汽輪機(jī)主軸和轉(zhuǎn)子鍛件的熱穩(wěn)定性試驗方法

目前大型核電氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子有三種結(jié)構(gòu)形式，即整鍛轉(zhuǎn)子、套裝轉(zhuǎn)子和焊接轉(zhuǎn)子，三種結(jié)構(gòu)各有利弊 。

整鍛轉(zhuǎn)子優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、整體性好，缺點是鍛件尺寸大，對鍛造技術(shù)和設(shè)備要求較高，工藝及質(zhì)量檢驗比較復(fù)雜、材料損耗大。對于象1000 MW以上的半速汽輪機(jī)的低壓轉(zhuǎn)子這樣的超大型整體鍛件目前制造上難度較大。這種結(jié)構(gòu)的百萬千萬級的核汽輪機(jī)目前國內(nèi)也已開始訂貨制造，但轉(zhuǎn)子鍛件毛坯制造技術(shù)國內(nèi)尚未有先例。

套裝轉(zhuǎn)子輪盤與軸采用鍵聯(lián)接過盈配合，輪盤與軸分別單獨制造，優(yōu)點是鍛件小，加工方便。缺點是葉輪孔處應(yīng)力較大、轉(zhuǎn)子的剛性差，在高溫運行過程中，蠕變易使葉輪與主軸套裝處產(chǎn)生松動現(xiàn)象;快速啟動適應(yīng)性差。

焊接轉(zhuǎn)子優(yōu)點是有空腔結(jié)構(gòu)相對重量輕，剛度大，尤其適應(yīng)核電汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子需要直徑大、重量大的要求;分段鍛造鍛件尺寸小，加工方便。缺點是對焊接工藝要求高，要求材料有良好的焊接特性。

大型核電汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子毛坯制造技術(shù)，在汽輪機(jī)制造領(lǐng)域?qū)儆陉P(guān)鍵技術(shù)，目前我國仍處在起步階段，國內(nèi)某大型氣輪機(jī)制造企業(yè)，正在進(jìn)行技術(shù)改造和引進(jìn)，百萬千瓦級核電汽輪機(jī)低壓焊接轉(zhuǎn)子技術(shù)改造項目計劃2013年形成年產(chǎn)5根的生產(chǎn)能力，百萬級核電套裝轉(zhuǎn)子技術(shù)改造項目計劃在2011年形成年產(chǎn)5根的生產(chǎn)能力。

上汽在1959年開始從事焊接轉(zhuǎn)子的一系列設(shè)計與研究工作，當(dāng)時根據(jù)國家科委科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃和一機(jī)部的安排，對大型轉(zhuǎn)子的焊接技術(shù)課題進(jìn)行了先期試驗研究，包括焊接工藝技術(shù)、焊接材料、焊接轉(zhuǎn)子專用設(shè)備、轉(zhuǎn)子鍛件材料、焊接轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計等研究領(lǐng)域，并在1964年成功焊接制造了6MW燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子。后來又先后完成了125 MW到300 MW以及1 000 MW全速火電汽輪機(jī)低壓焊接轉(zhuǎn)子的設(shè)計及制造。到目前為比，上汽共完成不同類型的焊接轉(zhuǎn)子400余根，積累了豐富的焊接轉(zhuǎn)子設(shè)計、制造與運行經(jīng)驗。

在近60年的進(jìn)程中，隨著汽輪機(jī)設(shè)計、材料技術(shù)的發(fā)展和焊接工藝技術(shù)的進(jìn)步，上汽持續(xù)開展技術(shù)研發(fā)，并使之在火電汽輪機(jī)、壓氣機(jī)、燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。在核電汽輪機(jī)方而，上汽早在1974年就開始了相應(yīng)的研發(fā)工作，當(dāng)時在一機(jī)部的部署下，完成了650 MPa強(qiáng)度等級的大型半速核電汽輪機(jī)低壓焊接轉(zhuǎn)子鍛件材料及焊接轉(zhuǎn)子工藝技術(shù)開發(fā)。2009年開始了新一輪而向百萬千瓦級核電低壓焊接轉(zhuǎn)子工藝技術(shù)的開發(fā)工作，上汽于2010年完成了設(shè)備的升級，己具備350 t核電低壓焊接轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)制造能力，先后完成了強(qiáng)度等級更高的鍛件材料的研制、工藝技術(shù)開發(fā)、不同尺寸環(huán)形模擬件試驗驗證、焊接接頭性能測試及無損檢驗等工作 。