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主軸和輥筒用不銹鋼管在彎矩、扭矩作用下除承受離心應(yīng)力外還受溫度梯度造成的熱應(yīng)力

    汽輪機(jī)葉輪、主軸和輥筒用不銹鋼管是汽輪機(jī)中極為重要的零件,在高溫高壓蒸汽介質(zhì)中工作.在高速旋轉(zhuǎn)下,承受著較為復(fù)雜的應(yīng)力。它們的毛坯都屬質(zhì)量要求高的大型鍛件,制造比較困難。輥筒用不銹鋼管或主軸往往是單件生產(chǎn),葉輪則因每臺機(jī)組要幾件或十幾件,是小批投料。

    當(dāng)高壓蒸汽噴射到工作葉片后,轉(zhuǎn)動力矩經(jīng)由葉輪傳到主軸或輥筒用不銹鋼管。高速旋轉(zhuǎn)下的葉輪圓周線速度很高,在離心力作用下產(chǎn)生巨大的切向和徑向應(yīng)力。大功率汽輪機(jī)的葉輪在長葉片的離心力作用下輪轂部分的應(yīng)力極大,可達(dá)3000公斤/厘米2。在工作情況下,葉輪還承受著振動應(yīng)力和內(nèi)外緣溫度梯度造成的熱應(yīng)力。

    主軸和輥筒用不銹鋼管在彎矩、扭矩作用下工作,除承受離心應(yīng)力外,還有溫度梯度造成的熱應(yīng)力,旋轉(zhuǎn)振動造成的頻率較高的附加反復(fù)應(yīng)力。為防止疲勞損壞,葉輪不平衡重量所產(chǎn)生的離心力不希望超過轉(zhuǎn)輪重量的45%輥筒用不銹鋼管動平衡振幅不希望超過0.010.025毫米。此外,機(jī)組啟動和停車都會產(chǎn)生短時(shí)間的振動應(yīng)力。電機(jī)的突然短路也會使輥筒用不銹鋼管瞬時(shí)產(chǎn)生巨大的扭應(yīng)力及造成沖擊載荷。

    高參數(shù)大功率機(jī)組的輥筒用不銹鋼管和葉輪因在高溫蒸汽區(qū)工作,還要考慮材料的蠕變現(xiàn)象和持久強(qiáng)度。

    因此對材料提出了一系列的要求:

    材料必須具有規(guī)定的化學(xué)成分,在高溫工作的葉輪和輥筒用不銹鋼管還須有一定的抗氧化、抗蒸汽介質(zhì)腐蝕能力和較好的組織穩(wěn)定性。

    396397頁表中除碳素鋼允許用堿性平爐鋼外,其它必須是酸性平爐鋼或堿性電爐鋼;瘜W(xué)成分中硫不大于0.035%、磷不大于0.030%是指酸性平爐鋼,若用堿性電爐冶煉時(shí),硫應(yīng)不大于0.030%、磷應(yīng)不大于0.035%;成分中鋼含量應(yīng)低于0.25%;含鉬元素的鋼其含鉬量不允許低于下限,硫磷雜質(zhì)應(yīng)盡量低,不允詐超過上限,含氣體量如氫等也希望低。

    材料必須具有合適的綜合機(jī)械性能,要求強(qiáng)度較高、塑性韌性較好、非金屬夾雜較少,通過冷彎試驗(yàn)?zāi)艿玫揭苯鹳|(zhì)量的參考數(shù)據(jù)。一般葉輪要求切向機(jī)械性能,主軸要求縱向機(jī)械性能,輥筒用不銹鋼管從軸端取縱向機(jī)械性能試樣,葉輪則從輪體取切向機(jī)械性能試樣。為檢查整個(gè)大鍛件材質(zhì)的均勻性,可采用測定硬度的辦法:

    葉輪在輪緣及輪轂成900各測四點(diǎn),輪緣與輪轂間的偏差不應(yīng)超過40個(gè)布氏硬度單位,而輪緣各點(diǎn)間或輪轂各點(diǎn)闖硬度值偏差不應(yīng)超過30個(gè)布氏硬度單位。

    主軸二端面硬度值的偏差不應(yīng)超過40個(gè)布氏硬度單位。

    輥筒用不銹鋼管除在二端面測定外,還沿葉輪體長度上測定硬度,偏差值不超過40個(gè)布氏硬度單位,在葉輪體圓周上不應(yīng)超過30個(gè)布氏硬度單位。

    為獲得較均勻的組織,要求有一定程度的鍛造變形率,并且鍛件的軸線應(yīng)與鋼錠的中心線大致重合。一般鋼錠下部應(yīng)為鍛件傳遞扭力較大的聯(lián)軸器端。

    葉輪體直徑超過300毫米的整體輥筒用不銹鋼管及直徑大予600毫米的葉輪須進(jìn)行殘余應(yīng)力測定,測得的殘余應(yīng)力值不得超過實(shí)際屈服點(diǎn)的810%。葉輪直徑6001000毫米時(shí),不得超過4公斤/毫米2,大于1000毫米時(shí),不得超過5公斤/毫米2。當(dāng)超過此數(shù)值時(shí)須重新回火降低過大的內(nèi)應(yīng)力。

    對汽輪機(jī)葉輪、主軸和輥筒用不銹鋼管鍛件須進(jìn)行外觀及尺寸檢查。

    每一鍛件都須做酸洗低倍檢查,以便發(fā)現(xiàn)白點(diǎn)、裂紋和其它缺陷。酸洗部位:葉輪為輪孔及鋼錠冒口端的輪轂端面,主軸為軸的二端面及二軸頸部,整體輥筒用不銹鋼管為葉輪體端面至葉輪輪轂表面、二端面、二軸頸部及二個(gè)葉輪間不小于70毫米的一個(gè)葉輪內(nèi)檔。

    每一鍛件還應(yīng)做硫印試驗(yàn),以便檢查夾雜物嚴(yán)重程度、偏析分布狀況及鍛件軸線與鋼錠軸線的偏離。檢查部位和酸洗部位相同,且可在酸洗之前進(jìn)行。

    每個(gè)葉輪輪轂端面、主軸和輥筒用不銹鋼管整個(gè)表面熱處理后均應(yīng)進(jìn)行超聲波檢查,鍛件內(nèi)部不允許有白點(diǎn)、裂紋和其它嚴(yán)重的冶金缺陷存在。因此大鍛件在鍛壓后必須經(jīng)過防白點(diǎn)退火處理。主軸或轉(zhuǎn)-如有中心孔時(shí),孔內(nèi)表面可用潛望鏡進(jìn)行檢查,不允許有裂紋、白點(diǎn)、氧化皮、砂眼、縮孔殘余及其它嚴(yán)重非金屬夾雜物等。

    高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)的整體輥筒用不銹鋼管在調(diào)質(zhì)以后的粗加工或精加工后進(jìn)行熱試驗(yàn),在接近工作溫度的條件下測定輥筒用不銹鋼管的彎曲變形量,若變形量超過圖上的規(guī)定時(shí)可重新除應(yīng)力回火,然后第二次再做熱試驗(yàn)。

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文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|小口徑厚壁鋼管-浙江至德鋼業(yè)有限公司

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