[发明专利]一种用于空分装置的进口导叶材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种用于空分装置的进口导叶材料及其制备方法，主要解决现有马氏体不锈钢2Cr13作为进口导叶材料时，所加工导叶的焊接工艺性、强度及耐蚀性均不理想的技术问题。本发明基于工艺性需求同时结合适用条件，按重量百分比精确限定各原料的用量，各成分以重量百分比计包括：0.05％≤C≤0.12％；0.1％≤Si≤0.6％；0.1％≤Mn≤0.6％；P≤0.040％；S≤0.030％；10.0％≤Cr≤12.0％；0.2％≤Ni≤0.5％；0.2％≤Mo≤0.5％；0.01％≤Cu≤0.35％；0.01％≤V≤0.05％；其余为Fe。另外，C当量为＜0.8；Cr当量为6～10；Ni当量为2～4。通过冶炼、锻造、热处理进行制备，进而得到与马氏体不锈钢2Cr13相比，焊接工艺性好且强度及耐蚀性能均有所提升的进口导叶材料。

技术领域

本发明涉及一种导叶材料，尤其涉及一种用于空分装置的进口导叶材料及其制备方法。

背景技术

空分装置是一种将空气各气体组份分离的工业设备，其在一定工况范围内运行，通过提高装置的调节性能可有效节约能源。导叶调节是通过改变进口导叶角度从而改变气流预旋的调节方法，与其它调节方法相比，导叶调节机构具有结构简单、可以在不停车条件下调节及可实现自动化调节等优点，具有广阔的应用前景与研究价值。

采用导叶调节机构调节时，进口导叶承受了气流压力和反射作用产生的弯曲应力，以及叶型表面不对称曲线和气流压力交互作用产生的扭应力等交变载荷，受力复杂且受力变化较大，因此要求进口导叶的材料需有一定的强度。同时，由于工作介质为空气，空气中含有水分、二氧化碳、碳氢化合物等杂质，且空分装置管道或入口经常会设置喷淋装置，因此要求材料具有一定的耐蚀性。

现有进口导叶的外轮廓通常如图1所示，其长约660mm、宽约100mm、高约100mm，整体尺寸规格比较大；从截面变化情况可以分为叶柄、凸台、叶身三部分，每部分之间的截面尺寸变化均较大。现有进口导叶的材料一般选用透平旋转机械叶片常用材料马氏体不锈钢2Cr13，该材料的屈服强度要求为≥450MPa，成型方式为自由锻，形成整体大锻件。但该类材质同时也存在以下缺陷：

(1)现有的马氏体不锈钢2Cr13由大块锻件材料加工而成，大块锻件在经过热处理后，材料表面与芯部的力学性能和组织性能存在差异，而在加工过程中，将材料强度较好的表面部分加工除去，所剩部分为强度稍差的芯部，由此导致进口导叶的强度等力学性能并不理想。

(2)现有的马氏体不锈钢2Cr13的焊接工艺性较差。

(3)机组会不定期喷水，由空分装置现场运行反馈，进口导叶的耐水腐蚀性能并不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于空分装置的进口导叶材料及其制备方法，主要解决现有的马氏体不锈钢2Cr13作为进口导叶材料时，所加工导叶的焊接工艺性、强度及耐蚀性均不理想等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案为：

一种用于空分装置的进口导叶材料，其特殊之处在于，成分以重量百分比计包括：0.05％≤C≤0.12％；0.1％≤Si≤0.6％；0.1％≤Mn≤0.6％；P≤0.040％；S≤0.030％；10.0％≤Cr≤12.0％；0.2％≤Ni≤0.5％；0.2％≤Mo≤0.5％；0.01％≤Cu≤0.35％；0.01％≤V≤0.05％；其余为Fe；

其中，C当量＜0.8；Cr当量为6-10；Ni当量为2～4；

所述C当量是指将成分中的各种元素对共晶点实际碳量的影响折算成碳的增减，C当量＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10；所述Ni当量表示奥氏体形成元素的总含量，Ni当量＝Ni+30C+0.5Mn+0.25Cu；所述Cr当量表示马氏体形成元素的总含量，Cr当量＝20-(Cr+1.5Ni+0.7Si+0.75Mn+0.6Mo+1.5V+0.2Cu)。