汽轮机转子体和主轴锻件技术条件.doc

中国长江动力公司（集团）武汉汽轮发电机厂企业标准Q/CCF H1265-200225MW200MW汽轮机转子体和主轴锻件技术条件Specification for 25 to 200MW TurbineRotor and Shaft Forgings2002-02-25发布 2002-03-05实施武 汉 汽 轮 发 电 机 厂 发布Q/CCF H1265-2002前 言本标准主要是参照2001年全国电站铸锻件标准研讨会上JB/T1265-讨论稿修订转化而成。本标准由情报信息中心提出并归口；本标准由质检处和锻冶处修订转化；Q /CCF H1265-200225MW200MW汽轮机转子体和主轴锻件技术条件1 范围 本标准规定了25MW200MW汽轮机转子体和主轴用真空处理的合金钢锻件的技术要求、检验规则、试验方法、合格证书及标志等。 本标准适用于蒸气温度不超过565汽轮机转子体和主轴用真空处理的合金钢锻件的订货、制造与检验。2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准中的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T223 钢铁及合金化学分析方法GB/T229-1994 金属夏比缺口冲击试验方法GB/T231-1984 金属布氏硬度试验方法GB/T 2039-1997 金属拉伸蠕变及持久试验方法GB/T10561-1989 钢中非金属夹杂物显微评定方法JB/T 1581-1996 汽轮机、汽轮发电机转子和主轴锻件超声波探伤方法JB/T 8468-1996 锻钢件磁粉检验方法JB/T8888-1999 环芯法测量汽轮机和汽轮发电机转子锻件残余应力的试验 方法 ASTM A370钢制品的机械性能试验方法YB/T5148-1993 金属平均晶粒度测定方法3 订货要求3.1需方应在订货合同中写明采用的标准、钢号、相应技术要求、检验项目及本标准要求以外的检验项目。3.2需方应提供标明力学性能试验取样位置的锻件订货图样和叶根槽深精加工尺寸。3.3需方要求参加现场检验的项目应在合同中写明。Q/CCF H1265-20024 技术要求4.1制造工艺4.1.1冶炼和浇注4.1.1.1锻件用钢应采用碱性电炉冶炼。经需方同意，也可采用保证质量的其他方法冶炼。4.1.1.2钢水应在浇注前或浇注中进行真空处理，以去除有害气体，特别是氢。在真空处理过程中，真空系统的能力必须大到足以在开浇后2min内就能将初始增高的压强降至低值，通常应低于133Pa。4.1.1.3 30Cr1Mo1V钢应采用硅脱氧；30Cr2Ni4MoV钢应采用真空碳脱氧。未经需方同意不得采用其它方法脱氧。4.1.2锻造4.1.2.1钢锭上部和下部应有足够的切除量，以确保成品锻件无缩孔、疏松、严重偏析及其他有害缺陷。4.1.2.2采用的锻造方法必须尽可能使整个锻件得到均匀的组织结构。锻压机应有足够的砘位，以使锻件的整个截而锻透。应尽可能保持锻件轴线与钢锭的中心线重合。队非订货合同中另有规定，钢锭质量较好端应为靠近发电机端。4.1.3热处理4.1.3.1锻后热处理应为正火和回火。4.1.3.2锻件第一次粗加工后进行性能热处理，高中压转子体用钢锻制的锻件为正火加回火，正火冷却为鼓风冷却，经双方商定也可采用其他方式冷却；低压转子体用钢锻制的锻件为淬火加回火。转子体锻件在热处理时应处于垂直状态。a) 正火或淬火温度应高于相变温度，但应低于锻后热处理的正火温度。b) 回火温度在保证力学性能满足要求的前提下应尽可能高。高中压转子体用钢的回火温度不应低于660，低压转子体用钢的回火温度不应低于580（30Cr2Ni4MoV钢不应低于570）。4.1.3.3在性能热处理及随后的粗加工后（有孔转子打中心孔后），锻件应在低于最终回火温度1550范围内去除应力，但不应低于550（对30Cr2Ni4MoV钢应不低于540）。 在征得需方同意以后，去除应力温度可高于本标准规定的上限，此时有孔转子的中心孔试料应放回原相应位置，去除应力处理后，必须进行补充拉伸试验。4.1.4机械加工4.1.4.1在性能热处理之前，锻件的所有表面进行第一次粗加工，未经需方同意，性能热处理和正式超声波探伤之前不得在整体叶轮间切槽和加工叶轮台阶。4.1.4.2在性能热处理之后，锻件进行第二次粗加工，按订货图样的尺寸在单边应留不大于5mm的加工余量（此余量在去应力处理后加工掉）。4.1.4.3对有孔锻件，按需方订货图样规定的尺寸和公差要求打中心孔，并套取中心孔芯棒。为了去除由超声波检测出来的不允许的中心部位缺陷，允许按订货图样注明的或经需方同意的极限范围扩大中心孔，其表面粗糙度Ra值1.6mm。Q/CCF H1265-20024.1.4.4对有孔锻件，去应力处理后精镗中心孔，并用不会掩盖缺陷的方法磨光或抛光。4.1.5在制造和包装过程中，转子体和主轴锻件不得进行焊接。4.2化学成分4.2.1供方应对每炉钢水进行熔炼分析，分析结果应符合表1规定。4.2.2供方应对每个锻件进行成品分析，分析结果应符合表1规定，但允许有表2 规定的偏差。 表1 化学成分 %钢 种CMnSi 1）PSCrNiMoVCuAl34CrMoA0.30 0.400.40 0.700.17 0.370.0200.0200.90 1.300.500.20 0.300.2034CrMol0.30 0.380.40 0.700.17 0.370.0200.0200.70 1.200.400.40 0.550.2030Cr1MolV0.27 0.340.70 1.000.20 0.350.0120.0121.05 1.350.501.00 1.300.21 0.290.15.0.01034CrNi3Mo0.400.50 0.800.17 0.370.0150.0180.70 1.102.75 3.250.25 0.400.2028CrMoNiV0.25 0.300.30 0.380.0300.0120.0121.10 1.400.50 0.750.80 1.000.25 0.350.20.0.01030Cr2Ni4MoV0.350.20 0.400.100.0100.0101.50 2.003.25 3.750.30 0.600.07 0.150.15.0.010 注：采用真空碳脱氧时，硅含量应不大于0.10%。 表2 化学成分允许偏差 %化 学成 分CMn成分上限SiPSCrNi成分上限MoVCuAl0.900.902.002.00允 许偏 差0.020.030.040.02+0.005+0.0050.050.030.070.020.010.020.0054.3力学性能4.3.1锻件的力学性能应符合表3的规定。Q/CCF H1265-2002表3 力学性能项目取样位置锻 件 强 度 级 别345490590690735760s0.2（sS）MPa轴端纵向(345)490590690690790735835760860本体径向(345)490590690690790735835760860中心孔纵向450550660685720sbMPa轴端纵向570640720790855860本体径向570640720790855860中心孔纵向600690760810830d4(d5)%轴端纵向(17)(15)1518(14)(13)17本体径向(14)(11)1518(12)(11)17中心孔纵向(13)1518(12)(10)16Y%轴端纵向40404056(40)4053本体径向35354056(35)3553中心孔纵向35354053(35)3545Akv(Aku)J轴端纵向(40)(50)895(50)(40)81本体径向(31)(45)895(45)(30)81中心孔纵向(40)761(35)(30)41FATT50轴端纵向本体径向85116-18-7中心孔纵向1001211027推荐用钢34CrMo134CrMoA28CrMoNiV30Cr1Mo1V30Cr2Ni4MoV34CrNi3Mo34CrNi3Mo30Cr2Ni4MoV注1：有孔锻件的中心孔性能有要求时在合同中写明。注2：有孔主轴锻件只做轴端纵向和中心孔性能，无中心孔的取切向性能。注3：690和735强度级别括号中数据为34CrNi3Mo钢的性能。注4：34CrNi3Mo钢锻件可提供本体径向和中心孔纵向FATT数据，不做考核。4.3.2首批或重大工艺变动、产品特性要求时，30Cr1Mo1V钢锻件应采用光滑-缺口复合试样进行高温持久强度试验，结果应达到表4所列要求。其中100h持久强度指标为保证值，5000h技术强度指标用于考核试验。表4 30Cr1Mo1V钢锻件的高温持久强度温 度应 力MPa试验要求510365断裂时间100h540310伸长率15%565260断口不得在V型缺口上595220510310断裂时间5000h540250断口不得在V型缺口上4.4硬度检验 锻件在性能热处理后检查硬度的均匀性，硬度的绝对值供参考。在同一圆周上各点间的硬度差不应超过30HBS，在同一母线上的硬度差不应超过40HBS。 Q/CCF H1265-20024.5无损检查4.5.1一般要求 锻件不得有裂纹、白点、缩孔、折叠、过度的偏析以及超过允许程度的夹杂和疏松。4.5.2磁粉检验 锻件在外圆表面精加工后，由需方对轴承部位表面和两轴身外端面及过渡区(必要时可对整个外圆表面)进行磁粉检验，供方应保证检验结果符合以下要求：a） 转子体外圆表面轴承部位上不允许有长度大于1.5mm的任何缺陷显示，其他部位不允许有长度大于3mm的缺陷显示；b） 转子体最终检查时，轴承部位除外，在其他部位发现有大于1.5mm的缺陷显示，允许进行局部研磨和抛光，抛光的深度不应超过1.6mm，并应与周围表面光滑过度；c） 同一母线上两个缺陷间的距离小于其中较大缺陷长度5倍时，按一个连续缺陷处理。4.5.3超声波检验4.5.3.1当量直径2mm以下的单个分散缺陷信号不计，但杂波高度应低于当量直径2mm幅度的50%。 注：单个分散的缺陷是指相邻两缺陷之间的距离大于其中较大缺陷当量直径10倍的缺陷。4.5.3.2当量直径为2mm5mm的所有缺陷均应记录其轴向、径向和周向位置并报告需方。不允许存在当量直径大于5mm任何缺陷。锻件不同部位的单个分散缺陷，其当量直径和数量应不超过表5规定。表5 允许缺陷数量当量范围mm不同部位允许缺陷数量允许缺陷总数轴身传动端非传动端f2f5其中：f4f5f3f428481013183556816注：中压转子体和低压转子体的两端均系传动端，因而两端允许缺陷数量均按传动端规定。4.5.3.3轴身部位离中心孔表面30mm以内和无孔转子离中心轴线75mm以内（或称f150mm范围）和外圆槽深加25mm范围内不应有当量直径1.6mm的密集信号缺陷，允许有当量直径3mm以下的单个分散缺陷存在。4.5.3.4由缺陷引起底波衰减损失达到3dB时，应当记录并报告给需方。4.5.3.5不允许有游动信号和条状缺陷信号。4.5.3.6供方应向需方提供用22.5MHz和45MHz分别在转子体最大直径两端及中间3处测量出的材料衰减数据。Q/CCF H1265-20024.5.3.7当锻件的超声波探伤结果超出上述规定时，应由供需双方进行复验和讨论，但锻件是否可判合格应由需方决定。4.5.4中心孔检验 有孔锻件的中心孔精镗或打磨至表面粗糙度达到Ra1.6mm后，进行中心孔检验，其验收标准如下：a） 长度等于或大于1.5mm的缺陷应记录其轴向和周向的位置，并报告需方；b） 60cm2不允许有3个长度大于1.5mm的可见缺陷或9个长度小于1.5mm的可见缺陷；c） 在内孔表面同一母线上的所有缺陷的总长度不应大于50mm；d） 不允许有任何撕裂状的分叉缺陷；e） 位于同一母线上的两个缺陷间的距离小于其中较大缺陷长度的5倍时，按一条连续缺陷处理；f） 不允许有长度大于3mm的可见缺陷及非金属夹杂物组成的密集区；g） 不符合4.5.4要求的缺陷，征得需方同意后，允许对缺陷进行局部打磨和抛光，但打磨和抛光的深度不应超过1.6mm，并与周围表面圆滑过渡。4.6热稳定性试验 热稳定性试验可由需方做，但供方应对试验结果负责。4.7金相检验4.7.1锻件的平均晶粒度：30Cr1Mo1V钢不应粗于2.0级，其他钢种不应粗于3.0级。4.7.2锻件的A、B、C、D四种类型夹杂物均不应超过3.0级。4.8残余应力检验 锻件应测定残余应力，其值应不大于表3中径向屈服强度下限值的8%，如果残余应力超过上述规定，锻件应仍按4.1.3.3的规定进行补充去应力回火，并重新测定残余应力和硬度值。4.9尺寸和表面粗糙度4.9.1加工后的锻件应符合订货图样规定的尺寸、公差和表面粗糙度要求。4.9.2若订货图样未做规定，则中心孔轴线直线度公差为f3mm，中心孔圆度公差为0.3mm，中心孔与锻件外圆同轴度公差为1.0mm。5 检验规则和试验方法5.1化学成分分析5.1.1化学成分分析应按GB223规定的方法或能保证分析质量的其他方法进行。5.1.2每炉（每包）钢水可于浇注时取样测定钢水的化学成分，多炉合浇时还应报告权重平均分析结果。当无法进行熔炼分析时，允许用成品分析代替熔炼分析，当从锻件上取样时其分析结果应符合成品分析要求。Q/CCF H1265-20025.1.3成品分析试样可取自锻件延长部分壁厚的1/2处（无中心孔锻件取自离表面1/3处），或取自径向性能验收试样。5.1.4气体分析用试样应在径向试棒上切取。5.2力学性能检验5.2.1拉伸性能检验按GB228和ASTMA370规定的方法进行，冲击试验按GB/T229规定的方法进行。5.2.2高温持久强度试验按GB/T2039进行，采用ASTM E292的6号试样。试验可在需方进行，但供方应保证试验结果满足表4的要求。5.2.3力学性能检验的取样5.2.3.1用于力学性能检验的试样应在性能热处理后、去应力处理以前切取。5.2.3.2纵向试样：在锻件两端各取一个拉伸试样和3个冲击试样。有中心孔的锻件在壁厚的1/2处取样，无中心孔锻件（包括未打孔调质的锻件）在离表面1/3处取样。5.2.3.3径向试样：粗加工后重量小于或等于6t的转子体在靠近电机端的叶轮体上取1个拉伸试样和3个冲击试样；重量超过6t的转子体，在转子体两头的叶轮体上相隔180各取1个拉伸试样和3个冲击试样，共4个拉伸试样和12个冲击试样，并按要求取FATT50一组，或按订货图样取样。5.2.3.4中心孔试样：中心孔大于f90mm的锻件，在轴身中部的中心孔棒料取1个拉伸试样、3个冲击试样和一组FATT50试样，在轴身靠近电机端取1个拉伸试样、3个冲击试样。5.3硬度检验 在每个锻件两轴颈及轴身部位的外圆表面每隔90各测一点（共12点）。硬度试验按GB/T231规定的方法进行。5.4无损检验5.4.1外表面磁粉检验按JB/T 8468进行，外表面超声波检验按JB/T 1581进行。5.4.2超声波检验至少应进行两次，第一次检验在调质之前（有孔锻件在打中心孔之前），第二次检验在调质后（有孔锻件在打中心孔之前），两次检验结果均应提供给需方。 需方认为有必要时，可进行中心孔超声波检验。中心孔超声波检验按双方商定的方法进行。供方应保证中心孔超声波检验结果达到本标准有关条款的规定。5.4.3中心孔检验用窥膛仪观察，必要时用中心孔磁粉检验结合窥膛仪观察。5.5金相检验5.5.1晶粒度检验在轴身近电机端和中心孔棒料中部取样，并按YB/T 5148的规定进行。5.5.2夹杂物检验在轴身近电机端和中心孔棒料中部取样，并按GB10561附录A评级图进行评定。5.6残余应力测定5.6.1采用切环法或环芯电阻应变法测定残余应力。Q/CCF H1265-20025.6.2切环法是在轴身一端切取25mm25mm的圆环，用测量该环在切割前后平均变形量的方法来计算残余应力，计算公式为：式中：st 残余应力，单位为兆帕斯卡（MPa）；d 直径增量的代数值，单位为毫米（mm）；D 切割前环的外径，单位为毫米（mm）；E 材料的弹性模量，单位为兆帕斯卡（MPa）。5.6.3采用环芯电阻应变法测定残余应力时，按JB/T 8888的规定进行。5.7热稳定性试验：热稳定性试验按JB/T 9021的规定进行。5.8复试5.8.1拉伸试验中某一试验结果不合格，可在锻件上与原试样相邻部位取2个试样进行复试，2个试样的复试结果均应满足规定要求。5.8.2冲击试验中若一组3个冲击试样的平均值不低于规定要求，其中1个值不低于规定的70%，可不进行复试；当达不到上述要求时，在同一