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汽轮机组焊接转子焊缝无损检测技术摘要：汽轮机转子是发电机组核心部件，目前汽轮机转子主要分为：整锻转子、套转转子和焊接转子。
焊接转子因在制作过程中会采用大量焊接工艺而得名。
本文将根据焊接转子的技术特征，介绍目前焊接转子焊缝的检测技术发展情况和未来发展趋势。
关键词：汽轮机转子；焊接转子；无损检测1汽轮机组焊接转子的发展火力发电依靠煤燃烧加热产生的高温高压水蒸气推动汽轮机组的转子高速转动来带动发电机组的转子转动进行发电。
汽轮机转子需在高温高压的环境下进行高速转动，对汽轮机转子材质，锻造水平有着极高的要求。
目前汽轮机转子按照制作方法分为：整锻转子、套装转子和焊接转子。
整锻转子就是整体锻造，汽轮机转子重量一般都在几十上百吨，这种大型设备的整体锻造对锻造设备、锻造技术都有着非常高的要求；套装转子是通过热套工艺将转子和轮盘装配在一起的转子，不过这种工艺制作的套转转子在高温高压的工作环境下叶轮轴套易松动；焊接转子是将转子分段锻造，锻造完成后进行焊接，焊接转子与整锻转子相比，锻造难度小，于套转转子比又相对稳定，而且焊接转子的空腔结构，质量相对较轻，发电效率更高，热能损耗低[3]。
1930年，世界上第一根焊接转子由ALSTOM制作完成。
第一根焊接转子制作完成后因其相对简单的制作工艺，焊接转子在世界各地的机组得到了广泛的应用。
世界各国在对焊接转子广泛应用的同时，也在不断进行焊接转子新技术的探索和革新。
20世纪60年代，德国西门子公司（Siemens，Germany）利用CrMoV+NiCrMoV钢作为焊机转子构件的原材料为Westalen 发电厂设计制作了一根175MW的焊接转子[1]。
这次焊接转子首先在坡口上采用了与以往大不相同的窄间隙U型坡口设计，焊接工艺上也摈弃了原先大量人工电弧焊，采用自动氩弧焊（TIG）工艺方法。
这种新的焊接转子焊接工艺的出现，大大缓解了之前焊接转子制作过程中存在的制作效率低，经济效益差等诸多问题，将焊接转子的发展带入了一个新的台阶。
电厂发电机转子锻件的锻造工艺流程转子锻件的生产工艺流程为：冶炼—铸锭—加热—锻造—第一次热处理（锻后冷却及锻件热处理）—锻件外观检查—切取低倍试片—毛坯超声波探伤—锻件粗加工—超声波探伤—加工热处理吊卡头—第二次热处理（调质）—切取性能试样、钻中心孔—检査内孔质量—超声波探伤—外观尺寸检査—人库。
(1)直接拔长工艺如采用短粗钢锭能满足锻造比要求，即钢锭直径与锻件心部锻透，内部缺陷充分焊合，砧子应采用上、下宽平砧或上、下宽V形砧，相对送进量控制在0.5〜0.8,在髙温尽量采取大压下量，要求操作时变形均匀，以保证钢锭中心不偏移。
这种锻造工艺方案的优点：操作简单，加热火次少，生产周期短。
由于必须镦粗，钢锭轴线不易偏移，并可用小设备锻大型转子。
缺点：锻时只沿轴向变形，锻件流线分布比较明显，横向力学性能有所下降。
(2)镦粗拔长锻造工艺方案由于转子轴身直径很大，如采用普通钢锭锻造时，直接拔长不能达到锻造比要求。
因此，在拔长前应进行镦粗以增大锻造比，同时镦粗还能提高切向力学性能。
生产实践证明，采取一次镦粗，镦粗后如锻造比≥4，则完全可以锻合钢锭内部的疏松，钢锭心部组织能够得到锻透，否则需要两次镦粗。
镦粗前，坯料应进行高温扩散退火，其方法是，在加热到始锻温度后保温25〜40h，使钢锭成分均匀化并可减轻晶内偏析。
镦粗时，镦粗比要大于或等于2. 25。
镦粗后，也用上、下宽平砧或上、下宽V形砧，在高温下以大压下量进行拔长。
这一方案的优点是：由于金属交错流动，能使杂质分布均匀，有利于提高切向力学性能。
其缺点是：锻时钢锭中心容易偏移，火次多，生产率低，需要大吨位设备。
(3)中心压实-拔长方案锻造大型转子时，由于锻件尺寸很大，即使选用高径比很小的短粗钢锭，直接拔长也无法达到锻造比要求，如采用镦粗-拔长工艺进行锻造，而镦粗又受到设备吨位的限制。
为此，可先进行表面降温锻造，使钢锭中心得到充分锻透，然后再进行逐步拔长成锻件，这即是中心压实-拔长工艺方案。
大型铸锻焊件加工工艺和质量控制技术Machining Technology and Quality Control for Heavy Castings and Forgings一、课题背景针对（1）核电主管道弯管内表面加工，存在刀具与工件局部和到杆与工件整体2项干涉，现有机床无法进行圆弧段内孔加工；（2）水室封头体积大且形状复杂，涉及球面、圆柱面、圆锥面等复杂特征测量；（3）超大支承辊高效精密磨削技术等，大型铸锻焊件国内外需求，研究大口径大长径比不锈钢弯管高效加工关键技术，开展大型异型零件在机尺寸检测和超大型重载轴类件精密高效加工技术攻关，整体提升我国重大装备大型铸锻焊件加工能力，使国产大型铸锻焊件的制造达到国际先进水平。
该课题为国家数控重大专项资助项目（编号：2009ZX04014-066），时间：2009年至2011年。
整体式核电主管道应用待测水室封头结构大型支承辊磨床二、关键技术（1）采用平动式弯管外表面数控铣削、圆弧导轨弯管内表面数控铣削，以及路径规划等措施，实现整体式核电主管道数控铣削自动化加工。
（2）根据检测特征确定测头在测量空间的运动轨迹，构建测量界面、测头标定、程序发送、数据采集、数据处理等功能模块。
（3）面向超大轴类零件磨削理论分析及磨削工艺实验，研究砂轮磨削比，优化磨削用砂轮性能，优化磨削工艺参数，制订超大支承辊磨削技术标准。
弯管外表面数控加工路径规划方法弯管外表面数控平动式加工方法弯管外表面分层式数控加工方法三、研究成果针对大型铸锻焊件高效精密加工精度和质量控制问题，通过产、学、研、用联合科研攻关，制订了核电主管道内外表面加工技术规范，大型异形铸锻件自动测量检测标准，大型轴类零件磨削技术规范等3项企业标准，成果应用于“中国一重”实际生产中，获得授权国家发明专利5项。
数控加工核电主管道零件水室封头在机测量调试现场260吨支承辊磨削零件。
２０２０年第４期宝 钢 技 术櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴毷毷毷毷开发与应用ＧＨ４１６９合金大型转子锻件的研制王庆增１，田沛玉１，吴令萍２（１．宝武特种冶金有限公司，上海 ２００９４０；２．上海汽轮机厂有限公司，上海 ２００２４０） 摘要：ＧＨ４１６９是制造航空、航天发动机和工业燃气轮机等诸多热端部件的关键材料，航空发动机转动件用ＧＨ４１６９合金材料的冶炼锭型通常不超过 ５０８ｍｍ。
简要介绍了某工程用ＧＨ４１６９合金转子锻件的研制情况，选用ＶＩＭ＋ＶＡＲ双联工艺冶炼 ６１０ｍｍ的ＧＨ４１６９合金自耗锭。
采用均匀化扩散退火处理方法，提高自耗锭的热加工性能。
铸锭采用反复镦拔工艺进行锻造开坯；锻件成型过程中，采用特殊的保温锻造技术，以获得较为合适的热加工组织。
锻件经固溶和时效热处理后，检测其理化性能。
测试结果表明，试制锻件的组织和性能满足设计技术要求。
关键词：ＧＨ４１６９合金；真空自耗重熔；转子锻件中图分类号：ＴＦ１４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８－０７１６（２０２０）０４－００４７－０４ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０７１６．２０２０．０４．００８ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＧＨ４１６９ａｌｌｏｙｌａｒｇｅｒｏｔｏｒｆｏｒｇｉｎｇｓｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＷＡＮＧＱｉｎｇｚｅｎｇ１，ＴＩＡＮＰｅｉｙｕ１ａｎｄＷＵＬｉｎｇｐｉｎｇ２（１．ＢａｏｗｕＳｐｅｃｉａｌＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００９４０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｎｇｈａｉＴｕｒｂｉｎｅＷｏｒｋｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧＨ４１６９ａｌｌｏｙｈａｓｂｅｅｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｈｏｔｅｎｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｖｉａｔｉｏｎ，ａｅｒｏ－ｅｎｇｉｎｅａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｇａｓｔｕｒｂｉｎｅ．ＴｈｅｄｉａｍｅｔｅｒｏｆＧＨ４１６９ｉｎｇｏｔｆｏｒａｉｒｒｏｔａｔｉｎｇｐａｒｔｗｉｌｌｎｏｔｇｅｎｅｒａｌｌｙｅｘｃｅｅｄ５０８ｍｍ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓｔｈｅｔｒａｉｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＧＨ４１６９ｒｏｔｏｒｆｏｒｇｉｎｇｓｂｒｉｅｆｌｙ．ＤｕｐｌｅｘｍｅｌｔｉｎｇｏｆＶＩＭａｎｄＶＡＲｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｈｅｉｎｇｏｔｗｉｔｈａｄｉａｍｅｔｅｒｏｆ６１０ｍｍ．Ｔｈｅｒｍａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｇｏｔｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｈｏｍｏｇｅｎｉｚｉｎｇｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｎｎｅａｌｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｉｎｇｏｔｆｏｒｇｉｎｇｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｒｅｐｅａｔｅｄｕｐｓｅｔｔｉｎｇａｎｄｄｒａｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｆｏｒｇｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｓｐｅｃｉａｌｈｅａｔｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎｆｏｒｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｏｂｔａｉｎａｍｏｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｈｏｔｗｏｒｋｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｏｒｇｉｎｇｓｗａｓｄｅｔｅｃｔｅｄａｆｔｅｒｓｏｌｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｎｄａｇｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｆｏｒｇｉｎｇｓｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧＨ４１６９ａｌｌｏｙ；ＶＡＲ；ｒｏｔｏｒｆｏｒｇｉｎｇｓ王庆增 高级工程师 １９６５年生 １９８６年毕业于北京科技大学现从事高温合金研究工作 电话 ２６０３２２１３Ｅ ｍａｉｌ ４７２１５８＠ｂａｏｓｔｅｅｌ．ｃｏｍ 从２０世纪４０年代开始，世界各国先后开展高温合金材料的研制工作，以满足喷气发动机对材料的苛刻要求。
文章内容如下：30Cr1Mo1V汽轮机转子锻造工艺研究1. 简介汽轮机转子是汽轮机的核心部件，其质量直接影响到汽轮机的性能和稳定运行。
本文将深入探讨30Cr1Mo1V汽轮机转子的锻造工艺研究，以期能够全面、深入地了解这一重要主题。
2. 材料与工艺特点30Cr1Mo1V合金钢是一种优质的合金结构钢，具有较高的强度、韧性和耐热性能。
选用30Cr1Mo1V合金钢作为汽轮机转子的材料既能够满足强度要求，又能够保证在高温、高压环境下的稳定性能。
在锻造工艺上，采用适当的加热温度和变形速率，能够有效地提高30Cr1Mo1V合金钢的塑性变形能力，从而得到满足要求的转子形状和性能。
3. 锻造工艺参数设计在进行30Cr1Mo1V汽轮机转子的锻造工艺设计时，需考虑的因素包括锻造温度、变形速率、保温时间等。
确定合适的锻造温度是保证合金钢材料塑性能的关键。
通过控制变形速率，使得金属材料能够在变形过程中充分变形，且不产生开裂和其他缺陷。
合理的保温时间可以保证转子内部组织的均匀性和稳定性，从而提高其使用寿命和耐磨性能。
4. 确定锻造模具设计30Cr1Mo1V合金钢是一种高强度、高塑性的材料，因此在进行转子锻造工艺时，需要设计合适的锻造模具。
模具设计应考虑到材料的变形性能和工艺参数，确保在锻造过程中能够得到符合要求的产品形状和尺寸。
模具的合理设计还能够减少材料的浪费和提高生产效率。
5. 模拟与实验验证通过数值模拟和实验验证可以对30Cr1Mo1V汽轮机转子的锻造工艺进行评估。
数值模拟可以通过有限元方法模拟成形过程，分析材料的应力、应变分布，为工艺参数的合理选择提供依据。
实验验证则是对模拟结果的验证，通过对实际产品进行检测和分析，验证锻造工艺的可行性和有效性。
6. 结论与展望通过30Cr1Mo1V汽轮机转子锻造工艺的研究，可以更好地理解高强度合金钢材料的锻造特性以及适用的工艺参数。
这对于提高转子的质量、性能和使用寿命具有重要意义。
转子工艺流程转子是机械设备中的重要部件，其制造工艺流程直接影响着整个机械设备的性能和质量。
下面将详细介绍转子的制造工艺流程。
1. 材料选择转子的材料选择直接影响着其性能和使用寿命。
通常情况下，转子的材料需要具有较高的强度、硬度和耐磨性，常见的材料包括碳素钢、合金钢、不锈钢等。
在选择材料时，需要根据具体的使用环境和工作条件来确定。
2. 锻造转子的制造过程通常从原材料的锻造开始。
锻造是将金属材料加热至一定温度后进行塑性变形，以获得所需形状和尺寸的工艺。
在锻造过程中，需要根据转子的具体形状和尺寸来选择合适的锻造设备和工艺参数，以确保获得高质量的转子毛坯。
3. 粗加工经过锻造后的转子毛坯需要进行粗加工，包括车削、铣削、钻削等工艺。
在粗加工过程中，需要根据转子的具体结构和要求来选择合适的加工设备和刀具，并严格控制加工尺寸和表面质量，以确保转子的精度和质量。
4. 热处理热处理是提高转子材料性能和改善组织结构的重要工艺。
常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火等，通过热处理可以提高转子的硬度、强度和耐磨性，同时消除内部应力和改善组织结构，提高转子的使用寿命和性能稳定性。
5. 精加工精加工是转子制造过程中的关键环节，包括磨削、抛光、车床等工艺。
在精加工过程中，需要严格控制加工尺寸和表面质量，以确保转子的精度和表面光洁度，同时保证转子的配合间隙和运转平稳性。
6. 动平衡转子制造完成后，需要进行动平衡处理，以确保转子在高速旋转时不产生振动和噪音。
动平衡是通过在转子上安装配重来调整转子的平衡性，以确保转子在运转时能够保持稳定的旋转状态，减少振动和噪音，同时保护轴承和机械设备。
7. 检测最后，转子需要进行严格的检测和质量控制，包括尺寸检测、表面质量检测、硬度检测、化学成分分析等。
通过检测，可以确保转子的质量符合设计要求，达到使用标准，同时保证机械设备的安全和可靠运行。
总结转子的制造工艺流程包括材料选择、锻造、粗加工、热处理、精加工、动平衡和检测等环节，每个环节都对转子的质量和性能起着至关重要的作用。
核电汽轮机焊接转子技术发展综述王朋;霍鑫;丁玉明【摘要】介绍了当前核电汽轮机焊接转子技术发展历程,从转子的锻件材料、坡口设计和工艺方法改进、工艺过程质量控制等方面重点分析了上海汽轮机厂核电焊接转子的工艺技术路线及发展现状.上海汽轮机厂的焊接转子设计、工艺、制造以及检测等技术水平可以保证核电汽轮机的安全运行,该技术代表了当前国际先进水平.【期刊名称】《热力透平》【年(卷),期】2015(044)004【总页数】5页(P296-299,305)【关键词】核电汽轮机;大型锻件;焊接转子;综述【作者】王朋;霍鑫;丁玉明【作者单位】上海电气电站设备有限公司汽轮机厂,上海200240;上海电气电站设备有限公司汽轮机厂,上海200240;上海电气电站设备有限公司汽轮机厂,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TK261核电汽轮机低压转子作为汽轮机的核心部件之一，其锻件钢锭、毛坯的质量和尺寸都很大，锻造难度大，性能热处理要求苛刻，因此在世界范围内的供货能力有限。
由于转子最大外径达3 100 mm左右，末级叶片长度超过1 700 mm，转子在机组运行时承受着巨大的离心力、扭转力矩以及启动和调峰过程中的载荷突变[1-3]。
极高的转子锻造难度以及复杂的运行工况对转子的各项性能提出了更高的要求[4]。
目前，大型核电汽轮机低压转子主要有3种结构形式，即整锻转子[5]、套装转子[6]和焊接转子。
由于大型核电汽轮机低压转子的直径增大导致自重增加，因此通过焊接工艺将较小锻件连接而成的焊接转子成为核电汽轮机重点发展的转子结构[7]。
焊接转子具有空腔结构，相对质量轻，相比其他结构形式，具有选材灵活、残余应力小、启动和负载时拥有良好的工作特性等独特的优势[8-10]。
但这对焊接工艺、焊接和锻件材料等提出了很高的要求。
我国核电汽轮机发展的目标是明确的，即具备自主化的核电汽轮机设计及生产制造的能力。
因此，对焊接技术进行研发，并具备相关的自主知识产权，可以有效地解决大型锻件供货问题。
大锻件锻造方法简介1．钢锭的结构特点1.1钢的冶炼和浇注大型钢锭用钢的冶炼一般在碱性电炉中进行。
通过电炉冶炼，获得所需要的化学成分，控制好S、P等杂质含量。
对于重要的锻件，钢水还要经过精炼。
精炼多在精炼炉中进行，精炼的主要任务是微调化学成分和真空除气，还可以调整钢水的温度。
钢锭的浇注有上注法和下注法两种，大型钢锭以上注法为多。
对于重要的锻件，在钢锭浇注时往往有特殊的要求，如真空浇注、真空碳脱氧等等。
在精炼炉中真空，和在浇注时真空，都需要有专门的，巨大的真空系统。
真空的目的是尽可能排除钢中所含的氢、氧等有害气体。
提高钢的纯净度，并为缩短锻件第一热处理周期创造条件。
1.2大型钢锭的宏观组织：钢锭内部的组织结构，主要取决于钢锭浇注时钢水过冷与传热条件。
锭身表面层冷却速度快，为细小的等轴晶；锭身中间带为柱状晶，距中心愈近晶粒愈粗大；锭心区为粗大等轴晶，晶间夹杂较多，组织较疏松。
钢锭底部：冷却速度快晶粒细，但该区在钢锭凝固过程中形成一锥形沉积堆，含有大量夹杂物。
冒口：钢水因有保温帽保温，冷却速度最慢。
该区组织结构极松，存在有收缩孔、收缩疏松等大量缺陷。
因此在大锻件的订货技术条件中往往规定水冒口的最小切除量。
在锻造工艺中也要确定水冒口的实际切除量。
1.3大型钢锭内部的主要缺陷：大型钢锭的主要缺陷是偏析、气体、夹杂和疏松。
它们是冶金过程中固有的缺陷，只能减少，不能消除。
偏析：指的是结晶过程造成钢锭的不同部位的化学成分不一样。
气体：在熔炼过程中钢水大量地吸收氢（还有氮）。
当钢中的氢含量超过一定值时，锻造后冷却时就可能产生白点而使锻件报废。
比如国外某公司在核岛锻件订购技术条件中规定钢包分析氢含量不得超过0.8ppm(1ppm=百万分之一)。
含氢量高的钢锭在锻成锻件后，要在锻后热处理中花费大量的时间来扩散氢气以避免白点。
夹杂：夹杂的来源有来自熔炼过程和脱氧产物的，也有来自出钢槽、盛钢桶等外来夹杂。
缩孔和疏松：液态钢和固态钢，都随温度降低而发生体积收缩；从液态变为固态时，也有体积收缩。
