汽轮机焊接转子接头残余应力研究一:25Cr2Ni2MoV钢核电转子模拟件热处理前后残余应力的对比

利用焊接方法制造大型汽轮机转子已成为电力装备制造业的主要方向,通过测量焊接转子模拟件接头处的残余应力,对于转子设计、优化焊接与热处理工艺、评估服役状态都具有重要的参考意义。测试了25Cr2N i2MoV钢核电转子模拟件外圆、内圆、剖面处热处理前后的残余应力分布,发现转子深窄间隙接头处存在较为显著的轴向压应力,内、外圈在热处理前均有较大的切向拉应力;经过热处理,残余应力大大降低,且保持较好的应力状态。重复性测量的数据稳定性较好,反映出加工过程的高稳定性。

25Cr2Ni2MoV钢的固有疲劳门槛值

开展了两种不同热处理(550℃×20 h,580℃×20 h)的25Cr2Ni2MoV钢在应力比R为0.1、0.3、0.5和0.7时的疲劳裂纹扩展实验,分析了疲劳门槛值ΔKth的变化规律及其微观机理。研究结果表明,ΔKth随R增大而减小,在较低R下热处理对ΔKth有不同程度的影响,在较高R下热处理影响不大。断口观察表明,低R下试样存在大量面型断裂形貌,随R增大面型断裂形貌逐渐减少,面型断裂百分比随ΔK变化呈现抛物线分布规律。R与微观组织是影响ΔKth的重要因素,在较高R下裂纹闭合减弱,ΔKth代表着材料的抗疲劳能力,可以认为是材料的固有属性,并建立了估算公式。

核电焊接低压转子用25Cr2Ni2MoV钢晶粒细化工艺研究

基本成分为0.22%C、2.32%Cr、2.27%Ni、0.69%Mo和0.05%V(质量分数)的25Cr2Ni2MoV钢,适用于焊接的核动力发电机低压转子。但低压转子的组件轴头和圆盘锻件由于尺寸大、形状复杂,锻造变形不均匀,导致其晶粒粗大且不均匀。为细化25Cr2Ni2MoV钢锻件的晶粒,通过有限元数值模拟研究了正火温度、一次和多次正火工艺、奥氏体化后于620~690等温30 h、50 h、90 h、120 h和150 h对25Cr2Ni2MoV钢锻件晶粒尺寸的影响。结果表明,25Cr2Ni2MoV钢锻件可通过多次正火或奥氏体化后于620~690℃等温90 h消除组织遗传,使其晶粒细化、均匀化,确保锻件用超声波检测的晶粒尺寸和均匀性符合要求。已采用该热处理工艺成功试制了低压转子的轴头和圆盘锻件。

25Cr2Ni2MoV钢焊接接头中焊缝及母材的热膨胀特性

利用BAEHER DIL805高精度差分膨胀仪模拟焊接热循环,分别测量了25Cr2Ni2MoV钢焊接接头中焊缝和母材在焊接条件下的热膨胀特性。结果表明,焊缝金属和母材加热至770～870℃时发生奥氏体相变,应变增量Δε=-0.9×10-3,焊缝金属冷却至470～300℃时发生贝氏体相变,最大应变增量Δε=3.09×10-3,母材金属冷却至360～160℃发生马氏体相变,最大应变增量Δε=3.17×10-3。