[发明专利]用于制造高压截止阀的壳体中间部件的方法

说明书

本发明涉及一种用于由耐高温的钢制造高压截止阀的壳体中间部件(1)的方法，其中，两个模锻的具有锻接的套管(4a、4b)的壳体中间部件半壳(1a、1b)通过电子射线焊接方法在无焊接添加物的情况下通过对接的焊缝(2)相互焊接，所述焊缝在横向于所述套管延伸的、划分所述壳体中间部件的平面(3)中延伸。为了在最佳制造成本的情况下提高疲劳强度并降低重量，本发明建议，在焊缝因子WSF＝1的基础上对各壳体中间部件半壳的壁厚进行整体设计，并且在产生所述焊缝之后，使整个壳体中间部件经受彻底的热处理，所述热处理包括加热至相变温度、淬火和回火，其中，各壳体中间部件半壳的壁在考虑静态负荷、热负荷和热力学负荷的情况下设计得尽可能薄。

技术领域

本发明涉及一种用于由耐高温的钢制造高压截止阀的壳体中间部件的方法，其中，两个模锻的具有锻接的套管的壳体中间部件半壳通过电子射线焊接方法在无焊接添加物的情况下通过对接的焊缝相互连接，所述焊缝在横向于所述套管延伸的、划分所述壳体中间部件的平面中延伸。

背景技术

这种方法例如由DE10010367B4已知。但是考虑到在此期间要求的增加现在碰到许多问题，更确切地说是由于以下原因：

近年来在越来越多的领域使用了来自风能和太阳能发电机的所谓可再生能量，用于供应电能。因为不能持续地提供这些能量来源，所以对于这些不可避免的供能漏洞来说，热电站是必须的，其功率根据需要必要时在白天快速地上下变化。这导致，热电站的所有导热设备不仅必须承受为达到高效率所需的超过600℃的高温以及超过200bar的压力，而且还必须附加承受温度梯度陡直的温度变化。由于此原因，对于这种热电站的设备来说，只能使用耐高温的钢材，尤其是马氏体的9至12％的铬钢，例如X10CrMoVNb9-1(材料号1.4903，简称P91)或X10CrWMoVNb9-2(材料号1.4901，简称P92)。必要时，也能够应用其它耐高温的钢材。

尤其对于由耐高温的钢材构成的构件上的焊缝来说，上面提到的新的负荷谱是有问题的。对于这种钢材来说，由于其接合复杂性，疲劳强度(Zeitstandfestigkeit)在焊缝的热影响区内会明显降低，这通过焊缝的局部热处理也无法消除。由于此原因，对于由这种耐高温的钢制成的、受压的、焊接的壳体来说，相关的检测和监控规则要求考虑足够的焊缝因子WSF(weld strength factor)，并且尤其允许使用必要时填充所述焊缝的焊接添加物。

所述“焊缝因子”WSF随着试验温度的上升而快速明显变小。因此，例如对于12％的CrMoV-钢来说，在试验温度为500℃时需要WSF＝0.8的焊缝因子，并且在试验温度为600℃时需要WSF＝0.5的焊缝因子。这意味着，在试验温度超过600℃时必须使壁厚(至少在焊缝区域)加倍。这当然会明显增加重量。

但如果壳体经常遭受具有陡直的温度梯度的大的温度波动，基于所述焊缝因子WSF所需的壁的加厚会影响该壳体的疲劳强度。对于厚的壁来说，从内朝外或者从外朝内的温度差异会在材料的内部引起强烈的多轴线的应力，这会对疲劳强度产生不利影响。由于焊缝因子不佳而加厚壁会使壳体对快速的温度波动敏感。

在使用电子射线焊接方法时不使用焊接添加物，因此无需困难地选择合适的焊接添加物。但在电子射线焊接时沿着焊缝产生了狭窄的热影响区(WEZ)，在此热影响区中出现了影响疲劳强度的组织变化。在这种借助电子射线焊接方法制成的焊缝方面借助中子衍射实施的最新的研究得出：即使试图事后借助按现在技术常见的局部热处理使这些焊缝无应力，仍然还在这种焊缝的附近区域会留下影响疲劳强度的应力(参照“Charakterisationof Residual Stress in Electron Beam welded P91 Plates by NeutronDiffraction”，公开发表在International Journal of Metalurgical Engineering2013，2(1):79-84)。