[其他]改进选定的铬-钼改良型合金钢高温特性和可焊性的方法

说明书

本发明涉及改进9铬-1钼改良型合金钢高温特性和焊接性的方法，更具体地说，是涉及改进由这些合金制成的锻件的室温屈服强度。

在1982年4月7日出版的，由P.Patriarca撰写，题为“改良型9Cr-1Mo钢技术大纲和用于ASTM    Section    Ⅰ和Ⅷ设计分析的数据”的报告中，橡树岭国家实验室（ORNL）提出大量有关它们的新9铬-1钼改良（9CR-1    Mo    mod.）合金的技术数据。这种新型ORNL合金是现有9Cr-1    Mo合金的改进。由ORNL对9Cr-1    Mo合金的化学组成所做的新改进使合金的高温特性有显著的提高。这种新型ORNL    9Cr-1    Mo改良合金钢，作为一种ASTM标准规格列入表1中，目前在市场上是大批供应的。

表1    ORNL    9    CR-1    Mo    改良合金的

ASTM商品锻件规格细则

规格：ASTM    A-182，F91//

化学性质

元素    范围（wt.%）

C    0.08-0.12

Mn    0.30-0.50

Si    0.2-0.5

P    0.02最大

S    0.01最大

Cr    8-9.5

Ni    0.4最大

Mo    0.85-1.05

Cu    0.1最大

V    0.18-0.25

Nb    0.06-0.10

N    0.03-0.07

Al    0.04最大

拉伸性和硬度要求

抗拉强度，最小，Ksi    85

屈服强度，最小，Ksi    60

%延伸率，最小，    20

收缩面积，最小，    40

布氏硬度值，最大    248

热处理

正火温度    -    1900至2000°F

回火温度    -    1350°F（最低）

ORNL提出表1说明的9Cr-1    Mo改良型合金的主要宗旨是生产出一种合金，该合金的高温强度、韧性和耐腐蚀性比先有的21/4    Cr-1    Mo压力容器钢具有相当大的改进。ORNL预期新型9    Cr-1    Mo改良合金将用于制造锅炉管道、各种锅炉构件，和一般用以取代21/4    Cr-1    Mo压力容器另件。

按常规，高压蒸汽轮机的转子是由铬-锰-钒（Cr-Mo-V）合金锻件制成：由于业已通晓的设计要求，非常希望这种Cr-Mo-V转子的室温屈服强度是在约85至约100Ksi范围内。然而，如表1所示，在ASTM规范A-182，F91（表1）中列出的ORNL9    Cr-1    Mo    mod，（改良型）合金钢只能具有接近60Ksi的屈服强度。所以至少从表面上看，ORNL    9    Cr-1    Mo    mod，合金钢不能用于高压蒸汽轮机转子的制造。但另一方面，众所周知，在本发明应用的技术中，设计工程师们不断地研究改进的材料以提高涡轮结构质量，特别是增加涡轮机整机的额定运行寿命，本发明即是进行这种研究所取得的一个成果。

因此，本发明是属于改进9    Cr-1    Mo    mod，合金钢的高温特性和焊接性能的一种方法，其特征是通过上述合金在低于ASTM    A-182，F91规定的回火温度1350°F（最低）下进行回火，即回火的温度范围为1275°F至1300°F使合金的上述性能得到改善的。

特别是当合金做成锻件，并且在一段时间内（最好是5～20小时）进行回火时;就足以得到85～100Ksi的室温屈服强度。锻件可以是高压蒸汽涡轮机转子的另件或部件，在回火前或回火后可将它们焊接在一起。

本发明可以使涡轮机承受较高的操作温度，同时，由于涡轮机的构件可用较薄的材料建造，因而能减少重量和降低能量损失从而改进运行特性。此外，对诸如转子之类的高压部件能进行焊接修补以补偿在役损坏也是人们所期望的。按照本发明，一种可焊9    Cr-1Mo    mod合金钢用新方法进行热处理可以得到超过现有Cr-Mo-V高压转子工业标准的特优高温特性。本发明的新型热处理方法可提供一种可焊性较高的涡轮机转子合金，它易于进行焊接修补并/或能以开始时将小的锻造另件焊接在一起的方法制造出全尺寸转子。