一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法.pdf

一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法。本发明涉及一种提高汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法。一、加工材料；二、热处理；三、固溶处理；四、时效处理；五、后处理。本发明主要优点是高温持久寿命长，材料持久高温性能提高近一倍，产品合格率高，不具有缺口敏感性，产品可靠性提高。

1.  一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、加工材料：将GH4169棒材机械加工成螺栓材料；
二、热处理：把步骤一得到的螺栓材料放入加热炉中，将炉温由室温升温至温度为790～810℃，并在温度为790～810℃的条件下保温1h～3h；
三、固溶处理：将炉温由温度为790～810℃升至温度为1010～1030℃，并在温度为1010～1030℃的条件下保温1h～2h，保温结束后出炉空冷至室温，得到固溶处理后的螺栓材料；
四、时效处理：将步骤三得到的固溶处理后的螺栓材料装炉，然后将炉温加热至温度为710～730℃，并在温度为710～730℃的条件下保温10h，然后以50℃/h的降温速度由温度为710～730℃降至温度为610～630℃，并在温度为610～630℃的条件下保温10h，保温结束后出炉空冷至室温，得到时效处理后的螺栓材料；
五、后处理：将步骤四得到的时效处理后的螺栓材料进行螺栓内孔喷丸保证表面呈均匀压应力状态，控制螺栓在热紧过程中的加热温度不超过620℃，控制螺栓在热紧过程中预紧力均匀。

2.  根据权利要求1所述的一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法，其特征在于步骤二中把步骤一得到的螺栓材料采用热装炉放入炉中，将炉温由室温升温至温度为795～805℃，并在温度为795～805℃的条件下保温1.5h～2.5h。

3.  根据权利要求1所述的一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法，其特征在于步骤二中把步骤一得到的螺栓材料采用热装炉放入炉中，将炉温由室温升温至温度为800℃，并在温度为800℃的条件下保温2h。

4.  根据权利要求1所述的一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法，其特征在于步骤三中将炉温由温度为795～805℃升至温度为1015～1025℃，并在温度为1015～1025℃的条件下保温1h～2h。

5.  根据权利要求1所述的一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法，其特征在于步骤三中将炉温由温度为800℃升至温度为1020℃，并在温度为1020℃的条件下保温1h～2h。

6.  根据权利要求1所述的一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法，其特征在于步骤四中将步骤三得到的固溶处理后的螺栓材料装炉，然后将炉温加热至温度为715～725℃，并在温度为715～725℃的条件下保温10h。

7.  根据权利要求1所述的一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法，其特征在于步骤四中将步骤三得到的固溶处理后的螺栓材料装炉，然后将炉温加热至温度为720℃，并在温度为720℃的条件下保温10h。

8.  根据权利要求1所述的一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法，其特征在于步骤四中以50℃/h的降温速度由温度为715～725℃降至温度为615～625℃，并在温度为615～625℃的条件下保温10h。

9.  根据权利要求1所述的一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法，其特征在于步骤四中以50℃/h的降温速度由温度为720℃降至温度为620℃，并在温度为620℃的条件下保温10h。

一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法
技术领域
本发明涉及一种提高汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法。
背景技术
我厂出产的超超临界汽轮机发电技术要求汽轮机组具中分面螺栓在较高的应力条件具有更好的高温持久性能。国内外研究表明对于同种材料晶粒较大的有利于提高高温持久性能，然而通过较高固溶温度延长固溶时间的热处理方法虽然可以提高材料的持久性能，但这种方法会降低才料的强度，而且还极容易导致材料出现缺口敏感性，经常导致热处理产品不合格，甚至导致螺栓在装机和服役过程中发生断裂，反而降低了机组的安全性。
如何在保障机组安全的前提下，尽可能挖掘GH4169螺栓材料的高温持久性能成为才料工作者关心的话题。另外，由于原材料的不稳定性也有导致该材料热处理产品不合格的情况。
制定合理的热处理制度提高产品热处理过程中的合格率，制定合理的后处理制度保证螺栓材料在泵水和装机过程中不产生缺口敏感性从而保证产品在最终服役过程具有良好高温持久性能对工程技术人员具有一定挑战。
发明内容
本发明解决了现有GH4169材料高温持久性不好以及螺栓材料在泵水和装机过程中易产生缺口敏感性的问题，而提供一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法。
本发明的一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法按以下步骤进行：
一、加工材料：将GH4169棒材机械加工成螺栓材料；
二、热处理：把步骤一得到的螺栓材料放入加热炉中，将炉温由室温升温至温度为790～810℃，并在温度为790～810℃的条件下保温1h～3h；
三、固溶处理：将炉温由温度为790～810℃升至温度为1010～1030℃，并在温度为1010～1030℃的条件下保温1h～2h，保温结束后出炉空冷至室温，得到固溶处理后的螺栓材料；
四、时效处理：将步骤三得到的固溶处理后的螺栓材料装炉，然后将炉温加热至温度为710～730℃，并在温度为710～730℃的条件下保温10h，然后以50℃/h的降温速度由温 度为710～730℃降至温度为610～630℃，并在温度为610～630℃的条件下保温10h，保温结束后出炉空冷至室温，得到时效处理后的螺栓材料；
五、后处理：将步骤四得到的时效处理后的螺栓材料进行螺栓内孔喷丸保证表面呈均匀压应力状态，控制螺栓在热紧过程中的加热温度不超过620℃，控制螺栓在热紧过程中预紧力均匀。
本发明的有益效果：
本发明主要优点是高温持久寿命长，材料持久高温性能提高近一倍，产品合格率高，不具有缺口敏感性，产品可靠性提高。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法按以下步骤进行：
一、加工材料：将GH4169棒材机械加工成螺栓材料；
二、热处理：把步骤一得到的螺栓材料放入加热炉中，将炉温由室温升温至温度为790～810℃，并在温度为790～810℃的条件下保温1h～3h；
三、固溶处理：将炉温由温度为790～810℃升至温度为1010～1030℃，并在温度为1010～1030℃的条件下保温1h～2h，保温结束后出炉空冷至室温，得到固溶处理后的螺栓材料；
四、时效处理：将步骤三得到的固溶处理后的螺栓材料装炉，然后将炉温加热至温度为710～730℃，并在温度为710～730℃的条件下保温10h，然后以50℃/h的降温速度由温度为710～730℃降至温度为610～630℃，并在温度为610～630℃的条件下保温10h，保温结束后出炉空冷至室温，得到时效处理后的螺栓材料；
五、后处理：将步骤四得到的时效处理后的螺栓材料进行螺栓内孔喷丸保证表面呈均匀压应力状态，控制螺栓在热紧过程中的加热温度不超过620℃，控制螺栓在热紧过程中预紧力均匀。
本实施方式主要优点是高温持久寿命长，材料持久高温性能提高近一倍，产品合格率高，不具有缺口敏感性，产品可靠性提高。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中把步骤一得到的螺栓材料采用热装炉放入炉中，将炉温由室温升温至温度为795～805℃，并在温度为795～805℃的条件下保温1.5h～2.5h。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中把步骤一得 到的螺栓材料采用热装炉放入炉中，将炉温由室温升温至温度为800℃，并在温度为800℃的条件下保温2h。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三中将炉温由温度为795～805℃升至温度为1015～1025℃，并在温度为1015～1025℃的条件下保温1h～2h。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中将炉温由温度为800℃升至温度为1020℃，并在温度为1020℃的条件下保温1h～2h。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四中将步骤三得到的固溶处理后的螺栓材料装炉，然后将炉温加热至温度为715～725℃，并在温度为715～725℃的条件下保温10h。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤四中将步骤三得到的固溶处理后的螺栓材料装炉，然后将炉温加热至温度为720℃，并在温度为720℃的条件下保温10h。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七三之一不同的是：步骤四中以50℃/h的降温速度由温度为715～725℃降至温度为615～625℃，并在温度为615～625℃的条件下保温10h。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤四中以50℃/h的降温速度由温度为720℃降至温度为620℃，并在温度为620℃的条件下保温10h。其他步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果：
试验一：本试验的一种提高GH4169材质的汽轮机紧固件材料高温持久性能的方法按以下步骤进行：
一、加工材料：将GH4169棒材机械加工成螺栓材料；
二、热处理：把步骤一得到的螺栓材料放入加热炉中，将炉温由室温升温至温度为800℃，并在温度为800℃的条件下保温2h；
三、固溶处理：将炉温由温度为800℃升至温度为1020℃，并在温度为1020℃的条件下保温2h，保温结束后出炉空冷至室温，得到固溶处理后的螺栓材料；
四、时效处理：将步骤三得到的固溶处理后的螺栓材料装炉，然后将炉温加热至温度为720℃，并在温度为720℃的条件下保温10h，然后以50℃/h的降温速度由温度为720℃ 降至温度为620℃，并在温度为620℃的条件下保温10h，保温结束后出炉空冷至室温，得到时效处理后的螺栓材料；
五、后处理：将步骤四得到的时效处理后的螺栓材料进行螺栓内孔喷丸保证表面呈均匀压应力状态，控制螺栓在热紧过程中的加热温度不超过610℃，控制螺栓在热紧过程中预紧力均匀。
对照组处理过程如下：
一、加工材料：将GH4169棒材机械加工成螺栓材料；
二、热处理：把步骤一得到的螺栓材料放入加热炉中，将炉温由室温升温至温度为800℃，并在温度为800℃的条件下保温2h；
三、固溶处理：将炉温由温度为800℃升至温度为980℃，并在温度为980℃的条件下保温12h，保温结束后出炉空冷至室温，得到固溶处理后的螺栓材料；
四、时效处理：将步骤三得到的固溶处理后的螺栓材料装炉，然后将炉温加热至温度为720℃，并在温度为720℃的条件下保温10h，然后以50℃/h的降温速度由温度为720℃降至温度为620℃，并在温度为620℃的条件下保温10h，保温结束后出炉空冷至室温，得到时效处理后的螺栓材料；
五、后处理：将步骤四得到的时效处理后的螺栓材料进行螺栓内孔喷丸保证表面呈均匀压应力状态，控制螺栓在热紧过程中的加热温度不超过610℃，控制螺栓在热紧过程中预紧力均匀。
(一)对试验一和对照组处理后的GH4169材料进行力学性能检测以及650℃下高温持久性检测，结果如表1所示：
表1 GH4169不同热处理工艺下力学性能表