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30Cr1Mo1V轉子鋼高中壓轉子殘余應力分析與討論
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司m.85978597.cn
更新時間：2015-06-02
超臨界汽輪機高中壓轉子的制造多采用30Cr1Mo1V材質，該材質屬于典型的耐熱合金鋼，具有高溫強度高和淬透性強等顯著特點。
???高中壓轉子是超臨界汽輪機組的核心部件，通常在高溫、高壓環(huán)境下服役，轉速高達3000r/min～3600r/min，在運行過程中承受著極高的工作載荷。目前，超臨界汽輪機高中壓轉子的制造多采用30Cr1Mo1V材質，該材質屬于典型的耐熱合金鋼，具有高溫強度高和淬透性強等顯著特點。近年來，隨著大型超臨界機組的設計、制造及運行水平的日益成熟，發(fā)生轉子彎曲的概率已經(jīng)很小，但是為了保證轉子的正常運行，盡可能降低其工作時發(fā)生彎曲的概率，某些用戶仍對產品的性能提出更高的要求。尤其是轉子的殘余應力不能超過某一閾值，這對轉子的制造廠家來說，又是一大挑戰(zhàn)。
通常來說，導致轉子在運行過程中發(fā)生彎曲的因素是很多的，其中較為主要的就包括轉子在制造過程中自身的殘余應力。一般，僅有殘余應力并不會直接導致轉子發(fā)生塑性變形，但是當其與某些正常工況下的外應力疊加時，將極大可能導致材料局部區(qū)域綜合應力大于或等于當時溫度下的屈服極限，從而發(fā)生塑性變形。因此，為了最大程度地減少轉子塑性變形事件發(fā)生的概率，可從控制其殘余應力方面著手。同時，了解高中壓轉子殘余應力的分布對于確保工件的安全性和可靠性也有著非常重要的意義。
30Cr1Mo1V高中壓轉子的生產流程大致為：煉鋼→鑄錠→鍛造→鍛后熱處理→粗加工→調質熱處理→精加工→去應力退火。殘余應力產生的原因：高中壓轉子在生產過程中，經(jīng)過多次熱加工及冷加工，極易產生殘余內應力。在熱加工過程中，特別是最終熱處理時，主要包括三種典型應力：由工件內外溫度差產生的熱應力；在冷卻時發(fā)生相變導致的組織應力；各組織相間的應力等。這三類應力在加工制造過程中是極難完全消除的。另外，在冷加工過程中，若加工工藝不當，也容易產生附加應力。
通過對30Cr1Mo1V高中壓轉子的現(xiàn)場檢測分析，可以得出以下結論：
（1）制定合理的最終熱處理工藝，可以有效控制轉子的殘余應力保持在+/-30MPa范圍內，能夠較好地滿足多數(shù)使用廠家的技術要求。
（2）30Cr1Mo1V高中壓轉子軸身的殘余應力分布呈“中間高、兩頭低”的特點，即近軸身中部的殘余應力值大，且波動幅度也較小，而軸身兩端靠近肩部位置的應力值較小。
????（3）整體上來看，除個別點外，環(huán)芯法和盲孔法所測得轉子各處殘余應力之差別不大，應力值的變化趨勢相似。但從測試結果的穩(wěn)定性來考慮，還是環(huán)芯法更穩(wěn)定，進行現(xiàn)場測量比較好，而盲孔法測量更適用于實驗室檢測分析。
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