汽轮机转子材料最近的技术进展

最近的汽轮机技术，为了适应单机容量的增大和蒸汽参数的不断提高，特别是在高温材料研究开发领域，取得了惊人的进展，包括超超临界压力蒸汽参数在内，能够满足所有要求的材料体系已经建立，其中汽轮机转子材料方面当然有了重大的进步，开发新型高强度转子材料以及制钢技术和检查技术方面的技术进步也在计划之中，最近，对汽轮机转子材料还提出了新的要求，例如，不但对大功率汽轮机的结构，而且对中小功率机组的结构也要求能进一步紧凑化，希望生产联合循环的再热式电站汽轮机的希望把汽轮机的高，中，低压部分共用一极转子的要求日益迫切，作为对策，日立制作所正在开发一种高韧性的Ni-Cr-Mo-V钢。     

电站汽轮机Cr_(12)Mo_1VTaN转子用钢

电站汽轮机高中压转子世界各国大多数都采用CrMoV系钢制造。为了提高机组的热效率,电站机组已向着大容量高参数的方向发展,如仍采用CrMoV钢生产高中压转子则不利于经济合理的设计,特别是中压转子的材料强度就不富裕了。同时要求电站大锻件的尺寸和重量也相应愈来愈大,以及更大截面的淬透性和更高的使用性能。为此各国冶金工作者对12％Cr钢进行了大量试验研究工作,研制出12％Cr改良型耐热钢,用作高参数汽轮机高中压转子,并得到良好的机械性能和高温性能。此钢系目前正受到各国汽轮机制造者的重视,有的已用于大型电站汽轮机高中压转子。     

汽轮机用高低压一体化9CrMoVNiNbN高纯度的转子锻件

针对先进的高效联合循环电站的应用需要，试制了一个9CrMoVNiNbN钢的高低压一体化汽轮机转子锻件。该材料的评价工作揭示出抗拉强度为900MPa，直径为φ1750mm的LP低压段的FATT（断口形貌转变温度）是0℃左右。φ1200mmHP高太段的持久强度则相当于常规的12CrMoV钢。由一系列试验结果得出结论，该材料可应用于LP直径达φ2000mm左右的大型高压－低压一体化汽轮机转子锻件。     

125MW汽轮机低压转子剩余寿命及安全风险研究

１２５ＭＷ汽轮机低压转子剩余寿命及安全风险研究余耀，王，王静飞１概述早期国产１２５ＭＷ汽轮机低压转子采用１７ＣｒＭｏ１Ｖ钢焊接转子，这种转于材料显然能满足结构强度的要求，但其断裂强度则较差，它的断口形貌转变温度ＦＡＴＴ达１－－１０ｔ，机组在正常运行时...     

新焊接转子材料25Cr2Ni2MoV钢的试制及其性能试验

回顾了上汽厂汽轮机低压焊接转子材料的发展,介绍了屈服强度≥700MPa的新焊接转子材料25Cr2Ni2MoV的基本特性,通过模拟轮盘锻件试制和解剖试验,测定了新材料的显微组织、力学性能、FATT、室温断裂韧度和钢的连续冷却转变曲线,进行了时效试验、应力腐蚀试验和焊接工艺试验等,结果表明该材料具有良好的淬透性和综合性能,能满足百万等级超超临界汽轮机及核电低压焊接转子的设计和使用要求.     

汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性分析方法及其在焊接转子中的应用

介绍了汽轮机转子高周疲劳寿命的设计方法.提出了汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性的分析方法,转子高周疲劳的平均应力σm、应力幅σA和应力强度因子范围AKI的计算方法以及转子钢疲劳裂纹扩展门槛值△KR的经验计算公式.给出了汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性的分析思路、分析方法、评价判据以及半转速1 000 MW核电汽轮机焊接低压转子的高周疲劳安全性分析应用实例.结果表明:转子初始裂纹高周疲劳分析方法能够应用于汽轮机转子的安全性评价,并可以为汽轮机转子的结构优化和长周期安全运行提供依据.     

12％Cr钢的冶炼与浇铸

在汽轮机和燃气轮机中,广泛使用12％Cr钢制造500～600℃工作的叶片、轮盘、转子、螺栓、管子和铸件。1Cr_(13)、2Cr_(13)、1Cr_(11)MoV、1Cr_(12)WMoV、2Cr_(12)WMoNbVB、2Cr_(12)Ni_1W_1Mo_1V和2Cr_(12)Ni_2Mo_2WV钢用作汽轮机叶片。随着汽轮机向大型化发展,高、中压转子应力也必然增大;改善汽轮机效率,提高转子工作温度,这就要求转子材料有较高的热强性。珠光体热强钢不能满足要求,奥氏体钢的热强性虽好,但大锻件生产工艺很难掌握,因此需要用12％Cr热强钢。苏联曾用ЭИ802、     

汽轮机转子用钢的新发展

对新蒸汽或再热蒸汽温度566℃以上的由临界汽轮机转子用钢和中、低压联合转子用钢的发展现状做了介绍。     

我国发电设备材料的技术进展

本文报道了我国1988年发电设备材料十项技术进展。它们是汽轮机高中压转子材料、汽轮机焊接转子材料、叶片材料、汽轮机精锻大叶片、汽轮机紧固件材料、末级叶片防水蚀研究、锅炉用奥氏体钢管、锅炉汽包用钢、发电机转子和护环材料以及大型电站材料的失效分析。文章还列举了今后应重视的技术工作。     

用断裂力学方法制定汽轮机转子超声波检查要求

本文详细地介绍了一种用断裂力学方法建立大型汽轮机转子锻件超声波检查要求的方法,并用来制定了3.5％NiCrMoV钢的低压转子超声波检查要求和起始缺陷尺寸与许用应力的关系曲线。文中提供的方法和数据,经实践证明是可行的,偏安全的。     

汽轮机高、低压一体化转子材料及性能的研究进展

概述了国内外汽轮机一体化转子材料的发展历程,分析了化学成分和制造工艺对一体化转子钢的影响,并对6种转子材料的性能进行了比较,指出:随着发电设备向高参数、大型化发展,汽轮机一体化转子的服役性能和制造技术面临新的挑战,应采用更先进的冶炼、铸锭、锻造和热处理工艺优化一体化转子材料,并对长期服役后转子材料的演化规律开展深入研究.     

汽轮机低压转子末级叶片裂纹及叶根销钉断裂失效分析

本文对汽轮机低压转子末级叶片的裂纹和叶根销钉断裂失效问题进行了详细分析。通过对损坏叶片和销钉的外观观察、微观结构分析、材料成分检测以及运行环境的综合评估,揭示了失效的主要原因。研究发现,叶片裂纹主要是由于长期受高温、湿度变化和蒸汽侵蚀导致的材料疲劳累积,以及叶片设计中的应力集中现象所致;叶根销钉的断裂失效主要与运行过程中周期性的抗拉应力过大以及振动疲劳有关。研究结果表明,对汽轮机低压转子末级叶片裂纹和叶根销钉断裂失效机理的分析能够为汽轮机低压转子末级叶片和叶根销钉的设计、材料选择、加工制造和运行维护提供科学依据。     

1000MW汽轮机转子的动平衡研究

1000 MW汽轮机组是我公司近年来的重要标志性产品之一。由于该汽轮机属公司首台产品,而且低压转子质量大、跨距长、平衡要求精度高,所以高速动平衡试验成为一个重点也是难点。文中就1 000 MW汽轮机低压转子平衡数据进行分析,并研究结果及计算方法供同行借鉴、参考。     

百万等级核电半速汽轮发电机组低压转子轴承支撑刚度的研究

建立了汽轮机低压转子落地式轴承座刚度分析有限元模型,采用三维有限元软件Ansys分析了使用弹簧基础的百万等级核电半速汽轮发电机组低压转子落地式轴承座的刚度,并在此基础上计算和分析了轴承座刚度在一定范围内变化时对大型汽轮机低压转子临界转速的影响．结果表明：利用汽轮机低压转子落地式轴承座刚度分析有限元模型计算得到的低压转子轴承座刚度与经验数值量级相同,但大小有一定差异．汽轮机低压转子临界转速对低于一定数值的落地式轴承座支撑刚度变化更敏感,因此在设计时应保证足够大的轴承座刚度．     

窄间隙焊接技术在600MW汽轮机低压转子上的应用

简要介绍了某类型600MW大型汽轮机低压转子的焊接工艺试验和应用情况.该转子由两个轴头和两个轮盘组成,共有3务焊缝,材料为25Cr2Ni2MoV钢,材料的屈服强度大于等于700MPa,坡口设计为窄间隙坡口,采用窄间隙氩弧焊打底,窄间隙埋弧焊填充.为了研究接头的丝能,用模拟件进行了焊接试验,并测试了接头的力学性能.结果表明,接头0.2%屈服强度及延伸率均达到了转子材料规范的要求,并具有良好的冲击韧性.该焊接转子完全符合机组设计和安全运行的要求.     

汽轮机超净化低压转子的制造与质量

在高效率发电厂，作为超临界汽轮机低压转子用材的3.5%NiCrMoV钢，为了将Si,Mn。以及不纯物减低到极限，消除该钢高温使用状态下的回火脆性问题，以EPRI为中心对该钢进行了开发性研究，本公司参与了这一开发工作的基础性研究。除此以外，本公司还进行了实验转子的研制，使超净化转子产品化。本文在叙述了超净化转子的研制过程及制造技术的同时，依据实验转子与产品转子检验结果还概述了超净化3.5%NiCrMoV钢低压转子的品质特性。     

高背压供热汽轮机低压转子模态分析

针对汽轮机高背压供热改造后,汽轮机低压转子结构变化,排汽温度升高,有可能造成转子振动的问题,以低压转子标高变化为基础变量,通过模态分析,得出低压转子-轴承系统模态振型,从而分析高背压运行转子振动特性。为指导汽轮机高背压供热改造及汽轮机振动故障诊断奠定理论基础。     

1000MW汽轮机低压转子轮槽成形铣刀加工性能研究

采用成形铣刀加工1000MW汽轮机低压转子末级轮槽,通过对26NiCrMoV145转子钢材料切屑的形成情况、刀具磨损形貌以及加工后材料表面残余应力大小的分析,研究成型铣刀的加工性能。结果表明:材料的切屑以带状切屑为主;粗刀以刀刃处边界磨损居多,而半精刀以前刀面损伤更为突出;加工表面残余应力多为残余压应力。     

9%Cr钢表面激光熔覆1CrMo合金层的力学性能研究

为了解决9%Cr钢汽轮机转子轴颈堆焊1CrMo合金时,由于稀释率大、热输入高导致的新转子轴径表面降Cr质量分数效率低和磨损后不适合局部修复的问题,采用激光熔覆技术替代堆焊,在9%Cr钢表面进行了1CrMo合金激光熔覆试验,并对熔覆层组织结构和性能进行了测试分析。结果表明:激光熔覆技术可在9%Cr钢表面制备成形质量及力学性能良好的1CrMo合金熔覆层,熔覆层组织主要由铁素体和颗粒状碳化物组成;与堆焊相比,激光熔覆可有效降低基体对熔覆层的稀释率,提高表面降Cr质量分数效率;与基体材料相比,1CrMo合金熔覆层强度略低,但塑韧性更好,力学性能达到9%Cr钢汽轮机转子轴颈设计要求。     

汽轮机整体转子锻件生产和质量检验

汽轮机整体转子锻件生产和质量检验王纪根转子在汽轮机中担当的职能，决定了制造汽轮机转子的材料应该具有的性能。对转子材料性能的严格要求，是保证转子长期安全运行的必要条件。对转子材料性能的具体要求，即性能指标，规定在转子锻件技术条件中。在众多的性能要求中，...