热处理

利用适当的处理实现耐高温

涡轮机和压缩机组件在运行期间经常接触高温。这可能会改变钢结构,导致失效。苏尔寿提供专门的热处理工艺,以提高强度、延性、耐腐蚀性、抗蠕变性和硬度。

燃气涡轮机定子叶片接受耐腐蚀处理

合金钢

这些用于涡轮轴和涡轮机壳体以及压缩机和蒸汽涡轮机的叶片。

  • 钢硬化:含碳的钢可以被加热到非常柔弱的红热条件,并且容易成形。在水中淬火会使其非常坚硬,而且很脆。可以通过在中间温度下的回火来降低这种硬度。
  • 精心设计的热处理可以利用这些效果,以创造强度高但有延性的钢。我们利用这些热处理优化组件的机械性能,并延长设备的使用寿命。
  • 低合金钢含有较低比例的合金元素。这些合金在大约 800°C 以下和以上具有不同的晶体结构。被加热或冷却时,只要过了这个温度,材料就会重结晶。这种工艺可用于细化大型锻件和铸件的晶粒。细晶粒结构具有更好的强度和延性。
  • 快速冷却时,将不会完成重结晶。所得到的结构被称为“马氏体”。马氏体具有高内应力水平。它既坚固又脆,因此对于大多数应用来说容易开裂。
  • 在中间温度(300°C 至 750 C)下进行额外的热处理可将开裂敏感度和硬度降低到合适的值。
  • 对合金进行局部热度高达 800°C 以上的任何活动(如焊接),冷却时,将不可避免地在该区域产生马氏体。因此,除非进行适当的热处理,否则焊缝将变得过脆。
  • 苏尔寿已经制定了相关程序,可以根据您的需要进行定制。

大多数材料的性质由制造过程中的热处理以及它们的成分决定。对于大多数材料,为了获得所需的强度、延性、抗蠕变性、耐腐蚀性或硬度,热处理是绝对必要的。

对于不同的材料组,所需的热处理类型有很大不同。对于给定的材料,制造、焊接、硬化或恢复可能需要不同的热处理。

经验丰富的焊接人员

我们经验丰富的工作人员每天都会焊接涡轮轴和涡轮机壳体以及压缩机和蒸汽涡轮机叶片。成功的关键因素是在焊接操作期间和之后精心设计的热处理程序。

奥氏体钢和锻造超级合金

这些合金通常用于燃烧组件和类似的低应力组件。

合金含有高比例的合金元素。它们的奥氏体结构致密,有利于抗蠕变性,并且在所有温度下都是稳定的。由于没有相变,奥氏体合金在热处理或焊接过程中不会因热循环而变硬。

溶液热处理可用于成品组件,以溶解脆性相和晶界碳化物。过热可能造成不可挽回的晶粒增长。我们谨慎选择流程,以避免损坏组件。

 

燃气涡轮机可以进行热处理,以获得抗蠕变性

高合金和铸造超级合金

这些合金用于燃气涡轮机高温段的叶片。

  • 超级合金包含产生二次相的元素。二次相可以看作是嵌入晶体中沿着合金’晶界排列的砂粒。它们的存在大大提高了抗蠕变性。为获得最佳质量,必须优化其形状和分布。
  • 在钴基合金中,碳化物就是二次相。在镍基合金中,铝(加上钛、铌和/或钽)与镍结合形成 Ni3Al。这个相通常称为“伽马”(γ ’),颗粒通常被称为“沉淀物”。
  • 可以通过热处理产生并成形这些二次相(可以占合金’体积的 50% 或以上)。虽然这些热处理的硬化效果很低,但是通常被称为“沉淀硬化热处理”。它们的目标不是硬化合金,而是在特定温度下产生最适合抗蠕变性的细颗粒分布。
  • 细沉淀物最适用于高强度和中温耐蠕变性;粗沉淀物最适合高温耐蠕变性。
  • 高合金和铸造超级合金可在高温下工作。“操作”可视为长时间的热处理,随着时间的推移可以产生实质性的变化。细沉淀物容易聚结或溶解,粗沉淀物容易变得更粗糙。
  • 在生产和修复过程中,这些合金的热处理包括高温固溶热处理,随后在中间温度下进行一个或多个沉淀步骤。必须小心选择这些步骤的温度和持续时间,也可能需要中间冷却。

恢复性热处理

如上所述,所使用的组件可能已经产生改性(退化)结构。退化的结构表现出现有相的粗化,并且形成新的有害相,如非常脆的 σ 相。

这些相产生局部不均匀的区域,但合金的整体成分不受影响。恢复性热处理从非常高温的固溶热处理开始,可溶解沉淀物和有害相。在此步骤之后,使用标准热处理的改性版本重建预期的原始结构和沉淀物分布。

热等静压 (HIP)

HIP 处理是在 1,000 至 2,000 巴的氩气压力下,在高温溶液中进行的热处理。当合金在高温下较脆但具有延性时,等静压会封闭铸件中可能存在的内部空隙。它是用于改进精密铸造产品(如燃气涡轮机叶片)的成熟技术。

热处理是涡轮机和压缩机组件服务和维修中的关键步骤。我们广泛的热处理经验可以延长组件的使用寿命。我们的专家为每种合金、组件和组件条件量身定制程序。
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