汽輪發(fā)電機轉子和無磁性護環(huán)用鋼材料選用導則

汽輪發(fā)電機轉子和無磁性護環(huán)用鋼材料選用導則1.1汽輪發(fā)電機轉子和無磁性護環(huán)鍛件不應有裂紋、白點、縮孔、折疊、過度的偏析，以及超過允許的夾雜和疏松等。鍛件在軸向和徑向的材料性能均勻。1.2汽輪發(fā)電機轉子和無磁性護環(huán)應具有以下性能a）較高的室溫拉伸強度(特別是屈服強度)、塑性。b）較高的沖擊吸收能量和斷裂韌度，低的脆性轉變溫度。c）較高的高周疲勞抗力，低的殘余應力。d）汽輪發(fā)電機轉子和護環(huán)鍛件用鋼，應具有良好的磁性能。e）發(fā)電機護環(huán)鍛件用應有良好的抗應力腐蝕性能。1.3汽輪發(fā)電機轉子用鋼的選用原則上主要考慮材料應有高的室溫強度、較高的沖擊吸收能量和斷裂韌度，低的脆性轉變溫度；無磁性護環(huán)用鋼考慮材料應有良好的磁性能和高的抗應力腐蝕性能。1.4200MW以下機組，根據(jù)容量發(fā)電機轉子可選用34CrMo1A、34CrNi1Mo、34CrNi3Mo、25CrNi1MoV、25Cr2Ni4MoV；300MW—600MW以及超（超）臨界機組發(fā)電機轉子選用25Cr2Ni4MoV。1.550MW—200MW機組根據(jù)容量，發(fā)電機無磁性護環(huán)可選用50Mn18Cr5、50Mn18Cr5N、50Mn18Cr4WN和1Mn18Cr18N；超（超）臨界機組發(fā)電機無磁性護環(huán)選用1Mn18Cr18N。1.6汽輪發(fā)電機轉子用鋼的驗收1.6.11000MW及以上汽輪發(fā)電機轉子鍛件技術要求和質量檢驗，應符合JB/T11017-2010。1.5.2300MW—600MW汽輪發(fā)電機轉子鍛件技術要求和質量檢驗，應符合JB/T7178-2002。1.5.3300MW—600MW汽輪發(fā)電機無中心孔轉子鍛件技術要求和質量檢驗，應符合JB/T8708-1998。1.5.450MW—200MW汽輪發(fā)電機轉子鍛件技術要求和質量檢驗，應符合JB/T1267-2002。1.5.550MW—200MW汽輪發(fā)電機無中心孔轉子鍛件技術要求和質量檢驗，應符合JB/T8706-1998。1.5.650MW以下汽輪發(fā)電機轉子鍛件技術要求和質量檢驗，應符合JB/T7026-1993。1.5.750MW以下汽輪發(fā)電機無中心孔轉子鍛件技術要求和質量檢驗，應符合JB/T8705-1998。1.5.8進口汽輪發(fā)電機轉子的技術要求和質量檢驗，應符合供貨國標準或訂貨合同要求。1.6汽輪發(fā)電機無磁性護環(huán)用鋼的材質檢驗1.6.1300MW—600MW汽輪發(fā)電機無磁性護環(huán)鍛件技術要求和質量檢驗，應符合JB/T7030-2002。1.6.250MW—200MW汽輪發(fā)電機無磁性護環(huán)鍛件技術要求和質量檢驗，應符合JB/T1268-2002。1.6.3進口汽輪發(fā)電機無磁性護環(huán)的技術要求和質量檢驗，應符合供貨國標準或訂貨合同要求。1.7汽輪發(fā)電機轉子和無磁性護環(huán)常用鋼鋼號、特性及其主要及其主要應用范圍見附錄A中表A4。表A4汽輪機主軸、轉子體、輪盤和葉輪及汽輪發(fā)電機轉子和無磁性護環(huán)常用鋼鋼號、特性及其主要應用范圍鋼號與技術條件特性主要應用范圍類似鋼號35、40、45GB/T699-1999強度較低?？烧{(diào)質處理，但淬透性低。優(yōu)質鋼的硫、磷含量低，脫氧好，有良好的塑性和韌性。焊接性尚可用于中壓以下、強度級別為280MPa、溫度≤400℃的汽輪機主軸或汽輪發(fā)電機轉子

35SiMnGB/T3077-1999具有較好的淬透性、良好的韌性、較高的強度，疲勞強度也較好，但有一定的過熱敏感性及回火脆性傾向，并有白點敏感性。冶煉時易污染非金屬夾雜物，造成熱加工工藝上的困難。與40Cr鋼相比，除低溫沖擊吸收能量稍差、缺口敏感性較高外，其他力學性能相當用于工作溫度≤400℃的汽輪機主軸，輪轂厚度為170mm以下的葉輪，汽輪發(fā)電機中心環(huán)等。

35CrMoGB/T3077-199934CrMo134CrMo1AJB/T1265-2002JB/T1266-2002JB/T1267-200234CrMo1是JB/T1265-2002中的牌號，34CrMo1A是JB/T1266-2002和JB/T1267-2002中的牌號。屬Cr-Mo合金結構鋼。強度較高、韌性好，有較好的淬透性，冷變形性中等，切削性能尚可。高的蠕變強度和持久強度，長期使用組織比較穩(wěn)定。焊接時需預熱，預熱溫度為150℃～400℃。34CrMo1鋼由于提高了Mo含量，更適于生產(chǎn)大型鍛件。35CrMo用于工作溫度480℃以下的汽輪機主軸和葉輪。34CrMo1用于294MPa強度級別的汽輪發(fā)電機轉子和50MW以下汽輪機主軸、輪盤。24CrMoVJB/T1266-200235CrMoVGB/T3077-1999JB/T1266-2002兩種鋼的強度均較高，淬透性也較好，沖擊吸收能量較高。24CrMoV鋼的工藝性能不如35CrMoV鋼。35CrMoV鋼有時會出現(xiàn)沖擊吸收能量不穩(wěn)定的現(xiàn)象，熱處理時如果采用水油淬火，對提高沖擊韌性有較好的效果，該鋼在550℃時的蠕變強度和持久強度均超過34CrMo，但經(jīng)5000h時效后，其力學性能急劇下降，因此使用溫度不得超過500℃～520℃。該鋼的焊接性能差，焊前預熱溫度為300℃以上。24CrMoV鋼用作直徑小于500mm、在450℃～500℃下工作的葉輪、轉子主軸。35CrMoV鋼用作在500℃～520℃以下工作的轉子及葉輪。

30Cr1Mo1VJB/T1265-2002JB/T7027-2002是國外在大型汽輪機組中應用最廣泛的高、中壓轉子鋼。該鋼具有較好的熱強性和淬透性，良好的綜合力學性能，切削加工性良好，鍛造工藝性能也較好，抗腐蝕性和抗氧化性尚可。用作工作溫度在560℃以下的汽輪機高中壓轉子。ASTMA470Class828CrNiMoVJB/T1265-2002具有較高的蠕變強度和持久強度、一定的持久塑性和組織穩(wěn)定性、良好的室溫力學性能及均勻的組織、較好的工藝性能及抗脆性破壞能力。高溫性能稍低于27Cr2MoV鋼。用作蒸汽參數(shù)為500℃～540℃、9.8MPa～15.7MPa的汽輪機高、中壓轉子。25CrNi1MoVJB/T1266-2002JB/T1267-2002JB/T8706-1998屬貝氏體類型鋼。與17CrMo1V鋼相比，強度高，淬透性好，脆性轉變溫度低。該鋼有較好的焊接性能，冶煉、鍛造及熱處理工藝性能良好，但對回火溫度及回火時間較敏感。用作200MW以下汽輪機低壓轉子、低壓輪盤、壓氣機轉子和200MW以下發(fā)電機轉子。

34CrNi1Mo34CrNi3MoJB/T1265-2002JB/T1266-2002JB/T1267-2002JB/T8706-1998是大截面高強度鋼，淬透性高，綜合性能良好。回火穩(wěn)定性好，回火溫度范圍較寬(540℃～660℃)，有利于調(diào)整強度和韌性。冷熱加工工藝性能良好。該鋼限制在400℃以下使用，當溫度達到400℃～450℃時，力學性能急劇下降，超過450℃時持久強度和蠕變強度都很低。由于含碳量較高，鋼的裂紋敏感性和白點敏感性大。用作200MW以下汽輪機低壓轉子、低壓輪盤和200MW以下發(fā)電機轉子。25Cr2Ni4MoV30Cr2Ni4MoVJB/T1265-2002JB/T1266-2002JB/T7027-2002JB/T7178-2002JB/T8706-1998與34CrNi3Mo鋼相比，C含量低，合金元素含量增加，并嚴格控制雜質元素，提高了導磁性能，增加了淬透性，綜合性能好，脆性轉變溫度低。但具有回火脆性。這主要與雜質元素P、Sn、As等含量有關，脆化溫度范圍大致為350℃～575℃。用于制造300MW及以上汽輪機低壓轉子、低壓輪盤和發(fā)電機轉子。12Cr10NiMoWVNbNJB/T11019-2010TLV9258-2004是歐洲COST501研發(fā)的含W的馬氏體耐熱鋼,其元素含量與E911鋼的成分基本相同。轉子鍛件經(jīng)真空除氣或電渣重熔后整體鍛造。鍛后進行預備熱處理和性能熱處理。性能熱處理需行兩次回火，第二次回火溫度要高于第一次，且盡量提高第二次回火溫度。具有高的持久強度，若熱加工工藝控制不佳，沖擊吸收能量較低。用于制造600℃左右的超超臨界汽輪機高中壓機轉子。12CrMoWVNbN10-1-1（西門子公司）13Cr10NiMoVNbNJB/T11019-2010TMK-1為日本神戶制鋼所研發(fā)，屬改良的不含W的10%Cr馬氏體耐熱鋼。性能熱處理需兩次回火，第二次回火溫度要高于第一次，且盡量提高第二次回火溫度。具有高的持久強度，若熱加工工藝控制不佳，沖擊吸收能量較低。用于制造600℃左右的超超臨界汽輪機高中壓機轉子。

TMK-1Cr10.5Mo1.5NiVNbN哈汽

表A4(續(xù))鋼號與技術條件特性主要應用范圍類似鋼號14Cr10NiMoWVNbNJB/T11019-2010TOS107是上世紀80年代日本研發(fā)的10%Cr-1%Mo-1%W-V-Nb-N馬氏體耐熱鋼，Cr、Mo和V存在于析出相和基體中，而大部分W則存在于基體中。由于W的固溶強化效應，使TOS107鋼的蠕變斷裂強度得到顯著改善。性能熱處理需兩次回火，第二次回火溫度要高于第一次，且盡量提高第二次回火溫度。若熱加工工藝控制不佳，沖擊吸收能量較低。用于制造600℃左右的超超臨界汽輪機高中壓機轉子。TOS107Cr10.5Mo1W1NiVNbN哈汽15Cr10NiMoWVNbNJB/T11019-2010KT5916是日立公司研發(fā)的馬氏體耐熱鋼，W含量低于TOS107，其余元素含量相近。具有高的持久強度，抗拉強度略低于TOS107，沖擊吸收能量較低。性能熱處理需兩次回火，第二次回火溫度要高于第一次，且盡量提高第二次回火溫度。用于制造600℃左右的超超臨界汽輪機高中壓機轉子。KT5916日立1Cr10Mo1NiWVNbN東汽FB2COST522FB2是歐洲COST522項目中研發(fā)的9Cr-2Mo-1Co-NiV-Nb-N-B馬氏體耐熱鋼，設定的目標為鍛件的屈服強度≥700MPa，620℃下105h的持久強度≥100MPa，持久塑性大于10%，比改良型12Cr的105h持久強度高30-40MPa。相對于600℃左右的超超臨界汽輪機高中壓機轉子，添加微量的B并降低N量。Co可防止鋼中δ鐵素體的形成，改善鋼的淬透性和組織穩(wěn)定性。B可提高(Nb,V)C及V（C,N）的高溫穩(wěn)定性和鋼的淬火加熱溫度，低的N、Al含量可避免形成AlN夾雜。用于制造630℃左右的超超臨界汽輪機高中壓機轉子。X13CrMoCoNiVNbNB9-2-1（EN）TOS110日本研制的10Cr-3Co-1.8W-0.7Mo-V-Nb-B馬氏體耐熱鋼，較高的W、Co含量，添加微量的B并降低N量，改善了鋼的淬透性和組織穩(wěn)定性。持久強度明顯高于TOS107。用于制造630℃左右的超超臨界汽輪機高中壓機轉子。新12Cr鋼50Mn18Cr550Mn18Cr5N50Mn18Cr4WN1Mn18Cr18NJB/T1268-2002