PDF《620 ℃超超临界汽轮机 CB2 阀壳铸件试制研究》

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620 ℃超超临界汽轮机 CB2 阀壳铸件试制研究 李伟华1 ,陈? 成2 ,张云博3 (1.

广州启帆工业机器人有限公司,广东广州 511356;

2. 国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心, 广东广州 510530;

3. 上海重型机器厂有限公司,上海 200245) 摘要:结合工厂多年超超临界汽轮机铸件生产及620 ℃等级CB2铸件材料前期试制经验,研究 了CB2阀壳铸件的铸造、熔炼、浇注、清理及热处理等工艺方法及控制措施,成功试制了阀 壳铸件,其各项检测结果均合格且顺利通过了客户鉴定.这为620 ℃超超临界汽轮机CB2铸件 批量生产提供了重要的技术指导与参考. 关键词:超超临界汽轮机;

CB2铸钢;

阀壳 作者简介: 李伟华(1985-),男,工 程师,硕士,主要从事铸 造工艺与开发.E-mail: [email protected] 中图分类号:TG24 文献标识码:A 文章编号: 1001-4977 (2019 ) 03-0264-05 收稿日期: 2018-09-10 收到初稿, 2018-11-25 收到修订稿. 9%~12%Cr耐热钢具有优异的高温性能及较低的线膨胀系数,能够满足高参数 超超临界汽轮机高温铸件的使用要求[1] .CB2材料是欧洲COST522计划研发的新型 9%~12%Cr耐热钢铸件材料[2] .随着620 ℃超超临界汽轮机的陆续制造及投产,采用 CB2材料制造的阀壳、缸体等大壁厚汽轮机铸件也陆续投入电厂应用[1] .目前我国只 有极少数铸造企业开发与研究CB2材质铸件,比如上海宏钢、中国二重等,而且制造 的铸件在技术与质量上还存诸多的不足,严重制约了汽轮机机组的交期、市场投放 及推广[3-4] .作者结合工厂多年超超临界汽轮机铸件生产及620 ℃等级CB2铸件材料前 期试制经验,研究了CB2阀壳铸件的铸造、熔炼、浇注、清理及热处理等工艺方法及 控制措施. 1? 阀壳技术要求 阀壳铸件材质为CB2材料,国内牌号为ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB.采用阀壳 本体附铸试样进行化学成分和力学性能检测.该材料化学成分要求和化学成分允许 偏差范围见表1.室温力学性能、高温屈服强度及高温持久性能要求分别见表2至表 4.该阀壳粗加工交付,图纸重量为13

069 kg,整体尺寸为2

700 mm*2

200 mm*

1 700 mm,结构简图和三维模型分别见图1和图2.阀壳铸件100%UT和MT检测,其 中铸件本体UT和MT检测分别按照客户PS-1.0020标准V2等级和PS-1.0021标准S2等级 执行;

图1中质量等级所指示的阴影区(即三个管口)为焊接部位,其UT和MT检测 分别按照高一级等级的V1和S1执行. 2? 浇注方案及造型方法 从图1可以看出,阀壳壁厚厚实的地方有两处:一处是最大管口处,另一处为 两管口与壳体交接的地方,同时三个管口区为质量等级1级区,均必须保证无损探伤 质量.综合各方面考虑,浇注方案采取平放,即阀壳三通结构呈水平放置.该方案 不仅便于两处厚实部位放置冒口补缩,还将三个重要管口面处于侧面,减少了铸造 缺陷倾向,另外相比竖直放置方案,减少了合箱操作的高度、制芯与下芯的难度. 选取阀壳最大中分面为分型面.采用砂箱实样造型,分上下箱,内腔三通采用整体 砂芯.为了便于阀壳内腔后期清砂,芯砂采用酯硬化碱性酚醛树脂砂.三通整体 2019年?第3期/第68卷265 砂芯被高温钢液包裹,受热时间长,排气量较大.为 了便于砂芯的排气,砂芯内部有焊接牢固的十字中空 圆筒芯骨,不仅可减少砂芯起吊和下芯时的变形,而 且中空圆筒芯骨上开有均匀分布的孔洞并用稻草绳包 裹,一方面可增大砂芯的退让性,另一方面利于砂芯 排气.三通整体砂芯分型面2/3以上圆弧采取龙门档刮 板造型,严格按工厂刮板造型操作,确保顶部1/3圆弧 处的砂芯强度和表面稳定性.型砂采用酯硬化水玻璃 砂.铸型所有型腔表面覆30 mm厚铬铁矿砂,两处厚实 部位则覆50 mm厚,增强铸型耐火度,同时所有型腔表 面涂刷两遍醇基铸钢专用涂料,确保涂层强度和厚度 均匀,减少铸件粘砂倾向.造型过程部分照片见图3. 3? 铸造工艺及控制措施 结合工厂铸钢件工艺规范和多年超超临界汽轮机 铸件生产经验[5] ,铸造工艺参数选取如下:收缩率取 2%;