专利名称：：汽轮机进汽阀的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种带有阀座和阀体的汽轮机进汽阀。技术背景汽轮机进汽阀通常是承受高应力的，并且因此而受到不断的磨损。特别是汽轮机运行时受到的几百摄氏度的高温，会连同在进汽阀上施加的机械负荷一起引起蠕变，这种蠕变从长期来看会损坏进汽阀的功能。而且，在进汽阀突发的临时闭合时的高机械负荷，各种不同的氧化过程以及由固体颗粒引起的侵蚀，这些都会产生损坏进汽阀功能的后果。为了抵御这样的磨损，已经知道，在阀座区和/或在阀闭合时通过4秦触区而密封地贴靠在阀座上的阀体区，设有所谓的鹤铬钴合金覆层，这种钨铬钴合金通常含有铬、钴、鸽和碳，并且表现出较小的蠕变趋势和较高的抗磨损性。这样的覆层通常熔合在需要进行涂覆的部件上。类型的汽轮机中，即使这种覆层也会接近它的负荷极限。特别是在覆层与阀座或者阀体之间的过渡区，在一些微结构中的不稳定性会增加，从长远看来这会导致覆层产生裂紋和/或分离，原因在于，一方面如一开始时所提到的那样，是不断升高的蒸汽温度和由此而引起的温度应力，另一方面则是汽轮机加速或者减速所导致的重复的周期性的温度应力。
发明内容本发明正是从这一点出发。本发明就如在权利要求中所表征的那样致力于解决如下问题，为在开篇的
背景技术：
中提到的汽轮机进汽阀提供尤其是以提高其工作寿命为特征的改进的实施例。这个问题可以根据本发明，通过独立权利要求1中的主题来解决。优选的实施例是那些在从属权利要求中的主题。本发明基于一个总的发明构思，即，在带有阀座和阀体的汽轮机进汽阀中，提供抗磨损覆层区以负责用于进汽阀的密封功能，该覆层通过粉末冶金的方式而结合在相关的阀座和/或相关的阀体上，这样，就可以优选地在构成阀座或者阀体的基体材料与密封材料之间形成平緩的过渡，从而消除在基体材料与覆层的密封材料之间的突变的过渡，这种突变的过渡尤其会在材料界面引起弱化。在根据本发明的进汽阀中，在阀闭合时，阀体会通过接触区密封地贴靠在阀座的相应的接触区上。因此，其中至少一个接触区有至少一个面向对应的另一个接触区的密封区，背向密封区的基体区，以及在各自的密封区和相关的基体区之间的过渡区。如上所述，密封区由密封材料构成，基体区由基体材料构成，这里，在所有的情形下，所谓的基体材料也就是构成阀座或者阀体的材料。为了避免密封区和基体区之间明显的材料界面，以及由此引起的这个区中的弱化，基体材料的浓度从基体区向过渡区方向逐渐降低，而密封材料的浓度则以相反的方向、即从密封区向过渡区方向而降4氐。这就导致在密封区优选的是完全的密封材料，在基体区优选的是完全的基体材料，而在密封区和基体区之间的过渡区则会同时出现两种材料，在过渡区的密封材料和/或基体材料的各自浓度都低于各自在相关基体区和/或密封区的浓度的最大值。根据本发明的密封区和基体区以及位于它们之间的过渡区的粉末冶金方式的结合，就可以在基体材料和密封材料之间实现几乎连续的过渡，这样就可以实现特别高的抵抗出现的周期性温度应力的能力，并且实现基体区和密封区之间的特别好的结合。密封区适合作为单独的部件来生产，并且经由过渡区而结合在阀体的基体区或阀座的基体区上。这就使得密封区可以独立生产，比如密封区是通过粉末冶金方法而结合在相关的阀座或者相关的阀体上的密封环，这样也可以实现前面段落中所述的在密封区和基体区的平緩过渡。结果，就尤其可以避免那些物理性质和/或化学性质突然变化的急剧材料变化。根据本发明的解决方案的一个优选实施例，密封区含有鴒铬钴合金，或者是由钨铬钴合金构成的。鸽铬钴合金是在钴铬基之上的非铁基合金，并且根据不同的应用目的而含有一部分鴒、镍和碳，通过形成碳化物，碳会对合金的性质产生很大的影响。它的一个主要特征就是具有稳定的抗磨损性和抗腐蚀性，即使在高温下也是如此。通过这些性质，这类合金也可以承受高磨损负荷，因此应用在汽轮机制造中是很合适的。在根据本发明解决方案的另一个优选实施例中，在过渡区至少有一种不同于基体材料和密封材料的过渡材料，这种材料浓度从过渡区向密封区方向和/或向基体区方向减少，而密封材料浓度会从密封区向过渡区降低，基体材料浓度也会从基体区向着过渡区降低。如果基体材料和密封材料即使通过粉末冶金方式也只能比较困难地相互结合，那么这种过渡材料就有了特别大的优势。这样的一个例子是，含铁的基体区和高铬浓度的密封材料(比如钨铬钴合金)。因为铁和高铬浓度的材料不能持久地相结合，所以，可以在这里把诸如含镍的材料选为过渡材料，这种材料不仅可以和铁长时间持久地结合，而且也可以和高铬浓度的材料长时间持久地结合。这已经表明，不仅可以在基体材料和密封材料之间执行直接的结合，而且也可以通过至少一种位于它们之间的过渡材料来执行间接的结合，这种过渡材料可以保证长时间持久的结合。根据本发明的进汽阀的其它特征和优点可以从附属的权利要求、附图和参照附图的相关中得出。本发明的优选实施例在附图中进行了描述，并且会在后面的描述中进一步详细描述，在附图中，相同、相似或者功能相同的部件用相同的标号来表示。以下是对各附图的说明，图1根据本发明的带有阀座和阀体的进汽阀的纵向剖面图，图2用于说明基体区、过渡区和密封区中的密封材料和基体材料的浓度的示意图，图3带有附加过渡材料的如图2的示意图，图4用于说明带有单独制造的密封区的不同区域内的密封材料和基体材料的浓度的示意图，图5用于说明当这些不同的区一起制造时，这些不同的区内的密封材料和基体材料的浓度的示意图。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>具体实施方式如图1所示，根据本发明，另外没有显示的汽轮机进汽阀1具有阀座2和相关的阀体3。这样，进汽阀1在分界线4以上的部分表示的是打开状态，而在分界线4以下则是闭合状态。在进汽阀1闭合时，阀体3通过接触区5而密封地贴靠在阀座2的接触区5，上。在这种情况下，这两个接触区5或5，中的至少一个^皮构造成是多层的，并且具有例如图2或者图3所示的构造。图2是对在接触区5，5，中的材料A和B的浓度的图示描述。在这种情况下，原则上，根据图2的接触区5，5，就具有至少一个面向另一个接触区5，5'的密封区6，与这个密封区6相背向的基体区7，以及位于密封区6与基体区7之间的过渡区8。基体区7直接合并到阀座2或者阀体3中，或者，基体区7也可以固定在阀座2或者阀体3上。就如从图2中可以得出的一样，在这种情况下，密封区6由主要的密封材料B形成，而基体区7则由主要的基体材料A形成。阀座2和阀体3也可以包括基体材料A。在这种情况下，基体材料A在基体区的浓度优选为大约100%，而密封材料B在密封区6中的浓度也是优选为大约100%。从基体区7向着密封区6的方向，基体材料A的浓度优选为降低，而密封材料B的浓度则从过渡区朝着密封区而增加，这就导致在密封区中可存在至少主要的密封材料B，并且在基体区7中可存在至少主要的基体材料A，而在过渡区8中，这两种材料A和材料B的混合比率则取决于位置。这就使得基体材料A在过渡区8中的浓度要低于在基体区7中的浓度。与之相反，密封材料B在过渡区8中的浓度要低于在密封区6中的浓度。例如，图2中描述了这样一种情形，其中，独立制造的基体区7通过粉末冶金方法制造的过渡区8而结合在独立制造的密封区6上，同时，在基体区7和密封区6之间就形成了结合。过渡区8也可以作为独立体而以粉末冶金法制造，然后与密封区6和基体区7焊接起来。同样，密封区6、过渡区8和基体区7中的至少两个区可以用粉末冶金法共同地制造。在这种情况下，图2到图5中的直线完全是出于举例说明，便于理解的目的，基体材料A和密封材料B的浓度的非线性渐变，以及需要注意的是，例如，基体材料A的浓度不是在过渡区8中就已经降到了零(密封材料B的浓度也是如此)，而是比如说，即使是在密封区6中也有至少一定比例的基体材料A存在。在图3中，和图2中不同的是有一种附加的过渡材料C，它在过渡区8的浓度最高，并且从过渡区8朝向密封区6的方向和朝向基体区7的方向而降低。这种附加的过渡材料C，比如镍，是特别需要的，因为如果两种材料A和B难以或者不能直接结合在一起，但是，通过过渡材料C,它们就可以间接结合在一起。比如含铁的基体材料A和高铬浓度的密封材料B很难彼此直接结合，但是，可以通过能与它们各自很好结合的材料C，比如镍，就可以结合在一起。很明显，过渡材料优选是与基体材料A和密封材料B不同的材料。从图3可以得出，在过渡材料C的浓度最大值处，也就是在过渡区8的中间，基体材料A和密封材料B都具有浓度最小值。自然，图3也是如此，举例描述中的不同材料A，B,C的浓度的线性变化也纯粹只是起到示范的用作，与此不同的材料变化，尤其是非线性变化，也包括在本发明中。同样显而易见的是，过渡材料C的浓度在过渡区8中的任何位置都不必是100%，同样，基体材料A和密封材料B在过渡区中也不需要完全降为零。通过过渡区8(其中密封材料B和基体材料A至少以较小的浓度而存在)，可以在密封区6和基体区7之间形成过渡，在这个过渡中不会出现急剧的、特别是阶跃式的材料变化。这种突然的材料变化在接触区5，5，的温度交替变化时尤其会导致微结构变化的敏感性的增加和裂紋的形成，这样，通过单个材料之间的这样平緩均匀的过渡，就可以消除应力，而且可以实现单个材料A、B或者可选的材料C之间的更好结合。如前所述，可以通过过渡区8来提高接触区5,5，的抗性，这样进汽阀1的工作寿命会一起延长。可以设想，密封区6可以作为独立的部件来制造，而且通过过渡区8而结合在同样独立地尤其通过粉末冶金工艺制造的基体区7上，过渡面8也是用粉末冶金工艺制造的(参见图2和图3)。作为粉末冶金方法，烧结和热等静压(HIP)尤其是在这种情形下可用的两种技术。在图4中，与同样分开制造的密封区6—同显示了接触区5，5，，密封区6通过粉末冶金法工艺熔合在基体区7中，过渡区8也是用粉末冶金法和基体区7—起而制造的。从图4可知，从基体区7起，在过渡区8的基体材料A浓度降低，直到在与密封区的界面处降到大约为0%。相反，密封材料B在过渡区8中的浓度从基体区7起开始增加，直到在与密封区6的界面处达到大约100%。在图5中描述的是接触区5,5，，其中基体区7和密封区6以及过渡区8—起制造。在这种情况下，密材料B的浓度只在密封区6的薄边界区达到大约100%。在这个薄边界区中，基体材料A的浓度为大约0%。在过渡区8中，显示了这两种材料A和B的连续的浓度渐变。通常可以设想，如同在前面的段落中描述的那样，密封区6和/或基体区7与过渡区8—起通过粉末冶金方法来制造。其中，基体材料A的浓度、密封材料B的浓度和可选的过渡材料C的浓度都取决于各自的区域6，7,8。与独立制造密封区6和基体区7并之后将它们结合起来不同的是，在这个实施例中，密封区6、过渡区8和基体区7都是同时制造的。除了单个区域6，7,8的纯粹粉末冶金方式的结合之外，也可以设想，密封区6和/或基体区7也可以其它方式，尤其是焊接方式，而结合在过渡区8上。这些单独的区域6，7,8的粉末冶金方式结合也可以比如通过烧结或者热等静压(HIP)方式来实现。在这种情况下，原则上，可以设想采用下列可能的方式-过渡区8与基体区7可以是烧结或者是热等静压(HIP)结合的，或-过渡区8与密封区6可以是烧结或者是热等静压(HIP)结合的，或-过渡区8、基体区7与密封区6可以是烧结或者是热等静压(HIP)结合的，或-基体区7与密封区6可以是烧结或者是热等静压(HIP)的。基体材料A尤其可采用铸钢或者是锻钢以及镍合金，而密封材料则尤其可釆用鴒铬钴合金，这种合金至少含有如下元素中的至少一种铬，鴒，镍，碳，钴，钼。通过将由进汽阀1的密封功能决定的密封材料B以粉末冶金方式的结合在阀体3或阀座2的基体材料A上，或者通过区域6,7，8的粉末冶金方式的制造，就得到了抗磨损性能明显得以改善的接触区5,5，，另外，由于形成了平稳的过渡，因此接触区5,5，就可以更好地承受温度应力。特别是，由于没有急剧的材料变化，因此，由危险温度应力而引起的裂紋可以进一步被避免，因此进汽阀1的工作寿命可以得以提高。相应的接触区5,5，可以独立地制造或生成，然后比如通过焊4妻而与阀座2或阀体3连接在一起。同样，基本上可能的是，相应的接触区5,5，在以粉末冶金方式进行制造的过程中，可直接形成在阀体3或阀座2上。权利要求1.一种带有阀座(2)和阀体(3)的汽轮机进汽阀(1)，-其中，当所述阀(1)闭合时，所述阀体(3)通过接触区(5)而密封地贴靠在所述阀座(2)的接触区(5’)上，相反亦如此，-其中，所述接触区(5，5’)中的至少一个具有至少一个面向另一个接触区(5’，5)的密封区(6)，和所述密封区(6)相背向的基体区(7)，以及位于所述密封区(6)和所述基体区(7)之间的过渡区(8)，-其中，所述密封区(6)由密封材料(B)构成，所述基体区(7)由基体材料(A)构成，所述阀座(2)或所述阀体(3)也大致包括基体材料(A)，-其中，所述基体材料(A)的浓度从所述基体区(7)朝着所述密封区(6)的方向而降低，所述密封材料(B)的浓度从所述密封区(6)朝着所述基体区(7)的方向而降低，因此，这两种材料(A，B)都出现在所述过渡区(8)中。2.根据权利要求1所述的进汽阀，其特征在于，所述密封区(6)作为独立的部件而制造，并且通过所述过渡区(8)而结合在所述基体区(7)上。3.根据权利要求1所述的进汽阀，其特征在于，所述密封区(6)和/或所述基体区(7)与所述过渡区(8)—起制造。4.根据权利要求1或2所述的进汽阀，其特征在于，所述密封区(6)和/或所述基体区(7)焊接在所述过渡区(8)上。5.根据权利要求1至4中任一项所述的进汽阀，其特征在于，-所述过渡区(8)与所述基体区(7)可烧结或者热等静压(HIP)在一起，或-所述过渡区(8)和所述密封区(6)可烧结或者热等静压(HIP)在一起，或-所述过渡区(8)、所述基体区(7)和所述密封区(6)可烧结或者热等静压(HIP)在一起，或-所述基体区(7)和所述密封区(6)可烧结或者热等静压(HIP)在一起。6.根据权利要求1至5中任一项所述的进汽阀，其特征在于，所述密封材料(B)包括铬、钨、镍、碳、钴、钼元素中的至少一种。7.根据权利要求1至6中任一项所述的进汽阀，其特征在于，所述密封区(6)包含钨铬钴合金，或者是由这种鴒铬钴合金形成的。8.根据权利要求1至7中任一项所述的进汽阀，其特征在于，所述基体材料(A)含有铸钢、锻钢或镍合金。9.根据权利要求1至8中任一项所述的进汽阀，其特征在于，-在所述过渡区(8)中提供了至少一种与所述基体材料(A)和所述密封材料(B)不同的过渡材料(C),-所述过渡材料(C)的浓度从所述过渡区(8)朝着所述密封区(6)的方向和/或朝向所述基体区(7)的方向而降低，-所述密封材料(B)的浓度从所述密封区(6)朝着所述过渡区(8)的方向而降低，-所述基体材料(A)的浓度从所述基体区(7)朝着所述过渡区(8)的方向而降4氐。10.根据权利要求9所述的进汽阀，其特征在于，在所述过渡材料(C)的浓度最大值处，所述基体材料(A)和/或所述密封材料(B)具有各自浓度的最小值。11.根据权利要求1至10中任一项所述的进汽阀，其特征在于，所述基体材料(A)和/或所述密封材料(B)和/或所述过渡材料(C)是至少部分地用金属粉末制造的。全文摘要本发明涉及一种带阀座(2)和阀体(3)的汽轮机进汽阀(1)，其中，阀体在阀闭合时可以通过接触区(5)而密封地贴靠在阀座(2)的接触区(5’)上。两个接触区(5，5’)中的一个至少具有至少一个面向另一个接触区(5’，5)的密封区(6)，和密封面(6)背向的基体区(7)，以及位于这两者之间的过渡区(8)，其中密封区(6)由密封材料(B)构成，基体区(7)由基体材料(A)构成，并且阀座(2)和阀体(3)也大致包括基体材料(A)。为了提高接触区(5，5’)以及相应的进汽阀的抗磨损性，基体材料(A)的浓度从基体区(7)朝着密封区(6)的方向而降低，同样，密封材料(B)的浓度从密封区(6)朝着基体区(7)的方向而降低，因此，这两种材料(A，B)都出现在过渡区(8)中。文档编号F01D17/10GK101109294SQ20071013867公开日2008年1月23日申请日期2007年7月17日优先权日2006年7月17日发明者R·B·斯卡林申请人:阿尔斯托姆科技有限公司