鍛壓技術(shù)：600 MW 1Mn18Cr18N護(hù)環(huán)外補(bǔ)液壓脹形的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究
2023-01-03【作 者】李媛;許煥賓;曲東方;楊兵
【前 言】
超臨界機(jī)組可以明顯提高機(jī)組的發(fā)電效率，發(fā)展超(超)臨界發(fā)電機(jī)組，很重要的一環(huán)就是其關(guān)鍵零部件如轉(zhuǎn)子、缸體、護(hù)環(huán)的選材和制造水平。如何通過(guò)引進(jìn)消化、自主研究、開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的制造技術(shù)是發(fā)展超(超)臨界發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵[1-5]。護(hù)環(huán)由于其特殊的工作條件，要求具有較高的屈服強(qiáng)度、較低的導(dǎo)磁率，因此一般選用高強(qiáng)度的奧氏體無(wú)磁鋼材料制造[6-7]。由于護(hù)環(huán)材料為無(wú)相變奧氏體無(wú)磁鋼，因此不能通過(guò)傳統(tǒng)的相變熱處理方式來(lái)提高其強(qiáng)度，只能通過(guò)傳統(tǒng)冷變形強(qiáng)化來(lái)達(dá)到較高的屈服強(qiáng)度。目前國(guó)際上制造護(hù)環(huán)的主要材料為1Mn18Cr18N，抗拉強(qiáng)度超高，因此1 Mn18 Cr18 N護(hù)環(huán)制造難度巨大。國(guó)內(nèi)汽輪發(fā)電機(jī)廠所需300 MW及以上規(guī)格的1 Mn18Cr18N護(hù)環(huán)主要依賴進(jìn)口。國(guó)內(nèi)沈重繼2006年成功研發(fā)出300MW 1Mn18Cr18N護(hù)環(huán)之后、于2009年成功研發(fā)了600 MW 1Mn18Cr18N護(hù)環(huán)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)制造空白[8-9]。為進(jìn)一步完善、鞏固600 MW 1Mn18Cr18N護(hù)環(huán)的國(guó)產(chǎn)化技術(shù)，提高成材率、合格率，利用有限元法，通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)內(nèi)壓、接觸壓力、錐角和阻力環(huán)高度等參數(shù)對(duì)外補(bǔ)壓護(hù)環(huán)成形的影響規(guī)律進(jìn)行分析研究，并提出了護(hù)環(huán)的研發(fā)流程。
【結(jié) 論】
（1）內(nèi)壓p單獨(dú)作用時(shí)，只能產(chǎn)生凸鼓形護(hù)環(huán);內(nèi)壓p基本決定了護(hù)環(huán)中截面脹形尺寸，決定了護(hù)環(huán)的強(qiáng)化率，可以作為護(hù)環(huán)脹形的先行條件。
（2）模具對(duì)護(hù)環(huán)毛坯施加的接觸壓力Pc和fc單獨(dú)作用時(shí)，護(hù)環(huán)基本不會(huì)發(fā)生變形。
（3）由于Pc和fc作用下應(yīng)力主要集中在護(hù)環(huán)端部，因此Pc，fc和P的綜合作用可以在一定程度上緩解凸鼓形缺陷，但由于受Pc≥3P密封條件的影響，需要給予合適的錐角α才能生產(chǎn)出外壁平直的護(hù)環(huán)產(chǎn)品;在錐角一定的情況下，調(diào)節(jié)Pc可以有效地改善凸鼓形缺陷。
（4）壁厚一定時(shí)，高徑比處于一定范圍內(nèi)的毛坯，?D變化很小，可以用同一套模具生產(chǎn);同時(shí)，為減少模具數(shù)量，提高一套模具的利用率，阻力環(huán)可以很好地控制凹鼓形缺陷的產(chǎn)生。凸鼓形缺陷可以通過(guò)增大接觸壓力Pc進(jìn)行調(diào)整。
（5）護(hù)環(huán)研制工藝流程為:先確定毛坯尺寸;然后根據(jù)中截面成形確定內(nèi)壓;再確定模角(對(duì)于已有模具，模角固定);最后根據(jù)上述成形情況確定是否使用阻力環(huán)或加大接觸壓力。
以下是正文：
