摘要：燃气轮机涡轮盘与叶片需在 600℃-800℃的中温环境中工作，涡轮盘承受每分钟 1 万转以上的离心力（可达自身重量的 8000 倍），叶片则需抵御高温燃气冲刷，长期中温载荷易导致部件 “蠕变” 变形失效；同时，涡轮盘与叶片需通过焊接实现连接或修复，对材料的中温

燃气轮机涡轮盘与叶片需在 600℃-800℃的中温环境中工作，涡轮盘承受每分钟 1 万转以上的离心力（可达自身重量的 8000 倍），叶片则需抵御高温燃气冲刷，长期中温载荷易导致部件 “蠕变” 变形失效；同时，涡轮盘与叶片需通过焊接实现连接或修复，对材料的中温抗蠕变性能与焊接可靠性要求严苛。Waspaloy (钴镍铬系) 合金凭借这两大优势，满足燃气轮机涡轮盘与叶片用材要求，为燃气轮机高效稳定运行提供保障。

中温抗蠕变强是 Waspaloy 应对中温载荷的核心能力。在 600℃-800℃的中温区间内，材料易因原子缓慢滑移产生蠕变，长期累积会导致涡轮盘变形、叶片叶尖磨损，影响燃气轮机效率。Waspaloy 以钴（质量分数约 13%-15%）、镍（56%-58%）、铬（18%-20%）为基体，添加钛（3%-4%）、铝（1.5%-2.5%）构建中温强化体系：钛与铝元素在中温下析出细小的 γ' 相（Ni₃(Ti,Al)），均匀分布在晶内，钉扎位错运动，抑制蠕变；铬元素则增强合金的中温结构稳定性，避免晶界软化。实测数据显示，在 700℃、200MPa 的恒定应力下，Waspaloy 的蠕变断裂时间超过 3000 小时，远高于同类型合金（约 1800 小时）；其 750℃时的蠕变变形率仅为 0.08%/1000 小时，某电力集团的燃气轮机测试表明，采用 Waspaloy 制作的涡轮盘，在 720℃工况下连续运行 4 万小时，涡轮盘榫槽处的应力松弛率仅 4%，径向变形量小于 0.08mm，确保与叶片的精准配合，燃气轮机发电效率始终稳定在 58% 以上。

焊接可靠则为 Waspaloy 加工与修复涡轮部件提供关键支撑。燃气轮机涡轮盘的轮缘与叶片的榫头需通过焊接连接，叶片磨损后也需通过焊接修复，普通合金焊接时易出现热裂纹、晶间腐蚀，导致接头失效。Waspaloy 具备优异的焊接性能，可适配氩弧焊、电子束焊等工艺：氩弧焊时，选用 ERNiCrCoMo-1 焊丝，焊缝金属与母材成分接近，结晶过程中不易产生热裂纹，焊接接头在 700℃时的抗拉强度可达母材的 90% 以上（约 650MPa）；电子束焊时，焊接热影响区窄（宽度≤0.5mm），避免热影响区在中温下出现晶粒粗大，影响抗蠕变性能。实测数据显示，Waspaloy 焊接接头在 750℃、150MPa 的应力下，蠕变断裂时间超过 2500 小时，与母材差异小于 10%；某能源公司的实践表明，采用氩弧焊修复磨损的 Waspaloy 叶片叶尖后，叶片在 700℃工况下连续运行 1 万小时，修复区域无开裂或剥落，叶片的气动性能保持良好。

此外，Waspaloy 还具备良好的抗氧化性与冷加工性，在 800℃静态空气中的氧化增重速率仅 0.025g/(m²・h)；通过冷锻工艺可加工出涡轮盘的复杂榫槽，成型合格率达 95% 以上。使用时需注意：焊接后需进行 1050℃×1h 的固溶处理，消除焊接内应力；长期使用后需定期（每 3 万小时）进行无损检测，排查内部微裂纹。随着燃气轮机向 “高效率、低排放” 发展，Waspaloy 合金将成为涡轮盘与叶片的达标材料。

来源：小月说科技