高参数汽轮机螺栓用高温合金材料研究_彭建强.pdf
《高参数汽轮机螺栓用高温合金材料研究_彭建强.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高参数汽轮机螺栓用高温合金材料研究_彭建强.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Mar.2023No.1DONGFANG TURBINE2023年3月第1期DOI:10.13808/ki.issn1674-9987.2023.01.011高参数汽轮机螺栓用高温合金材料研究高参数汽轮机螺栓用高温合金材料研究第一作者简介:彭建强(1980-),男,毕业于哈尔滨工业大学,硕士,高级工程师,长期从事汽轮机和燃气轮机材料研发和应用研究工作。彭建强,刘新新,吕振家(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司,黑龙江,哈尔滨150046)摘要:文章介绍了国内外高参数汽轮机高温螺栓用高温合金材料的特性,重点分析了这些合金的线膨胀系数、高温强度、高温蠕变持久强度等材料性能,及螺栓断裂失效案列,为国内高参数
2、超超临界汽轮机用高温螺栓的选材和预防断裂提供建议。关键词:汽轮机,高温螺栓,拉伸强度,蠕变持久性能,断裂中图分类号:TG162文献标识码:B文章编号:1674-9987(2023)01-0038-05Study of Superlloy for Bolts of Steam Turbine with HighParameterPENG Jianqiang,LIU Xinxin,LV Zhenjia(Harbin Turbine Company Limted,Harbin Heilongjiang,150046)Abstract:this paper introduces the charact
3、eristics of the superlloy for bolts of steam turbine,and paticularly analyzes the linearexpasion efficicents,elevated temperature tensile strength,and creep ruputure strength,as well as the bolt rupture cases,and finallyprovide suggestions of material selection and prevetion fracture of high tempera
4、ture bolts for domestic steam turbine with highparameter.Key words:steam turbien,high temperature bolts,tensile strength,creep ruputure strength,rupture管道法兰螺栓、阀门螺栓、汽缸中分面螺栓是汽轮机关键部件之一,工作温度通常超过400,属于高温部件。这些高温螺栓在服役时需要承受高温、高应力的作用,要求材料具有良好的高温强度、抗蠕变性能、抗氧化性能、抗松弛性能,及低缺口敏感性和热脆倾向1。特别地,随着汽轮蒸汽参数提高,对于高温螺栓的用材要求越来越
5、高。通常来说,对于工作温度超过593 的高温螺栓,需要采用性能优异的高温合金制造。目前,已经广泛用于汽轮机高温螺栓的高温合金材料有R26、Inconel X-750、Nimonic 80A、Inconel718、Inconel 783等,作为700 等级汽轮机高温螺 栓 候 选 材 料 的 有Nimonic 90、Nimonic 105、LTES 700等合金2-5。本文介绍了国内外高参数汽轮机高温螺栓用高温合金材料的特性,重点分析了这些合金的线膨胀系数、高温强度、高温蠕变持久强度等材料性能,及螺栓断裂失效案列,为国内高参数超超38No.1Mar.2023DONGFANG TURBINE202
6、3年3月第1期临界汽轮机用高温螺栓的选材和预防断裂提供了建议。1高温螺栓用高温合金材料特性R26合金是是一种Fe-Ni-Co-Cr基沉淀硬化型变形高温合金,最高使用温度可达675。合金主要强化元素为Cr、Mo、Ti、Al、Co,其中Cr、Mo元素起固溶强化作用,Ti、Al元素形成沉淀强化相,Co元素降低Ti、Al在固溶体中的溶解度,促进沉淀强化相析出,提高相的热稳定性。R26合金具有优异的室温拉伸性能、高温蠕变持久性能、抗应力松弛性能,不存在缺口敏感性。Nimonic105是Ni-Co-Cr基沉淀硬化型变形高温合金,使用温度750950。合金室温和高温强度较高,抗氧化性能良好,但热加工性能一般
7、。广泛用于制造航空发动机和燃气轮机涡轮叶片、高温螺栓等高温零部件。该合金也是700 等级先进超超临界汽轮机高温螺栓的候选材料。Nimonic 80A是1种Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金,使用温度不超过800。合金主要是以加入Al、Ti元素形成相析出强化相。合金在850 以下具有优异的抗蠕变性能和抗氧化性能。合金的冷热加工性能良好。Nimonic 90是1种Ni-Cr-Co基沉淀硬化型变形高温合金,使用温度高达920。合金具有很高的室温拉伸强度和高温蠕变持久强度以及较高的抗氧化和耐腐蚀性能,在冷热反复交替作用下有较高的疲劳强度。Inconel X-750是1种Ni-Cr基沉淀硬化变形高温合金
8、,主要以相为时效沉淀强化相,使用温度不超过800。合金在温度不超过980 时具有良好的抗氧化腐蚀性能,不超过800 时具有较高的拉伸强度,不超过700 具有很高的蠕变持久强度。Inconel 718是1种Ni-Cr-Fe基析出强化型变形高温合金,可以在650 以下长期使用,短时使用温度可高达800。合金在650 以下强度较高,具有良好的抗疲劳、抗氧化和抗腐蚀性能,以及良好的热加工性能和长期组织稳定性。Inconel 783是Co-Ni-Fe基沉淀硬化型抗氧化低膨胀变形合金,使用温度不超过750。合金通过加入大量Al和Nb元素,在时效时析出-Ni3(Al,Nb)弥散强化相与块状-NiAl相进行强
9、化。合金在750 可达到完全抗氧化级别,并具有优良的室温、高温力学性能、低线膨胀系数和低密度等特性。在热加工过程中通过析出-NiAl相可控制晶粒尺寸。LTES 700是日本三菱公司开发的1种低膨胀系数高温合金,作为700 等级超超临界汽轮机高温螺栓、转子等候选材料5。2高温合金的性能2.1线膨胀系数高温螺栓用不同高温合金材料的线膨胀系数及其与12%Cr钢和CrMoV钢的对比如图1所示。线膨胀系数是表征材料随温度升高体积膨胀情况的物理量。由于阀门、缸体等通常采用12%Cr或CrMoV钢制造,因此阀门、缸体等高温螺栓用高温合金材料的线膨胀系数应尽量与12%Cr或Cr-MoV相当,确保螺栓在高温下与
10、阀门、缸体等部件膨胀量相当。图1不同高温合金材料的线膨胀系数从图1可以看出:(1)所有合金中,除Inconel 783合金的线膨胀系数低12%Cr外,其他合金均高于12%Cr钢,其线膨胀系数/10-6/温度/010020030040050060070080090018171615141312111098765R26Nimonic 80AInconel X-750Inconel 718Inconel 783Nimonic 105Nimonic 90LTES 700传统12Cr钢新12Cr钢CrMoV钢39Mar.2023No.1DONGFANG TURBINE2023年3月第1期中LTES 70
11、0的线膨胀系数略高于传统12%Cr钢;(2)R26的线膨胀系数略低于CrMoV钢;(3)在700 以下,Nimonic80A、Nimonic90、Inconel X-750、Inconel 718、Nimonic105等合金的线胀系数相当,且均高于CrMoV钢;(4)700 以上,Inconel 718明显高于其他合金。因此,从线胀系数与12%Cr或CrMoV钢的匹配程度看,在700 以下,R26、Inconel X-750和LTES 700比较适合制高参数汽轮机高温螺栓。2.2高温拉伸强度高温合金的高温拉伸性能是研究其高温蠕变持久性能的基础,反映高温合金材料最基本的热强性能。高温拉伸强度是汽
12、轮机高温部件设计时采用的基本性能指标,也是确定高温材料使用温度的重要依据之一。高温螺栓用高温合金材料在不同温度下的屈服强度如图2所示。图2不同高温合金在不同温度的屈服强度从图2可以看出:(1)R26合金在不同温度的屈服强度最低;(2)Inconel 718合金在不同温度的屈服强度最高,但在650 以上,随着温度升高,屈服强度显著下降,在800 时,与Nimonic 105相当;(3)Inconel X-750在不同温度的屈服强度较高,但超过650 以后,随着温度升高,屈服强度快速下降,800 时,与Nimonic 80A相当;(4)在650 以下,Nimonic 80A、Nimonic90、I
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高参 汽轮机 螺栓 高温 合金材料 研究 彭建强
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。