核电汽轮机焊接转子技术发展综述

第44卷第4期2015年12月热力透平THERMALTURBLNEV0I44NO4DEC2O15文章编号16725549201504029604核电泛轮棚焊梧转子技术发展综述王朋，霍鑫，丁玉明上海电气电站设备有限公司汽轮机厂，上海200240摘要介绍了当前核电汽轮机焊接转子技术发展历程，从转子的锻件材料、坡口设计和工艺方法改进、工艺过程质量控制等方面重点分析了上海汽轮机厂核电焊接转子的工艺技术路线及发展现状。上海汽轮机厂的焊接转子设计、工艺、制造以及检测等技术水平可以保证核电汽轮机的安全运行，该技术代表了当前国际先进水平。关键词核电汽轮机；大型锻件；焊接转子；综述中图分类号TK261文献标识码ADOI1013707JCNKI311922TH201504014ANOVERVIEWONDEVELOPMENTOFWELDINGROTORTECHNOLOGYINNUCLEARTURBINESWANGPENG，HUOXIN，DINGYUMING1SHANGHAIELECTRICPOWERGENERATIONEQUIPMENTCO，LTD，TURBINEPLANT，SHANGHAI200240，CHINAABSTRACTTHEDEVELOPMENTOFTHEWELDINGROTORTECHNOLOGYINNUCLEARTURBINESISPRESENTED，ANDSHANGHAITURBINEPLANTSNUCLEARTURBINEWELDINGTECHNOLOGYINTERMSOFROTORSFORGINGMATERIAL，GROOVEDESIGN，PROCESSIMPROVEMENTANDPROCESSQUALITYCONTROLETCISANALYZEDITHASBEENSHOWNTHATTHEDESIGN，THEPROCESS，THEMANUFACTUREANDTHEWELDINGROTORTESTINSHANGHAITURBINEPLANTISABLETOREPRESENTTHEADVANCEDLEVELINTHEWORLD，THEREFOREGUARANTEETHEOPERATIONSAFETYOFNUCLEARTURBINESKEYWORDSNUCLEARTURBINE；LARGEFORGINGS；WELDINGROTOR；OVERVIEW核电汽轮机低压转子作为汽轮机的核心部件之一，其锻件钢锭、毛坯的质量和尺寸都很大，锻造难度大，性能热处理要求苛刻，因此在世界范围内的供货能力有限。由于转子最大外径达3100MM左右，末级叶片长度超过1700MM，转子在机组运行时承受着巨大的离心力、扭转力矩以及启动和调峰过程中的载荷突变_1。极高的转子锻造难度以及复杂的运行工况对转子的各项性能提出了更高的要求_4。目前，大型核电汽轮机低压转子主要有3种结构形式，即整锻转子5、套装转子I6和焊接转子。由于大型核电汽轮机低压转子的直径增大导致自重增加，因此通过焊接工艺将较小锻件连接而成的焊接转子成为核电汽轮机重点发展的转子结构_7。焊接转子具有空腔结构，相对质量轻，相比其他结构形式，具有选材灵活、残余应力小、启动和负载时拥有良好的工作特性等独特的优势ESLO。但这对焊接工艺、焊接和锻件材料等提出了很高的要求。我国核电汽轮机发展的目标是明确的，即具备自主化的核电汽轮机设计及生产制造的能力。因此，对焊接技术进行研发，并具备相关的自主知识产权，可以有效地解决大型锻件供货问题。本文对国内外核电焊接转子技术进行调研，重点分析上海汽轮机厂下文简称上汽核电焊接转子技术的工艺路线和发展现状，结合核电焊接转子的锻件材料、坡口设计和工艺方法改进、工艺过程质量控制等方面分别阐述，为今后核电汽轮机焊接转子自主化的设计及产品应用提供技术保障。1国内外核电焊接转子技术的发展随着社会的不断进步和工艺技术水平的不断收稿日期20150630修订日期20151010作者简介王朋1986一，男，毕业于哈尔滨工业大学焊接技术与工程专业，硕士研究生，主要从事转子钢焊接工艺技术研究工作。团II1|核电汽轮机末级长叶片制造工艺技术研究热力透平螺旋压力机先进制造工艺试制的叶片，WTB基于现有条件，采用制坯镦头模在3150T液压机镦头3T电液锤拔长模锻SPKA22400高能螺旋压力机制造工艺所试制的叶片锻件组织性能水平与伯乐相当，所制造的叶片在性能、组织均匀性及晶粒尺寸方面均优于伯乐，但在锻件余量及精度方面与伯乐略有差距。锻件余量及精度方面的差距主要与制坯手段有关，预锻坯料尺寸控制不良，影响最终成型锻件余量及精度。经分析讨论，认为在以后工艺优化和产业化过程中，采用更大吨位的数控快锻机可以完全解决核电超大叶片的制造需求。表I伯乐和WTB针对某主机厂1828MM叶片的制造技术对比5结论WTB通过前期在叶片制造方面的技术积累及试验研究，已经掌握了1800MM等级及以上核电汽轮机末级长叶片制造的核心技术，制造技术水平在国际领先。WTB在SPKA22400高能螺旋压力机上使用上述工艺制造的L800MM等级超大叶片已在诸多产品上得到验证，并能稳定地上接第299页J本文同时介绍了当前世界范围内焊接转子技术的发展历程，并从低压转子锻件材料的选择、坡口的优化以及工艺过程质量控制等方面对上汽核电焊接转子技术的发展现状展开分析。上汽核电焊接转子技术代表了当前国际先进水平，上汽完全有能力实现自主化的核电汽轮机低压转子的设计及制造。参考文献ELI刘鑫，钟约先，马庆贤，等核电汽轮机低压转子的技术发展EJ锻压装备与制造技术，2009113172黎明，杨继明，白云汽轮机转子的应力分析J汽轮机技术，2008，5031911933王坤，黄树红125MW汽轮机转子在启动调峰中的寿命损耗J华中理工大学学报，2000，284100105I4李轶非，蔡志鹏，潘际銮，等NICRMOV转子钢贝氏体焊缝韧性影响因素研究J热力透平，2013，4213539批产生产，形成了WTB在该领域的核心竞争力。然而叶片锻件余量偏大及叶片成品加工变形是比较突出的技术难点，因此，如何减少锻件余量及控制叶片加工变形以达到我们设计预期要求，尚需要不断地研究与摸索。参考文献1国家发展与改革委员会国家核电发展专题规划20052020年JR北京国家发展与改革委员会，200778E5苏东安，张国利1000MW超超临界超纯低压整锻转子试制研究J大型铸锻件，2010526276骆占山汽轮机转子红套装配台的研制D哈尔滨哈尔滨工业大学，20127喻超，王炜哲，陈钢，等核电汽轮机低压焊接转子热处理残余应力的数值分析J动力工程学报，2014，34119318乔尚飞，沈红卫，刘霞，等窄间隙焊接技术在600MW汽轮机低压转子上的应用口热力透平，2008，3742492589张军焊接转子1000IVLW国产核电汽轮机的结构与发展J应用能源技术，2010，1O15211OBERTILSSONJE，FABERG，DUHNENG50YEARSOFWELDEDROTORSJBROWNBOVERIREVIEW，19811246