一种修复铁素体耐热钢韧性和蠕变性能的热处理方法与流程

本发明属于电站装备高温部件金属材料，涉及一种修复铁素体耐热钢韧性和蠕变性能的热处理方法。

背景技术：

1、电站装备如火力发电机组、重型燃气轮机等高温部件长期在高温(450～620℃)高压下服役，部件通常选用耐热钢和耐热合金材料。铁素体耐热钢由于较高的热导率和较低的线膨胀系数，以及较高的热强性和耐腐蚀性，使其在火力发电机组和重型燃气轮机中得到广泛应用。但是，由于铁素体耐热钢中含有w和mo等合金元素，在高温服役过程中基体中会析出laves相(fe2(w,mo))。laves相属为硬脆相，在服役温度下容易发生长大和粗化，诱发基体内特别是界面处的应变集中，导致材料的韧性和蠕变性能下降，给机组安全运行带来安全隐患。而停止机组运行更换机组部件的成本较高，且影响能源的稳定供应。截至目前，还没有铁素体耐热钢韧性和蠕变性能的修复方法。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种修复铁素体耐热钢韧性和蠕变性能的热处理方法，该热处理方法可以降低或消除耐热钢中硬脆相laves相的尺寸和含量，降低应变集中程度；修复部件材料的韧性，避免部件发生脆性断裂；修复部件材料的高温强度，提高机组运行安全性。

2、为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种修复铁素体耐热钢韧性和蠕变性能的热处理方法，该热处理方法包括：

4、对铁素体耐热钢的化学组成进行热力学计算，结合固态相变理论，确定溶解laves相的热处理工艺；

5、按照该热处理工艺，对待修复铁素体耐热钢进行热处理，完成修复。

6、作为本发明优选的技术方案，热力学计算的方法包括采用金属材料相图及热力学计算软件。

7、作为本发明优选的技术方案，结合固态相变理论的方法包括以平衡相图中计算得到laves相溶解温度为基准，另外增加5～40℃过热度作为热处理保温温度。

8、作为本发明优选的技术方案，铁素体耐热钢的种类包括电站装备部件中的2％cr系铁素体耐热钢或9～12％cr系铁素体耐热钢。

9、作为本发明优选的技术方案，热处理工艺包括升温阶段、保温阶段和降温阶段。

10、作为本发明优选的技术方案，升温阶段的升温速率为1～30℃/min，如1℃/min、5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min、21℃/min、22℃/min、23℃/min、24℃/min、25℃/min、26℃/min、27℃/min、28℃/min、29℃/min或30℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

11、作为本发明优选的技术方案，保温阶段的温度为600～800℃，如600℃、620℃、650℃、680℃、700℃、720℃、750℃、780℃或800℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

12、作为本发明优选的技术方案，保温阶段的保温时间为30～600min，如30min、50min、100min、150min、200min、250min、300min、310min、320min、330min、340min、350min、360min、370min、380min、390min、400min、450min、500min、550min或600min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

13、作为本发明优选的技术方案，降温阶段的降温速率为1～10℃/min，如1℃/min、2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min、5.5℃/min、6℃/min、6.5℃/min、7℃/min、7.5℃/min、8℃/min、8.5℃/min、9℃/min、9.5℃/min或10℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

14、作为本发明优选的技术方案，降温阶段的降温方式包括空冷、风冷、水冷或油冷中的任意一种或至少两种的组合。

15、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

16、(1)本发明提供一种修复铁素体耐热钢韧性和蠕变性能的热处理方法，该热处理方法可以降低或消除耐热钢中硬脆相laves相的尺寸和含量，降低应变集中程度；

17、(2)本发明提供一种修复铁素体耐热钢韧性和蠕变性能的热处理方法，该热处理方法可以快速提升铁素体耐热钢的韧性，修复部件材料的韧性，避免部件发生脆性断裂；

18、(3)本发明提供一种修复铁素体耐热钢韧性和蠕变性能的热处理方法，该热处理方法可以快速提升铁素体耐热钢的蠕变性能，修复部件材料的高温强度，提高机组运行安全性。

技术特征：

1.一种修复铁素体耐热钢韧性和蠕变性能的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法包括：

2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述热力学计算的方法包括采用金属材料相图及热力学计算软件。

3.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述结合固态相变理论的方法包括以平衡相图中计算得到laves相溶解温度为基准，另外增加5～40℃过热度作为热处理保温温度。

4.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述铁素体耐热钢的种类包括电站装备部件中的2％cr系铁素体耐热钢或9～12％cr系铁素体耐热钢。

5.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述热处理工艺包括升温阶段、保温阶段和降温阶段。

6.根据权利要求5所述的热处理方法，其特征在于，所述升温阶段的升温速率为1～30℃/min。

7.根据权利要求5所述的热处理方法，其特征在于，所述保温阶段的温度为600～800℃。

8.根据权利要求5所述的热处理方法，其特征在于，所述保温阶段的保温时间为30～600min。

9.根据权利要求5所述的热处理方法，其特征在于，所述降温阶段的降温速率为1～20℃/min。

10.根据权利要求5所述的热处理方法，其特征在于，所述降温阶段的降温方式包括空冷、风冷、水冷或油冷中的任意一种或至少两种的组合。

技术总结
本发明提供一种修复铁素体耐热钢韧性和蠕变性能的热处理方法，该热处理方法包括：对铁素体耐热钢的化学组成进行热力学计算，结合固态相变理论，确定溶解Laves相的热处理工艺；按照该热处理工艺，对待修复铁素体耐热钢进行热处理，完成修复。该热处理方法可以降低或消除耐热钢中硬脆相Laves相的尺寸和含量，降低应变集中程度；修复部件材料的韧性，避免部件发生脆性断裂；修复部件材料的高温强度，提高机组运行安全性。

技术研发人员：田根起,朱毕焱,张作贵,李强,王苗苗,崔正强,王峥,侍克献,杨昌顺,赵双群,王延峰
受保护的技术使用者：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23