大型锻件制造缺陷与对策

序一

序二

前言

第 1 章 概述…………………………………… 1

1. 1 大型锻件的应用领域 …………………… 1

1. 1. 1 冶炼设备 …………………………… 1

1. 1. 2 轧制设备 …………………………… 2

1. 1. 3 锻压设备 …………………………… 2

1. 1. 4 矿山设备 …………………………… 3

1. 1. 5 电力设备 …………………………… 4

1. 1. 6 石油、 化工设备 …………………… 6

1. 1. 7 航空、 航天设备 …………………… 7

1. 1. 8 专项及科研装备 …………………… 8

1. 2 大型锻件的分类 ………………………… 8

1. 3 大型锻件的常见缺陷 …………………… 8

第 2 章 大型锻件冶金缺陷与对策 ……… 12

2. 1 偏析 ……………………………………… 12

2. 1. 1 EPR 上封头 ………………………… 12

2. 1. 2 低压转子 …………………………… 14

2. 1. 3 高中压联合转子 …………………… 16

2. 1. 4 5m 支承辊 ………………………… 17

2. 2 夹杂 ……………………………………… 20

2. 2. 1 支承辊 ……………………………… 22

2. 2. 2 转子 ………………………………… 29

2. 2. 3 接管段 ……………………………… 52

2. 2. 4 接管 ………………………………… 58

2. 2. 5 真空吸注 …………………………… 61

2. 3 有害相 …………………………………… 62

2. 3. 1 带状组织 …………………………… 62

2. 3. 2 网状碳化物 ………………………… 63

2. 3. 3 高温铁素体 ………………………… 64

2. 3. 4 Y 相 ………………………………… 65

2. 4 钢锭表面缺陷 …………………………… 66

2. 4. 1 龟裂 ………………………………… 66

2. 4. 2 环裂 ………………………………… 67

2. 4. 3 黏模 ………………………………… 68

2. 5 酸溶铝 …………………………………… 69

2. 6 异金属 …………………………………… 69

2. 7 凝固不充分 ……………………………… 73

2. 7. 1 笔筒形钢锭 ………………………… 73

2. 7. 2 提前脱帽 …………………………… 74

第 3 章 大型锻件锻造缺陷与对策 ……… 75

3. 1 裂纹 ……………………………………… 75

3. 1. 1 转子开裂 …………………………… 75

3. 1. 2 支承辊开裂 ………………………… 81

3. 1. 3 水室封头开裂 ……………………… 91

3. 1. 4 主管道裂纹 ………………………… 93

3. 1. 5 不锈钢泵壳裂纹 …………………… 95

3. 2 混晶 ……………………………………… 96

3. 2. 1 低压转子 …………………………… 96

3. 2. 2 齿轮 ………………………………… 97

3. 2. 3 主管道 ……………………………… 98

3. 2. 4 CENTER 整体封头 ………………… 99

3. 3 折叠与折伤 …………………………… 103

3. 3. 1 主管道折叠 ……………………… 103

3. 3. 2 封头锻件折伤 …………………… 104

3. 3. 3 筒体锻件折伤 …………………… 106

3. 3. 4 JTS (中心压实) 法折伤 ………… 107

3. 3. 5 Ni 基合金钢锭镦粗折伤 ………… 108

3. 4 氧化皮 ………………………………… 109

3. 4. 1 加氢反应器筒体 ………………… 109

3. 4. 2 锥形筒体 ………………………… 110

3. 4. 3 接管段 …………………………… 110

3. 4. 4 管板 ……………………………… 111

3. 4. 5 水室封头 ………………………… 113

3. 4. 6 稳压器下封头 …………………… 114

3. 5 “肥头大耳” ………………………… 115

3. 5. 1 主管道 …………………………… 115

3. 5. 2 蒸汽发生器水室封头 …………… 116

3. 5. 3 管板 ……………………………… 118

3. 5. 4 锥形筒体 ………………………… 121

3. 5. 5 加氢反应器过渡段 ……………… 121

3. 5. 6 支承辊 …………………………… 123

3. 5. 7 水轮机大轴 ……………………… 124

3. 5. 8 风机轴 …………………………… 125

3. 5. 9 曲拐 ……………………………… 126

3. 6 附具设计及使用不当 ………………… 132

3. 6. 1 锤头设计不当 …………………… 132

3. 6. 2 下模设计不当 …………………… 132

3. 6. 3 套筒使用不当 …………………… 134

3. 6. 4 模具使用不当 …………………… 136

3. 7 拉应力 ………………………………… 138

3. 7. 1 不锈钢转子轴端心部裂纹 ……… 138

3. 7. 2 支承辊钳口缩孔 ………………… 139

3. 8 其他 …………………………………… 140

3. 8. 1 抱芯棒 …………………………… 140

3. 8. 2 白点 ……………………………… 141

3. 8. 3 立料夹痕 ………………………… 142

3. 8. 4 镦粗形状偏差 …………………… 143

3. 8. 5 钳口缺陷 ………………………… 144

3. 8. 6 锻件不同心 ……………………… 145

3. 8. 7 偏载锻造 ………………………… 147

3. 8. 8 “歪瓜裂枣” ……………………… 148

3. 8. 9 管嘴翻边定位偏差 ……………… 149

3. 8. 10 轴身拔长弯曲 …………………… 150

3. 8. 11 钢锭压冒口 ……………………… 151

3. 8. 12 “糊状区” 锻造 ………………… 154

3. 8. 13 焊接附件引发的裂纹 …………… 154

第 4 章 大型锻件热处理缺陷与

对策 ………………………………… 156

4. 1 预备热处理不当 ……………………… 156

4. 1. 1 接管段 …………………………… 156

4. 1. 2 低压转子 ………………………… 158

4. 1. 3 发电机转子 ……………………… 159

4. 1. 4 厚截面筒体 ……………………… 160

4. 2 性能热处理尺寸变化 ………………… 169

4. 2. 1 环体与封头 ……………………… 169

4. 2. 2 转子 ……………………………… 173

4. 3 淬火裂纹 ……………………………… 181

4. 3. 1 水室封头 ………………………… 181

4. 3. 2 管板 ……………………………… 202

4. 4 冷却速度不足 ………………………… 204

4. 5 淬火装置不完善 ……………………… 206

4. 6 取样位置不匹配 ……………………… 207

4. 7 支承辊开裂 …………………………… 223

4. 7. 1 置裂 ……………………………… 223

4. 7. 2 服役过程中断裂 ………………… 224

4. 8 材料潜力发挥不足 …………………… 236

4. 8. 1 接管段 …………………………… 236

4. 8. 2 主法兰与机壳 …………………… 238

4. 8. 3 筒体 ……………………………… 242

第 5 章 大型锻件的发展方向 ………… 247

5. 1 目标 …………………………………… 247

5. 1. 1 形神兼备 ………………………… 247

5. 1. 2 极端制造 ………………………… 249

5. 1. 3 标准自主化 ……………………… 252

5. 2 均质化制坯 …………………………… 255

5. 2. 1 超大型钢锭制坯 ………………… 256

5. 2. 2 增材制坯 ………………………… 261

5. 3 近净成形锻造 ………………………… 267

5. 3. 1 锻轧成形 ………………………… 268

5. 3. 2 锻挤成形 ………………………… 269

5. 3. 3 锻弯成形 ………………………… 289

5. 3. 4 热弯成形 ………………………… 291

5. 4 铸件改锻件 …………………………… 292

5. 4. 1 主泵泵壳 ………………………… 292

5. 4. 2 水轮机零件 ……………………… 292

5. 4. 3 汽轮机零件 ……………………… 296

5. 4. 4 其他零件 ………………………… 296

5. 5 装备保障 ……………………………… 297

5. 5. 1 液压机 …………………………… 298

5. 5. 2 配套设备 ………………………… 298

案例索引 ……………………………………… 300

参考文献 ……………………………………… 303