[发明专利]一种提升汽轮机阀杆抗高温氧化性能的复合制造方法

说明书

本发明涉及一种提升汽轮机阀杆抗高温氧化性能的复合制造方法，包括如下步骤：第一步：采用等离子堆焊设备，钴基合金粉末，在阀杆表面形成原子冶金结合的0.5‑1.2mm厚的钴基堆焊层；第二步：对阀杆进行去应力回火，消除部分异种金属熔合内应力；第三步：车削加工至最终尺寸+（0.05‑0.10）mm的磨削余量；第四步：在钴基合金堆焊层表面进行激光冲击强化处理；第五步：磨削，抛光至装配尺寸；第六步：物理气相沉积一层（2‑12）μm抗1100℃的高温氧化涂层（Cr‑Al）。上述工艺解决了汽轮机阀杆常发生的卡涩问题，提高了汽轮机组的安全性与可靠性。

技术领域

本发明涉及阀杆加工领域，尤其涉及一种提升汽轮机阀杆抗高温氧化性能的复合制造方法。

背景技术

原汽轮机主蒸汽阀门和蒸汽调节阀门上使用的阀杆材料为12%Cr马氏体不锈耐热钢（例如20Cr12NiMoV1），调质处理后对阀杆表面进行氮化（渗氮）处理；使用上述材料及工艺制造的阀杆，在使用过程中，阀杆氧化皮增长过快，导致阀门卡涩；这主要是12%Cr马氏体不锈耐热钢在高温（538℃或566℃）水蒸汽的长时间作用下，会发生腐蚀与氧化，并且氮化工艺会加速此类阀杆的高温氧化；后期有人尝试用GH901合金材料，固溶＋时效，再经表面氮化处理，提升阀杆的抗高温氧化性能，但仍未解决此类阀杆长时间高温服役下氧化皮增长过快及脱落，致使调节阀门卡涩问题，制约汽轮机组的安全运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种提升汽轮机阀杆抗高温氧化性能的复合制造方法，解决了汽轮机组阀杆常发生的卡涩问题，提高了汽轮机组的安全性与可靠性。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种提升汽轮机阀杆抗高温氧化性能的复合制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：采用等离子堆焊设备，钴基合金粉末，在阀杆表面形成冶金结合的0.5-1.2mm厚的钴基堆焊层；

第二步：对阀杆进行去应力回火，保温时间3-8h，消除部分异种金属熔合内应力；

第三步：机械加工至最终尺寸+（0.05-0.10）mm的磨削余量；

第四步：在钴基合金堆焊层表面进行激光冲击强化处理：

第五步：磨削，抛光至装配尺寸；

第六步：物理气相沉积一层（2-12）μm抗1100℃的高温氧化涂层（Cr-Al）。

优选的，第一步中采用的钴基合金粉末，以质量分数计，由如下组分组成，碳0.3-0.5%、铬24-27%、铁0.8-1.3%、锰0.4-0.6%、钼0.7-1.2%、镍9.5-12.0%、硅0.3-0.4%、钨7-9%，余量为钴。

优选的，第一步中采用的钴基合金粉末，以质量分数计，由如下组分组成，碳0.40%、铬25.5%、铁1.0%、锰0.5%、钼1.0%、镍10.0%、硅0.36%、钨8.5%，余量为钴。

优选的，等离子堆焊工艺的技术参数为：喷嘴直径2.5mm，电流100-150A，脉冲焊接时间700ms，停留时间300ms，焊接速度200mm/min，搭接率50 %，送粉量6-9 g/min。

优选的，步骤二中的阀杆为12%Cr马氏体不锈耐热钢材质阀杆，进行520-580℃去应力回火。

优选的，步骤二中的阀杆为GH901合金材料阀杆，进行630-680℃去应力回火后。

优选的，第四步激光冲击的具体参数为：激光波长1.06 μm，脉冲时间为22 ns，功率为8-10 J，光斑直径为2.5 mm，频率10 Hz，选用流动自来水为约束层，黑漆为吸光涂层。