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收稿日期20060510 作者简介孙裕昌1940 - ,男,高级工程师,所级专家,主要从事金属材料热加工工作。 600 MW锅炉主蒸汽出口F91锻造斜三通的研发 Research and Development of F91 Forging Slanting Tee Joint of 600 MW Boiler Main Steam Output 孙裕昌1,王兴中2,陈网生2 1. 河北省电力研究院,河北 石家庄 050021 ;2.上海新闵重型锻造有限公司,上海 201109 摘要对火力发电厂主蒸汽出口F91锻造斜三通的制造进行 了叙述,并介绍了制造过程,实践证明我国已经有能力生产 此类三通,可以大力推广应用。 关键词锅炉;主蒸汽;F91 ;锻造斜三通 Abstract The manufacture of F91 forging slanting tee joint of main steam output of thermal power plant is expounded , in2 cluding the process of manufacture. It is proved by practice that this kind of tee joint can be produced by our country , be spread and applied widely. Keywords boiler ; main steam; F91 ; forging slanting tee joint 中图分类号TG316 文献标识码B 文章编号10019898200605001502 目前600 MW锅炉已成为火力发电主力机组, 装机达数百台,然而其主蒸汽出口F91锻造斜三通 主要依赖进口。面对如此大的需求量,只依赖进口 而不求自主研发是不行的。其一是时间上不允许, 进口锻造斜三通交货时间长,长途运输还需时间,无 法满足建设安装的需要,这就要早安排,但设计院往 往提交图纸较晚,直接影响了工程进度;其二是进口 价格非常高;其三是进口锻造斜三通的质量不一定 百分之百合格。针对这种情况,自主开发研制F91 锻造斜三通已刻不容缓。在争得电厂用户同意下, 重型金属锻件厂承接了600 MW锅炉主蒸汽出口 F91锻造斜三通的研发任务。 1 对锻件胚料的要求 依照ASME SA182标准对F91的冶炼提出包 括化学成分、 力学性能及金相组织的要求。 2 锻造用材 锻造斜三通用在2 000 t/ h亚临界锅炉主蒸汽 出口,其温度为540℃,压力为17. 47 MPa ,而目前 国内外普遍采用要求化学成分级别为9 Cr、1 Mo、0. 20 V Cd N的合金钢。国内不少厂家 也具备了熔炼此类钢的条件,因此选择国内厂家生 产锻造斜三通的胚料,不仅可减少成本,而且节约 时间。 锻造斜三通胚料采用了国内最先进的VODC 熔炼方法,在具有脱气及附加精炼的真空电弧炉中 生产。其化学成分、 力学性能见表1、 表2。 表1 锻造斜三通胚料化学成分质量分数 胚料化学成分 C 0. 09 Mn 0. 40 Si 0. 26 S 0. 005 P 0. 016 Cr 8. 30 ASME SA182F91 要求值 0. 08 ～0. 12 0. 30 ～0. 60 0. 20 ～0. 50 ≤0. 010≤0. 020 8. 00 ～9. 50 胚料化学成分 Ni 0. 11 Mo 0. 90 V 0. 21 N 0. 060 Nb 0. 090 Al 0. 010 ASME SA182F91 要求值 ≤0. 40 0. 85 ～1. 05 0. 18 ～0. 25 0. 03 ～0. 07 0. 06 ～0. 10 ≤0. 04 表2 锻造斜三通胚料力学性能 项目参数 ASME SA182F91 要求值 项目参数 ASME SA182F91 要求值 屈服强 度/ MPa 506≥415 收缩率 / 72≥40.0 抗拉强 度/ MPa 608≥585 冲击功 Akv/J 201、208、 218 - 延伸率 δ/ 26≥20. 0 硬度 HB 177、179、 181 ≤248 金相组织贝氏体、 晶粒度7级。热处理要求正 火1 040～1 095℃ 空冷,回火730℃。 3 锻造工艺 高合金F91马氏体耐热钢热加工性能非常差, 报废率极高。胚料锭模尺寸规格101. 6 cm 40英 寸 , 实际用料8 440 kg ,在煤气加热炉中加热到锻 造温度,始锻造温度 800℃,而实际控制在850℃。 加热曲线见图1。 51 Vol. 25 No. 5 河北电力技术 第25卷 第5期 Oct. 2006 HEBEI ELECTRIC POWER 2006年10月 图1 胚料加热曲线 加热时间 ≥32 h ,达到完全奥氏体化,在2 500 t 压机上锻压,锻造比 4 ,较高的锻造比有助于心部 锻透。将钢锭锻成正方750 mm750 mm后切头 23 ,确保锻件质量。落料呈长方体750 mm750 mm1 380 mm ,镦粗高至800 mm ,通过2次拔长 至1 600 mm ,镦粗锻成1 100 mm675 mm1 045 mm ,然后冲孔扩孔,镦平端面,修正尺寸。锻后炉 冷,然后退火热处理,退火工艺曲线见图2。 图2 退火工艺曲线 将退火后的锻件内外表面加工去除氧化皮见金 属光泽,进行超声波和磁粉探伤,初探合格后,进行 最终正火加回火热处理,其热处理曲线见图3。 图3 热处理曲线 4 机械加工 锻造斜三通的外形尺寸见图4。 锻件经正火加回火热处理后,又在锻件两端交 叉180 取机械性能试样,其理化结果见表3、 表4。 图4 锻造斜三通的外形尺寸单位mm 表3 锻造斜三通锻件化学成分 CMnSiSPCr 0. 080. 460. 420. 0050. 0188. 95 NiMoVNNbA1 0. 200. 880. 190. 040. 100. 015 表4 锻造斜三通锻件力学性能 屈服强度 / MPa 抗拉强度 / MPa 延伸率 δ/ 收缩率/ 冲击功 Akv/J 硬度HB 4946082674 163、 131、123 178、 179、183 金相检查晶粒度7级、 显微组织贝氏体。 锻造斜三通理化及金相显微组织都满足了 ASME标准,其各项性能指标都达到设计要求。 在对锻造斜三通做最终探伤检查采用ASME SA388和ASME 788520标准进行超声波检测未发 现超出标准范围之内缺陷,按JB 4730做渗透检查 未发现缺陷显示,该锻造斜三通合格。 锻造斜三通的几何尺寸符合图纸要求,经外表 打磨抛光后交付使用。 5 结论 通过此次对高合金马氏体钢大锻件的开发研 制,我国的熔炼和锻造技术已达到国际通用ASME 要求,填补了国内空白,为今后高合金重型锻件制造 的进一步开发打下了基础。 本文责任编辑王洪娟 上接第4页 b.采用新的硬件技术和软件算法,解决主励磁 机交流侧输出电流500 Hz的采样问题。 5 结束语 a.通过此次整套发变组保护误动的分析,显示 出 细则 中有关条款的严谨性,必须严格落实。 b.造成本次事故的主要原因是在保护装置设 计时违背了 “双重化” 的原则,没有按照 “相互独立” 的要求严格执行,造成硬件故障引起的保护误动。 c.机组事故后处理显现了保护 “双重化” 配置 的优点,可以很快将发生误动保护装置退出运行,机 组重新启动并网,减少事故损失。 d.装置的设计图纸、 资料要尽量详细,这样有 利于故障分析。 本文责任编辑戈文江 61 Vol. 25 No. 5 河北电力技术 第25卷 第5期 Oct. 2006 HEBEI ELECTRIC POWER 2006年10月
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