一种650℃及以上等级机组锅炉用安全阀的制备方法技术

本发明专利技术属于高温金属材料加工制备技术领域，具体涉及一种650℃及以上等级机组锅炉用安全阀的制备方法。该制备方法包括：(1)对所述锅炉用安全阀的各个部件进行第一加工；(2)对所述阀体进行第一热处理；对所述阀杆、所述阀瓣和所述热阀瓣进行第二热处理；(3)对所述阀体、阀杆、阀座、阀瓣和热阀瓣进行第二加工；(4)对所述阀座依次进行堆焊、第三热处理和第三加工；(5)将各个部件进行组装，然后密封焊接，并对密封焊接部位进行第四热处理和第四加工。该方法制得的安全阀门在运行服役过程中不易出现开裂、失效等问题，且部件间密封性好，部件用材间的热循环膨胀系数差异小，产生的应力小。产生的应力小。产生的应力小。

【技术实现步骤摘要】
一种650
℃
及以上等级机组锅炉用安全阀的制备方法


[0001]本专利技术属于高温金属材料加工制备
，具体涉及一种650℃及以上等级机组锅炉用安全阀的制备方法。

技术介绍

[0002]阀门作为机组的关键部件，起到保护设备安全的作用。阀门内部具有结构复杂、服役工况严苛、密封困难等特点，这就需要保证阀门内部组织结构与应力分布均匀，进一步保证阀门具有高温密封性和结构完整性。650℃及以上等级机组中，高温阀门对材料的高温持久性、抗氧化性、加工成型性和焊接性能等均有严苛要求。
[0003]镍铁基析出强化型高温合金具有良好的高温综合性能及优异的性价比，因此适合作为新一代650℃及以上等级机组阀门高温部件材料。阀门高温部件性能需求有着显著差异，如果采用不同类合金虽然能满足力学性能需要，但其在升降温过程中存在显著的热膨胀的差异进而导致密封不严及内应力的问题。阀门密封面作为密封的核心位置，其需要具有高的耐磨、耐蚀、抗氧化和耐高温的特性，因此常使用堆焊钴基高温合金提升密封面性能，由于镍铁基合金与钴基合金热膨胀系数差异较大，在进行堆焊过程中，多道次焊接热循环过程中容易产生较大的残余应力。此外，由于镍铁基高温合金与钴基堆焊合金的热膨胀系数差异较大、组织调控精度高等问题将对阀门的制备成型与运行服役带来影响，对堆焊及热处理工艺提出较高要求。进一步地，安全阀的阀座堆焊与安全阀本体的堆焊层应力集中、较大且受到冲击，往往成为阀门服役过程中开裂失效的主要位置。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中阀门在运行服役过程中出现开裂、失效、密封性差等问题，以及阀门中的各个部件的热膨胀系数差异大，易产生较大应力等缺陷，从而提供一种650℃及以上等级机组锅炉用安全阀的制备方法。
[0005]为此，本专利技术提供了以下技术方案。
[0006]本专利技术提供了一种650℃及以上等级机组锅炉用安全阀的制备方法，所述锅炉用安全阀的部件包括阀体、阀杆、阀座、阀瓣和热阀瓣，所述制备方法包括以下步骤：
[0007](1)对所述锅炉用安全阀的各个部件进行第一加工；
[0008](2)对所述阀体进行第一热处理；对所述阀杆、所述阀瓣和所述热阀瓣进行第二热处理；
[0009](3)对所述阀体、阀杆、阀座、阀瓣和热阀瓣进行第二加工；
[0010](4)对所述阀座依次进行堆焊、第三热处理和第三加工；
[0011](5)将各个部件进行组装，然后密封焊接，并对密封焊接部位进行第四热处理和第四加工；
[0012]其中，所述第一热处理具体包括以1℃/min
‑
5℃/min的速率升温至450℃
‑
550℃，保温不超过3h，完成后以1℃/min
‑
5℃/min的速率升温至Ni3Al固溶温度以下250
‑
350℃，保
温6
‑
16h后空冷，然后升温至Ni3Al固溶温度以下50℃
‑
200℃，保温3
‑
6h，再空冷至室温；
[0013]所述第二热处理具体包括以1℃/min
‑
5℃/min的速率升温至450℃
‑
550℃，保温不超过1h，完成后以1℃/min
‑
5℃/min的速率升温至Ni3Al固溶温度以下200
‑
300℃，保温6
‑
16h后空冷，然后升温至Ni3Al固溶温度以下50℃
‑
200℃，保温3
‑
6h，再空冷至室温；
[0014]所述第三热处理的温度与Ni3Al固溶温度的差值为50
‑
250℃，且所述第三热处理温度低于Ni3Al固溶温度，所述第三热处理的时间不超过5h，保温后空冷；
[0015]所述第四热处理的温度与Ni3Al固溶温度的差值为0
‑
100℃，且所述第四热处理温度不高于Ni3Al固溶温度，所述第四热处理的时间不超过5h，保温后空冷或者缓冷，其中，缓冷是将部件包覆在隔热材料中进行自然冷却的方式，隔热材料可以是但不限于保温棉。
[0016]所述阀体、阀座、阀杆、阀瓣和热阀瓣的材质相同；
[0017]优选地，所述阀体、阀座、阀杆、阀瓣和热阀瓣的材质均为析出强化型镍铁基高温合金。
[0018]进一步地，按照重量百分比计，所述析出强化型镍铁基高温合金的成分包括：Fe：35％
‑
45％，Cr：15％
‑
21％，Mo：0.5％
‑
1.4％，W：0.1％
‑
0.8％，Ti：1.8％
‑
2.5％，Al：0.8％
‑
2.5％，Mn：≤1.0％，Nb：≤0.1％，Co：≤2％，Si：≤0.05％，C：0.03％
‑
0.10％，B：0.001％
‑
0.005％，P：≤0.01％，余量为Ni；所述的Cr+Ni的重量百分比大于50％，W+Mo的重量百分比为0.6％
‑
1.5％。
[0019]进一步地，进行所述堆焊时的焊材为钴基高温合金；
[0020]优选地，进行所述密封焊接时，焊材为固溶型镍基高温合金。其中，第四热处理是对密封焊接部位进行的局部加热，进行加热时，加热对象为焊缝周围的母材和焊材。
[0021]进一步地，第一热处理后部件的硬度值HRC≥24；
[0022]优选地，第二热处理后部件的硬度值HRC≥28。
[0023]优选地，所述第二热处理后的部件与第三热处理后钴基高温合金的硬度差值HRC≥5。
[0024]进一步地，所述第一加工为粗加工；
[0025]优选地，所述第二加工为机加工；
[0026]优选地，所述第三加工为机加工；
[0027]优选地，所述第四加工为机加工。
[0028]进一步地，经过第一热处理或第二热处理后，析出强化型镍铁基高温合金的晶内Ni3Al析出相体积分数不低于15％，碳化物体积分数在3％以内，单个碳化物尺寸最大不超过10μm，室温延伸率和断面收缩率分别不低于15％和20％，650℃延伸率和断面收缩率分别不低于15％和20％，在750℃平均线膨胀系数不超过18
×
10
‑6/℃。
[0029]进一步地，经过第三热处理后，析出强化型镍铁基高温合金的晶内Ni3Al析出相体积分数不低于15％，碳化物体积分数在3％以内，单个碳化物尺寸最大不超过10μm，室温延伸率和断面收缩率分别不低于15％和20％，650℃延伸率和断面收缩率分别不低于13％和15％，750℃平均线膨胀系数不超过17.8
×
10
‑6/℃。
[0030]进一步地，经过第四热处理后，密封焊接区域的析出强化型镍铁基高温合金晶内Ni3Al析出相体积分数不低于10％，碳化物体积分数在3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种650℃及以上等级机组锅炉用安全阀的制备方法，所述锅炉用安全阀的部件至少包括阀体、阀杆、阀座、阀瓣和热阀瓣，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)对所述锅炉用安全阀的各个部件进行第一加工；(2)对所述阀体进行第一热处理；对所述阀杆、所述阀瓣和所述热阀瓣进行第二热处理；(3)对所述阀体、阀杆、阀座、阀瓣和热阀瓣进行第二加工；(4)对所述阀座依次进行堆焊、第三热处理和第三加工；(5)将各个部件进行组装，然后密封焊接，并对密封焊接部位进行第四热处理和第四加工；其中，所述第一热处理具体包括以1℃/min
‑
5℃/min的速率升温至450℃
‑
550℃，保温不超过3h，完成后以1℃/min
‑
5℃/min的速率升温至Ni3Al固溶温度以下250
‑
350℃，保温6
‑
16h后空冷，然后升温至Ni3Al固溶温度以下50℃
‑
200℃，保温3
‑
6h，再空冷至室温；所述第二热处理具体包括以1℃/min
‑
5℃/min的速率升温至450℃
‑
550℃，保温不超过1h，完成后以1℃/min
‑
5℃/min的速率升温至Ni3Al固溶温度以下200
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300℃，保温6
‑
16h后空冷，然后升温至Ni3Al固溶温度以下50℃
‑
200℃，保温3
‑
6h，再空冷至室温；所述第三热处理的温度与Ni3Al固溶温度的差值为50
‑
250℃，且所述第三热处理温度低于Ni3Al固溶温度，所述第三热处理的时间不超过5h；所述第四热处理的温度与Ni3Al固溶温度的差值为0
‑
100℃，且所述第四热处理温度不高于Ni3Al固溶温度，所述第四热处理的时间不超过5h。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阀体、阀座、阀杆、阀瓣和热阀瓣的材质相同；优选地，所述阀体、阀座、阀杆、阀瓣和热阀瓣的材质均为析出强化型镍铁基高温合金。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，按照重量百分比计，所述析出强化型镍铁基高温合金的成分包括：Fe：35％
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45％，Cr：15％
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21％，Mo：0.5％
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1.4％，W：0.1％
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0.8％，Ti：1.8％
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：李沛，袁勇，严靖博，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司，
类型：发明
国别省市：