本發(fā)明涉及一種大型水輪發(fā)電機組主軸鍛件。

背景技術(shù)：

水輪發(fā)電機組主軸鍛件是水輪發(fā)電機組的關(guān)鍵承載部件，其質(zhì)量直接關(guān)系到機組運行的安全性和可靠性。大型水輪發(fā)電機組主軸鑄鍛件尺寸大、重量大，鍛造成形工藝難度極大，易產(chǎn)生偏析、裂紋等缺陷，質(zhì)量風險很高。本發(fā)明主要是針對500MW級以上的水輪機、水輪發(fā)電機主軸鍛件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種性能優(yōu)異及性能穩(wěn)定的大型水輪發(fā)電機組主軸鍛件。

為了達到上述的技術(shù)效果，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種大型水輪發(fā)電機組主軸鍛件，澆注鍛件鋼錠的鋼水熔煉成分和鍛件成品成分由下述質(zhì)量分數(shù)的組分組成：

碳≤0.22％，且≠0；

硅≤0.35％，且≠0；

錳：1.00～1.35％；

磷≤0.025％，且≠0；

硫≤0.01％，且≠0；

鉻≤0.25％，且≠0；

鎳≤0.90％，且≠0；

鉬≤0.08％，且≠0；

銅≤0.05％，且≠0；

碳當量≤0.52％，

其中碳當量C_eq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15；

余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

進一步的技術(shù)方案是，所述的大型水輪發(fā)電機組主軸鍛件的≥80t；直徑≥3000mm，長度≥5000mm。如某電站主軸鍛件尺寸為Φ4000×Φ2520×H7442mm，凈重110t；某電站主軸鍛件尺寸為Φ3500×Φ3200×H5900mm，凈重約124t。

進一步的技術(shù)方案是，主軸鍛件的厚度≤200mm時，屈服強度≥265MPa；抗拉強度≥515MPa；斷后伸長率≥24％；斷面收縮率≥40％；沖擊吸收能量≥30J；冷彎(d＝40mm、α＝180°)：無裂紋；

200mm＜主軸鍛件的厚度≤300mm時，屈服強度≥265MPa；抗拉強度≥515MPa；斷后伸長率≥22％；斷面收縮率≥37％；沖擊吸收能量≥30J；冷彎(d＝40mm、α＝180°)：無裂紋；

300mm＜主軸鍛件的厚度≤500mm時，屈服強度≥265MPa；抗拉強度≥515MPa；斷后伸長率≥21％；斷面收縮率≥35％；沖擊吸收能量≥30J；冷彎(d＝40mm、α＝180°)：無裂紋。

進一步的技術(shù)方案是，大型水輪發(fā)電機組主軸鍛件在于對主軸鍛件進行超聲波探傷(UT)、磁粉探傷(MT)或液體滲透探傷(PT)及目視(VT)等無損檢測，檢測項目及驗收要求符合下表規(guī)定。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的有益效果：

大型水輪發(fā)電機組主軸鍛件的屈服強度≥265MPa；抗拉強度≥515MPa；斷后伸長率≥21％；斷面收縮率≥35％；沖擊吸收能量≥30J；冷彎(d＝40mm、α＝180°)：無裂紋。

附圖說明

圖1為軸身I鍛件取樣位置示意圖；

圖2為軸身II鍛件取樣位置示意圖；

圖3為法蘭I鍛件取樣位置示意圖；

圖4為法蘭II鍛件取樣位置示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明的實施例對本發(fā)明作進一步的闡述和說明。

1、大型水輪發(fā)電機組主軸鍛件的制造步驟如下：

1.1冶煉：鍛件用鋼錠采用電爐冶煉加爐外精煉后真空澆注。

1.2鍛造：鋼錠的水口、冒口端應(yīng)有足夠的切除量；在有足夠能力的鍛壓機上鍛造，使鍛件整個截面得到充分的塑性變形，鍛造比大于3.5，使鍛件接近成品的形狀和尺寸，鍛件與鋼錠的中心線應(yīng)重合良好。

1.3性能熱處理：鍛件鍛造后進行調(diào)質(zhì)或正火加回火處理，以保證鍛件獲得均勻的組織和性能，回火溫度不低于600℃。

1.4無損檢測：在不同的狀態(tài)和時機分別對主軸鍛件的不同檢測區(qū)域進行超聲波探傷(UT)、磁粉探傷(MT)或液體滲透探傷(PT)及目視(VT)等無損檢測。

1.5缺陷焊補

1.6組焊：焊接前，對鍛件(或鋼板)進行理化、探傷及尺寸檢驗，選用與鍛件同等力學性能的焊材。

采用窄間隙埋弧焊。

焊接后應(yīng)進行消除應(yīng)力退火處理，退火溫度宜低于性能熱處理回火溫度30℃～50℃，且不得高于580℃。

對焊縫區(qū)域及其熱影響區(qū)域進行無損檢測。

2、檢驗規(guī)則和試驗方法

2.1取樣時機：在鍛件性能熱處理后取樣。

2.2取樣位置、尺寸及數(shù)量

2.2.1分段鍛件和整段鍛件

2.2.1.1取樣位置見圖1-4，規(guī)定如下：

a)當鍛件壁厚≤180mm時，試樣軸向中心線在鍛件壁厚1/2處；當鍛件壁厚＞180mm時，試樣軸向中心線距鍛件外圓(及內(nèi)圓)表面距離L≥90mm；

b)試樣徑向中心線距鍛件端面距離L≥90mm；

c)軸向試樣允許在螺栓把合孔套料。

2.2.1.2試樣尺寸及數(shù)量如1-4和表1所示。

表1分段鍛件和整段鍛件試樣數(shù)量、試驗項目及數(shù)量

2.3化學成分分析

對澆注鍛件鋼錠的鋼水進行熔煉化學成分分析和對鍛件成品進行化學成分分析。成品化學成分分析在力學性能試樣上取樣，應(yīng)符合GB/T 20066規(guī)定?；瘜W成分分析按GB/T 223、GB/T 4336規(guī)定執(zhí)行。澆注鍛件鋼錠的鋼水熔煉成分分析和鍛件成品成分分析如表2所示。

表2化學成分

2.4力學性能試驗

2.4.1拉伸試驗按GB/T 228.1規(guī)定進行。

2.4.2沖擊試驗按GB/T 229規(guī)定進行。

2.4.3彎曲試樣截面尺寸為13mm×25mm，長度≥200mm，倒角半徑≤2mm，表面粗糙度Ra值達到0.8μm。彎曲試驗按GB/T 232規(guī)定進行。

鍛件的力學性能測試數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 20MnSX鍛件力學性能

2.5無損檢測

在不同的狀態(tài)和時機分別對主軸鍛件的不同檢測區(qū)域進行超聲波探傷(UT)、磁粉探傷(MT)或液體滲透探傷(PT)及目視(VT)等無損檢測，檢測項目及驗收要求符合表4規(guī)定。

表4無損檢測

實施例1：

澆注鍛件鋼錠的鋼水進行熔煉化學成分分析和對鍛件成品進行化學成分分析如下：碳0.19％、硅0.28％、錳1.27％、磷0.01％、硫0.007％、鉻0.22％、鎳0.35％、鉬0.06％、銅0.04％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。電站主軸鍛件尺寸為Φ3500×Φ3200×H5900mm，凈重約124t，對應(yīng)的力學性能為屈服強度347MPa，抗拉強度545MPa，斷后伸長率29.5％，斷面收縮率73％，沖擊吸收能量116J。

實施例2：

澆注鍛件鋼錠的鋼水進行熔煉化學成分分析和對鍛件成品進行化學成分分析如下：碳0.21％、硅0.29％、錳1.21％、磷0.016％、硫0.009％、鉻0.22％、鎳0.28％、鉬0.05％、銅0.03％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。電站主軸鍛件尺寸為Φ3500×Φ3200×H5900mm，凈重約124t，對應(yīng)的力學性能為屈服強度340MPa，抗拉強度544MPa，斷后伸長率29％，斷面收縮率70％，沖擊吸收能量82J。

實施例3：

澆注鍛件鋼錠的鋼水進行熔煉化學成分分析和對鍛件成品進行化學成分分析如下：碳0.21％、硅0.23％、錳1.25％、磷0.011％、硫0.005％、鉻0.23％、鎳0.29％、鉬0.05％、銅0.03％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。電站主軸鍛件尺寸為Φ3500×Φ3200×H5900mm，凈重約124t，對應(yīng)的力學性能為屈服強度390MPa，抗拉強度572MPa，斷后伸長率27％，斷面收縮率69％，沖擊吸收能量104J。

盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，上述實施例僅為本發(fā)明較佳的實施方式，本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。