700℃等级超超临界汽轮机用材探讨

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1、《大型铸锻件》No．1HEAVYCASTINGANDFOＲGINGJanuary2014殭櫃櫃櫃櫃櫃櫃殭櫃櫃殭试验研究櫃櫃櫃櫃櫃櫃殭700℃等级超超临界汽轮机用材探讨彭建强(哈尔滨汽轮机机厂有限责任公司，黑龙江150046)摘要:综合国内外先进超超临界汽轮机材料方面的研究资料，给出我国700℃等级汽轮机用候选材料及材料技术的研发重点。关键词:700℃等级超超临界汽轮机;材料;持久强度+中图分类号:TG132．22文献标志码:ADiscussionontheMaterialsof700℃ClassUltra-superCriticalSteamTurbinePengJi

2、anqiangAbstract:Bycombiningdomesticandinternationaladvancedresearchdataofmaterialsforultra-supercriticalsteamturbine，thispaperprovidesthecandidatematerialsaswellasresearchanddevelopmentfocusofmaterialtech-nologyinChinafor700℃classsteamturbine．Keywords:700℃classultra-supercriticalsteamtu

3、rbine;material;endurancestrength高温材料是先进超超临界机组的重要基础，只有明确合适的高温材料，才能更快、更好地实现先进超超临界机组的建造和运行。本文综合近年来国内外先进超超临界汽轮机材料方面的研究成果，分析了国内外700℃等级超超临界汽轮机用材及其相关技术的研发情况，给出了我国700℃等级汽轮机用候选材料及材料技术的研发重点。1高中压转子［3］图1IN625合金的持久强度1．1高中压转子材料研究Figure1EndurancestrengthofIN625alloy(1)欧洲IN625是一种固溶强化的镍基高温合金，国欧洲在700℃超超临

4、界汽轮机转子材料研发产牌号为GH3625。合金具有良好的拉伸强度、上主要采用现有成熟合金的技术路线，在AD700蠕变持久强度、疲劳强度、抗局部腐蚀(点蚀和缝项目中选择IN625、IN617、Nimonic263等作为高隙腐蚀)性能、抗氧化性能、抗氯离子应力腐蚀开中压转子材料，并已采用IN625和IN617合金成裂性能以及良好的成型性和焊接性能，广泛用于功制造出了全尺寸转子锻件。与此同时，也通过燃气轮机的各种零部件。图1是IN625合金的持优化成分和调整热处理等工艺参数对现有合金进久强度曲线［3］。从图1可以看出，合金在705℃、行了改进，比如IN718、DT706、D

5、T750等合金，以510h持久强度为100MPa，满足700℃超超临界满足700℃以上超超临界汽轮机高中压转子的要汽轮机高压转子的要求。IN617也是一种镍基高求。温合金，各项性能与IN625相当，但是国内没有对IN625和IN617合金转子锻件已经由德国萨应材料。尔公司成功制造，合金锭采用VIM+ESＲ工艺冶Nimonic263是一种时效强化高温合金，国内炼，在85MN压力机上经多次镦拔工艺成型。锻对应牌号为GH4163，具有更高的高温强度，［4］件的力学性能、组织、超声检测等检验结果表明，700℃、105h持久强度在150MPa以上。［2］锻件质量良好。N718是

6、国内外常用的燃气轮机轮盘材料，通收稿日期:2013—04—22常采用二段时效处理，包括720℃和620℃时效。1No．1《大型铸锻件》January2014HEAVYCASTINGANDFOＲGING欧洲AD700项目的研究指出，将时效温度提高30～40℃，可以显著提高长期蠕变强度。图2是改进热处理后合金的持久曲线。从图2可以看出，改进热处理后，IN718合金的持久强度可以满足700℃汽轮机高中压转子的要求。文献［6］对700℃超超临界汽轮机转子候选材料IN706、IN617和Waspaloy合金进行了研究，指出IN706和Waspaloy合金均存在一定问题，改进后才

7、能满足要求。IN706在700℃长期暴露后存在组织不稳定现象(γ'和γ''相很快转变为η［5］图2改进热处理后IN718试样的L-M持久曲线相)，导致蠕变持久强度显著下降，无法满足使用Figure2L-MendurancecurveofIN718specimenafter要求。通过提高Al、Ti含量和降低Fe含量解决improvedheattreatment［6］图3IN706到DT706和Waspaloy到DT750的改进———成分和热处理的变化Figure3ImprovementofIN706toDT706andimprovementofWasp