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      30Cr2Ni4MoV低壓轉(zhuǎn)子缺陷分析

      2020-09-15 07:41:12范雪夫
      大型鑄鍛件 2020年5期
      關(guān)鍵詞:冒口水口鍛件

      范雪夫

      (中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司鑄鍛鋼事業(yè)部,黑龍江161000)

      低壓轉(zhuǎn)子被廣泛應(yīng)用于汽輪機(jī)的高背壓供熱系統(tǒng)[1-3],轉(zhuǎn)子鍛件是火電設(shè)備四大鍛件之一,是大型軸類鍛件的典型代表[4]。由于它工作在高溫、潮濕的環(huán)境中,工作時(shí)受力條件復(fù)雜[5],所以,對(duì)它的質(zhì)量要求很高。因此,本文針對(duì)不同錠型的聯(lián)合轉(zhuǎn)子鍛件在粗加工后,有部分鍛件因超聲檢測(cè)缺陷超標(biāo)而報(bào)廢的情況,選擇一組報(bào)廢料進(jìn)行定性缺陷分析,以確認(rèn)其缺陷的性質(zhì),便于優(yōu)化工藝提高產(chǎn)品質(zhì)量。

      1 試驗(yàn)材料及方法

      1.1 試驗(yàn)材料

      本試驗(yàn)采用30Cr2Ni4MoV的鋼材,其化學(xué)成分要求如表1所示。

      1.2煉鋼工藝

      采用LVCD+VCD的工藝路線,即電爐提供粗煉鋼水,LF爐采用白灰與螢石造渣,用適量硅石調(diào)整爐渣堿度,用碳粉擴(kuò)散脫氧,真空脫氣處理,最后真空上注、鋼錠熱送。

      表1 化學(xué)成分要求(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)Table 1 Chemical composition requirements(mass fraction,%)

      1.3 檢測(cè)方法

      如圖1所示,分別對(duì)A、B、C部位進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),發(fā)現(xiàn)A部存在?3 mm~?5 mm密集缺陷,深度873 mm~1053 mm,最大反射量?7 mm;B部存在?2 mm~?4 mm密集缺陷,深度146 mm~372 mm,最大反射量?7 mm;C部距O點(diǎn)970 mm范圍內(nèi)存在?2 mm~?3 mm密集缺陷,深度為表面至60 mm;其他可探部位未發(fā)現(xiàn)記錄缺陷。冒口端缺陷位于小軸表層區(qū)域,水口端缺陷基本位于小軸中間位置,因此,分冒、水口兩部分制定不同取料方案,根據(jù)無(wú)損檢測(cè)時(shí)確定的缺陷深度,套取相應(yīng)試樣并壓斷,在掃描電鏡下進(jìn)行斷口夾雜物分析。

      圖1 無(wú)損檢測(cè)示意圖Figure 1 Schematic diagram of nondestructive test

      2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

      2.1 宏觀形貌

      低壓轉(zhuǎn)子鋸開后的斷面光潔度差,肉眼并未發(fā)現(xiàn)有明顯的可見缺陷。冒口端發(fā)現(xiàn)一段表面缺陷,呈密集條狀分布,在缺陷嚴(yán)重部位用鉆床套取3個(gè)試樣,編號(hào)為1#、2#、3#。

      水口端B面在車床單邊加工深度150 mm的過(guò)程中及加工結(jié)束后肉眼并未發(fā)現(xiàn)明顯夾雜物,加工結(jié)束后無(wú)損檢測(cè)確定3處缺陷,缺陷深度分別為70 mm、55 mm和80 mm。用鉆床在標(biāo)記位置處沿徑向垂直套取試樣,編號(hào)為1-1#、2-1#、3-1#。

      2.2 微觀組織

      分別取冒口端和水口端任意一個(gè)試樣進(jìn)行顯微組織觀察,如圖2所示,發(fā)現(xiàn)在金相二維面上缺陷呈雜亂曲線交叉密集分布,曲線內(nèi)堆積著大小不一的顆粒狀?yuàn)A雜物,因此確認(rèn)該缺陷的性質(zhì)為夾雜類缺陷。

      2.3 斷口分析

      圖3為冒口端3個(gè)試樣斷口形貌及微區(qū)成分分析,斷口心部存在條帶,具有明顯的方向性。在電鏡下觀察發(fā)現(xiàn),細(xì)條狀缺陷內(nèi)分布有大小不一的顆粒狀?yuàn)A雜物,條帶內(nèi)均存在細(xì)碎的顆粒。經(jīng)能譜成分分析顯示,細(xì)碎顆粒主要成分為Ca、Si,伴隨有少量Mg、Al等的夾雜物,且呈條帶狀密集分布,斷口表面未發(fā)現(xiàn)其它缺陷。

      (a)冒口端(b)水口端

      圖3 冒口端斷口形貌及能譜分析Figure 3 Morphology and energy spectrum analysis of the fracture atthe riser end

      圖4 水口端斷口形貌及能譜分析Figure 4 Morphology and energy spectrum analysis of the fracture at the nozzle end

      圖4為水口端三個(gè)試樣的斷口形貌及微區(qū)成分分析,肉眼可見心部存在條帶,方向性明顯。在電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)條帶內(nèi)存在大量顆粒,經(jīng)能譜分析顯示,顆粒主要成分為Ca、Si、Al等,部分區(qū)域含有相當(dāng)量的Mg、F及很少量Na、K等,斷口表面未發(fā)現(xiàn)其它缺陷。

      3 結(jié)論

      (1)冒口端斷口夾雜物主要是Ca、Si為主,含少量Mg、Al等夾雜,夾雜物成分以硅酸鹽為主。

      (2)水口端斷口夾雜物比較復(fù)雜,主要是Ca、Al、Si的氧化物,同時(shí)含有少量Mg、F等夾雜物,部分視場(chǎng)可見純的Mg氧化物。

      (3)根據(jù)以上分析認(rèn)為,夾雜物為鋼水內(nèi)部精煉渣澆注后未能充分上浮所致。

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