專利名稱：一種汽輪機(jī)閥門用閥桿及其熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)閥門用閥桿及其熱處理方法，該閥桿用于大功率汽輪機(jī)機(jī)組的主蒸汽閥門和蒸汽調(diào)節(jié)閥門上。
背景技術(shù)：
原汽輪機(jī)主蒸汽閥門和蒸汽調(diào)節(jié)閥門上使用的閥桿材料為12％Cr馬氏體耐熱鋼(如2Cr12NiMo1W1V、1Cr11MoV等)，在閥桿密封部位堆焊一層司太立合金并且對(duì)閥桿表面進(jìn)行氮化(滲氮)處理。堆焊司太立合金是為了防止蒸汽對(duì)密封面的沖蝕與磨損；閥桿表面進(jìn)行氮化(滲氮)處理是為了提高閥桿的耐磨性與抗氧化性。使用上述材料與工藝制造的閥桿，在使用過程中，經(jīng)常發(fā)生閥桿卡澀，甚至斷裂事故。這主要是12％Cr馬氏體耐熱鋼即使表面氮化后，在高溫(538℃或566℃)經(jīng)水蒸汽的作用下，會(huì)發(fā)生腐蝕與氧化，從而與套筒發(fā)生卡澀，影響閥桿的正常工作。另外，12％Cr馬氏體耐熱鋼的高溫強(qiáng)度(高溫拉伸強(qiáng)度、持久與蠕變強(qiáng)度)不太高，在閥門的關(guān)閉過程中，閥桿承受較大的沖擊負(fù)荷，在加上裝配以及加工等因數(shù)的影響，容易使閥桿斷裂。還因?yàn)殚y桿密封部位要堆焊一層司太立合金，在制造過程中因是異種材料常發(fā)生焊接缺陷，給制造帶來困難并增加制造周期以及制造費(fèi)用，在使用過程中在堆焊部位還易發(fā)生裂紋與斷裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述閥桿在使用中存在的問題，經(jīng)過反復(fù)研究選材與試驗(yàn)，而設(shè)制出一種能有效克服這些缺點(diǎn)的閥桿及其制造工藝。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是所述閥桿采用Ni-Fe-Cr-Mo-Ti-B(lncone-901)合金材料制造而成，表面具有氮化層。
所述氮化層的深度為0.1-0.60mm。
所述氮化層的深度為0.20-0.50mm。
所述氮化層的深度為0.30-0.40mm。
所述閥桿的熱處理方法，包括步驟(1)固溶處理將閥桿置溫度1000℃-1170℃的1-10小時(shí)，然后水冷至常溫；(2)時(shí)效處理①.將固溶處理后的閥桿置溫度700℃-850℃的環(huán)境中1-10小時(shí)，然后在空氣中自然冷卻至常溫；②.再次將固溶處理后的閥桿置溫度650℃-800℃的環(huán)境中10-35小時(shí)，然后在空氣中自然冷卻至常溫。
所述固溶處理的溫度為1050℃-1130℃，時(shí)間2-6小時(shí)，水冷；時(shí)效處理①的溫度750℃-850℃，時(shí)間3-6小時(shí)，空冷；②的溫度650℃-800℃，時(shí)間20-30小時(shí)，空冷。
所述固溶處理的溫度為1080℃-1100℃，時(shí)間3-4小時(shí)，水冷；時(shí)效處理①的溫度770℃-820℃×3-5小時(shí)，空冷；②的溫度700℃-750℃，時(shí)間24-26小時(shí)，空冷。
本發(fā)明的效果是之所以采用Ni-Fe-Cr-Mo-Ti-B(lncone-901)合金材料代替12％Cr馬氏體耐熱鋼材料制造閥桿，是因?yàn)樵摵辖鸩牧显诟邷?538℃或566℃)下的抗氧化性能比12％Cr馬氏體耐熱鋼材料好，高溫瞬時(shí)抗拉伸性能、持久與蠕變性能均比12％Cr馬氏體耐熱鋼材料高。由于Ni-Fe-Cr-Mo-Ti-B(lncone-901)合金材料的高溫強(qiáng)度高且耐沖蝕，因此，在閥桿的密封部位不再堆焊司太立合金，僅在閥桿表面進(jìn)行氮化處理以提高其耐磨性，解決了主汽與調(diào)節(jié)閥桿常發(fā)生的卡澀，甚至斷裂問題，提高了汽輪機(jī)組的安全性與可靠性。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一采用Ni-Fe-Cr-Mo-Ti-B(lncone-901)合金材料代替12％Cr馬氏體耐熱鋼材料制造閥桿。該合金材料好的高溫綜合性能必須通過相應(yīng)的熱處理工藝來實(shí)現(xiàn)，該閥桿的制造工藝步驟是
(1)閥桿毛坯的性能熱處理；(2)精加工，閥桿表面僅留拋磨量；(3)閥桿表面氮化(滲氮)處理；(4)閥桿表面磨光。
其成品閥桿的性能熱處理工藝為固溶處理和時(shí)效處理。閥桿的固溶處理為1000℃×1小時(shí)，水冷；閥桿的時(shí)效處理先為700℃×1小時(shí)，空冷(前述技術(shù)方案中時(shí)效處理步驟①)，再為650℃×10小時(shí)，空冷(前述技術(shù)方案中時(shí)效處理步驟②)。閥桿的氮化層深度為0.1mm。該合金材料屬于現(xiàn)有材料，故不再贅述。
實(shí)施例二閥桿的固溶處理為1050℃×2小時(shí)，水冷；閥桿的時(shí)效處理先為750℃×3小時(shí)，空冷，再為700℃×20小時(shí)，空冷。閥桿的氮化層深度為0.2mm。其余同實(shí)施例一。
實(shí)施例三閥桿的固溶處理為1080℃×3小時(shí)，水冷；閥桿的時(shí)效處理先為770℃×4小時(shí)，空冷，再為700℃×24小時(shí)，空冷。閥桿的氮化層深度為0.3mm。其余同實(shí)施例一。
實(shí)施例四閥桿的固溶處理為1100℃×4小時(shí)，水冷；閥桿的時(shí)效處理先為820℃×5小時(shí)，空冷，再為750℃×26小時(shí)，空冷。閥桿的氮化層深度為0.40mm。其余同實(shí)施例一。
實(shí)施例五閥桿的固溶處理為1140℃×8小時(shí)，水冷；閥桿的時(shí)效處理先為830℃×8小時(shí)，空冷，再為800℃×30小時(shí)，空冷。閥桿的氮化層深度為0.50mm。其余同實(shí)施例一。
實(shí)施例六閥桿的固溶處理為1170℃×10小時(shí)，水冷；閥桿的時(shí)效處理先為850℃×10小時(shí)，空冷，再為800℃×35小時(shí)，空冷。閥桿的氮化層深度為0.60mm。其余同實(shí)施例一。
綜上所述閥桿的固溶處理優(yōu)選的為1050℃-1130℃×2-6小時(shí)，水冷；閥桿的時(shí)效處理優(yōu)選的先為750℃-850℃×3-6小時(shí)，空冷，再為650℃-800℃×20-30小時(shí)，空冷。閥桿的氮化層深度優(yōu)選的為0.20-0.50mm。
閥桿的固溶處理最優(yōu)選的為1080℃-1100℃×3-4小時(shí)，水冷；閥桿的時(shí)效處理最優(yōu)選的先為770℃-820℃×3-5小時(shí)，空冷，再為700℃-750℃×24-26小時(shí)，空冷。閥桿的氮化層深度最優(yōu)選的為0.30-0.40mm。
權(quán)利要求
1.一種汽輪機(jī)閥門用閥桿，其特征在于所述閥桿采用Ni-Fe-Cr-Mo-Ti-B(lncone-901)合金材料制造而成，表面具有氮化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)閥門用閥桿，其特征在于所述氮化層的深度為0.1-0.60mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)閥門用閥桿，其特征在于所述氮化層的深度為0.20-0.50mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)閥門用閥桿，其特征在于所述氮化層的深度為0.30-0.40mm。
5.權(quán)利要求1所述汽輪機(jī)閥門用閥桿的熱處理方法，包括步驟(1)固溶處理將閥桿置溫度1000℃-1170℃的環(huán)境中1-10小時(shí)，然后水冷至常溫；(2)時(shí)效處理①將固溶處理后的閥桿置溫度700℃-850℃的環(huán)境中1-10小時(shí)，然后在空氣中自然冷卻至常溫；②再次將固溶處理后的閥桿置溫度650℃-800℃的環(huán)境中10-35小時(shí)，然后在空氣中自然冷卻至常溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述汽輪機(jī)閥門用閥桿的熱處理方法，其特征在于所述固溶處理的溫度為1050℃-1130℃，時(shí)間2-6小時(shí)，水冷；時(shí)效處理①的溫度750℃-850℃，時(shí)間3-6小時(shí)，空冷；②的溫度650℃-800℃，時(shí)間20-30小時(shí)，空冷。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述汽輪機(jī)閥門用閥桿的熱處理方法，其特征在于所述固溶處理的溫度為1080℃-1100℃，時(shí)間3-4小時(shí)，水冷；時(shí)效處理①的溫度770℃-820℃×3-5小時(shí)，空冷；②的溫度700℃-750℃，時(shí)間24-26小時(shí)，空冷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽輪機(jī)閥門用閥桿及其熱處理方法。適宜于大功率汽輪機(jī)機(jī)組主蒸汽閥門與蒸汽調(diào)節(jié)閥門上使用。采用Ni－Fe－Cr－Mo－Ti－B(lncone－901)合金材料代替12％Cr馬氏體耐熱鋼材料制造閥桿。該合金材料好的高溫綜合性能必須通過相應(yīng)的熱處理工藝來實(shí)現(xiàn)，該閥桿的制造工藝步驟是(1)閥桿毛坯的性能熱處理，(2)精加工，閥桿表面僅留拋磨量，(3)閥桿表面氮化(滲氮)處理，(4)閥桿表面磨光。其成品閥桿的性能熱處理工藝為固溶處理和時(shí)效處理。其優(yōu)點(diǎn)是在閥桿的密封部位不再堆焊司太立合金，僅在閥桿表面進(jìn)行氮化處理以提高其耐磨性，解決了主汽與調(diào)節(jié)閥桿常發(fā)生的卡澀，甚至斷裂問題，提高了汽輪機(jī)組的安全性與可靠性。
文檔編號(hào)F02C7/04GK1554858SQ200310104129
公開日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者范華, 楊功顯, 胡維成, 張波, 范 華 申請(qǐng)人:東方汽輪機(jī)廠