30Cr1M o1V高中压转子局部偏析的分析与处理

王 涛 崔晋娥 何亚军 邱 斌

(中国第二重型机械集团公司大型铸锻件研究所，四川618000)

30Cr1M o1V高中压转子局部偏析的分析与处理

王 涛 崔晋娥 何亚军 邱 斌

(中国第二重型机械集团公司大型铸锻件研究所，四川618000)

对30Cr1Mo1V汽轮机高中压转子轴颈部位出现的偏析痕迹缺陷进行解剖，分析出现偏析的原因，对缺陷进行定性，并根据产品特性提出工艺改进措施，起到了良好效果。

汽轮机;高中压转子;30Cr1Mo1V;偏析缺陷

国内高中压转子采用的钢种主要是30Cr1Mo1V，这也是我公司的成熟产品之一。但是，近期发现个别转子精加工酸洗检查时在轴颈部位出现细小条状痕迹显示，分布位置没有任何规律。其他厂家也出现类似现象，不仅影响了用户的工期，也给制造厂带来了较大的经济损失。为了详细了解该现象的原因并制订解决措施，我们对缺陷产品进行了解剖分析。

1 转子偏析区域检测

1.1 转子的生产工艺流程

高中压转子解剖件执行的技术标准为JB/ T1265—2002《25MW～200MW汽轮机转子体和主轴锻件技术条件》。实际生产工艺流程为:电炉初炼→钢包炉精炼(VD)→真空浇注(MSD)→水压机锻造→锻后热处理→粗加工→无损检测→最终热处理→精加工→超声检测→包装运输。

1.2 偏析痕迹缺陷金相检测

用户及我公司对该件产品进行了超声检测、磁粉检测，结果都是合格的。但是用户在精加工过程中转子的前轴颈部位经过两次酸洗检查，均出现了肉眼可见，长度在5 mm～100 mm的条状偏析。将转子端头切下、磨光，进行低倍酸洗，如图1、图2。

该偏析痕迹在100倍显微镜下观察有颜色不同的条状区域，但在500倍显微镜下观察与正常区域无差异，见图3、图4、图5。正常区域组织为回火索氏体，组织中碳化物相对较为稀疏;偏析区域组织也为回火索氏体，组织中碳化物相对密集。

1.3 偏析痕迹区域力学性能检测

图1 转子局部偏析区域酸洗Figure 1 Pickling for the spot segregation zone on the rotor

图2 酸洗检查结果局部放大Figure 2 Local detail of Pickling inspection result

在偏析条带处切取性能试样进行轴向和径向的两拉三冲试验，试验结果见表1。可见，偏析区域的力学性能是合格的。

图3 偏析区域组织×100Figure 3 Structure of segregation zone×100

图4 正常区域组织×500Figure 4 Structure of normal zone×500

图5 偏析区域组织×500Figure 5 Structure of segregation zone×500

2 分析讨论

钢锭凝固过程为选择性结晶，当枝晶间的流速超过了等温线迁移的速度时，偏析就形成了［1］。为了将偏析减至最小，可以选择钢的化学成分，使枝晶间钢水和大量钢水间的密度差减小。但是，由于钢的化学成分受技术条件的限制，实际上是不可能完全抑制偏析形成的。

出现偏析痕迹缺陷的转子在进行超声检测、磁粉检测时均无磁痕显示;放大500倍显微镜下观察与正常区域无差异;痕迹区域的力学性能及组织与正常区域相同;该件产品的力学性能也完全符合标准要求。因此可判断，该条状痕迹既不是裂纹，也不是非金属夹杂，而是大钢锭固有的金属偏析。

表1 力学性能试验结果Table 1 Results ofmechanical property test

日本某厂制造的发电机转子，在精加工时轴颈端外圆也出现过类似的偏析条带。当时国内外专家的评审意见也是认为此类偏析不是过度偏析，是大钢锭固有的偏析。

由于出现偏析痕迹缺陷的高压转子的结构较特殊，在位于转子端部有一个小轴径与法兰相连，两者截面相差很大。小轴直径∅310 mm、法兰直径∅550 mm，而锻件毛坯的尺寸更大，小轴部分的凹档难以锻出。因此小轴部分的径向加工量过大，最终导致钢锭固有的偏析带暴露出来。

3 工艺改进措施

根据解剖分析及相似案例的处理结果，我们认为加强锻件炼钢、锻造生产工艺和操作环节控制可避免偏析暴露在产品表面。具体措施如下:

(1)根据产品大小及结构，选择最合适的较小锭型生产，避免钢锭锭型增大而偏析加重;

(2)采用合适的浇注工艺参数，减轻钢锭的偏析;

(3)控制好锻件利用率，充分切除水冒口;

(4)精确锻造尺寸，避免钢锭毛坯肥大，减少小轴颈部分的加工量，避免偏析区暴露。

4 结论

通过对汽轮机30Cr1Mo1V高中压转子小轴颈部位偏析缺陷进行解剖分析，确定了此类偏析产生的原因并对偏析缺陷进行定性:此类偏析痕迹属大钢锭固有的金属偏析，不是过度偏析，不会影响锻件产品的使用。为解决此问题，我们制定了一系列工艺改进措施。经过一年的生产实践证明，我们分析的原因、提出的工艺改进措施是正确的，从根本上解决了缺陷问题。

［1］ 李建国，胡侨丹.凝固原理［M］.北京:高等教育出版社.

编辑 肖红原

Analysis and Improved Measures of Spot Segregation on HP＆MPRotor of 30Cr1Mo1V

W ang Tao，Cui Jin'e，He Yajun，Qiu Bin

The segregation trace defect occurred on the journal neck of the HP＆MP steam turbine rotor of 30Cr1Mo1V has been anatomized，the cause of the segregation and the nature of the defecthave been determined，and also the process has been improved based on the characteristics of product，which has obtained good results.

steam turbine，HP＆MP rotor，30Cr1Mo1V，segregation defect

U464.331+1

B

2013—05—06