[发明专利]大型水电站混流式水轮机涡壳

说明书

技术领域

本发明属于水利发电领域，尤其是水电站设备，特别是涉及一种大型水电站混流式水轮机涡壳。

背景技术

现有水电站混流式水轮机涡壳为了达到轻质化的目的，很多都采用铝合金，但是目前的技术虽然大幅度提高了铝合金的强度，但是由于水轮机涡壳经常会受到比较大的外力冲击，即使高强度的铝合金也不能达到忍受大量长期冲击的强度要求，因此对于大型水电站，需要牺牲轻质化而强化强度。同时由于其工作环境必须需要满足耐腐蚀性的要求。目前有很多水电站采用的是600MPa级的钢板制备而成，因此急需研发出一种高强度且具有良好韧性和焊接性能的混流式水轮机涡壳。

发明内容

本发明的目的在于提出一种大型水电站混流式水轮机涡壳。

具体通过如下技术手段实现：

大型水电站混流式水轮机涡壳，所述涡壳材质的化学成分按重量百分比计为：C：0.08~0.11%，Si：0.23~0.35%，Mn：0.8~1.2%，Nb：0.02~0.08%，Ti：0.02~0.06%，Ni：0.2~0.6%，Alt：0.05~0.10%，V：0.03~0.08%，Cr：0.5~1.1%，Mo：0.38~0.60%，Cu：0.2~0.5%，B：0.001~0.003%，RE：0.02~0.06%，P<0.02%，S<0.01%，N<0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。

其中稀土RE按重量百分比计，Ce为12~18%，Pr为16~23%，余量为La和不可避免的杂质。

所述涡壳的微观结构中回火索氏体+回火马氏体的体积百分比为82~90%，其中在所述大型水电站混流式水轮机涡壳的横截面中，从表面至表面以下2mm处，回火索氏体+回火马氏体的面积率是中心处的1.1~1.3倍；所述中心处为横截面中点线向内外扩展各1mm的面积。

所述大型水电站混流式水轮机涡壳的室温屈服强度为730~790MPa，抗拉强度为890~980MPa，断面伸长率为16~20%，-30℃冲击功为52~62J。

所述大型水电站混流式水轮机涡壳在成型后进行如下热处理步骤：

（1）将大型水电站混流式水轮机涡壳半成品置入淬火炉中，随炉加热到910~950℃（优选930℃），保温30~50min，然后置入淬火油中急冷至290~310℃后吊出进行喷水冷却至室温。

（2）将淬火之后的半成品置入到深冷箱中冷却到-80~-120℃，保持该温度25~35min后出深冷箱恢复至室温。

（3）将深冷之后的半成品置入到回火炉中，随炉加热至560~650℃，保温20~50min后出炉空冷，得到大型水电站混流式水轮机涡壳成品。

本发明的效果在于：

1，通过对大型水电站混流式水轮机涡壳的组分含量进行了改进，尤其是Ti含量的合理限定以及RE的合理添加和含量合理搭配，使得微观结构中TiC微粒能够弥散分布，从而有效抑制晶粒长大，同时添加了RE，配合使用细化了晶粒，使得其综合性能得到了大幅度改善。

2，通过合理限定其微观结构，使得在不增加昂贵元素的情况下涡壳表面处的强度得到增强，总体韧性得到改善。

3，通过组分含量合理限定后与特定热处理制度的配合，使得涡壳强度得到大大增强，尤其是淬火冷却采用两段过程，使得表面处强度得到更加的强化且保证了焊接性能。

具体实施方式

实施例1

大型水电站混流式水轮机涡壳，所述涡壳材质的化学成分按重量百分比计为：C：0.09%，Si：0.28%，Mn：0.9%，Nb：0.06%，Ti：0.03%，Ni：0.5%，Alt：0.08%，V：0.05%，Cr：0.8%，Mo：0.51%，Cu：0.3%，B：0.002%，RE：0.03%，P：0.002%，S：0.002%，N：0.0003%，余量为Fe和不可避免的杂质。

其中稀土RE按重量百分比计，Ce为16%，Pr为18%，余量为La和不可避免的杂质。

所述涡壳的微观结构中回火索氏体+回火马氏体的体积百分比为88%，其中在所述大型水电站混流式水轮机涡壳的横截面中，从表面至表面以下2mm处，回火索氏体+回火马氏体的面积率是中心处的1.2倍；所述中心处为横截面中点线向内外扩展各1mm的面积。