泵轴的选材与技术要求

泵轴的选材与技术要求 黄自强 TH 弓 t l t 概述泵轴选材的一般指导原则 从电厂大型锅炉给水泵的断轴事故中总结了经验 由此制订出了高 压锅炉结水泵 高压注水泵泵轴材料标准 并在实殴中不断考验修正 经过近 1 O年的实践验证 已将此材料标 准修正 完普成成熟的技术规范 按此标准生产的泵轴质量稳定 运行可靠 现已将此标准扩大应用于全厂的 类似使用条件的泵产品中 并缩人我厂的 企业技术标准汇鞫 中 关键词 商压育温泵 1 引 言 旦 翩 挝 叠 卉 II 一 f 燃 泵轴是泵转子部件 的最主要零件 主要起 到传递功率 承受弯曲 扭转 疲 劳等复台应 力的柞用 一般采用中碳 剞每 钢和合金结构钢 进行调质热处理 以获得良好的综合力学性能 和均匀的金相组织 过去 由于选材不当 热处 理质量差 应力集中等因素 造成断轴事故时 有发生 我厂为大同电厂 万千瓦火 电机组配 套的 D 10 0 1 8 0型高压锅炉给水泵 在 1 9 8 6 年连续发生的断轴事故 引起了全厂的重视 通过专家分析 厂内组织 给水泵泵轴质量攻 关 括动 总结 了我厂泵轴生产经验 并为此 制订了 高压锅炉给水泵 高压注水泵泵轴材 料 标准 首砍纳人本厂的企业标准 该标准中 选 用 了 四 种 材 料 舳v 柏C 3 2 c r N i 2 o V A 4 C r 1 4 o 并肘玲热加工接 口工 艺 镀铬去氢处理等作了具体规定 l 9 钾 年 修订此标准时 依据断轴分析报告的结论指导 选材 用 4 C r l 4 M o 代替 痢 I 取消使用经 验不成 熟 的 3 2 C a I i 2 M o V A 只剩下 了 4 0 c r v 4 c r 1 4 M o 两种材料 其它规定未作改变 经近 十年的实践证明 执行此标准使这两种产品泵 轴的生产质量稳定了 于是 在 l 9 9 6 年 又提 水 泵技 术1 9 9 8 5 出将谈标准扩大应用于全厂的类似使用条件泵 产 品 中 制 了 泵 轴 材 料 企 业 掺 准 并 收 集 劭我厂 企业技术标准汇编 里 选材执行的标准 经过断轴分析 设计者认识到 当初对泵 轴选材只考虑因泵轴传递功率失丽偏重强度 从而选择了中碳高强度锕 4 0 注 这 是不恰当的 其实 若忽略 了高强度钢对缺口 和氢脆的敏感性 如果加工和热处理稍有不 当 舍产生应办集 中 盘相组织存在游离铁索 体析出 造成冲击功和韧性下降 为此须引起 我们的重视 泵轴胄 g 选错 除计算设计强度外 还应 考 虑热处理的尺寸效应 按截面尺寸与屈服强度 选材 另外 还应考虑互况条件选用材料 尽 量采用国产衬料 并执行国家标准或行业标准 见表 1 否则 须研制新材料 制订企业标 准 或等效采用国外标准 新材料的研制因其生产量小 周期长 成 本高 一般企业不具备这样的条件 锟难被采 用 如果必须使用这种材料 尤其是国外 引进 材料 最好是与科研院所或具备能力的钢厂合 作 研究的结果必须有第三方或用户认 可 并 一 一 一 1 1 维普资讯 裹 1 泵轴选材执行的国内标准 材辩类董 括准代号 抒准名称 应用范 围 G B 6 9 9 一B 吕 优质碳蠢结构钢技术条件 3 0 0 M P 丑 G B 3 0 7 7 一拈 音叠结构钢技术条件 6 胁 锻轧材 D 2 啪 G B 1 2 0 9 2 不塌钢棒 不同工况条件 G B1 1 9 2 耐热钢棒 I 皿 r 卵 一 9 2 戈 蠹 旨 鸯 特 糟 锕 锻 件 4 9 0 M 锻 件 J B r 6 3 9 7 9 2 太蠹嘲毒 牟 犄锕锻件 2 4 5 M P 且 J B r 6 3 9 8 9 2 大型不锈 耐酸 耐热钢锻件 每加6 M P 纳入企业标准 切莫乱用无标准的材料 3 制造 中用 的术语和技术要 要求的泵 并有质量控制规程要求 C级一工作温度大于 2 0 D 的高温泵 功 率大于 l O 0 0 k W 或有耐腐蚀等特殊要求用泵 求 f 并 有 兰 按设计图纸要 泵轴的制造工艺是 比较复杂 求 腿 幂I l戗 瑚 戢 蚩 厂 要 兰 热 三 的 工 序 譬 苎 多 堡 一 般 工 完 j 繁 一 批 指 由 同 一 冶 炼 炉 同 一 一 根泵轴 约需三 四卡道工序 理化检验和 状态 向 装 亩蕨量 同一尺寸或形状 在同 无损探伤也很严格 除了引用相美标准和规范 严格执行工艺和操作程序外 还要澄清在设 计 制造 采购 检验过程中因概念模糊造成 的扯皮现象 所以 使用明确的术语表达 就 显得尤为重要 要制造出质量合格的泵轴 还需对各工序 的接口处 提出有关技术要求 3 I 术语 3 I 1 泵轴的等级 根据产品使用的工 况条件和质量要求 将泵轴分为 A B C D四 级 A级 有 核安垒级要求 除反应堆主泵外 的棱 电站和重要军工用泵 有质保要求 B级一 功 率为 2 0 0 k W 以上 转速 大于 3 0 0 D D 丑 1in的泵 高压多镢双f岢 体泵或有特殊 注0 4 0 c 2 V执行冶金工业标准 Y B 6 一 驰 该材 料在 1 卯1 年以后的标准中被淘汰 试样尺寸 蚰 热处 理状态 j 8 6 0 抽滓 6 0 0 圊火 力学性能 l 1 2 8 N lm 锄 9 3 0N l v 5 8 8L 指被采用作幕轴材料的中碳素结构钢和合盘结 构蛔最低的屈服强度值 一 3 8 一 一 热处理炉敬处理的轴料 3 1 3 热处理的尺寸效应一零件尺寸和 试样尺寸可能相差报大 性能也不一样 这种 情况称之为 尺寸效应 试验表明 钢材的尺 寸愈大 热处理强化效果愈小 零件调质后尺 寸愈大 值愈j 氐 同一材质截面厚度不同 淬火硬度值也不一样 这种由于尺寸不同丽使 热处理强化效果不同的觋泉 称为 热处理的 尺寸效应 3 t 4 硬度参考值一硬度与强度有一定 的对应关系 觅g B l l 2 7 4 当有力学性姥要 求时 硬度不作为最终判断的丰 葭 据 只作为工 序中间随检验参考值o 3 2技术要求 3 2 1 牌号与化学成分 钢的牌号 化学成分 熔炼成分 及执行的 标准 详见表 l 中的标准 如果进行成品分析 时 取样方法及测定的化学成分与标准中规定 的偏差值 应符合 G B 2 2 2 及相应的标准规定 3 2 2交货状态 3 2 2 1 碳紊钢 合金钢 以热处理 正 火 遇火或高温回火 状态交货 水泵技术l 9 9 8 5 维普资讯 3 2 2 2 不锈 耐酸 耐热钢 的锻轧材和 锻件按如下热处理状态交货 奥 氏体 奥氏体 铁 素体型 沉淀硬化 型钢应进行固溶热处理 一 马氏体型钢应进行及时退 火或高温回火 处理 一 铁 素体型钢 如需方提 出同意 可 以不 进行热处理 3 2 2 3 一般钢厂和锻造厂的交货状 态 只能是预先热处理 如果作为最后热处理 状态交货或其它特殊要求时 必须在合同中注 明 3 2 3 泵轴材料的高倍组织 低倍组织 非金属夹杂物 表面质量等项目的试验方法及 检验都应符合相应的标准 3 2 4力学性能 1 经过韫加工的泵轴进行热处理后的力 学性能应符合表 1 标准中要求 2 考虑 热处理尺寸效应 零件截面尺寸超 过表 1 标准中的规定时 泵轴热处理后的力学 裹 2 泵轴热处理后的力学性能允许下降值 轴截面尺寸 允许下摔值 一 锕 种 岛 k 优质碳索锕 8 1 1 0 o 5 1 十单位 外 单位 5 或 l 0 l 一1 5 0 5 1 0 2 十单位 1 0 十单位 5 一 l O 音金精构锕 l 5 l 一2 5 0 1 o 一1 5 外 单位 1 外 单位 1 0 1 5 不铸锕 7 5 一 l 8 0 5 1 十单位 外 单位 5 耐酸锕 1 8 1 2 0 o 5 l 十单位 外 单位 5 耐热锕 2 0 1 一瑚 5 一m 2 十单位 1 o 4 单位 5 1 O 性能允许下降值按表 2 规定执行 3 泵轴在工作时承受弯曲 扭转等复合 应力作甩 应力在轴截面上分布是不均匀 的 外缘应力最大 中心受力很小 因此要求 A B 级泵轴距外缘 R处 以上淬硬 C D级泵轴距 外缘 R 2 处 以上淬硬 其硬度值符合热处理工 艺中的 参考硬度值 4 泵轴经热处理 调质或嗣溶化 后 在 必要时 可以抽检泵轴截面的金相组飒 保证 素体析出 5 泵轴盼试棒规定 用户特殊要求除外 a 泵轴的试棒大小 其直径与莱轴相同 长度在泵轴上端 指热处理 吊环媸 截取 2 吣m 试样的取样标准按 C 2 9 7 5 执行 具体 要求见冷加工工艺 b 对于等级为 A B级泵轴 每根轴应带 有试棒 其余等级有力学性能要求时 每热处 理炉带 1 2 根试棒 其检验项目所需的试样 为均匀的索氏体或奥氏体组织 不应有游离铁 数目和赛求如表 3 力学性拖 硬 度 组 嘏 试样数和要术 检查 事 荨最 要术 试样散 均布 试样量 要术 试样量 缎 奎部梭 拉伸l 梭 x1 0 揎 1 每根轴均梭 B级 抽检 l 件 抽梭 l C级 部分梭 击3 要术时控 轴直径 舞炉晰 D级 按图纸 3 2 5 1 材料定额按冷工艺规定留卡头 和试棒的尺寸 3 2 5 2 泵轴粗车后单边 留余量 3一 如m 空刀除外 并在轴端和试棒蛸面打上零 件编号 3 2 5 3 泵轴焊 吊环严格按企业标 准执 术摹技术1 9 9 8 5 3 2 5 4 泵轱的无损探伤 超 声渡 磁 粉 海透等 按国标 行标或企标执行 3 2 5 S 热处理工艺要求 a 操作者 检查员必须严格按工艺文件规 定执行 并保留其温度记录曲线 原始记录资 料 检验结果和报告单存档备查 一 3 9 维普资讯 b 外协点必须满足工艺条件 并经过质 保部 门认可 c 调质和 固溶热处理后变形允许校直 但 必须进行低于回火温度 2 0 5 0 固溶热处理 在 4 0 0 C以下 保温 2 6 小时高温除应力退 火 d 需要镀铬的泵轴按镀铬工艺严格执行 镀铬后必须经 2 0 0 1 0 保温 2 4 小时的低 温除氢处理 4 结束语 本文基于 泵轴材料 企业标准 不仅总结 了我厂泵轴制造 中正反两方 面经验 而且还对 产品的重要零件或受控零件提出了质量保证要 求和验收要求 目前应用于全厂产品的泵轴材 料有十多种 其中有几种是引进 国外的材料 而该 企业标准的制订 起到稳定我厂泵轴生产 质量的作用 井将订货 制造 检验 验收和 质量保证连结成一体 形成 了标准化与质量的 融合 这是我厂贯彻 G B T 1 9 0 0 0的又一举措 本文编辑王振华1 上接第 9页 l 中 6 2 值不同的两条 F n曲线为何出现了差 异 图 l 中 当 1 0 0m m 口3 7 时 6 2 0 2 2 mm的 F值小 于 6 2 0 1 5 m 的 F值 说明 口 3 7 0l 时 随着 值舶增太 曲 r 增大的速度放缓 P f r 减小的速度提高 在 n 值大干5 5 p e n以后 随着 n值的继续增大 P r 一 的增大速度和 m 的减小速度均趋 于稳定 从面两种情况下 F 的差值趋 于一 个恒定值 只有 在 口 O且 l l J I I 特征 F O曲线的 山 一 数对 中 使 和 值越小的 a 数对越好 词耐还介帮了利用这三个条件确定 r o 数对最佳值的方法0但井投有给出 3 B A 6 泵 最佳值的最鲤结果 其原囱是还应通过实验研 究 对密封环间隙提出基奉安球 另外 本文 阐述的窝验中 平衡孔的孔位同以前一样 正 好使孔中 泄漏漉动的 佝和叶轮进1 3 主液斑的 方向相反 从而使平衡孔泄漏运动阻力增加 两时还或多或少地会影 响吐轮进口主液流的吸