牟能文

(海裝重慶局，重慶400042)

葉片是汽輪機(jī)中極為重要的零部件，其毛坯一般采用方鋼和模鋼。而模鍛葉片具有金屬流線連續(xù)，綜合力學(xué)性能好，加工余量小等優(yōu)點(diǎn)，因此汽輪機(jī)葉片多采用模鍛方式成形。某汽輪機(jī)組高壓導(dǎo)葉片，以高壓6級(jí)為例，葉片的型線玄寬在200 mm左右，葉冠為206 mm(寬)×186 mm(厚)，葉根為217 mm(寬)×151 mm(厚)。經(jīng)估算，高壓6級(jí)導(dǎo)葉片毛坯鍛件重量約為55 kg，下料重量約為66 kg。葉片不但重，而且尺寸大，主要是葉冠和葉根特別大，型線也厚。而且高壓導(dǎo)葉片所用的材料為1Cr12Mo，材料雖為常用葉片材料，但由于該機(jī)組性能要求不一樣，因此性能熱處理的相關(guān)參數(shù)也需重新確定。

1 高壓導(dǎo)葉片的基本要求

1.1 化學(xué)成分

高壓第1級(jí)～第9級(jí)隔板導(dǎo)葉片材料為1Cr12Mo，強(qiáng)度等級(jí)Rp0.2=440 MPa。根據(jù)ALSTOM公司提供的“汽輪機(jī)靜葉用1Cr12Mo不銹鋼材料及鍛件采購規(guī)范”的要求，葉片材料的化學(xué)成分應(yīng)滿足表1要求。

1.2 力學(xué)性能

熱處理后力學(xué)性能應(yīng)滿足表2的要求。

2 1Cr12Mo材料熱處理工藝試驗(yàn)

2.1 1Cr12Mo材料試樣

試樣尺寸為90 mm×80 mm×390 mm，化學(xué)

成分分析結(jié)果如表3所示。

2.2 1Cr12Mo材料熱處理工藝試驗(yàn)及結(jié)果

其他汽輪機(jī)低壓第4級(jí)導(dǎo)葉片毛坯調(diào)質(zhì)處理的熱處理工藝參數(shù)為960～990℃淬火，680±5℃回火，回火時(shí)間8 h。其力學(xué)性能結(jié)果如表4所示。

根據(jù)表4的結(jié)果，考慮到1Cr12Mo材料的抗回火性能，選用了720℃和740℃的回火溫度進(jìn)行試驗(yàn)?；鼗鸨貢r(shí)間按4 min/mm計(jì)算，加上燒透時(shí)間，共計(jì)8 h，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表1 化學(xué)成分要求(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

表2 力學(xué)性能要求

表3 1Cr12Mo材料試樣化學(xué)成分分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

表4 其他機(jī)組1Cr12Mo導(dǎo)葉片毛坯調(diào)質(zhì)處理后的力學(xué)性能

表5 720℃和740℃回火后的力學(xué)性能

表6 700℃±5℃回火后的力學(xué)性能

表7 710℃±5℃回火后的力學(xué)性能

表8 720℃±5℃回火后的力學(xué)性能

表9 730℃±5℃回火后的力學(xué)性能

表10 740℃±5℃回火后的力學(xué)性能

表5結(jié)果表明，采用960～990℃淬火，先經(jīng)680℃回火，回火時(shí)間8 h，再經(jīng)720～740℃回火的熱處理工藝，能滿足汽輪機(jī)組1Cr12Mo材料力學(xué)性能要求。

2.3 補(bǔ)充性能熱處理試驗(yàn)及其結(jié)果

根據(jù)“焊接零部件焊后熱處理爐的工藝規(guī)范”要求，高壓隔板焊后去應(yīng)力熱處理溫度為680～700℃，因此葉片毛坯的最終回火溫度應(yīng)高于700℃。為了進(jìn)一步了解1Cr12Mo材料的熱處理特性，進(jìn)行了補(bǔ)充性能熱處理試驗(yàn)。采用的工藝參數(shù)為990～1 010℃淬火(適當(dāng)提高淬火溫度)，≥700℃回火，回火時(shí)間6 h ～8 h。具體試驗(yàn)結(jié)果如表6～表10所示。

由上述試驗(yàn)結(jié)果可知，為滿足該汽輪機(jī)組高壓導(dǎo)葉片1Cr12Mo材料力學(xué)性能要求，由表6可知，在不考慮隔板回火條件的前提下，700℃是回火溫度下限；由表10可知740℃是最高回火溫度上限。而在710～730℃范圍內(nèi)進(jìn)行回火，都能夠獲得穩(wěn)定的力學(xué)性能。

3 結(jié)論

通過對(duì)上述試驗(yàn)的結(jié)果及操作過程的分析，可以得到以下結(jié)論：

Rp0.2≥440 MPa，Rm=595 MPa ～750 MPa強(qiáng)度等級(jí)的葉片毛坯采用990～1 010℃淬火，710～730℃回火，可以獲得穩(wěn)定的力學(xué)性能。

[1] 王祖堂，等．金屬塑性成型理論[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989．

[2] 高亞龍，孫勤．200MW汽輪機(jī)高壓缸靜葉的精鑄工藝[J]．特種鑄造及有色合金，1999(2)．

[3] 李劍釗，聞雪友，林志鴻．船用汽輪機(jī)帶冠葉片動(dòng)力特性研究[J]．熱能動(dòng)力工程，2002(2)．

[4] 應(yīng)財(cái)?shù)拢笮蜏u輪轉(zhuǎn)子葉片熔模精鑄特點(diǎn)[J]．機(jī)械，1995(2)．