[发明专利]2Cr12NiW1Mo1V材质汽轮机喷嘴渗硼的方法

说明书

本发明涉及一种2Cr12NiW1Mo1V材质汽轮机喷嘴渗硼的方法，包括：S1：将喷嘴组安装在渗硼工装底板上，向喷嘴组汽道中装填渗硼剂；S2:将喷嘴组连同工装整体装入热处理炉，进行渗硼热处理，所述渗硼热处理中，包含如下操作：S21:将喷嘴组升温至600‑650℃后保温2‑6h进行第一次预热；S22:以180‑230℃/h的速度加热至750‑800℃，保温1‑4h，进行第二次预热；S23:以180‑230℃/h的速度加热至1000‑1040℃，保温1‑2h，随后炉冷至965‑980℃，再保温6‑10h，进行正式渗硼；S3：冷却：喷嘴组渗硼热处理结束后，出炉冷却；S4：回火：回火处理消除内应力，完成2Cr12NiW1Mo1V材质汽轮机喷嘴渗硼。本发明在实现喷嘴组获得优质渗硼层的同时，解决了在高温条件下喷嘴基体的晶粒粗化的难题，达到了兼顾强化表面和改善基体的组织性能的目标。

技术领域

本发明涉及汽轮机制造领域，特别涉及2Cr12NiW1Mo1V材质汽轮机喷嘴渗硼的方法。

背景技术

国内300MW、600MW级汽轮机组已逐渐成为国内的的主力机组，该部分喷嘴组一般采用2Cr12NiW1Mo1V材质(耐热不锈钢)，固体颗粒冲蚀是该型汽轮机面临的主要问题之一。由于该型机组蒸汽参数较高，热力系统产生固体颗粒较多，汽轮机的高温通流部分如高压调节级的喷嘴组易受到固体颗粒冲击而损伤，造成汽轮机通流效率降低，功率下降，缩短了汽轮机大修周期，增大了维护成本。国外大多采用表面渗硼来提高喷嘴的耐冲蚀能力，如美国的GE公司、日本的东芝公司等已在1000MW的超临界汽轮机喷嘴组上应用渗硼技术。近年来，国内在该型汽轮机喷嘴组的优化改造中，也普遍采用了表面渗硼来硬化汽道。从电厂运行的情况来看，改造后的喷嘴汽道抗冲蚀能力能够得到一定提升，但持久效率达不到设计要求，主要原因是喷嘴组渗硼技术不够成熟。

渗硼硬化技术在国内虽然应用较广，但一般主要是在中碳钢和低合金钢上应用。对于该型汽轮机喷嘴组用耐热不锈钢来说，表面渗硼还存在的诸多难点，主要包括：由于耐热不锈钢合金元素含量高，在常规渗硼温度(800℃-900℃)下，硼的扩散速度非常的缓慢，为了达到要求的渗硼层深度，往往不得不提高渗硼温度和延长渗硼时间，但长时间高温又将会引起叶片基体的晶粒发生粗化、导致其韧性和强度下降、以及渗硼层与基体的附着结合力减弱，运行中叶片过早发生疲劳损坏，如渗硼层脱落、型面麻坑、叶片出汽边缺损等问题，造成通流效率下降。可见，喷嘴组高温渗硼虽然强化了表层(缩短渗硼时间)但也恶化了基体组织。

此外，渗硼过程中生成的硼化铁易将硅元素向基体内侧挤压，形成介于渗硼层与基体之间的富硅铁素体软带、影响喷嘴的耐冲蚀性能。

业界也有尝试渗硼后用淬火来恢复基体的机械性能，但该工艺较复杂，又容易对渗硼层造成损害，效果也不太理想。而既能得到性能优异的渗硼层又不降低叶片基体的综合性能，是喷嘴用耐热不锈钢渗硼工艺所面临的难题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种2Cr12NiW1Mo1V材质汽轮机喷嘴渗硼的方法，通过设计适当的渗硼过程中的热处理过程，达到控制渗硼过程中基体奥氏体晶粒的粗化的目的，从而实现渗硼强化喷嘴表面、并解决高温渗硼过程中基体组织晶粒粗化带来的基体韧性和强度下降等问题。

所述热处理过程包括多级升温保温阶段、保温时间的控制、升温速率控制、降温保温时间控制等。

本发明的进一步目的是，对影响喷嘴耐冲蚀性能的其它相关因素，如对渗硼过程中易产生的富硅铁素体软带、渗硼层组织类型和或叶片出汽边渗硼层深度的控制等进行综合控制。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种2Cr12NiW1Mo1V材质汽轮机喷嘴渗硼的方法，其包括：

S1：将喷嘴组安装在渗硼工装底板上，向喷嘴组汽道中装填渗硼剂；