一种用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺

摘要

本发明公开了一种用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，选用铬钼低合金钢为坯料，铬钼低合金钢的质量百分比成分为：碳：0.3%-0.32%、硅：0.18%-0.36%、锰：0.50%-0.70%、铬：0.90%-1.10%、钼：0.20%-0.30%、磷：0-0.02%、硫：0-0.025%、氢：0-1.8ppm、镍：0-0.40%、钒：0-0.03%、铜：0-0.30%、0-0.9%残余元素，其余为Fe；并选用硼改性有机硅树脂耐高温涂料涂覆在烟道的内外表面；本发明所设计的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺能够大大提高金属膨胀节大的抗磨损、抗压力、耐高温及耐腐蚀的能力，且操作简便，能够提高烟道的生产效率。

权利要求

1.一种用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，选用铬钼低合金钢为坯料，所述铬钼低合金钢的质量百分比成分为：碳：0.3％-0.32％、硅：0.18％-0.36％、锰：0.50％-

0.70％、铬：0.90％-1.10％、钼：0.20％-0.30％、磷：0-0.02％、硫：0-0.025％、氢：0-

1.8ppm、镍：0-0.40％、钒：0-0.03％、铜：0-0.30％、0-0.9％残余元素，其余为Fe；具体包括如下步骤：步骤(1)：加热上述坯料至900±20℃，铸造成半成品，空冷至360℃并保温420分钟；

步骤(2)：将步骤(1)中的坯料再次加热至880±10℃，精铸后空冷至300±10℃保温180分钟；

步骤(3)：对步骤(2)中的半成品加热至600±15℃，并沿轴向拔出阀底座锻坯，并对其进行淬火处理，所述淬火工序具体包括：第一冷却工序：采用水冷以24-26℃/s的冷却速率将阀底座锻坯水冷至650-750℃；

第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1.5-3℃/s的冷却速率将阀底座锻坯水冷至420-460℃，然后空冷至290-320℃，再采用水冷以2.5-4℃/s的冷却速率将阀底座锻坯水冷至180-200℃，最后空冷至室温；

步骤(4)：将耐高温涂料进行熟化处理，然后喷涂、刷涂或浸渍在烟道内外表面，沉积后形成涂层，实现表面耐高温及防腐处理；

其特征在于，所述耐高温涂料为硼改性有机硅树脂耐高温涂料，其各组分质量份数百分比为：硼改性有机硅树脂：45-58％，耐热颜填料：35—45％，助剂：2％-4％，其中，硼改性有机硅树脂为硼酸改性有机硅树脂或环氧改性硅硼树脂；

所述耐热颜填料包括：二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉且所述二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉的质量比为1.5:1:1；

所述阻隔型功能填料按质量份数计包括以下组分：空心玻璃微珠：2-6份，石墨：10-15份，黑碳化硅：20-35份，细晶氧化铝：25-30份，二硫化钼：5-10份，氧化锌：1-5份，滑石粉：3-

6份；

所述助剂为按质量份数计包括以下组分：分散剂：10-15份，润湿剂：2-6份，固化剂20-

50份，消光剂：2-6份，成膜助剂：5-10份，增稠剂：5-10份，羟乙基纤维素：5-10份，pH调节剂：

1－5份，硅烷偶联剂：40-60份。

2.根据权利要求1所述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，其特征在于，所述二氧化硅颗粒的粒径为50-100纳米。

3.根据权利要求1所述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，其特征在于，所述熟化处理是将硼改性有机硅树脂耐高温涂料在常温下静置50－60小时。

4.根据权利要求1所述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，其特征在于，在沉积过程中对烟道进行加热，加热温度为50℃到150℃，加热时间1小时。

5.根据权利要求1所述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，其特征在于，所述涂层厚度是8微米。

说明书

一种用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及燃气轮机进排气系统的制造领域，特别是一种用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺。

背景技术

[0002] 燃气轮机出口与余热锅炉受热面之间往往需用过渡烟道相连；燃气轮机出口和余热锅炉受热面进口两者之间的尺寸相差很大，且前者处于相对后者下端的不利位置；传统烟道利用下表面具有一定倾斜角的平面，完成进口到出口的空间扩张，从而减少压力对于烟道的冲击和磨损。

[0003] 上述结构导致烟道内烟气的流动状况不佳，烟气一般以60～150m/s、甚至200m/s的流速进入过渡烟道的进口平面，随后在过渡烟道底部形成一股高速主气流，而烟道中、上部相当大区域内流速很低，一般小于5m/s，并且由于速度梯度很大，在余热锅炉进口平面产生了很强的卷吸气流，且在中上部附近形成较大的旋涡，从而形成大范围的回流区，造成余热锅炉各受热面内烟气流动分布极不均匀；从而在局部对烟道的压力增大，使其使用寿命大大缩短，严重影响余热锅炉管束换热性能，更有可能造成更大的安全事故隐患。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，

[0005] 为了解决以上技术问题，本发明提供一种用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺， 选用铬钼低合金钢为坯料，铬钼低合金钢的质量百分比成分为：碳：0.3%-0.32%、硅：0.18%-0.36%、锰：0.50%-0.70%、铬：0.90%-1.10%、钼：0.20%-0.30%、磷：0-0.02%、硫：0-
0.025%、氢：0-1.8ppm、镍：0-0.40%、钒：0-0.03%、铜：0-0.30%、0-0.9%残余元素，其余为Fe；
具体包括如下步骤：

[0006] 步骤（1）：加热上述坯料至900±20℃，铸造成半成品，空冷至360℃并保温420分钟；

[0007] 步骤（2）：将步骤（1）中的坯料再次加热至880±10℃，精铸后空冷至300±10℃保温180分钟；

[0008] 步骤（3）：对步骤（3）中的半成品加热至600±15℃，并沿轴向拔出阀底座锻坯，并对其进行淬火处理，淬火工序具体包括：

[0009] 第一冷却工序：采用水冷以24-26℃/s的冷却速率将阀底座锻坯水冷至650-750℃；

[0010] 第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1.5-3℃/s的冷却速率将阀底座锻坯水冷至420-460℃，然后空冷至290-320℃，再采用水冷以2.5-4℃/s的冷却速率将阀底座锻坯水冷至180-200℃，最后空冷至室温；

[0011] 步骤（4）：将耐高温涂料进行熟化处理，然后喷涂、刷涂或浸渍在烟道内外表面，沉积后形成涂层，实现表面耐高温及防腐处理；

[0012] 本发明中利用坯料变形方向变化多, 钢锭心部金属向外流动，有效地破碎了铸态树枝晶组织、锻合内部的疏松、孔穴、裂纹等缺陷，提高了金属的致密度和连续性，同时促进了铸态组织的揉合，使锻件内外组织趋向均匀，减轻了锻件组织的偏析程，从组织上确保锻件在随后的调质热处理的淬火过程中，避免锻组织缺陷引发的淬火应力集中裂纹或由此而引起的淬火开裂，增强形状复杂锻件抵抗热处理热应力和组织应力的冲出能力；

[0013] 本发明回火后采用水冷与空冷结合，依次为：水冷-空冷-水冷-空冷，这样，通过回火后的冷却控制，可以使碳化物进一步充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，保证了材料的铁素体含量在30%左右，可以进一步使材料固溶充分，避免了热处理方式加热不均，固溶不均带来的腐蚀速率超标和硬度超标，巩固了前面冶炼后热处理工艺产生的技术效果。

[0014] 本发明进一步限定的技术方案是：

[0015] 进一步的，前述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，耐高温涂料为硼改性有机硅树脂耐高温涂料，其各组分质量份数百分比为：硼改性有机硅树脂：45-58%，耐热颜填料：35—45%，助剂：2%-4%，其中，硼改性有机硅树脂为硼酸改性有机硅树脂或环氧改性硅硼树脂；

[0016] 耐热颜填料包括：

[0017] 二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉且纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉的质量比为1.5:1:1；

[0018] 阻隔型功能填料按质量份数计包括以下组分：

[0019] 空心玻璃微珠：2-6份， 石墨：10-15份，黑碳化硅：20-35份，细晶氧化铝：25-30份，二硫化钼：5-10份，氧化锌：1-5份，滑石粉：3-6份；

[0020] 助剂为按质量份数计包括以下组分：

[0021] 分散剂：10-15份，润湿剂：2-6份，固化剂20-50份，消光剂：2-6份，成膜助剂：5-10份，增稠剂：5-10份，羟乙基纤维素：5-10份，pH调节剂：1－5份，硅烷偶联剂：40-60份；

[0022] 硅烷偶联剂是低相对分子质量的有机硅化合物，通式为 RnSiX（n-4）(n<4)（其中R为非水解基团，X为可水解的基团），作为可水解的基团X，能与无机物或有机物表面的活性基团发生反应形成化学键，从而增加了漆膜附着力；

[0023] 本发明中偶联剂的第一个作用是能提高涂料的干燥速度，加大偶联剂用量涂料的干燥速率加快，但相对涂层的韧性降低，硬度增加，反之较少的偶联剂干燥速度较低；但涂层的韧性增高，硬度降低，所以需要选择一个较为合适的偶联剂量，本发明所提供的偶联剂含量除了对涂层的干燥时间有影响以外，硅烷偶联剂还对纳米粒子的分散有重要的作用；纳米材料较强的表面效应使其在有机硅树脂中难以分散、极易团聚而形成聚集体，为了克服这一缺点可对其进行表面处理，使纳米二氧化硅的表面存在着大量的活性羟基,这为使用硅烷偶联剂对其进行表面处理提供了可靠性，以实现纳米二氧化硅粒子与有机硅树脂化学界面的结合；

[0024] 阻隔型功能填料中采用二硫化钼、石墨、滑石粉，石墨材料由于特有的晶体结构使其易产生滑移，同时石墨干摩擦润滑剂具有吸附性，可以形成一层润滑膜（石墨晶体膜），起到减少摩擦磨损的作用，具有良好的散热性和导热性，由于碳的熔点很高，故不会产生碳和金属材料的咬焊现象；滑石粉作为填料，可起到骨架作用，降低制造成本同时提高涂料的漆膜硬度，增加产品形状的稳定，增加张力强度，剪切强度，绕曲强度，压力强度，降低变形，伸张率，热膨胀系数，白度高、粒度均匀分散性强等特点，使涂料的延展性以及可加工性等优良得到优化；

[0025] 将石墨与二硫化钼混合在一起使用，石墨与二硫化钼具有良好的协同效应，两者以一定的比例混合使用能有效地提高涂料的耐磨性能，减小磨损失重及摩擦系数，同时在涂料中加入一定量的三氧化二锑，可有效增强涂料涂层的硬度，并提高涂层的耐磨性；

[0026] 纳米二氧化硅由于和基料的基本结构大致相同，粒径也较小，能够更好地填充到树脂基料的间隙中，甚至能够成为树脂基料网络结构一部分，对高交联度的耐热体型结构有很好的补充作用，使得树脂在受热分解时可以形成一层耐热性能优良的SiO2耐热保护层，阻止了内层树脂基料的继续分解，能够赋予漆膜更好的热稳定性。

[0027] 前述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，二氧化硅颗粒的粒径为50-100纳米。

[0028] 前述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，熟化处理是将硼改性有机硅树脂耐高温涂料在常温下静置50－60小时。

[0029] 前述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，在沉积过程中对烟道进行加热，加热温度为50℃到150℃，加热时间1小时。

[0030] 前述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，涂层厚度是8微米。

具体实施方式

[0031] 实施例1

[0032] 本实施例提供了一种用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺， 选用铬钼低合金钢为坯料，铬钼低合金钢的质量百分比成分为：碳：0.3%%、硅：0.36%、锰：0.70%、铬：0.90%、钼：0.20%、磷：0.02%、硫：0.025%、氢：1.8ppm、镍：0.40%、钒：0.03%、铜：0.30%、0.9%残余元素，其余为Fe；具体包括如下步骤：

[0033] 步骤（1）：加热上述坯料至920℃，铸造成半成品，空冷至360℃并保温420分钟；

[0034] 步骤（2）：将步骤（1）中的坯料再次加热至890℃，精铸后空冷至310℃保温180分钟；

[0035] 步骤（3）：对步骤（3）中的半成品加热至615℃，并沿轴向拔出阀底座锻坯，并对其进行淬火处理，淬火工序具体包括：

[0036] 第一冷却工序：采用水冷以24℃/s的冷却速率将阀底座锻坯水冷至650℃；

[0037] 第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1.5℃/s的冷却速率将阀底座锻坯水冷至420℃，然后空冷至290℃，再采用水冷以2.5℃/s的冷却速率将阀底座锻坯水冷至180℃，最后空冷至室温；

[0038] 步骤（4）：将耐高温涂料进行熟化处理，然后喷涂、刷涂或浸渍在烟道内外表面，沉积后形成涂层，实现表面耐高温及防腐处理；

[0039] 前述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，耐高温涂料为硼改性有机硅树脂耐高温涂料，其各组分质量份数百分比为：硼改性有机硅树脂：45%，耐热颜填料：35%，助剂：2%%，其中，硼改性有机硅树脂为硼酸改性有机硅树脂或环氧改性硅硼树脂；

[0040] 耐热颜填料包括：

[0041] 二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉且纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉的质量比为1.5:1:1；

[0042] 阻隔型功能填料按质量份数计包括以下组分：

[0043] 空心玻璃微珠：3份， 石墨：12份，黑碳化硅：21份，细晶氧化铝：28份，二硫化钼：8份，氧化锌：3份，滑石粉：4份；

[0044] 助剂为按质量份数计包括以下组分：

[0045] 分散剂：12份，润湿剂：4份，固化剂25份，消光剂：4份，成膜助剂：6份，增稠剂：8份，羟乙基纤维素：8份，pH调节剂：4份，硅烷偶联剂：45份；

[0046] 前述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，二氧化硅颗粒的粒径为55纳米。

[0047] 前述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，熟化处理是将硼改性有机硅树脂耐高温涂料在常温下静置60小时。

[0048] 前述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，在沉积过程中对烟道进行加热，加热温度为120℃，加热时间1小时。

[0049] 前述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，涂层厚度是8微米。

[0050] 实施例2

[0051] 本实施例提供了一种用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺， 选用铬钼低合金钢为坯料，铬钼低合金钢的质量百分比成分为：碳：0.31%、硅：0.28%、锰：0.60%、铬：1.0%、钼：0.22%、磷：0.01%、硫：0.02%、氢：1.6ppm、镍：0.20%、钒：0.02%、铜：0.20%、0.6%残余元素，其余为Fe；具体包括如下步骤：

[0052] 步骤（1）：加热上述坯料至900℃，铸造成半成品，空冷至360℃并保温420分钟；

[0053] 步骤（2）：将步骤（1）中的坯料再次加热至880℃，精铸后空冷至300℃保温180分钟；

[0054] 步骤（3）：对步骤（3）中的半成品加热至600℃，并沿轴向拔出阀底座锻坯，并对其进行淬火处理，淬火工序具体包括：

[0055] 第一冷却工序：采用水冷以25℃/s的冷却速率将阀底座锻坯水冷至700℃；

[0056] 第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以2℃/s的冷却速率将阀底座锻坯水冷至440℃，然后空冷至300℃，再采用水冷以3℃/s的冷却速率将阀底座锻坯水冷至190℃，最后空冷至室温；

[0057] 步骤（4）：将耐高温涂料进行熟化处理，然后喷涂、刷涂或浸渍在烟道内外表面，沉积后形成涂层，实现表面耐高温及防腐处理；

[0058] 前述的用于燃气轮机排气系统的烟道的制造工艺，耐高温涂料为硼改性有机硅树脂耐高温涂料，其各组分质量份数百分比为：硼改性有机硅树脂：55%，耐热颜填料：40%，助剂：3%，其中，硼改性有机硅树脂为硼酸改性有机硅树脂或环氧改性硅硼树脂；

[0059] 耐热颜填料包括：

[0060] 二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉且纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉的质量比为1.5:1:1；

[0061] 阻隔型功能填料按质量份数计包括以下组分：