本發(fā)明專利技術(shù)提供9～12%Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸頸部的制造方法及通過該方法制造的軸頸部，在該制造方法中，在9～12wt%Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸頸部形成坡口面，在該坡口面上使用第一焊接材料形成下焊層，再在該下焊層上使用第二焊接材料形成上焊層，第一焊接材料含有C：0.10～0.25wt%、Si：0.20～0.80wt%、Mn：1.0～2.5wt%、Ni：0.4～1.0wt%、Cr：1.0～3.0wt%、Mo：0.2～1.5wt%、V：0.03～0.10wt%，且余量由Fe以及P：0.015wt%以下和S：0.010wt%以下的不可避免的雜質(zhì)組成；第二焊接材料含有C：0.10～0.25wt%、Si：0.20～0.80wt%、Mn：1.0～2.5wt%、Ni：0.4～1.0wt%、Cr：1.0～3.0wt%、Mo：0.2～1.5wt%，且余量由Fe以及P：0.015wt%以下和S：0.010wt%以下的不可避免的雜質(zhì)組成。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
9?12%Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸頸部的制造方法及通過該方法制造的軸頸部
本專利技術(shù)涉及一種蒸汽渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的制造方法。例如涉及一種9?12%Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子(高Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子)的軸頸部(軸承部)的疲勞特性和接合韌性優(yōu)異的9?12%Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的制造方法及通過該方法制造的軸頸部。
技術(shù)介紹
例如在作為火力發(fā)電的中心設(shè)備的蒸汽渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子中使用更高溫高壓的蒸汽來謀求提高火力發(fā)電的效率，因此，在要求耐高溫性及耐高壓性的同時(shí)要求工作可靠性。因此，作為蒸汽渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子，使用高溫材料、即高溫蠕變性優(yōu)異的12%Cr鋼材料的一體鍛造轉(zhuǎn)子(12%Cr鋼制轉(zhuǎn)子)。然而，12%Cr鋼制轉(zhuǎn)子與低Cr鋼制轉(zhuǎn)子相比，存在產(chǎn)生軸頸部的潤滑油中的碳和Cr的碳化化合物而導(dǎo)致滑動(dòng)特性變差的問題。因此，通過在渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸頸部的表面堆焊1%左右的低Cr鋼(低合金鋼的堆焊)，可消除該問題，并且可防止由燒結(jié)或者粘著而引起的損傷。另一方面，在專利文獻(xiàn)I中公開了一種軸頸部不會(huì)破損的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子。該渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子通過如下操作制造:將渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的切削圓筒面預(yù)熱至溫度200?250°C，用C:0.1?0.3%、Mn:1.5 ?2.0%、Cr:0.05 ?0.1%、Si:0.3% 以下、P 和 S 均為 0.03% 以下、余量由 Fe構(gòu)成的焊條實(shí)施多層堆焊，加熱至200°C，在120°C下保持10小時(shí)后，將整體加熱至680°C，接著以每小時(shí)5°C冷卻至300°C。另外，在專利文獻(xiàn)2中公開了一種抑制在軸承部發(fā)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力從而賦予軸部表面強(qiáng)度的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子。該渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的特征在于，將C:0.05?0.35%、S1:0.10?1.00%、Mn:0.10 ?1.00%、Mo:0.10 ?2.00%、Cr:0.30 ?2.80%、V:0.05 ?0.35%、N1:0.50 ?4.00%、且余量由鐵構(gòu)成的合金堆焊在軸承部上。在專利文獻(xiàn)3中公開了一種沒有低溫開裂、高溫開裂及氣孔等缺陷且具有足夠的強(qiáng)度等的12%Cr鋼制蒸汽渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸。記載了該12%Cr鋼制蒸汽渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸的軸頸部為 C:0.11 ?0.17%、Si:0.2 ?0.6%、Mn: 1.0 ?2.5%、P:0.03% 以下、S:0.015% 以下、Cr:1.1?1.6%、Mo:0.1?1.6%、V:0.04%以下、余量由Fe構(gòu)成的堆焊金屬。在該專利文獻(xiàn)3中記載了通過組合低Cr低Mo鋼的焊絲和燒結(jié)型焊劑，利用埋弧焊接法進(jìn)行下焊層焊接，接著利用同樣的焊接法進(jìn)行上焊層焊接來制造。在專利文獻(xiàn)4中公開了一種軸頸部具有足夠的強(qiáng)度且焊接殘留應(yīng)力小的5?13%Cr系渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子。該5?13%Cr系渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子可通過如下操作制造:用碳鋼系的焊接材料對渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸頸部實(shí)施下焊層焊接后，用含有少量的Cr、Ni和Mo的低合金鋼系的焊接材料實(shí)施上焊層焊接。在專利文獻(xiàn)5中公開了一種具有高水平的疲勞強(qiáng)度和耐燒結(jié)性、且防止微小焊接缺陷產(chǎn)生的12%Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸承部的堆焊方法。在該堆焊方法中，在與12%Cr鋼渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸承之間的接觸面下側(cè)用含有C:0.03?0.2%、Si:0.2?2.0%、Μη:0.5?3.0%、Ni:3.0%以下、Cr:1.0?4.0%、選自Al、T1、Zr中的至少I種且總量為0.05?1.5%、H:3.0ppm以下、進(jìn)而以滿足一定的關(guān)系式的條件含有選自Nb、V、W、T1、Mo中的至少I種,且余量基本上由Fe構(gòu)成的焊接材料焊接下焊層側(cè)，再用含有C:0.03?0.2%、S1:0.2?2.0%、Mn:0.5 ?3.0%、Ni:3.0% 以下、Cr:1.0 ?2.5%、Mo:0.1 ?1.5%、Nb:0.05% 以下、V:0.1%以下、選自Al、T1、Zr中的至少I種且總量為0.05?1.5%、H:3.0ppm以下，且余量基本上由Fe構(gòu)成的焊接材料焊接上焊層側(cè)。在專利文獻(xiàn)6 (日本特開2011-11240號公報(bào))中公開了使用含有C:0.03?0.2%、S1:0.2 ?1.0%、Mn:0.5 ?3.0%、N1:0.1 ?0.5%、Cr:1.0 ?2.5%、Mo:0.1 ?1.5%、Ti:0.008?0.05%，且余量由Fe構(gòu)成的堆焊用材料形成渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸承部的方案。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開昭55-16744號公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開昭57-137456號公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開平4-81293號公報(bào)專利文獻(xiàn)4:日本特開平6-272503號公報(bào)專利文獻(xiàn)5:日本特開平9-76091號公報(bào)專利文獻(xiàn)6:日本特開2011-11240號公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)要解決的課題然而，在專利文獻(xiàn)I記載的技術(shù)中，存在如下問題:容易在焊接接合部(以下，簡稱為接合部)引起鐵素體的產(chǎn)生，由此引起接合部的韌性和疲勞強(qiáng)度不充分。另外，在專利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)中，未必分為下層和上層進(jìn)行堆焊。另外，存在用作脫氧材料的Mn的量少，無法確保接合部的焊縫強(qiáng)度這樣的課題。專利文獻(xiàn)3的技術(shù)未必將第一層作為下焊層、第二層以后作為上焊層，3層以上使用上述合金。另外，由于V的量也少，因此，在接合部中容易產(chǎn)生鐵素體層，韌性有可能變差。在專利文獻(xiàn)4記載的技術(shù)中，存在如下課題:在下焊層中使用純鐵或在鐵中加入了 Mn等的低合金鋼，但由于該部分的12%鉻的渦輪軸的金屬被稀釋，結(jié)果，在中間層中形成了部分強(qiáng)度弱的部分。在專利文獻(xiàn)5的技術(shù)中，在焊接材料中加入用作脫氧材料的Al、T1、Zr的至少一種，但在通過埋弧焊進(jìn)行堆焊的情況下，焊渣的剝離性變差，焊渣容易卷入到多道焊接部中。然而，在專利文獻(xiàn)6中記載了擔(dān)心埋弧焊中會(huì)卷入焊渣而通過TIG焊接來進(jìn)行，這與本申請的主旨不同。進(jìn)而，在TIG焊接中，由于焊接熔透率小，因此，焊接金屬往往不易被母材稀釋，且在焊接材料中不含V。本專利技術(shù)正是鑒于這樣的情況而完成的，其目的在于提供一種提高與軸頸部焊接的熔敷金屬的強(qiáng)度，并改善接合部的疲勞特性及接合韌性的9?12%Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的制造方法及通過該方法制造的9?12重量％Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸頸部。解決課題的手段根據(jù)上述目的的第一專利技術(shù)的9?12重量％Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的制造方法，包括以下工序:第一工序，在相當(dāng)于9?12重量％Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸頸部的部位形成坡口面；第二工序，在所述坡口面上使用第一焊接材料通過單道焊形成下焊層，所述第一焊接材料含有c:0.10?0.25重量％、S1:0.20?0.80重量％、Mn:1.0?2.5重量％、Ni:0.4 ?1.0 重量 ％、Cr: 1.0 ?3.0 重量 ％、Mo:0.2 ?1.5 重量 ％、V:0.03 ?0.10 重量 ％，且余量由Fe以及P:0.015重量％以下和S:0.010重量％以下的不可避免的雜質(zhì)組成；和第三工序，在所述下焊層上使用第二焊接材料通過多道焊形成上焊層，所述第二焊接材料含有c:0.10?0.25重量％、S1:0.20?0.80重量％、Mn:1.0?2.5重量％、Ni:0.4?1.0重量％、Cr:1.0?3.0重量％、Mo:0.2?1.5重量％，且余量由Fe以及P:0.015重量％以下和S:0.010重量％以下的不可避免的雜質(zhì)組成；和第四工序，對形成了所述上焊層的所述軸頸部實(shí)施除去應(yīng)力的熱處理，在焊接所述下焊層的第本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
9～12重量%Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于，包括以下工序：第一工序，在相當(dāng)于9～12重量%Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸頸部的部位形成坡口面；第二工序，在所述坡口面上使用第一焊接材料通過單道焊形成下焊層，所述第一焊接材料含有C：0.10～0.25重量%、Si：0.20～0.80重量%、Mn：1.0～2.5重量%、Ni：0.4～1.0重量%、Cr：1.0～3.0重量%、Mo：0.2～1.5重量%、V：0.03～0.10重量%，且余量由Fe以及P：0.015重量%以下和S：0.010重量%以下的不可避免的雜質(zhì)組成；和第三工序，在所述下焊層上使用第二焊接材料通過多道焊形成上焊層，所述第二焊接材料含有C：0.10～0.25重量%、Si：0.20～0.80重量%、Mn：1.0～2.5重量%、Ni：0.4～1.0重量%、Cr：1.0～3.0重量%、Mo：0.2～1.5重量%，且余量由Fe以及P：0.015重量%以下和S：0.010重量%以下的不可避免的雜質(zhì)組成；和第四工序，對形成了所述上焊層的所述軸頸部實(shí)施除去應(yīng)力的熱處理，在焊接所述下焊層的第一焊接材料中含有所述重量%的V，抑制在所述應(yīng)力除去后的接合部附近的熔敷金屬上鐵素體組織的生成，并進(jìn)行均勻的回火以促進(jìn)馬氏體組織和貝氏體組織的生成。...
【技術(shù)特征摘要】
2012.09.06 JP PCT/JP2012/0727871.9?12重量％Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于，包括以下工序:第一工序，在相當(dāng)于9?12重量％Cr鋼制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸頸部的部位形成坡口面；第二工序，在所述坡口面上使用第一焊接材料通過單道焊形成下焊層，所述第一焊接材料含有C:0.10?0.25重量％、S1:0.20?0.80重量％、Mn:1.0?2.5重量％、N1:0.4?1.0重量％、Cr: 1.0?3.0重量％、Mo:0.2?1.5重量％、V:0.03?0.10重量％，且余量由Fe以及P:0.015重量％以下和S:0.010重量％以下的不可避免的雜質(zhì)組成；和 第三工序，在所述下焊層上使用第二焊接材料通過多道焊形成上焊層，所述第二焊接材料含有c:0.10?0.25重量％、S1:0.20?0.80重量％、Mn:1.0?2.5重量％、N1:0.4?1.0重量％、Cr:1.0?3.0重量％、Mo:0.2?1.5重...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：岡村義弘，分島泰，
申請(專利權(quán))人：日本鑄鍛鋼株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國別省市：
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