超超临界高中压转子用Cr钢材料性能研究

发布时间：2017-09-03 18:31

  本文关键词：超超临界高中压转子用Cr钢材料性能研究

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【摘要】：为了提高火电站汽轮机组的发电效率,减少二氧化碳的排放,许多国家正在积极建设超超临界汽轮机组。但超超临界汽轮机组转子的运行条件非常苛刻,这对转子材料及其制造工艺提出了挑战。12%Cr钢是近年来常用于制作高压转子的一种耐热钢,但是由于该钢合金成分高,加之高压转子尺寸大,导致其在热加工过程中产生组织异常等问题较多,机械性能变差,零件质量很难控制。本文对超超临界高中压转子材料的锻造、热处理工艺及其组织和性能等进行了系统的研究,通过性能评价,确定了实机转子的合适制造工艺。主要研究内容和结论如下:首先对试验用钢通过计算方式进行相图分析。利用瑞典皇家理工学院的Thermo-Calc软件算出试验用材料相图。为了进一步研究试验用钢的相组成,并验证计算相图的准确性,利用光学金相显微镜和XRD,观察了原始态试样的微观组织并进行了物相分析。其次,在Gleeble-3500上测定其连续冷却相变时CCT曲线,并进行高温力学性能试验,经测量得到其延伸率δ以及断面收缩率ψ,根据所测试的数据绘制的试验用钢的高温塑性图,确定实机转子锻造工艺和合适热处理工艺。然后,在试验转子材料分析结果的基础上,采用与设计材料相近的东芝材料K11E89A作为实机转子的材料,通过改善热处理和锻造工艺进行首件实机转子的制造。最后,研究了实机转子材料相应的组织与性能。经测试,国产化转子的常温力学性能(如断裂强度、延伸率、断面收缩率、冲击功以及FATT50等)均符合技术标准的要求。
【关键词】：超临界 超超临界 12%Cr钢 国产化
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1;TK263.61
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-15
• 1.2.1 超超临界火电机组研究现状9-11
• 1.2.2 超超临界机组材料研究现状11-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-16
• 第2章 材料与试验方法16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 试验材料16-17
• 2.3 锭型选择和轮廓设计17
• 2.4 试制生产方案17-18
• 2.5 无损检测18-19
• 2.6 组织结构表征19-21
• 2.6.1 金相显微分析19-20
• 2.6.2 XRD分析20
• 2.6.3 相图的计算20-21
• 2.7 力学性能表征21-24
• 2.7.1 硬度21
• 2.7.2 冲击试验21-22
• 2.7.3 室温力学性能表征22
• 2.7.4 高温力学性能表征22-24
• 2.7.5 热模拟试验24
• 2.8 本章小结24-26
• 第3章 试验转子制造与分析26-49
• 3.1 引言26
• 3.2 试制结果及分析26-28
• 3.2.1 实测化学成分26-27
• 3.2.2 组织结果与分析27-28
• 3.3 试制转子的基本性能研究28-40
• 3.3.1 试验用钢的计算相图28-29
• 3.3.2 原始态试验用钢的微观组织及物相分析29-30
• 3.3.3 试验用钢的连续冷却转变曲线30-33
• 3.3.4 试验用钢的塑性加工图33-36
• 3.3.5 试验用钢的高温应力应变曲线36-40
• 3.4 试制转子的模拟试验40-47
• 3.4.1 模拟预先热处理工艺试验40-43
• 3.4.2 模拟性能热处理及力学性能试验43-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第4章 实机转子性能与分析49-60
• 4.1 引言49
• 4.2 实机转子材料化学成分49-50
• 4.3 首件实机转子的性能评定50-58
• 4.3.1 物理性能50-51
• 4.3.2 锻件的化学成分51-52
• 4.3.3 锻件的常温力学性能52-53
• 4.3.4 锻件的高温短时拉伸性能53
• 4.3.5 锻件的金相组织53-56
• 4.3.6 锻件的高温长时持久性能56-58
• 4.4 本章小结58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 个人简历66

【参考文献】

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本文编号：786666