本发明专利技术提供一种用于空分装置的进口导叶材料及其制备方法，主要解决现有马氏体不锈钢2Cr13作为进口导叶材料时，所加工导叶的焊接工艺性、强度及耐蚀性均不理想的技术问题。本发明专利技术基于工艺性需求同时结合适用条件，按重量百分比精确限定各原料的用量，各成分以重量百分比计包括：0.05％≤C≤0.12％；0.1％≤Si≤0.6％；0.1％≤Mn≤0.6％；P≤0.040％；S≤0.030％；10.0％≤Cr≤12.0％；0.2％≤Ni≤0.5％；0.2％≤Mo≤0.5％；0.01％≤Cu≤0.35％；0.01％≤V≤0.05％；其余为Fe。另外，C当量为＜0.8；Cr当量为6～10；Ni当量为2～4。通过冶炼、锻造、热处理进行制备，进而得到与马氏体不锈钢2Cr13相比，焊接工艺性好且强度及耐蚀性能均有所提升的进口导叶材料。蚀性能均有所提升的进口导叶材料。
【技术实现步骤摘要】
一种用于空分装置的进口导叶材料及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种导叶材料，尤其涉及一种用于空分装置的进口导叶材料及其制备方法。
技术介绍
[0002]空分装置是一种将空气各气体组份分离的工业设备，其在一定工况范围内运行，通过提高装置的调节性能可有效节约能源。导叶调节是通过改变进口导叶角度从而改变气流预旋的调节方法，与其它调节方法相比，导叶调节机构具有结构简单、可以在不停车条件下调节及可实现自动化调节等优点，具有广阔的应用前景与研究价值。
[0003]采用导叶调节机构调节时，进口导叶承受了气流压力和反射作用产生的弯曲应力，以及叶型表面不对称曲线和气流压力交互作用产生的扭应力等交变载荷，受力复杂且受力变化较大，因此要求进口导叶的材料需有一定的强度。同时，由于工作介质为空气，空气中含有水分、二氧化碳、碳氢化合物等杂质，且空分装置管道或入口经常会设置喷淋装置，因此要求材料具有一定的耐蚀性。
[0004]现有进口导叶的外轮廓通常如图1所示，其长约660mm、宽约100mm、高约100mm，整体尺寸规格比较大；从截面变化情况可以分为叶柄、凸台、叶身三部分，每部分之间的截面尺寸变化均较大。现有进口导叶的材料一般选用透平旋转机械叶片常用材料马氏体不锈钢2Cr13，该材料的屈服强度要求为≥450MPa，成型方式为自由锻，形成整体大锻件。但该类材质同时也存在以下缺陷：
[0005](1)现有的马氏体不锈钢2Cr13由大块锻件材料加工而成，大块锻件在经过热处理后，材料表面与芯部的力学性能和组织性能存在差异，而在加工过程中，将材料强度较好的表面部分加工除去，所剩部分为强度稍差的芯部，由此导致进口导叶的强度等力学性能并不理想。
[0006](2)现有的马氏体不锈钢2Cr13的焊接工艺性较差。
[0007](3)机组会不定期喷水，由空分装置现场运行反馈，进口导叶的耐水腐蚀性能并不理想。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于提供一种用于空分装置的进口导叶材料及其制备方法，主要解决现有的马氏体不锈钢2Cr13作为进口导叶材料时，所加工导叶的焊接工艺性、强度及耐蚀性均不理想等技术问题。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术的技术解决方案为：
[0010]一种用于空分装置的进口导叶材料，其特殊之处在于，成分以重量百分比计包括：0.05％≤C≤0.12％；0.1％≤Si≤0.6％；0.1％≤Mn≤0.6％；P≤0.040％；S≤0.030％；10.0％≤Cr≤12.0％；0.2％≤Ni≤0.5％；0.2％≤Mo≤0.5％；0.01％≤Cu≤0.35％；0.01％≤V≤0.05％；其余为Fe；
[0011]其中，C当量＜0.8；Cr当量为6
‑
10；Ni当量为2～4；
[0012]所述C当量是指将成分中的各种元素对共晶点实际碳量的影响折算成碳的增减，C当量＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10；所述Ni当量表示奥氏体形成元素的总含量，Ni当量＝Ni+30C+0.5Mn+0.25Cu；所述Cr当量表示马氏体形成元素的总含量，Cr当量＝20
‑
(Cr+1.5Ni+0.7Si+0.75Mn+0.6Mo+1.5V+0.2Cu)。
[0013]进一步地，进口导叶材料的成分以重量百分比计包括：C：0.08％；Si：0.3％；Mn：0.5％；P：0.020％；S：0.005％；Cr：11.0％；Ni：0.3％；Mo：0.3％；Cu：0.20％；V：0.01％；其余为Fe。
[0014]此外，本专利技术还提供了一种用于空分装置的进口导叶材料的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0015]步骤1】冶炼
[0016]1.1)按照所述进口导叶材料的成分及其重量百分比称取原料；
[0017]1.2)对所称取的原料混合后进行冶炼和铸造，获得一次钢锭；
[0018]1.3)对一次钢锭在真空状态下进行二次冶炼和浇注，获得二次钢锭；
[0019]步骤2】锻造
[0020]将步骤1.3)得到的二次钢锭在奥氏体单相区进行锻造，堆冷到室温，即获得进口导叶的锻件；
[0021]步骤3】热处理
[0022]对进口导叶的锻件依次进行淬火热处理、回火热处理，得到用于空分装置的进口导叶材料。
[0023]进一步地，步骤2】中，所述奥氏体单相区的始锻温度为1100℃～1150℃，终锻温度为850℃～900℃，锻造比4～6。
[0024]进一步地，步骤3】中，所述淬火热处理具体为，将锻件在低于250℃的温度下入炉，加热至930～980℃，保温3h～6h，出炉后油冷至低于150℃。
[0025]进一步地，步骤3】中，所述回火热处理具体为，将淬火热处理后的锻件在低于250℃的温度下入炉，加热至730～770℃，保温2h～4h，出炉后空冷至低于150℃。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]1、本专利技术的进口导叶材料，基于提高导叶零件的材料利用率，结合工艺性需求和零件适用条件，按重量百分比限定各原料成分的含量，尤其是铬、镍、钼、铜、钒元素的含量，同时，控制碳当量、铬当量、镍当量，保证了大型、大截面变化对材料焊接工艺性的要求以及空分装置调节时对零件强度的要求和喷水设置对材料的耐腐蚀性能要求。另外，本专利技术的进口导叶材料的强度等力学性能略优于2Cr13材料，焊接工艺性、耐腐蚀性优于2Cr13材料。
[0028]2、本专利技术在现有2Cr13材料的基础上，结合理论研究和导叶零件的工艺性要求，通过反复试验、验证，优化了原料成分及其制造工艺，得到了一种新型焊接工艺性好且耐腐蚀性优的不锈钢材料，适用于空分装置进口导叶，能够有效解决目前空分装置进口导叶材料2Cr13自由锻成型时加工量大而导致材料的力学性能变差等问题，具有使用寿命长的优点。
[0029]3、本专利技术进口导叶材料的制备方法，整体工艺简单，尤其是冶炼工艺，不同于2Cr13的常规电渣重熔冶炼，仅经过真空冶炼，然后依次经锻造以及淬火热处理和回火热处理，降低了制造工艺的难度，更有利于推广使用。
附图说明
[0030]图1为进口导叶的结构示意图；
[0031]图2为采用本专利技术实施例一制备得到的进口导叶材料的金相组织图；
[0032]图3为现有马氏体不锈钢2Cr13的金相组织图。
具体实施方式
[0033]本专利技术的设计原理为：通过进口导叶材料及其制备方法的研究，获得与马氏体不锈钢2Cr13相比，焊接工艺性更优、强度和耐蚀性有所提升及材料成本相当的新型进口导叶材料。
[0034]以下结合具体实施例及附图对本专利技术的技术方案做进一步详细的描述。
[0035]本专利技术提供一种用于空分装置的进口导叶材料，主要成分以重量百分比计，具体包括：0.05％≤C≤0.12％；0.1％≤Si≤0.6％；0.1％≤Mn≤0.6％；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于空分装置的进口导叶材料，其特征在于，成分以重量百分比计包括：0.05％≤C≤0.12％；0.1％≤Si≤0.6％；0.1％≤Mn≤0.6％；P≤0.040％；S≤0.030％；10.0％≤Cr≤12.0％；0.2％≤Ni≤0.5％；0.2％≤Mo≤0.5％；0.01％≤Cu≤0.35％；0.01％≤V≤0.05％；其余为Fe；其中，C当量＜0.8；Cr当量为6～10；Ni当量为2～4；所述C当量是指将成分中的各种元素对共晶点实际碳量的影响折算成碳的增减，C当量＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10；所述Ni当量表示奥氏体形成元素的总含量，Ni当量＝Ni+30C+0.5Mn+0.25Cu；所述Cr当量表示马氏体形成元素的总含量，Cr当量＝20
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(Cr+1.5Ni+0.7Si+0.75Mn+0.6Mo+1.5V+0.2Cu)。2.根据权利要求1所述的用于空分装置的进口导叶材料，其特征在于，成分以重量百分比计包括：C：0.08％；Si：0.3％；Mn：0.5％；P：0.020％；S：0.005％；Cr：11.0％；Ni：0.3％；Mo：0.3％；Cu：0.20％；V：0.01％；其余为Fe。3.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：支金花，张海存，韩增福，魏怡航，师尧，
申请(专利权)人：西安陕鼓动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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