常规与超净化3．5％NiCrMoV钢汽轮机低压转子的性能对比

由156吨钢锭制造的超净化3．5％NiCrMoV钢低压转子，其潜在的，表征回火脆性大小的J－因子的测算结果为2．5，而常规纯净度40炉次J－因子的平均值则是27．2，超净化钢展示出了良好的纯净度，低的FATT，高的持久强度与好的低周疲劳性能，该转子热处理到720MPa-780MPa的0．02％屈服强度时，中心至表面的性能均匀，延伸率为22％，断面收缩率为73％，表面的FATT是－112至－128℃，中心的FATT是－50至－97℃，而对于有相同屈服强度等级的常规转子，拉伸性能与超净化转子大致相同，但是，其FATT比超净化钢高，中心是－79－－86℃，而表面是－21－－43℃。韩重还进行了10，000小时的等温时效，对超净化钢的回火脆化敏感性进行了评价。发现经时效处理后其FATT没有发生变化。     

10Cr转子钢的低周疲劳特性试验研究

对国产转子钢14Cr10NiMoWVNbN和国外同种转子钢TOS107的拉伸性能及低周疲劳特性进行了试验研究,将国产和国外转子钢的循环特性、循环应力-应变特性及应变寿命特性进行了对比.结果表明:在室温及600℃下,国产和国外转子钢的拉伸强度无明显差异;国外转子钢的低周疲劳强度略优于国产转子钢.根据593℃下国产转子钢低周疲劳寿命的试验结果,通过虚拟应力转换并选取合适的安全系数,得到了10Cr转子的疲劳设计曲线,该曲线可用于估算10Cr钢制转子的疲劳寿命.     

叶轮开槽和提高抗拉强度对2％CrNiMoWV合金钢转子锻件FATT的影响

2％CrNiMoWV是一个经不同方法淬火，用于HP／LP单缸汽轮机的材料，在高、中压部分需要高的持久强度，而在低压段需要良好的韧性，本项目的首要目的是要研究在淬火前对2％CrNiMoWV钢低压部分（LP）预先开槽后，在降低LP段FATT方面存在的潜力。第二个目的是确定当抗拉强度比以前更高的情况下（≥827MPa）该合金钢的使用可能性。制造三根HP／LP一体化转子在HP段的直径为949mm，低压段的直径为1431mm。这三根转子由两个2300mm直径的160吨电渣重熔钢锭制成。在预备热处理后这些转子锻件进行调质热处理前的加工，其加工包括对LP段的开槽，用以改进中心孔的FATT。转子在垂直旋转状态下，从955℃奥氏体化的温度的不同的方式淬火，并回火到规定的抗拉强度。结果表明，对于2％CrNiMoWV钢来说，开槽是一种行之有效的加工工艺。转子开槽可降低LP段中心孔FATT约19℃，抗拉强度对FATT的影响估计约是0．028℃/MPa。这些转子的持久强度值处在其它2％CrNiMoWV转子的数据带中，并高于油淬1％CrMoV钢数据带的上边界。     

汽轮机焊接转子接头残余应力研究一:25Cr2Ni2MoV钢核电转子模拟件热处理前后残余应力的对比

利用焊接方法制造大型汽轮机转子已成为电力装备制造业的主要方向,通过测量焊接转子模拟件接头处的残余应力,对于转子设计、优化焊接与热处理工艺、评估服役状态都具有重要的参考意义。测试了25Cr2N i2MoV钢核电转子模拟件外圆、内圆、剖面处热处理前后的残余应力分布,发现转子深窄间隙接头处存在较为显著的轴向压应力,内、外圈在热处理前均有较大的切向拉应力;经过热处理,残余应力大大降低,且保持较好的应力状态。重复性测量的数据稳定性较好,反映出加工过程的高稳定性。     

625℃汽轮机转子材料的开发及性能分析

通过总结国内外关于9％～ 10％ Cr铁素体钢的研发成果,全面探讨了典型的625℃汽轮机转子材料COST-FB2的工艺、微观组织和性能特征及其强化机理.研究表明COST-FB2转子钢具有良好的物理性能、较高的高温屈服强度以及良好的蠕变和持久性能.COST-FB2可用于上海汽轮机厂设计的再热蒸汽温度为620℃的超超临界汽轮机机组.     

Bayesian神经网络在EPR法检测汽轮机转子钢热脆化性能中的应用

为提高电化学动电位再活化法(EPR)检测汽轮机转子钢(30Cr2MoV)热脆性的检测精度,利用Bayesian神经网络建立了预测模型。根据EPR法测定的60组不同苦味酸电解液温度下,30Cr2MoV转子钢的活化峰电流密度与再活化峰电流密度比(Ia/Ir)的数据、电解液温度、转子钢化学成分J参数和晶粒度参数(N),采用Bayesian正则化训练的神经网络,建立了转子钢脆性转变温度(FATT50)与电化学特征值、电解液温度、转子钢化学成分J参数和晶粒度参数(N)之间的映射模型。利用训练好的网络预测了新的转子钢材料的脆性转变温度。结果表明:网络的训练误差和检验误差都在±20℃范围内,小于多元线性回归法得到的误差。因此,Bayesian神经网络能较准确地用来预测转子钢材料的脆性转变温度。图3表3参13     

国产超临界汽轮机转子钢低周疲劳特性的试验研究

为了解国产超临界汽轮机转子钢的静拉伸性能和低周疲劳特性,在540℃和593℃温度下对5种国产超临界汽轮机转子钢进行了静拉伸试验和总应变控制低周疲劳试验,给出了汽轮机转子钢的静拉伸力学性能参数,并拟合出其应变-疲劳寿命关系式.结果表明:在经过540℃和593℃低周疲劳试验后,5种转子钢的维氏硬度分别下降了约15和20,试验用超临界汽轮机转子钢均具有明显的循环软化特性.     

实心转子锻件的安全性研究

从当代冶炼方法、锻压及热处理工艺提高了转子钢的纯度和性能的均匀性,特别是大大地改善了转子钢的断裂韧性的角度,论述了制造大型实心转子锻件的可行性,进而用断裂力学方法估算了实心转子的安全性,提出了大锻件可否用于制造实心转子的断裂力学判据,确定实心转子的安全性。     

30Cr1Mo1V钢转子锻件差异热处理工艺研究

用差异热处理的方法处理了３０Ｃｒ１Ｍｏ１Ｖ钢高、低压联合转子,使转子性能满足了设计要求,特别是低压侧的脆性转变温度ＦＡＴＴ５０降至工作温度以下。与原油冷工艺相比,差异热处理方法明显改善了转子的综合性能。     

620℃汽轮机X13CrMoCoVNbNB9-2-1钢转子轴颈堆焊层性能分析

轴颈堆焊技术是制造620℃超超临界汽轮机的重要技术之一。采用埋弧焊方法在X13CrMoCoVNbNB9-2-1转子钢圆环试验件上堆焊1Cr-0.5Mo材料,进行去应力热处理;测定了距熔合线不同距离处堆焊层的化学成分,测试了拉伸、硬度、冲击、弯曲等性能,分析了焊接接头的金相组织。试验结果表明,随着距熔合线距离的增加,堆焊层中Cr元素的含量呈指数规律降低,在第四层降到1.5%左右;堆焊层的强度和硬度随着距熔合线距离的增加而下降,冲击吸收功则显著提高。焊接接头弯曲性能优良,焊接接头中各区域微观组织正常,具有良好的综合力学性能。本项技术可以应用于620℃汽轮机X13CrMoCoVNbNB9-2-1钢转子的轴颈堆焊。     

汽轮机高压转子锻件降低ＦＡＴＴ的最新进展

ＣrＭoV(1Cr＇－Ｍo－０．２５V)转子钢通常用于蒸汽温度高达５６６℃的汽轮机高压转子（ＨＰ）或中压转子（ＩＰ）。该钢在高温下有优良的力学性能,特别是高温持久强度。为缩短汽轮机系统的暖机时间,人们希望ＣrＭoV转子的韧性能够得到改善。在本研究中,用小的实验钢锭进行了基础性试验,新研制的ＣrＭoV转子通过优化化学成分与改变热处理状态获得了令人满意的断口形貌转变温度（ＦＡＴＴ）,而且其高温持久强度没有降低。通过以真空碳脱氧（ＶＣＤ）降低硅含量、提高钢的淬硬必使之优于常规的高压转子材料、以及以油淬代替鼓风冷却增加冷却速度等措施使转子钢的韧性得到了改善。依据基础性研究获得的知识,我们制造了一套足够大尺寸的实用ＨＰ／ＩＰ转子锻件。一系列的试验结果证实了这些转子锻件的韧性得到提高,与此同时又具有优良的高温持久强度性能。     

12% Cr钢降低淬火温度试验研究

为减少12%Cr马氏体铁素体型不锈钢因晶粒粗大,造成冲击功不合现象。通过对比国内外标准推荐热处理制度,并对1Cr12Mo进行淬火工艺试验,试验结果表明:(1)1Cr12,1Cr13,2Cr13以及1Cr11MoV的淬火温度较高;(2)淬火温度过高导致12%Cr钢晶粒粗大,粗晶降低材料的冲击性能;(3)12%Cr钢的淬火温度应该降到980±10℃。     

高效超超临界汽轮机转子钢FB2的低周疲劳特性研究

对再热温度为620℃的高效超超临界机组FB2转子钢的微观组织、拉伸性能进行了研究,采用轴向等幅低循环疲劳试验方法对FB2转子钢在室温和620℃下的低周疲劳性能进行了对比分析,并根据低周疲劳试验结果,建立了FB2转子钢塑性应变能和应变幅与循环周次间的关系。结果表明:FB2转子钢的微观组织为完全回火马氏体结构,有大尺寸BN夹杂析出;转子各取向的拉伸性能均匀,室温下的Rp0.2700 MPa,满足COST522项目要求;低周疲劳条件下表现为循环软化,循环应变-寿命满足Manson-Coffin关系;FB2转子钢的塑性应变能与对应的总应变幅和疲劳寿命在双对数坐标下呈线性关系,该关系可用于估算低周疲劳寿命。     

HP与HP—LP转子用2.5NiCrMoV超净化钢的研制

从一重量为90吨的2．5NiCrMoV超净化钢锭制造了一支HP—LP试验转子，其LP直径为1750mm，HP直径为1250mm，该HP—LP转子是日本制钢所按东芝、GE联合项目为电力研究所(EPRI)制造的。该转子采用不同的热处理：即LP段喷水而HP段鼓风冷却，而后回火到790MPa均匀的强度水平。其HP段中心的FATT是-5℃，LP段是15℃。当把LP段的抗拉强度增加到860MPa时，FATT则增加为45℃。在565℃初步进行的持久试验表明：2．5NiCrMoV试验转子的持久强度与常规1CrMoV钢的相当，并有优良的持久塑性。该钢有良好的淬硬性，适合于直径至少为2米的LP转子。     

45钢亚温淬火工艺对组织性能影响的研究

通过研究45钢在750℃～840℃的亚温淬火热处理后的综合力学性能：硬度、拉伸强度、冲击值、断面收缩率、延伸率及金相显微组织,来寻求45钢的最佳热处理工艺。通过对比分析,820℃淬火,500℃回火是得到45钢最佳性能的热处理工艺。亚温淬火可以在保证45钢硬度的前提下,显著提高45钢的塑韧性,大大降低机械零件的淬火开裂程度,同时可以为企业节约能源提高经济效益,减少对环境的污染。     

热处理对SACM645销轴力学性能的影响

对直径110mm的SACM645销轴进行了不同的热处理工艺试验,试验结果表明经910±10℃油淬(保温1.5min/mm)及630±10℃水冷(保温3min/mm)热处理后SACM645销轴的力学性能可满足厂标30.85.089中对38CrMoAlA的要求。     

600℃以上汽轮机转子用高强度12％Cr铁素体钢的研制

为了燃煤电站的改进，研制了一种先进的12％Cr铁素体钢（TOS110）用于高温转子。该钢的研制是依据各种12％Cr耐热钢的研究经验，合金元素对持久强度的影响进行了专门研究。其中10％Cr－1．8W－0．7％Mo－V－3％Co－Nb－B钢是一个有希望的钢种。研究揭示了该钢比用于593℃的10％Cr－1％Mo－1％W－V－Nb钢有更高的持久强度。该新钢种的可生产性与性能已通过一个中等尺寸的锻件与产品尺寸的转子锻件进行了验证。产品尺寸转子锻件的评定工作现在正在进行之中，目前已得到了一些可喜的结果。该高强度12％Cr铁素体钢有希望运用于在630℃或630℃以上运行的高温转子。因此，燃煤电站可望得到热效率的明显改进。     

HP与HP—LP转子用2.5NiCrMoV超净化钢的研制

从一重量为90吨的2.5NiCrMoV超净化钢锭制造了一支HP－LP试验转子，其LP直径为1750mm,HP直径为1250mm。该HP－LP转子是日本制钢所按芝东，GE联合项目为电力研究（EPRI）制造的。该转子采用不同的热处理：即LP段喷水面HP段鼓风冷却，而后回火到790MPa均匀的强度水平。其HP段中心的FATT是－5℃，LP段是15℃。当把LP段的抗位强度增加到860MPa时，FATT则增加为45℃。在565℃初步进行的持久试验表明：2.5NiCrMoV试验转子的持久强度与常规1CrMoV钢的相当，并有优良的持久塑性。该钢有良好的淬硬性，适合于直径至少为2米的LP转子。     

超超临界汽轮机转子FB2材料性能及蠕变组织演化规律研究

随着国内外9-10%Cr铁素体-马氏体钢不断发展,25 MPa/600℃/600℃型超超临界机组已日趋成熟,适用于更高参数机组的材料仍在持续不断地开发。在欧洲COST522研发计划中开发出来的在原9-10%Cr钢的基础上添加Co和B元素,同时去掉W,得到的新铁素体不锈钢COST FB2在620℃下100000 h的持久强度≥100 MPa。文章通过对FB2材料的性能及长时蠕变时效后微观组织的研究,确认其适用于公司620℃超超临界火电站高中压转子。     

T23钢回火脆性的试验研究

通过热处理试验对T23钢的回火脆性进行了研究。研究结果表明,T23钢在550℃~680℃温度区间具有回火脆性,该回火脆性为第一类回火脆性。研究了T23钢出现第一类回火脆性的温度比同类钢高的原因,并探讨了回火脆性对T23钢生产制造的影响。