内容
本发明的目的是要解决现有制造汽轮机高低压联合转子的材料不能满足目前单缸机组对性能要求的问题。提供一种用于制造汽轮机高低压联合转子的材料。本发明用于制造汽轮机高低压联合转子的材料具有工艺简单的特点，本发明的材料制造的转子高压侧具有较高的高温持久强度和低压侧屈服强度高的特点。本发明用于制造汽轮机高低压联合转子的材料由以下成分按重量百分比C：0.21～0.26％、Mn：0.1～0.2％、Si：≤0.05％、P：≤0.005％、S：≤0.005％、Cr：2.2～2.55％、Ni：1.3～1.55％、Mo：1.1～1.35％、V：0.2～0.31％、Cu：≤0.05％、Al：≤0.005％、Sn：≤0.008％、Sb：≤0.002％、As：≤0.008％，余量为Fe制成。
本发明用于制造汽轮机高低压联合转子的材料的制造方法是：将上述成分进行冶炼(电炉、双真空VCD-Vacuum Carbon Deoxidization真空碳脱氧)—锻造—锻后热处理—性能热处理—检查(常规力学性能、短时持久、超声波探伤)即可。转子材料制成后，再进行机械加工，制成汽轮机高低压联合转子。本发明用于制造汽轮机高低压联合转子的材料具有工艺简单的优点，本发明的材料制造的转子高压侧具有较高的高温持久强度和低压侧屈服强度高的优点。
附图说明
图1是联合转子采用差异热处理方法的曲线示意图，图2是应力与L-M参数关系的曲线示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的用于制造汽轮机高低压联合转子的材料由以下成分按重量百分比C：0.21～0.26％、Mn：0.1～0.2％、Si：≤0.05％、P：≤0.005％、S：≤0.005％、Cr：2.2～2.55％、Ni：1.3～1.55％、Mo：1.1～1.35％、V：0.2～0.31％、Cu：≤0.05％、Al：≤0.005％、Sn：≤0.008％、Sb：≤0.002％、As：≤0.008％，余量为Fe制成。本实施方式用于制造汽轮机高低压联合转子的材料的制造方法是：将上述成分进行冶炼(电炉、双真空VCD)—锻造—锻后热处理—性能热处理—检查(常规力学性能、短时持久、超声波探伤)即可。转子材料制成后，再进行机械加工，制成汽轮机高低压联合转子。
具体实施方式二：本实施方式的用于制造汽轮机高低压联合转子的材料由以下成分按重量百分比C：0.21％、Mn：0.1％、Si：0.03％、P：0.001％、S：0.001％、Cr：2.2％、Ni：1.3％、Mo：1.1％、V：0.2％、Cu：0.01％、Al：0.001％、Sn：0.001％、Sb：0.001％、As：0.001％，余量为Fe制成。其它方法与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式的用于制造汽轮机高低压联合转子的材料由以下成分按重量百分比C：0.26％、Mn：0.2％、Si：0.01％、P：0.005％、S：0.005％、Cr：2.55％、Ni：1.55％、Mo：1.35％、V：0.31％、Cu：0.05％、Al：0.005％、Sn：0.007％、Sb：0.002％、As：0.008％，余量为Fe制成。其它方法与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式的用于制造汽轮机高低压联合转子的材料由以下成分按重量百分比C：0.24％、Mn：0.15％、Si：0.04％、P：0.002％、S：0.002％、Cr：2.4％、Ni：1.4％、Mo：1.2％、V：0.25％、Cu：0.075％、Al：0.002％、Sn：0.002％、Sb：0.0002％、As：0.002％，余量为Fe制成。其它方法与具体实施方式一相同。
以下是上述实施方式中的材料制造的汽轮机高低压联合转子的各项性能指标：
1、气体含量，见表1。
                    表1气体含量            ppm
  材料牌号     H     O     N
  24Cr2Ni1Mo1V     ≤1.0     ≤35     ≤100
2、性能热处理工艺(参见图1)；
3、转子的力学性能指标：
3.1常规力学性能(室温)见表2。
                             表2
  Rp0.2，N/mm2    Rm，N/mm2  A4，％   Z，％  Akv，J  FATT50，℃
  高压侧φ1200～1300mm   620～720    720  16  45  30  ≤50
  低压侧φ1800mm以下   735    800  14  45  60  ≤20
3.2持久性能
短时持久性能达到表3的要求。
                            表3
    温度，℃     应力，N/mm2 试验要求     备注
    510     365 断裂时间≥100小时，延伸率≥15％，断裂不
    540     310
    565     260   得在缺口处
    593     220
    510     310   断裂时间≥500小时 为考核值
    540     250
利用L-M参数外推得到如图2的要求(φ1200mm高压侧中心)。
由图2得出24Cr2Ni1Mo1V钢的持久强度可达 在30Cr1Mo1V钢的上限。
经实验研究及测试结果表明：用该汽轮机高低压联合转子材料制造的汽轮机高低压联合转子(材料牌号24Cr2Ni1Mo1V)性能优良，具有如下优点：
1、高压侧高温持久强度可达
Figure C20061000984400062
(φ1200mm转子中心)；
2、低压侧屈服强度Rp0.2≥735N/mm2，FATT50≤20℃；
3、低压侧断裂韧性KIC、低周疲劳、疲劳裂纹扩展速率均高于传统的低压转子材料30Cr2Ni4MoV钢，大大提高了转子的运行安全；
4、经长期时效试验后(480℃×3500h)无脆化现象(ΔFATT只提高了0.8～1.2℃)；
5、用此材料制造的转子，其机组可以冷启动；
6、可制造高压侧φ1200～1300mm和低压侧φ1800mm以下的联合转子。

Claims (4)

1、一种用于制造汽轮机高低压联合转子的材料，其特征在于用于制造汽轮机高低压联合转子的材料由以下成分按重量百分比C：0.21～0.26％、Mn：0.1～0.2％、Si：≤0.05％、P：≤0.005％、S：≤0.005％、Cr：2.2～2.55％、Ni：1.3～1.55％、Mo：1.1～1.35％、V：0.2～0.31％、Cu：≤0.05％、Al：≤0.005％、Sn：≤0.008％、Sb：≤0.002％、As：≤0.008％，余量为Fe制成。
2、根据权利要求1所述的用于制造汽轮机高低压联合转子的材料，其特征在于用于制造汽轮机高低压联合转子的材料由以下成分按重量百分比C：0.21％、Mn：0.1％、Si：0.03％、P：0.001％、S：0.001％、Cr：2.2％、Ni：1.3％、Mo：1.1％、V：0.2％、Cu：0.01％、Al：0.001％、Sn：0.001％、Sb：0.001％、As：0.001％，余量为Fe制成。
3、根据权利要求1所述的用于制造汽轮机高低压联合转子的材料，其特征在于用于制造汽轮机高低压联合转子的材料由以下成分按重量百分比C：0.26％、Mn：0.2％、Si：0.01％、P：0.005％、S：0.005％、Cr：2.55％、Ni：1.55％、Mo：1.35％、V：0.31％、Cu：0.05％、Al：0.005％、Sn：0.007％、Sb：0.002％、As：0.008％，余量为Fe制成。
4、根据权利要求1所述的用于制造汽轮机高低压联合转子的材料，其特征在于用于制造汽轮机高低压联合转子的材料由以下成分按重量百分比C：0.24％、Mn：0.15％、Si：0.04％、P：0.002％、S：0.002％、Cr：2.4％、Ni：1.4％、Mo：1.2％、V：0.25％、Cu：0.04％、Al：0.002％、Sn：0.002％、Sb：0.0015％、As：0.002％，余量为Fe制成。
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