CS267963B1

CS267963B1 - Způsob tepelného zpracováni turbinové lopatky

Info

Publication number: CS267963B1
Application number: CS883189A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Ing Csc Jandos; Josef Ing Csc Drahy; Jiri Ing Csc Kriz
Original assignee: Jandos Frantisek; Josef Ing Csc Drahy; Jiri Ing Csc Kriz
Priority date: 1988-05-12
Filing date: 1988-05-12
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS318988A1

Abstract

Řešení se týká způsobu tepelného zpracováni turbinové lopatky posledních řad nízkotlakého rotoru parní turbiny. Tyto lopatky Jsou vystaveny největším korozním účinkům a značnému mechanickému namáhání. Lopatka je zhotovena z martenzitické chromové nebo chromniklové oceli s případnou přísadou dalších legujících prvků a tepelně zpracována kalením a popuštěním pod teplotou maximální sekundární tvrdosti použité oceli. Nízká popouštěcí teplota zaručuje vysokou úroveň statické i únavové pevnosti a zvýšenou odolnost proti korozi tím, že zachovává vysoký obBah chrómu v kovová matrici. Užití nízké popouštěcí teploty je vázáno na výběr ocelí, u nichž je záruka, že při vysoká pevnosti budou vykazovat také potřebnou úroveň plasticity.

Description

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování turbinové lopatky se zvýšenou únavovou pevností a odolností proti korozi, která je určena pro použití do teplot 20C °C. Vynález spadá do oboru konstrukce parních turbin.

Doposud se ocelové lopatky parních turbin vystavené teplotám do 200 °C vyrábějí z chromových nebo chromoniklových martenzitických ocelí, které se tepelně zpracovávají kalením a popouštěním, přičemž teplota popouštění se vždy volí nad teplotou maxima sekundární tvrdosti. Za účelem dosažení vyšších pevnostních vlastností se potom legují dalšími prvky, například molybdenem, wolframem, niobem, titanem, mědí, křemíkem, přičemž popouštění se odehrává v širší teplotní oblasti, ve která jsou vlastnosti těchto vysokopevných ocelí na teplotě neobyčejně citlivě závislé. Tím je dosahování předepsaných vlastností obtížně reprodukovatelné a ocel je náchylná k bodové korozi, protože ta se rozvíjí kolem silfidických vměstkú při základní kovové hmotě značně ochuzené o chrom. Při popouštění na obvyklé teploty totiž dochází k objemové precipitaci karbidů chrómu Cr^Cg na úkor chrómu v kovové matrici.

Uvedené nevýhody doposud známých řešení se odstraní způsobem tepelného zpracování turbinové lopatky pro použití do teploty 200 °C se zvýšenou únavovou pevností a odolností proti korozi, která je zhotovena z kalené a popuštěné martenzitické oceli s obsahem 0,01 % až 0,1 % uhlíku; 0,05 % až 2 % manganu; 0 % až 4 % křemíku; 0,05 % až 0,025 % fosforu; 0,001 % až 0,025 % síry; 11 % až 15 % chrómu; 0 % až 8 % niklu; 0 % až 2 % molybdenu; 0 % až 4 % wolframu; 0 % až 2 % niobu; 0 % až 2 % titanu; 0 % až 4 % mědi podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se popuštění lopatky provádí po dobu 1 hod až 100 hod v teplotním rozmezí, jehož spodní hranice je definována skutečnou provozní teplotou lopatky plus 50 °C a horní hranice je definována teplotou, při které použitá ocel dosahuje maxima sekundární tvrdosti.

Výhody způsobu tepelného zpracování turbinové lopatky podle vynálezu spočívají v dosažení vysoké pevnosti při vysoké lomové houževnatosti, a tím vysoké únavové pevnosti, přičemž pevnostní vlastnosti i při použití pouze prostých chromniklových ocelí, které mají výhodné technologické vlastnosti, jsou na úrovní obtížněji zpracovatelných komplexně legovaných ocelí. Další výhodou je zvýšená odolnost lopatky proti korozi, která podstatně předčí všechny turbinové lopatky z dosud vyráběných ocelí a tepelně zpracovávaných obvyklým způsobem. Zvýšený obsah chrómu v základní kovové hmotě zpomaluje proces koroze a prodlužuje dobu vzniku korozního pittingu, který se rozvíjí kolem sulfidických vměstků. Protože korozní pitting je zárodečným místem rozvoje trhlin účinkem napěťové koroze nebo únavy, dosahuje se tak zvýšení životnosti lopatky.

Příklad 1

Řešení podle vynálezu bylo použito na turbinové lopatce předposlední řady nízkotlakého rotoru parní turbiny 200 MW, zhotovené z oceli o chemickém složení: 0,04 % uhlíku; 12,3 % chrómu; 6,5 % niklu; 0,10 % manganu; 0,007 % fosforu; 0,002 % síry tepelně zpracované kalením z teploty 980 °C na vzduch a popuštěné na teplotu 300 °C po dobu 16 hodin s ochlazením na vzduchu.

Uvedeným zpracováním nabyla ocel meze pevnosti.—1 200 MPa, meze kluzu Rp0,2~l 000 MPa, tažnosti Ax^l5 %, kontrakce Z/v^55 % a vrubové hoževnatosti KCU 2z\-z80 Jem a více než dvojnásobné odolnosti proti bodové korozi ve srovnání s lopatkami současného provedení.

CS 267 963 Bl

Příklad 2

Řešení podle vynálezu bylo použito na turbinové lopatce z oceli o chemickém složení uvedeném v příkladu 1, která byla tepelně zpracována kalením z 9Θ0 °C na vzduch a popuštěním na teplotu 200 °C po dobu 96 hodin. Tímto zpracováním ocel lopatky nabývá meze pevnosti ^1 220 MPa, meze kluzu Rp0,2/vl 050 MPa, tažnosti Az»14 %, kon-2 · trakce Z /^55 % a vrubové houževnatosti KCU2/vz80 Jcm , přičemž lopatka má více než dvojnásobnou odolnost proti bodové korozi ve srovnání s lopatkami současného provedení .

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Způsob tepelného zpracovéiní turbinové lopatky pro použití do teploty 200 °C se zvýšenou únavovou pevností a odolností proti korozi, která je zhotovena z kalené a popuštěné martenzitické oceli s obsahem 0,01 % až 0,1 % uhlíku, 0,05 % až 2 % manganu;

0 % až 4 % křemíku; 0,05 % až 0,025 % fosforu; 0,001 % až 0,025 % síry; 11 % až 15 % chrcmu; 0 % až 8 % niklu; 0 % až 2 % molybdenu; 0 % až 4 % wolframu; 0 % až 2 % niobu; 0 Ϊ až ? % titanu; 0 % až 4 % mědi, vyznačující se tím, že se popuštění provádí po dobu 1 hod až 100 hod v teplotním rozmezí, jehož spodní hranice je definována skutečnou provozní teplotou lopatky plus 50 °C a horní hranice je definována teplotou, při které použitá ocel dosahuje maxima sekundární tvrdosti.