汽轮机厂专业实习报告.doc

（二）、发电设备中汽轮机的作用 1、发电设备最主要的是由三部分组成：锅炉、汽轮机、发电机2、汽轮机是目前我国电力工业应用最广泛的动力设备。3、汽轮发电机发电的基本原理：由锅炉产生的高温高压蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机叶片，使汽轮机旋转做功，并带动发电机切割磁力线产生交流电。4、发电设备中锅炉的作用：产生热能 5、汽轮机作用：将热能转变为机械能6、发电机的作用：将机械能转变为电能汽轮机的其他用途：供暖：抽汽式汽轮机拖动其他机械：大容量的泵、风机以上也称为工业汽轮机作为大型舰船的动力，如远望一号、二号大型测量船上的动力装置也称为船用汽轮机（三）、汽轮机本体的主要结构（零件）汽轮机本体结构主要由以下几部分组成：1、转子（分高压、中压、低压，整体、套装、焊接等）2、汽缸（分高压、中压、低压，内缸、外缸，上缸、下缸等）3、隔板（固定静叶，将汽缸分割为一道道的环形蒸汽室，隔板有铸造式、焊接式、整体铣制式等）4、叶片（分高压、中压、低压，静叶、动叶等）汽轮机中的其他主要部件：1、螺栓（连接汽缸体等）2、蒸汽管道（输送蒸汽）3、阀门（控制蒸汽流量）4、轴承（支承转子）6、各类加热、冷凝器（四）、汽轮机主要部件的选材、热加工和性能汽轮机是一台在高温（540600） 、高压（1625MPa）蒸汽作用下高速旋转（3000r/min）、长期运行（连续运行数月不停）的机器。由于工作条件苛刻，因此对其零部件所采用的材料要求很高。一些主要部件要求耐高温、高强度、耐腐蚀，不同的部件还有一些不同的特殊性能要求。汽轮机转子1、汽轮机转子因工作温度区域不同，材料及其性能要求也不同2、高压和中压转子工作在高温段，故对材料的要求：在高温下仍具有较高的强度，抗高温氧化；3、低压转子：由于低压转子上安装的叶片较长（末级叶片长1米左右），受到很大的离心力，因此材料的强度要求更高，虽然工作温度不高，但也因此要求材料具有低的脆性转变温度。汽轮机转子的选材1、高中压转子：30Cr1Mo1V强度等级 590MPa;使用温度538565 2、低压转子： 30Cr2Ni4MoV强度等级 690MPa （FATT-18 ）强度等级 760MPa （FATT-7 ）使用温度 350 以上属于整体转子3、低压焊接转子：25Cr2NiMoV强度等级 540MPa （FATT0 ）其他转子材料（主轴、叶轮）1、主轴、叶轮主要用于套装结构，用于小机组较多，工作温度也较低（435 ）；2、主轴材料： 34CrMo1A3、叶轮材料： 34CrMo1A, 35CrMoV， 25CrNiMoV, 34CrNi3Mo转子材料的热加工过程1、冶炼：汽轮机转子钢一般采用钢包精炼或真空浇注、电渣重熔，浇注成钢锭；2、锻造：加热后切除钢锭的上、下部，保证锻件成品无缩孔、疏松等缺陷；3、锻造目的：1.锻出转子外形；2.压合材料，使材料致密，焊合微小疏松、气孔类缺陷；3.打乱铸造组织，去除柱状晶。转子材料的热处理1、热处理：包括锻后热处理、性能热处理、去应力热处理、热稳定性处理等；2、锻后热处理的主要目的是防止白点的产生，其次是提高化学成分的均匀性，细化与调整锻件在锻造过程中所形成的粗大与不均匀的组织，消除锻造应力，降低硬度，为切削加工和最后热处理作组织准备；3、用热处理方法去氢，首先要形成氢气溶解量小、扩散速度大的组织；4、在同样温度下，氢在-Fe铁中的扩散系数比-Fe要大的多，因此，锻件锻后应尽快地由奥氏体分解为铁素体和碳化物的混合物，并在略低于Ac1的温度下保温；5大锻件的晶粒粗大且很不均匀，这将影响最终热处理后钢的组织和性能，调整和细化晶粒的有效措施是进行多次正火。通过奥氏体的再结晶打破新旧相的织构关系，从而消除原始粗大组织的影响。转子的最终热处理1、方式：采用淬火或正火及随后的高温回火工艺；2、目的：获得所需要的组织和性能；3、淬火、正火温度：与小锻件相比，取较高温度。（使负偏析区达到温度）；4、加热：需控制，避免温差热应力导致内部缺陷（小裂纹、夹杂、疏松）的扩大，多采用阶梯加热，中间保温；5、冷却：控制冷却速度和终冷温度。基本原则是使锻件心部奥氏体过冷到贝氏体转变终了点Bf与马氏体点Ms之间的温度，并在回火前实现充分转变；6、转子常用的冷却方式有：空冷（自然空冷、鼓风冷却）、油淬、水淬、间歇冷却（水油、水空、油空）、喷雾和喷水冷却；7、由于真空处理等一系列新技术的采用，锻件的冶金质量大大提高，因而可能采用水冷等剧烈的淬火工艺，从而进一步发挥热处理的作用，有效的提高锻件的机械性能，例如：大截面的低压转子，采用喷水淬火的激冷方式，使表面温度下降到100 以下，内部温度降到150 以下，使锻件获得尽可能多的马氏体组织，经高温回火后材料可以具有较低的脆性转变温度；8、汽轮机高、中压转子，由于工作温度较高，远在脆化温度以上，因此一般采用空冷或油冷以获得具有较高高温性能的上贝氏体组织。转子的最终回火热处理1、目的是消除或降低淬火或正火冷却时产生的内应力，得到稳定的回火组织，满足性能要求，继续起去氢作用，消除氢脆；2、转子淬火后由于内应力很大，应在23小时内及时回火，以防开裂。回火入炉温度选择在材料的Ms点附近，保温足够长时间，使转子心部过冷奥氏体充分转变；3、回火时采用较低的加热速度，以免热应力和残余应力叠加，造成转子开裂；4、回火后应缓冷，使残余应力最小；具有回火脆性的材料应在脆性温度区快冷，然后在脆性温度以下补充回火。转子材料的质量检测1、化学成分；2、力学性能（屈服强度0.2 、抗拉强度b 、延伸率、断面收缩率、硬度HB、冲击功Akv、脆性转变温度FATT50、上平台能量J、高温持久强度）；3、无损检测（酸洗、硫印、磁粉、超声波、中心孔检查）；4、金相检验（组织、晶粒度、夹杂物）；5、残余应力检查。转子材料的金相检测1、组织：回火索氏体2、晶粒度：细于4级3、夹杂物：A型（硫化物类） B型（氧化铝类） C型（硅酸盐类） D型（球状氧化物类）焊接式低压转子1、由于整锻转子对冶炼、锻造的要求极高，需要有特大型的冶炼、铸造、锻造、热处理设备，国内外具有制造能力的厂家很少；2、低压转子由于转子直径、体积、重量较高、中压转子更大，制造难度也更大；3、焊接式低压转子由若干段轮盘、轴组装焊接而成；4、由于轮盘、轴相对较小，因此这些锻件生产加工容易；5、焊接式低压转子是一种先进的转子生产加工方式，国际上只有少数国家掌握；6、我公司从上世纪七十年代起开始掌握，至今已焊接低压转子数百根；7、目前焊接式的低压转子仅用于300MW以下机组中，更大功率的焊接低压转子正在开发、研制中。低压焊接转子设备1、自动埋弧焊封底和填充丝设备。包括焊接电源、可升降的操作平台、水平转台、焊接控制系统、送丝系统、感应加热装置、保护气体供给系统、加热器的循环水冷却系统；2、转子埋弧焊自动焊设备。包括焊接电源、焊接操作架、送丝系统、焊接调节系统、垂直转台和支撑滚轮架；3、埋弧焊是一种电弧在焊剂层覆盖下进行的焊接，利用焊丝和焊件之间在焊剂层下燃烧的电弧产生热量，熔化焊丝、焊剂和母材金属而形成焊缝，连接被焊工件；4、在埋弧焊中颗粒状焊剂对电弧和焊接区起保护和合金化作用，而焊丝则作为填充金属；5、自动埋弧焊生产效率高，焊缝质量好。劳动强度低；6、埋弧焊设备通常由弧焊电源、控制系统和机头三部分组成。汽缸和隔板1、汽缸是汽轮机中最大的零件，可分为高压缸、中压缸和低压缸，是静止的密封容器。汽轮机在工作时，高温高压蒸汽进入汽缸内，因此要求具有好的密封性能，使蒸汽不泄漏；2、汽缸内装有隔板、隔板套、汽封等部件；3、汽缸和隔板都是汽轮机中的重要部件；汽缸对材料的要求1、高、中压汽缸的内缸因承受高温，对材料的要求较高；外缸则承受较低的温度，可用价格较低的合金钢制造；2、高、中压汽缸一般采用铸钢件。汽缸材料的选用1、高、中压汽缸内缸一般采用的材料为铬钼铸钢，如：ZG15Cr2Mo1 、ZG15Cr1Mo1V它的使用温度较高，可用于565 以下；ZG15Cr1Mo 使用温度在540 以下；2、外缸选用的材料较多，有ZG20CrMo（ 500 ）、 ZG15Cr1Mo 、ZG20CrMoV （ 540 ）等；3、此外，铬钼铸钢还用于阀门、阀壳，喷嘴室、蒸汽室、隔板等铸件；4、汽缸材料的选用除了考虑材料的使用性能外，还必须考虑材料的工艺性能；5、例如：铸钢材料和低压缸焊接结构件均应考虑材料的焊接性能铸造汽缸的热加工造型冶炼浇注清砂整理及对铸造缺陷进行焊接修补汽缸性能热处理取样进行性能检查铸钢汽缸的质量检测1、化学成分；2、力学性能（屈服强度0.2、抗拉强度b、延伸率、断面收缩率、硬度HB、冲击功Akv、高温持久强度等）；3、无损检测（磁粉、超声波、射线检查等）；4、金相检验（组织、晶粒度、夹杂物等）。 低压汽缸低压缸由于体积较大，承受的温度、压力均比较低，因此一般采用低碳结构钢（碳素结构钢 Q235-A）钢板焊接结构。低压外缸的热加工钢板下料成形拼装焊接除应力热处理喷丸清理探伤检验。低压缸的焊接低压缸结构件多采用CO2气体保护焊或手工焊，焊接过程中需考虑尽量减少焊接变形。大块钢板的拼接经常采用埋弧自动焊。CO2气体保护电弧焊1、采用气体（Ar+CO2）作为保护介质的电弧焊接方法；2、优点：焊接质量好、效率高、成本低、易于实现自动化；3、设备由焊接电源、供气系统、送丝机构、焊枪组成4、主要焊接材料为碳钢隔板1、汽轮机中的高、中压隔板多采用整体铣制的或焊接式的。使用材料多为马氏体不锈钢。2、汽轮机中的低压隔板和隔板套，有采用铸钢的，如采用ZG20CrMo、ZG230-450材料的，也有采用球墨铸铁件的，采用的牌号有QT400、QT500、QT450-5Mo等。4、铸铁隔板的工作温度在350 以下，所以多用于汽轮机的低压级中。熔化极隔板的焊接1、采用熔化极氩弧焊以氩气作为保护的熔化极气体保护焊，简称MIG或MAG焊；2、主要特点：采用焊丝作电极，惰性气体保护，电弧燃烧稳定，焊接质量好；3、焊接设备：焊接电源、焊枪、供气和水冷系统；4、熔化极隔板的焊接：保护气体为98%Ar+2%O2，母材为12%Cr钢，焊丝为ER410不锈钢焊丝球墨铸铁隔板的特点1、相比铸钢件，其铸造性能好；2、可以通过热处理改变其基体组织，从而显著的改善其性能；球墨铸铁的质量检测1、化学成分；2、力学性能；3、金相组织；球墨铸铁的机械性能主要取决于其金相组织，如石墨的球化、分布形态和金属基体组织的类型、数量和形态。因此，球墨铸铁金相组织评级根据“球墨铸铁金相检验”（GB9441-88）的规定，需进行球化分级、石墨大小、珠光体粗细、珠光体数量、分散分布的铁素体数量、磷共晶数量和渗碳体数量的评定。汽轮机叶片1、按使用部位分为高压、中压、低压叶片；2、按工作状态分为动叶、静叶（有时也称为喷嘴）；3、叶片的工作状态较为复杂，尤其是动叶片，在工作条件下必须承受较大的离心力和弯应力，因此材料除了必须具有的基本的强度韧性外，还须具有耐蚀性、抗氧化性、足够的疲劳强度、良好的减振性能等等；4、高压级的动叶片工作于高温蒸汽介质中，因此还应考虑蠕变、持久等高温性能；5、低压级动叶片尤其是末级叶片，由于工作在湿蒸汽区，以及叶片较长，离心力更大，故需考虑材料具有更高的强度，抗水滴冲蚀和应力腐蚀等问题。汽轮机叶片的选材汽轮机叶片材料主要为马氏体不锈钢，它含有1217%的铬，具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性。为了在淬火后得到马氏体，使钢具有较高的强度，钢中加入0.11%的碳，有时通过钼、钒、铌、铝、铜等元素的添加，提高钢的回火抗力或产生沉淀硬化作用，使钢在高温下仍保持足够的强度。主要牌号有1Cr13、2Cr13、1Cr12Mo、2Cr12MoV、2Cr12NiMo1W1V、2Cr11NiMoNbVN、0Cr17Ni4Cu4Nb等。其中高温区叶片主要选用的材料牌号为： 2Cr12MoV、2Cr12NiMo1W1V 、 2Cr11NiMoNbVN等。非高温区叶片主要选用的材料牌号为：1Cr12Mo、2Cr12MoV等.末级叶片主要选用的材料牌号为2Cr12MoV、 0Cr17Ni4Cu4Nb等。 叶片材料的热加工1、动叶片的冶炼采用电炉+电渣重熔工艺，以保证材料的杂质含量较低，具有较高的疲劳性能；2、叶片型材采用轧制或锻造方法成形；3、叶片在热处理调质（淬火+高温回火）状态下使用。钨极氩弧焊1、以钨棒作为电极的气体保护电弧焊，由于钨棒作为电极不熔化，故又称为不熔化极氩弧焊或惰性气体保护焊，简称TIG（或GAT）焊；2、钨极气体保护焊是在惰性气体保护下，利用钨极和工件间产生的电弧熔化母材和填充丝的一种焊接方法；3、钨极氩弧焊可以采用直流、直流脉冲、交流、交流脉冲等多种电源形式以适应不同材质的焊接要求；4、钨极氩弧焊设备可分为手工焊和自动焊两种，均包括焊接电源、引弧及稳弧系统、焊枪、供气及水冷系统；5、焊接转子采用的是自动氩弧焊，转子末叶片拉筋的焊接采用手工氩弧焊。叶片材料的质量检测1、化学成分2、力学性能（屈服强度0.2、抗拉强度b、2延伸率、断面收缩率、硬度HB、冲击功Akv、高温持久强度、疲劳强度等）3、无损探伤（着色PT、磁粉MT等）4、低倍试验（疏松、偏析、发纹等）5、金相检验（组织、晶粒度、夹杂等）高温螺栓1、汽轮机中重要的螺栓，主要用于连接高、中压汽缸，高温螺栓在应力松弛条件下工作，承受高的拉应力和弯应力、剪切应力；2、对高温螺栓钢的要求是：高的抗松弛性、足够高的持久强度、低的缺口敏感性、小的蠕变脆化倾向和良好的抗氧化性能。此外还要求其热膨胀系数小于汽缸材料或与汽缸. 材料接近。常用螺栓材料的牌号42CrMo（使用温度 413 ）40CrMoV （使用温度 470 ）35CrMo （使用温度 480 ）25Cr2MoV （使用温度 510 ）25Cr2Mo1V （使用温度 540 ）20Cr1Mo1VNbTiB（使用温度 565 ）2Cr12MoV（使用温度 540 ）2Cr12NiMo1W1V（使用温度 540 ）2Cr11NiMoNbVN（使用温度 565 ）GH4145（使用温度 677 ）R26（使用温度 677 ）螺栓材料的质量检测1、化学成分2、力学性能（屈服强度0.2、抗拉强度b、延伸率、断面收缩率、硬度HB、冲击功Akv、高温持久强度、蠕变强度、松弛性能等）3、无损探伤（着色PT、磁粉MT等）4、低倍试验（疏松、偏析、发纹等）5、金相检验（组织、晶粒度、夹杂等）失效分析案例1、通过以下失效分析案例，了解材料试验分析的作用和失效分析的方法、过程；2、我厂生产的某型汽轮机中的汽封弹簧片在使用中大量断；3、汽封弹簧片材料为GH4145高温合金；4、热加工过程：固溶+二次时效。断裂弹簧片的其他检查1、材料的化学成分合格；2、材料的机械性能合格；3、因此排除材料不合格的因素。综合分析（1）1、弹簧片受力分析：弹簧片波峰处承受压力，使弹簧片内弧处形成沿其长度方向的拉应力（造成弹簧片断裂的正应力），但其值远小于材料屈服强度；2、电厂水质分析：钠和磷酸盐克分子比例较大，证明蒸汽中有较多腐蚀性物质；综合分析（2）金相、断口及沉积物分析结果：1）断裂为沿晶脆性断裂；2）断口沉积物中有较多腐蚀性物质，尤其是含有Cl+；3）机组运行时水质较差；结论：弹簧片为应力腐蚀断裂。上海汽轮机厂理化试验室简介海汽轮机厂理化试验室包含有化学分析、材料金相、力学性能三个试验室。承担公司汽轮机用金属材料的理化测试分析和废品分析、零件的失效分析工作。化学分析室包括经典的湿法分析和现代先进的仪器分析方法经典化学分析过程：1、钻屑取样2、称样3、溶样4、滴定5、计算（四）、电机（大中型）介绍电机的用途1、 空压机电机；2、 磨机电机（我国是火电大国，目前发电能源都是靠烧煤，为了获得最大的燃烧值，得把煤磨成粉末后在燃烧）；3、 水泵电机（工业生产中，以及城市供水和农用灌溉都要大量的水泵电机）；4、 轧钢电机。电机分类安机座号：交流电机：大型1625# 中型1115#直流电机：大型1825# 小型1317#定子分类内压装、外压装大中型电机铁芯冲片的冲制大中型电机冲片的直径范围590mm，材料主要是硅钢片硅钢片DW：冷轧无取向；DQ：冷轧有取向；DR：热轧（价格低）。大中型电机采用冷轧无取向硅钢片，小型电机采用热轧硅钢片DWXXX（510）XX（50）表示铁损值5.1W/Kg、厚度0.5mm的冷轧无取向硅钢片。在我国，冷轧硅钢片一般加工成卷料，最大宽度为1250mm（上世纪为1000mm），如果需要宽度为650mm的硅钢片材料，用纵剪机裁剪；热轧硅钢片一般加工成板料，有2000 X 1000和1500 X 750两种规格。整圆形定子铁芯冲片的冲制其最大直径1240mm1、 外落（含工艺孔）；（工艺孔在不同企业有不同规格，电机厂采用规格为35）2、 冲工艺槽（键槽）；（键槽在不同企业有不同规格，电机厂采用规格为12 X 8）3、 切边冲槽（专用高速冲槽机，2001000次/min）4、整圆形转子铁芯冲片的冲制定子与转子之间的气隙（即余量）单边23mm1、 轴孔、通风孔的冲制；2、 以轴孔定位（还有键槽）进行切边冲槽。扇形定子铁芯冲片的冲制（外径1250）1、 全复式冲制；2、 （1）落料；（2）多槽冲制（经济效益好）扇形转子铁芯冲片的冲制（外径1250）1、 全复式冲制；2、 （1）落料；（2）多槽冲制（经济效益好）关于冲裁模的几点基本要素1、 冲裁力的计算：P=KtLbK1.3是修正系数；t是材料的厚度；b抗剪强度（b0.8b）2、 冲裁模的间隙（太小会奔口，太大会产生毛刺）Z=motmo是模具系数，Z占厚度10%12%。3、 冲裁模刃口尺寸的准定原则落料 凹模为准，凸模配间隙；冲孔 凸模为准，凹模配间隙；冲裁模的零部件分类1、 工作件：凹模、凸模（材料：合金钢，热处理HRC5862，耐磨）；2、 定位件：导正销、定位板（耐磨）；3、 卸料件：顶料板、卸料板（耐磨）；4、 装配件：固定板、垫板、模架（上下）；5、 紧固件：螺钉、销钉；6、 导向件：a、