CN101454541A - 焊接的低压-涡轮机轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种流体机械，具有低压区域，具有至少一根轴(1)，其中所述低压区域具有流入区域(2)，所述轴(1)至少在其布置在所述流入区域(2)中的流入件(6)上具有耐热的材料，其中所述轴(1)在与所述流入件(6)对置布置的流出件(7)上具有材料26NiCrMoV14－5和/或26NiCrMoV11－5和/或22CrNiMo9－9。

Description

焊接的低压-涡轮机轴
技术领域
本发明涉及一种流体机械，该流体机械具有低压区域，具有至少一根轴，其中所述低压区域具有流入区域。
背景技术
所述的流体机械比如构造为蒸汽涡轮机。所述的流体机械具有流入区域和连接在该流入区域上的流动区域或者说流出区域，其中所述流动区域具有由转子叶片和导向叶片构成的叶栅。
如果这样的叶栅沿轴向方向看分别布置在所述流入区域的左边和右边，那就形成所谓的双流的流体机械，其中流动介质比如蒸汽通过所述流入区域流入沿轴向方向或者说沿纵向方向看分别布置在该流入区域的左边和右边的流动区域中。
在所述沿轴向方向看分别布置在所述流入区域的左边和右边的流动区域中，所述流动介质关于相应的另一个流动区域沿相反方向流动。
比如对双流的流体机械来说，已经公开了用材料26NiCrMoV14-5来构成所述轴。由于脆变及蠕变性能的原因使用温度应该限制在小于350℃的温度T上，这可以被视为这种公知的材料的主要缺点。
为了能够改善流体机械的效率，尤其已经在理论上如此对低压件或者说低压区域中的轴进行了讨论，即可以使用在此方面得到改进的材料。这种在理论上开始讨论的材料是材料26NiCrMoV14-5mod(超净(Superclean))。在这种材料中虽然降低了脆变倾向，不过与此相反依赖于组织的蠕变性能这个问题则没有得到改进。开始讨论的经过改性的材料的使用在理论上是可行的，不过材料成本提高了大约25％以上并且关于大于600MPa的蠕变性能Rp0.2的数据还未经分析。
发明内容
因此，本发明的任务是，以简单的手段改进开头所述类型的流体机械，尤其是流体机械的低压区域中的至少一根轴，从而可以使其经受更高的温度或者说工作温度。
按本发明，该任务通过以下方法得到解决，即所述轴至少在其布置在流入区域中的流入件上具有耐热的材料。
在此规定，所述流入件由材料22CrMoNiWV8-8制成，其中所述流出件可以相应地由以下示范性的材料26NiCrMoV14-5、26NiCrMoV11-5和/或22CrNiMo9-9中的一种制成。
在此优选所述流入件具有1-2.5％Cr-钢的材料尤其具有名称为22CrNiMoWV8-8(材料号1.6945)的材料。
在本发明的意义上，有利的是，所述轴在与流入件对置布置的流出件上具有冷韧的材料，优选2-4％Ni-钢的材料，尤其是材料26NiCrMoV14-5(材料号1.6957)。不过，相应的流出件当然也可以比如具有材料26NiCrMoV11-5(材料号1.6948)和/或22NiCrMo9-9。
在本发明的意义上，有利的是，所述轴多部件地由流入件和分别在两侧配属于该流入件的流出件构成。所述流入件在此以其对置布置的端部与相应的其它流出件进行材料连接。作为材料连接，可以优选使用焊接连接。在此可以设想，作为焊接方法实施保护气体焊接法，尤其WIG焊接。也可以实施WIG窄缝焊接。不过也可以实施埋弧焊(UP)。不过，当然也可以实施组合的焊接方法，其中比如在WIG-方法中构造“根部焊道(Wurzellage)”并且在UP-方法中构造“填充焊道(Fülllage)或者说最后的焊道(Decklage)”。
所述流入件布置在所述流体机械的蒸汽入流的区域中，其中所述流出件沿所述流体机械的纵向方向相应地布置在所述流入件的侧面，也就是布置在流出区域中。在所述蒸汽入流的区域中也就是在流入件上，在所述轴上或者说在其流入件上存在最高的温度。
总之，用所使用的用于所述轴的低压件的流入区域也就是流入件的材料22CrMoNiWV8-8能够实现更高的流入温度(T>350℃)。
由材料22CrMoNiWV8-8制成的流入件在此可以有利地制造为具有3000毫米以下的直径的盘体，其中对于所述盘体来说即使在轴直径最大时也没有必要进行ESU-熔化(Elektro-Schlacke-Umschmelzung(电渣重熔))，因为通过常规的熔化方法也能够实现足够均匀的性能。对所述盘体进行相应的加工，用于满足其在通流横截面中的功能。
所述流入件可以简单地制造为盘体并且可以省去特殊的ESU-熔化(这对具有相同直径的整体轴来说是必需的)，由此由于省去必要的制造标准和公差或者说对供应商的特殊要求也有利地为所述流入件的采购工作提高了供应商数量。
所述流入件由于新材料或者说所述材料22CrMoNiWV8-8的按本发明的使用而在流体机械中尤其在流入区域中有利地实现了必要的高的长时间强度且满足韧性要求。
这两种不同的材料的焊接也就是所述流入件的材料与两个对置的流出件的材料的焊接已经公开，其中所产生的焊缝当然可以优选布置在具有小于350℃的温度T的区域中。
附图说明
本发明其它有利的设计方案在从属权利要求以及以下附图说明中得到公开。其中：
图1是流体机械的低压区域的轴的半横截面图，并且
图2是温度曲线图。
具体实施方式
图1示出了流体机械的轴1的直到中轴线X的半横截面图。当然所述轴1关于中轴线X对称地构成。所述轴1是双流的低压区域的组成部分。所述流体机械比如可以是蒸汽涡轮机。在此没有示出所述流体机械的可能前置的中压区域或者说高压区域。
所述流体机械具有借助于箭头2示出的流入区域。作为介质，比如蒸汽流入所述流体机械的低压区域中，其中所述介质流关于大致布置在中间的流入区域2分为两个流动方向3。每个支流3流经未示出的叶栅。由此所述流体机械的低压区域具有一个流入区域2和两个沿纵向方向或者说轴向方向看布置在这个流入区域的侧面的流动区域或者说流出区域4。
所述轴1多部件地由一个流入件6和两个沿纵向方向看分别布置在该流入件6的侧面的流出件7构成。所述流入件6与分别布置在侧面的流出件7进行材料连接。所述材料连接可以是焊接连接。作为焊接方法可以安排WIG方法，优选安排WIG窄缝焊接。当然也可以安排埋弧焊(UP)。相应的焊缝用附图标记8来表示。
所述流入件6制造为由材料22CrNiMoWV8-8制成的盘体。所述材料22CrNiMoWV8-8包括0.20-0.24个重量百分点的C、小于等于0.10个重量百分点的Si、0.60-0.80个重量百分点的Mn、小于等于0.01个重量百分点的P、小于等于0.007个重量百分点的S、2.00-2.20个重量百分点的Cr、0.80-0.90个重量百分点的Mo、0.70-0.80个重量百分点的Ni、0.25-0.35个重量百分点的V以及0.60-0.70个重量百分点的W。
所述流入件7能够相应地由以下材料中的一种材料制成：
26NiCrMoV14-5：该材料包括0.22-0.32个重量百分点的C、小于等于0.15个重量百分点的Si、0.15-0.40个重量百分点的Mn、小于等于0.010个重量百分点的P、小于等于0.007个重量百分点的S、1.20-1.80个重量百分点的Cr、0.25-0.45个重量百分点的Mo、3.40-4.00个重量百分点的Ni和0.05-0.15个重量百分点的V。
26NiCrMoV11-5：该材料包括0.22-0.32个重量百分点的C、小于等于0.15个重量百分点的Si、0.15-0.40个重量百分点的Mn、小于等于0.010个重量百分点的P、小于等于0.007个重量百分点的S、1.20-1.80个重量百分点的Cr、0.25-0.45个重量百分点的Mo、2.40-3.10个重量百分点的Ni和0.05-0.15个重量百分点的V。
22CrNiMo9-9：该材料包括0.22-0.25个重量百分点的C、小于等于0.15个重量百分点的Si、0.15-0.40个重量百分点的Mn、小于等于0.010个重量百分点的P、小于等于0.007个重量百分点的S、2.00-2.60个重量百分点的Cr、0.50-0.90个重量百分点的Mo、2.00-2.50个重量百分点的Ni和0.05-0.15个重量百分点的V。
图2示出了沿所述轴1的纵向方向的温度曲线图。借助于所述流入件6的按本发明所使用的材料22CrNiMoWV8-8，所述轴1在流体机械的流入区域2中可以在大于350℃的温度以上运行。所述温度沿纵向方向看在两个流出区域4中下降。在图2中以虚线示出借助于按本发明所使用的材料22CrNiMoWV8-8能够达到的温度曲线9，其中在下面示出了常规的温度曲线10，该温度曲线10没有超过350℃的值。
由此提供了得到改进的轴1，该轴1在所述流入区域中由于所述流入件6的按本发明所使用的材料22CrNiMoWV8-8而可以经受更高的温度负荷(大于350℃)。所述焊缝8在此有利地布置在小于350℃的温度范围内。

Claims (6)

1.流体机械，具有低压区域，具有至少一根轴(1)，
其中所述低压区域具有流入区域(2)，
所述轴(1)至少在其布置在所述流入区域(2)中的流入件(6)上具有耐热的材料，
其特征在于，
所述轴(1)在与所述流入件(6)对置布置的流出件(7)上具有材料26NiCrMoV14-5和/或26NiCrMoV11-5和/或22CrNiMo9-9。
2.按权利要求1所述的流体机械，
其特征在于，
所述轴(1)在其流入件上具有材料22CrMoNiWV8-8。
3.按权利要求1或2所述的流体机械，
其特征在于，
所述轴(1)在与所述流入件(6)对置布置的流出件(7)上具有冷韧的材料。
4.按前述权利要求中任一项所述的流体机械，
其特征在于，
所述轴(1)多部件地由所述流入件(6)和分别在两侧配属于该流入件(6)的流出件(7)构成。
5.按权利要求4所述的流体机械，
其特征在于，
所述流入件(6)和与其对置的流出件(7)是材料连接的。
6.按前述权利要求中任一项所述的流体机械，
其特征在于，
所述流入件(6)制造为盘体。
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