13Cr9Mo1Co1NiVNbNB (FB2)钢制汽轮机转子锻件制造验收技术规范2023

Q/GDWXXXXX—XXXXIIFORMTEXT     13Cr9Mo1Co1NiVNbNB(FB2)钢制汽轮机转子锻件制造验收技术规范 PAGEII目  次前言 II1范围 12规范性引用文件 13订货要求 14制造工艺 14.1冶炼和浇注 14.2锻造 24.3热处理 24.4机械加工 24.5焊接 35技术要求 35.1化学成分分析 35.2力学性能 35.3硬度 45.4无损检测 45.5金相组织 45.6残余应力 45.7稳定性 55.8尺寸公差和表面粗糙度 56检验规则和试验方法 56.1化学成分分析 56.2力学性能检验 56.3硬度试验 56.4无损检测 56.5金相检验 56.6残余应力检验 56.7热稳定试验 66.8复试 66.9重新热处理 67 验收要求 68 标志和包装发运 713Cr9Mo1Co1NiVNbNB(FB2)钢制汽轮机转子锻件制造验收技术规范范围本标准规定了超超临界汽轮机组用13Cr9Mo1Co1NiVNbNB(FB2)钢制高中压汽轮机转子锻件的订货要求、制造工艺、技术要求、检验规则和试验方法、验收要求等。本标准适用于620℃及以上超超临界汽轮机用13Cr9Mo1Co1NiVNbNB（FB2）钢制高中压实心转子体锻件的订货、制造、质量检查与验收。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T223钢铁及合金化学分析方法GB/T228金属材料室温拉伸试验方法GB/T229金属夏比缺口冲击试验方法GB/T231.1金属布氏硬度试验（第1部分：试验方法）GB/T2039金属拉伸蠕变及持久试验方法GB/T6394金属平均晶粒度测定方法GB/T10561钢中非金属夹杂物显微评定方法JB/T8468锻钢件磁粉检验方法JB/T8888 环芯法测量汽轮机、汽轮发电机转子锻件残余应力的试验方法JB/T9021汽轮机主轴和转子体锻件的热稳定试验方法ASTMA370钢制品的力学性能试验方法和定义ASTMA427汽轮机主轴和转子锻件的热稳定性试验方法ASTME23金属材料的缺口冲击试验方法ASTME45测定钢中夹杂物含量的标准方法ASTME112金属平均晶粒度测定的标准方法ASTME139金属材料传导蠕变、蠕变断裂和应力断裂的标准试验方法ASTME292测定材料缺口试样拉伸断裂时间的标准试验方法订货要求3.1供方应有完善的质量保证体系，原则上应具有生产类似材料、相近尺寸转子锻件的供货业绩。3.2对于制造的首件产品要有质量评定，评定项目由供需双方协商决定。3.3需方在订货合同书中写明采用的标准、材料牌号以及除本标准要求以外的检验项目，必要时双方应签署补充技术协议，对本标准未明确项目进行约定（如轴颈堆焊技术要求及检查准则等）。3.4需方应提供标明力学性能试验取样位置的锻件订货图样（包括轴颈堆焊图）。3.5需方应在订货合同中写明要求参加现场检验或联合检验的项目。制造工艺冶炼和浇注4.1.1锻件用钢应采用电炉冶炼和钢包精炼加真空处理，应采取预防措施以使钢液中的H2等气体的含量在熔炼期间降至最低。4.1.2熔炼钢水在浇铸成钢锭时应采用真空碳脱氧（VCD）去除有害气体，然后采用电渣重熔工艺（ESR）制作成锻件用钢锭。供方亦可推荐能够保证质量的其它方法，但应事先征得需方的同意。4.1.3当锻件采用非电渣重熔钢锭制造时，则应采用高径比合适的短粗锭型，以将偏析控制在允许的范围以内。锻造4.2.1锻件用钢锭的头部和底部应有足够的切余量，以确保成品锻件无缩孔、疏松、严重偏析和其它有害缺陷。4.2.2锻件应在具有足够压力的锻压机上锻造，以使锻件的整个截面充分锻透并得到均匀致密的内部组织。4.2.3锻件的轴线应尽可能与钢锭的中心线重合。除非订货协议另有规定，钢锭质量较好端应为发电机端。4.2.4锻件应采用镦粗+拔长工艺锻造，锻件轴身的总锻比应不小于3.0。热处理4.3.1预备热处理锻件在锻造成型后，应进行锻后预备热处理。转子的预备热处理应先在720～790℃之间进行一次退火，并在此温度下保温足够长的时间使组织均匀化，然后再进行正火+回火处理。供方也可根据自己的制造工艺进行预备热处理，但应事先通报需方并获得同意。4.3.2性能热处理锻件应在垂直状态下进行性能热处理，锻件的性能热处理为淬火+二次回火处理。淬火处理时，锻件应均匀加热到目标温度1100℃并保温足够长的时间，使其组织完全奥氏体化后再采用喷雾或油冷快速冷却到90～260℃，以保证整个锻件完成相变。锻件在淬火处理后应进行二次回火处理，第一次回火处理温度570±10℃，第二次回火温度大于等于650℃。在保证力学性能的前提下应尽可能提高第二次回火温度，但第二次回火温度不应超过钢的下临界点温度。锻件回火应炉冷至250℃或以下。供方拟采用的性能热处理工艺应报告需方，并经需方同意。4.3.3去应力处理锻件在本体开叶轮槽加工和轴颈部位堆焊后、热稳定试验前应进行去应力处理。锻件的去应力处理应在垂直状态下进行。去应力处理的温度应低于性能热处理的第二次回火温度15℃～30℃以内，冷却速度应与性能热处理回火冷却速度相当。机械加工4.4.1在性能热处理前，应对锻件进行第一次粗加工。4.4.2在性能热处理后、超声波检测前，应对锻件进行第二次粗加工。4.4.3在超声波检测合格后、去应力处理前，应对锻件进行第三次粗加工。4.4.4锻件在各项性能和无损检测合格后，应按照需方订货图样规定的尺寸和公差要求进行最后精加工。焊接转子锻件的轴颈表面应按照订货图样要求，采用适宜的材料进行堆焊。堆焊方法和检查要求应符合相关技术协议的规定。转子本体在任何情况下均不得焊接。技术要求化学成分分析5.1.1供方应对每炉（每包）钢水进行熔炼分析，分析结果应符合表1的规定。在检验报告中应提供微量元素Cu、As、Sb、Sn的含量。多炉合浇时还应报告权重分析结果。5.1.2供方应对每个锻件进行成品分析，分析结果应符合表1的规定，但允许有表2的偏差。5.1.3供方应对每个锻件进行气体分析，分析结果应符合表3的规定。表1化学成分(质量分数)wt%CSiMnPSNiCrMoCo0.12~0.15≤0.100.30~0.45≤0.010≤0.0050.10~0.209.00~9.501.40~1.601.10~1.30VNbNBCuAlAsSnSb0.15~0.250.040~0.0600.015~0.0300.008~0.011≤0.15≤0.010≤0.020≤0.015≤0.0015注：Cr-eq.≤9，按公式Cr-eq=Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-（40C+2Mn+4Ni+2Co+30N）计算。表2化学成分的允许偏差wt%CSiMnPSNiCrMoCoVNbNB±0.01＋0.02±0.02＋0.005＋0.005＋0.005±0.05±0.05±0.05±0.01±0.005±0.002±0.001表3气体分析(质量分数)ppmH2O2≤1.5≤35力学性能5.2.1锻件的常规力学性能应符合表4的规定。转子切向或径向的屈服强度的最大与最小值之差应不大于40MPa。表4力学性能取样位置RP0.2/MPaRm/MPaA/%Z/%KV2/JFATT50/℃所有位置680~780≤950≥14≥40≥12≤1005.2.2锻件应进行高温持久强度试验，首件产品的持久强度试验结果应符合表5的要求。正常生产时，锻件的高温持久强度试验条件应从表5中选择，原则上选择其中一种温度和载荷进行试验，并应达到表5中的相应要求。表5高温持久强度温度/℃应力/MPa断裂时间/h575310≥100600265625220650175注：1.试样采用ASTME292-01中的联合持久试样，试样位置为本体径向。2.试样不应断在V型缺口上，断裂时间、延伸率和断面收缩率应报告需方。硬度在性能热处理后应按交货图样指定的位置检查锻件硬度的均匀性，在圆周方向四等分点进行硬度分布检查。该锻件的硬度应在250～290HBW之间，且在同一圆周上各点间的硬度差均不应超过30HBW，同一母线上的硬度差不超过40HBW。无损检测5.4.1一般要求锻件应无裂纹、白点、缩孔、折叠、过度的偏析以及超过规定的夹杂和疏松。5.4.2超声波检测锻件在性能热处理之后应由供方进行超声波检测，检验方法和验收标准应满足供需双方协定的标准或技术协议要求。5.4.3磁粉检测在锻件外表面完成精加工后，应对轴承部位表面和两轴身外断面及过渡区进行磁粉检测，磁粉检测由供方进行，供方应保证检测结果符合以下要求：a)转子锻件的外圆表面不予许有大于1.5mm的任何显示；b)同一条母线上的两个缺陷之间的距离小于其中较大缺陷长度的五倍时，按一个连续缺陷处理。金相组织5.5.1锻件的显微组织应为均匀的马氏体回火组织，且δ铁素体含量应不大于3%。5.5.2锻件的平均晶粒度应不粗于1.0级，且晶粒度级差不超过2.0级。5.5.3锻件的A、B、C、D、DS五种类型夹杂物均不应超过2.5级，级别总数应不大于6.5级。残余应力锻件应进行残余应力测定，其值应不大于60MPa，如果残余应力超过此规定值，锻件应按4.3.3条规定进行补充去除应力处理，并重新测定残余应力和硬度值。热稳定性锻件应在所有的热处理（包括堆焊后去应力处理）完成后进行热稳定试验。试验时，锻件的加热温度和在炉中放置部分应按需方图纸要求进行。若无规定时，试验温度为640℃±10℃，保温时间不少于24小时。供方应对试验结果负责。尺寸公差和表面粗糙度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。锻件外圆与锻件轴线同轴度公差为1.0mm。检验规则和试验方法化学成分分析6.1.1化学成分分析应按GB/T223规定的方法或能保证分析质量的其它等效方法进行。6.1.2每炉（每包）钢水浇注时取样测定钢水的化学成分。当无法进行熔炼分析时，允许用成品分析代替熔炼分析，但从锻件上取样进行的分析结果应符合成品分析要求。6.1.3成品分析试样取自锻件本体延长部分，或取自径向试样。6.1.4锻件成品的气体分析试样应在径向试样上切取。力学性能检验6.2.1拉伸试验应按GB/T228或ASTMA370规定的方法进行。6.2.2冲击试验应按GB/T229或ASTME23规定的方法进行，冲击试样槽口方向应与转子的轴线平行。6.2.3锻件轴端与本体试样的取样数量、试样位置及试验项目的选择应按需方订货图纸和取样图样的规定进行。6.2.4高温持久试验应按GB/T2039或ASTME139的规定进行。硬度试验硬度试验应按GB/T231.1规定的方法或能保证试验质量的其它等效方法在订货图样上规定的部位进行。当订货图样无规定时，应在每个锻件的两轴颈及轴身部位的外圆表面每隔90°各测一点（共12点）。无损检测6.4.1锻件的磁粉检测应按JB/T8468的规定进行。6.4.2锻件的超声波检测规则和试验方法应按供需双方商定的标准或技术协议的规定进行。金相检验晶粒度检验按GB/T6394的规定进行或ASTME45的规定进行。晶粒度检验试样应取自锻件轴身部位两端的径向试料区。残余应力检验残余应力应按JB/T8888的规定采用环芯法测定，测量位置应符合需方订货图样规定。热稳定试验热稳定试验应按JB/T9021或ASTMA472的规定进行。复试6.8.1如果力学性能检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双倍试样复试。复试试样的试验结果及初次试样和复试试样试验结果的平均值均应满足本标准要求。6.8.2如因白点和裂纹造成力学性能检验结果不合格者，不得复试。重新热处理6.9.1如果锻件力学性能复试仍不合格，当试样的强度高，塑性、韧性或FATT达不到要求时，应将锻件重新回火，回火后应按6.2的规定进行检验。6.9.2如果力学性能试验结果表明锻件不能重新回火，则在征得需方同意后锻件可重新进行性能热处理，重新性能热处理后应再按6.2的规定进行检验。6.9.3重新热处理（回火或退火）次数不许超过两次。验收要求7.1供方应向需方验收人员提供必要的方便条件，以便需方验收