600MW锅炉主蒸汽出口F91锻造斜三通的研发 河北电力技术 2006 年10 月(第25卷第5期).pdf

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:10019898(2006)05001502 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