电站高压螺栓是汽轮发动电机组重要部件之一,我国高参数机组紧固件螺栓材料主要为25Cr2Mo1VA,由于该钢种长期运行后有脆性倾向,碳化物成分和结构发生变化,金相组织出现网状晶界,所以广泛采用20Cr1Mo1VNbTiB钢代替25Cr2Mo1VA
热处理试验
20Cr1Mo1VNbTiB材料的化学成分见表１
(GB/T-标准)。工艺路线:棒料调质一机加工。试验设备使用MRIC2-箱式电阻炉。热处理调质工艺见图1。力学性能及试验数据见表Cr2Mo1VA材料的化学成分见表3(GB/T-标准)。工艺路线:棒料-调质机加工。试验设备使用MRIC2-箱式电阻炉。热处理调质工艺见图2。力学性能及试验数据见表4
试验分析
(1)20Cr1Mo1VNbTiB材料属珠光体热强钢,具有良好的综合性能、松弛稳定性和热强性,均超过25Cr2Mo1VA钢。同时钢的缺口敏感性小,持久性好和热脆性低。它主要用作热电站大面积坚固螺栓,工作条件为-℃之间,约个大气压。因此,对材质的内在质量及力学性能要求极高。热处理~℃淬火油冷,~℃回火6h。一般在调质前可经退火或正火+回火的预备热处理,奧氏体化温度不宜高于℃,在℃作较长时间保温,晶粒开始粗化。考虑到工业油炉的温度波动淬火温度℃为宜,淬火时小截面尺寸螺栓采用油冷,直径大于mm螺栓宜采用水冷。应避免在-℃区间回火,此时冲击韧度降低。
(2)25Cr2Mo1VA材料具有较高的热强性能,钢的冷热加工工艺性较好。然而这类钢中含有的铬、钼、钒元素制造紧固件长期运行后均易脆化,硬度增高,韧性降低。该钢的持久性较差,缺口敏感性也较大,在运行中易发生蒸汽泄漏及螺栓脆斷事故。汽轮机制造业逐步以20Cr1Mo1VbTiB代替25Cr2Mo1VA材料,用于工作温度在℃以下的螺栓、紧固件、阀杆等。作为螺栓材料,常用的热处理有两种:-℃Е火,~℃回火;℃正火、℃正火,℃回火。两次正火+回火抗松弛性能较高。
结果分析
(1)20Cr1Mo1VNbTB,25Cr2Mo1VA材料经过用不同方法热处理工艺试验,所得结果力学性能均符合技术条件和使用要求。
(2)20Cr1Mo1VNbTB,25Cr2Mo1VA材料热处理过程中,操作者必须严格按热处理工艺要求,操作规程执行。
(3)批量生产必须合理装炉,严格控制炉温、控制回火保温时间、控制装炉量、台车炉平置于炉中,不得堆放,每炉不得超过kg.
(4)通过螺20Cr1Mo1VNbTiB25Cr2Mo1VA材料热处理工艺试验,操作者必须按指定电炉设备操作,不得违反热处理工艺规定要求,违反热处理操作规程,否则达不到一定的合格率。
汽轮发动机圆柱销、螺栓、转轴、主汽阀等工件用20Cr1Mo1VNbTiB,25Cr2Mo1VA材料必须按国家标准持有说明书,标明化学成分、晶粒度等级(不得低于5级),不能有其他组织(网状铁素体)发纹和非金属夹杂物出现,检查部门必须复验,合格后进行调质、正火处理性能合格方可供生产使用。
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