CN110273055A - 一种汽轮机用合金螺栓热处理方法 - Google Patents

一种汽轮机用合金螺栓热处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110273055A
CN110273055A CN201810217261.7A CN201810217261A CN110273055A CN 110273055 A CN110273055 A CN 110273055A CN 201810217261 A CN201810217261 A CN 201810217261A CN 110273055 A CN110273055 A CN 110273055A
Authority
CN
China
Prior art keywords
furnace
temperature
bolt
alloy
steam turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810217261.7A
Other languages
English (en)
Inventor
罗为民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State's Electric Boiler Inspection Of Pressure Vessel Center
Original Assignee
State's Electric Boiler Inspection Of Pressure Vessel Center
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State's Electric Boiler Inspection Of Pressure Vessel Center filed Critical State's Electric Boiler Inspection Of Pressure Vessel Center
Priority to CN201810217261.7A priority Critical patent/CN110273055A/zh
Publication of CN110273055A publication Critical patent/CN110273055A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0093—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for screws; for bolts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种汽轮机用合金螺栓热处理方法，包括依次实施的固溶处理、稳定化处理以及时效处理步骤。其通过依次实施的固溶处理、稳定化处理以及时效处理等步骤，将针对合金螺栓的热处理工序与机加工成型工序合理匹配，从而有效优化了合金螺栓的综合性能，尤其是使其具备更高的结构强度和持久的使用寿命，从而满足汽轮机的相应工况需求，保证设备整体使用寿命和工作可靠性。

Description

一种汽轮机用合金螺栓热处理方法
技术领域
本发明涉及汽轮机配件加工制造技术领域，特别涉及一种汽轮机用合金螺栓热处理方法。
背景技术
高温螺栓是汽轮机的关键部件之一，它用于连接汽缸法兰和阀门法兰，应在汽轮机运行期内保证高温蒸汽的密封，工作条件非常苛刻，对其所用材料的热强性能、抗高温腐蚀性能、抗蒸汽氧化性能和低膨胀性能就有了更高要求。高温高强的镍钴基合金作为高温螺栓材料，可减少汽缸、持环或阀门法兰的宽度，简化结构。
目前，国内发电机组用合金螺栓研究工作仍然处于起步阶段，螺栓寿命较低。而目前被较为重视的GH783合金较其他镍基高温合金更适合制备高温螺栓，其主要原因是低的膨胀系数可以有效缓解螺栓应用过程中的热应力载荷，有效地提升螺栓的使用寿命。然而除了依赖合金材料外，螺栓的制备工艺和使用条件也决定了其使用寿命。在制备工艺方面，由于塑性变形和热处理对合金性能、相析出等均存在显著的影响，这种形变和相变的共同作用最终决定螺栓的性能和使用寿命。
因此，如何提供一种热处理方法，以有效保证汽轮机用合金螺栓的性能并提高其使用寿命是本领域技术人员目前需要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽轮机用合金螺栓热处理方法，该热处理方法能够有效保证汽轮机用合金螺栓的性能并提高其使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明提供一种汽轮机用合金螺栓热处理方法，包括步骤：
固溶处理，将锻造状态的合金棒材，以20℃～300℃温度环境下送入加热炉，之后控制棒材以每小时30℃～60℃的升温速率随炉升温至1110℃～1120℃，之后停炉保温1小时，然后将上述合金棒材取出并置于空气中自然冷却；
稳定化处理，将固溶处理后的棒材下料切成棒段，然后以20℃～300℃温度环境下送入加热炉，之后控制棒段以每小时40℃～60℃的升温速率随炉升温至840℃～850℃，之后停炉保温3小时，然后将上述棒段取出并置于空气中自然冷却；
时效处理，将稳定化处理后的棒段机加工为螺栓，然后在真空条件下，以20℃～300℃温度环境下送入加热炉，之后控制螺栓以40℃～60℃的升温速率随炉升温至720℃±5℃，之后停炉保温8小时，然后控制螺栓以每小时50℃～60℃的降温速率随炉冷却至620℃±5℃，之后保温8小时，然后随炉自然冷却至室温。
优选地，所述步骤固溶处理中，合金棒材的入炉温度为300℃，且其入炉后以每小时50℃的升温速率随炉升温至1110℃，之后停炉保温1小时，然后将上述合金棒材取出并置于空气中自然冷却。
优选地，所述步骤稳定化处理中，棒段的入炉温度为300℃，且其入炉后以每小时60℃的升温速率随炉升温至845℃，之后停炉保温3小时，然后将上述棒段取出并置于空气中自然冷却。
优选地，所述步骤时效处理中，螺栓的入炉温度为30℃，且其入炉后以每小时40℃的升温速率随炉升温至720℃，之后停炉保温8小时，然后以每小时60℃的降温速率使螺栓随炉冷却至620℃，之后停炉保温8小时，然后随炉自然冷却至室温。
优选地，所述步骤固溶处理中，所述合金棒材为GH783合金棒材。
相对上述背景技术，本发明所提供的汽轮机用合金螺栓热处理方法，其通过依次实施的固溶处理、稳定化处理以及时效处理等步骤，将针对合金螺栓的热处理工序与机加工成型工序合理匹配，从而有效优化了合金螺栓的综合性能，尤其是使其具备更高的结构强度和持久的使用寿命，从而满足汽轮机的相应工况需求，保证设备整体使用寿命和工作可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具体实施方式所提供的汽轮机用合金螺栓热处理方法的流程图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种汽轮机用合金螺栓热处理方法，该热处理方法能够有效保证汽轮机用合金螺栓的性能并提高其使用寿命。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的汽轮机用合金螺栓热处理方法的流程图。
在本发明的一种具体实施方式中，本发明所提供的汽轮机用合金螺栓热处理方法，包括：
步骤101：固溶处理；
将锻造状态的合金棒材，以20℃～300℃温度环境下送入加热炉，之后控制棒材以每小时30℃～60℃的升温速率随炉升温至1110℃～1120℃，之后停炉保温1小时，然后将上述合金棒材取出并置于空气中自然冷却。
进一步地，上述步骤101固溶处理在实际操作过程中，合金棒材的入炉温度为300℃，且其入炉后以每小时50℃的升温速率随炉升温至1110℃，之后停炉保温1小时，然后将上述合金棒材取出并置于空气中自然冷却。上述固溶处理的各项技术参数均为能够满足常规工况需求下的最优方案，由于实际工况需求的不同，工作人员可以根据实际生产需要灵活调整上述各参数，原则上，应以能够保证最终合金螺栓产品性能满足汽轮机实际使用需要为准。
更具体地，上述合金棒材为GH783合金棒材。该GH783合金是一种钴镍铁基低膨胀高温合金，其相较于其他合金材料能够更好地满足汽轮机高温工况下的高强度作业需求。
步骤102：稳定化处理；
将固溶处理后的棒材下料切成棒段，然后以20℃～300℃温度环境下送入加热炉，之后控制棒段以每小时40℃～60℃的升温速率随炉升温至840℃～850℃，之后停炉保温3小时，然后将上述棒段取出并置于空气中自然冷却。
进一步地，上述步骤102稳定化处理中，棒段的入炉温度为300℃，且其入炉后以每小时60℃的升温速率随炉升温至845℃，之后停炉保温3小时，然后将上述棒段取出并置于空气中自然冷却。上述稳定化处理的各项技术参数均为能够满足常规工况需求下的最优方案，由于实际工况需求的不同，工作人员可以根据实际生产需要灵活调整上述各参数，原则上，应以能够保证最终合金螺栓产品性能满足汽轮机实际使用需要为准。
步骤103：时效处理；
将稳定化处理后的棒段机加工为螺栓，然后在真空条件下，以20℃～300℃温度环境下送入加热炉，之后控制螺栓以40℃～60℃的升温速率随炉升温至720℃±5℃，之后停炉保温8小时，然后控制螺栓以每小时50℃～60℃的降温速率随炉冷却至620℃±5℃，之后保温8小时，然后随炉自然冷却至室温。
进一步地，上述步骤103时效处理中，螺栓的入炉温度为30℃，且其入炉后以每小时40℃的升温速率随炉升温至720℃，之后停炉保温8小时，然后以每小时60℃的降温速率使螺栓随炉冷却至620℃，之后停炉保温8小时，然后随炉自然冷却至室温。上述时效处理的各项技术参数均为能够满足常规工况需求下的最优方案，由于实际工况需求的不同，工作人员可以根据实际生产需要灵活调整上述各参数，原则上，应以能够保证最终合金螺栓产品性能满足汽轮机实际使用需要为准
为便于理解本方案，下面以GH783合金螺栓的加工过程为例对本申请中热处理方法与实际机加工成型工艺结合后的螺栓加工流程作适当说明如下：
制备1个GH783合金螺栓成品，螺栓化学成分采用表1中的成分。
表1螺栓化学成分(重量百分比)
元素 C Cr Al Nb Ni Co Fe Ti
含量 0.016 2.94 5.50 3.02 28.0 余 25.6 0.13
元素 Mn Si P S B Cu Ta
含量 <0.10 <0.10 <0.015 ＜0.005 0.008 <0.10 <0.05
1、备料：选取直径为75mm的GH783合金锻态棒材；
2、采用GH783合金螺栓用锻造状态棒材，进行固溶处理，固溶处理工艺为：以300℃入炉，以升温速度为50℃/h随炉升温至温度为1120℃，保温1h，空冷；
3、将固溶处理后的棒材下料切成棒段后，进行稳定化处理，稳定化处理工艺为：以300℃入炉，以升温速度为60℃/h随炉升温至850℃，保温3h，空冷；
4、将稳定化处理后的棒段加工至螺栓外形后，进行时效处理，时效处理在真空条件下进行，工艺为：以30℃入炉，以升温速度为40℃/h随炉升温至720℃±5℃，保温8h，以降温速率为60℃/h随炉冷却至620℃±5℃，保温8h，随炉冷至室温。
在螺栓杆部沿纵向测试螺栓的力学性能，测试结果见表2。
表3螺栓的力学性能
针对上述优选方案中采用GH783合金作为基础材料的技术原理说明如下：
GH783合金是一种Co-Ni-Fe基低膨胀高温合金，合金组织主要包含γ、γ′、β相三相。其中β相是一种富Ni、Al的体心立方相，合金中有两种β相，冶炼和热加工控制的一次球形β相可改善热变形性能，并控制晶粒尺寸，二次β相约有10～15％，是在此合金特有的稳定化处理和时效处理析出的，二次β相倾向于沿晶界形成不连续的细小颗粒或在晶内以针状或碟状析出，有助于获得高强度和低裂纹扩展速率，并有良好的抗氧化性能、持久强度和塑性。
本发明通过固溶处理改善一次球形β相的分布状态。进行稳定化处理析出部分二次β相后，材料塑性良好且变形抗力水平较低，有利于螺栓尤其是螺纹处的加工成形。加工成形后的螺栓已经具有冷变形强化效果，此时进行时效处理，进一步通过析出强化相来达到强化螺栓的目的。最终的螺栓成品能够在650℃以下高温工作环境下具有抗氧化、高强度、持久寿命好、线膨胀系数低等特点，可满足汽轮机法兰固定使用要求，提高螺栓的寿命和可靠性。
综上可知，本发明中提供的汽轮机用合金螺栓热处理方法，其通过依次实施的固溶处理、稳定化处理以及时效处理等步骤，将针对合金螺栓的热处理工序与机加工成型工序合理匹配，从而有效优化了合金螺栓的综合性能，尤其是使其具备更高的结构强度和持久的使用寿命，从而满足汽轮机的相应工况需求，保证设备整体使用寿命和工作可靠性。
以上对本发明所提供的汽轮机用合金螺栓热处理方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种汽轮机用合金螺栓热处理方法，其特征在于，包括步骤：
固溶处理，将锻造状态的合金棒材，以20℃～300℃温度环境下送入加热炉，之后控制棒材以每小时30℃～60℃的升温速率随炉升温至1110℃～1120℃，之后停炉保温1小时，然后将上述合金棒材取出并置于空气中自然冷却；
稳定化处理，将固溶处理后的棒材下料切成棒段，然后以20℃～300℃温度环境下送入加热炉，之后控制棒段以每小时40℃～60℃的升温速率随炉升温至840℃～850℃，之后停炉保温3小时，然后将上述棒段取出并置于空气中自然冷却；
时效处理，将稳定化处理后的棒段机加工为螺栓，然后在真空条件下，以20℃～300℃温度环境下送入加热炉，之后控制螺栓以40℃～60℃的升温速率随炉升温至720℃±5℃，之后停炉保温8小时，然后控制螺栓以每小时50℃～60℃的降温速率随炉冷却至620℃±5℃，之后保温8小时，然后随炉自然冷却至室温。
2.如权利要求1所述的汽轮机用合金螺栓热处理方法，其特征在于：所述步骤固溶处理中，合金棒材的入炉温度为300℃，且其入炉后以每小时50℃的升温速率随炉升温至1110℃，之后停炉保温1小时，然后将上述合金棒材取出并置于空气中自然冷却。
3.如权利要求1所述的汽轮机用合金螺栓热处理方法，其特征在于：所述步骤稳定化处理中，棒段的入炉温度为300℃，且其入炉后以每小时60℃的升温速率随炉升温至845℃，之后停炉保温3小时，然后将上述棒段取出并置于空气中自然冷却。
4.如权利要求1所述的汽轮机用合金螺栓热处理方法，其特征在于：所述步骤时效处理中，螺栓的入炉温度为30℃，且其入炉后以每小时40℃的升温速率随炉升温至720℃，之后停炉保温8小时，然后以每小时60℃的降温速率使螺栓随炉冷却至620℃，之后停炉保温8小时，然后随炉自然冷却至室温。
5.如权利要求1所述的汽轮机用合金螺栓热处理方法，其特征在于：所述步骤固溶处理中，所述合金棒材为GH783合金棒材。
CN201810217261.7A 2018-03-16 2018-03-16 一种汽轮机用合金螺栓热处理方法 Pending CN110273055A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810217261.7A CN110273055A (zh) 2018-03-16 2018-03-16 一种汽轮机用合金螺栓热处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810217261.7A CN110273055A (zh) 2018-03-16 2018-03-16 一种汽轮机用合金螺栓热处理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110273055A true CN110273055A (zh) 2019-09-24

Family

ID=67958503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810217261.7A Pending CN110273055A (zh) 2018-03-16 2018-03-16 一种汽轮机用合金螺栓热处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110273055A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110964889A (zh) * 2019-12-19 2020-04-07 陕西宏远航空锻造有限责任公司 一种05Cr17Ni4Cu4Nb汽轮机低压末级叶片毛坯热处理的方法
CN111139414A (zh) * 2019-11-27 2020-05-12 北京钢研高纳科技股份有限公司 一种沉淀硬化型镍基高温合金的稳定化处理工艺
CN112518259A (zh) * 2020-12-22 2021-03-19 许晨玲 一种高镁含量铝镁合金整体挤压壁板校平及热处理工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102019534A (zh) * 2009-09-22 2011-04-20 上海腾辉锻造有限公司 一种阀门零件的制造方法
CN102925835A (zh) * 2012-11-02 2013-02-13 北京星航机电设备厂 一种高温合金去应力时效工艺方法
CN103014551A (zh) * 2011-09-22 2013-04-03 兴化市新迅达不锈钢标准件有限公司 新型高温合金耐热不锈钢螺栓及生产工艺
CN105734241A (zh) * 2016-03-18 2016-07-06 贵州航天精工制造有限公司 一种提高gh2132螺栓高温持久性能的热处理方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102019534A (zh) * 2009-09-22 2011-04-20 上海腾辉锻造有限公司 一种阀门零件的制造方法
CN103014551A (zh) * 2011-09-22 2013-04-03 兴化市新迅达不锈钢标准件有限公司 新型高温合金耐热不锈钢螺栓及生产工艺
CN102925835A (zh) * 2012-11-02 2013-02-13 北京星航机电设备厂 一种高温合金去应力时效工艺方法
CN105734241A (zh) * 2016-03-18 2016-07-06 贵州航天精工制造有限公司 一种提高gh2132螺栓高温持久性能的热处理方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.H. TANDERMANN: ""Development Of Inconel Alloy 783, A low Thermal Expansion, Crac", 《ACTA METALLURGICA SINICA (ENGLISH LETTERS)》 *
贾新云等: "热处理对GH783合金组织与性能的影响", 《材料工程》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111139414A (zh) * 2019-11-27 2020-05-12 北京钢研高纳科技股份有限公司 一种沉淀硬化型镍基高温合金的稳定化处理工艺
CN111139414B (zh) * 2019-11-27 2021-09-07 北京钢研高纳科技股份有限公司 一种沉淀硬化型镍基高温合金的稳定化处理工艺
CN110964889A (zh) * 2019-12-19 2020-04-07 陕西宏远航空锻造有限责任公司 一种05Cr17Ni4Cu4Nb汽轮机低压末级叶片毛坯热处理的方法
CN110964889B (zh) * 2019-12-19 2021-09-14 陕西宏远航空锻造有限责任公司 一种05Cr17Ni4Cu4Nb汽轮机低压末级叶片毛坯热处理的方法
CN112518259A (zh) * 2020-12-22 2021-03-19 许晨玲 一种高镁含量铝镁合金整体挤压壁板校平及热处理工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101372730B (zh) 一种γ”强化的高性能铸造镍基高温合金
CN101248198B (zh) 高耐热性、高强度Co基合金及其制造方法
US10260137B2 (en) Method for producing Ni-based superalloy material
CN110273055A (zh) 一种汽轮机用合金螺栓热处理方法
CN107090555B (zh) 用于热锻的Ni基超合金
CN104404418B (zh) 一种镍基高温合金的热处理方法
CN110050080A (zh) Ni基锻造合金材料以及使用其的涡轮高温部件
CN107090556B (zh) 用于热锻的Ni基超合金
CN109536777A (zh) 一种高温钛合金及其制备方法
CN102433466A (zh) 一种含稀土元素的镍钴基高温合金及其制备方法
CN111440967B (zh) 一种高热稳定性高强度无Re镍基单晶高温合金及其制备工艺
CN113122750A (zh) 一种镍基高温合金的热处理工艺
CN104152827A (zh) 一种冷轧态镍铁基高温合金晶界强化的热处理工艺
CN105821359A (zh) 一种高塑性镍基合金的热处理工艺
US4668312A (en) Turbine blade superalloy I
CN106086582A (zh) 提高铁镍基Incoloy925合金低Σ重位点阵晶界比例的工艺
CN112575229A (zh) 一种长寿命高强抗热腐蚀镍基高温合金及其应用
CN113005380A (zh) 一种镍基合金的固溶热处理的方法
CN105648277A (zh) 一种耐高温合金材料、其制备方法及其应用
CN109967674A (zh) 核电蒸汽发生器用高温合金锻件的制造方法
CN106086581B (zh) 700℃超超临界发电机组铁镍基合金转子热处理方法
CN106498235A (zh) 一种Ni‑Cr‑Mo‑Co‑W系高温合金材料、其制备方法及应用
CN114318194B (zh) 一种镍基铸造高温合金及其热处理方法和合金铸件
CN110079753A (zh) 一种消除TiAl合金残余片层的锻造方法
CN113957291B (zh) 一种电站用高强镍基高温合金的快速热处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190924