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锻压技术:600 MW 1Mn18Cr18N护环外补液压胀形的数值模拟与试验研究

2023-01-03

【作 者】李媛;许焕宾;曲东方;杨兵

【前 言】

超临界机组可以明显提高机组的发电效率,发展超(超)临界发电机组,很重要的一环就是其关键零部件如转子、缸体、护环的选材和制造水平。如何通过引进消化、自主研究、开发具有自主知识产权的制造技术是发展超(超)临界发电机组的关键[1-5]。护环由于其特殊的工作条件,要求具有较高的屈服强度、较低的导磁率,因此一般选用高强度的奥氏体无磁钢材料制造[6-7]。由于护环材料为无相变奥氏体无磁钢,因此不能通过传统的相变热处理方式来提高其强度,只能通过传统冷变形强化来达到较高的屈服强度。目前国际上制造护环的主要材料为1Mn18Cr18N,抗拉强度超高,因此1 Mn18 Cr18 N护环制造难度巨大。国内汽轮发电机厂所需300 MW及以上规格的1 Mn18Cr18N护环主要依赖进口。国内沈重继2006年成功研发出300MW 1Mn18Cr18N护环之后、于2009年成功研发了600 MW 1Mn18Cr18N护环,填补了国内制造空白[8-9]。为进一步完善、巩固600 MW 1Mn18Cr18N护环的国产化技术,提高成材率、合格率,利用有限元法,通过数值模拟对内压、接触压力、锥角和阻力环高度等参数对外补压护环成形的影响规律进行分析研究,并提出了护环的研发流程。

【结 论】

(1)内压p单独作用时,只能产生凸鼓形护环;内压p基本决定了护环中截面胀形尺寸,决定了护环的强化率,可以作为护环胀形的先行条件。

(2)模具对护环毛坯施加的接触压力Pc和fc单独作用时,护环基本不会发生变形。

(3)由于Pc和fc作用下应力主要集中在护环端部,因此Pc,fc和P的综合作用可以在一定程度上缓解凸鼓形缺陷,但由于受Pc≥3P密封条件的影响,需要给予合适的锥角α才能生产出外壁平直的护环产品;在锥角一定的情况下,调节Pc可以有效地改善凸鼓形缺陷。

(4)壁厚一定时,高径比处于一定范围内的毛坯,∆D变化很小,可以用同一套模具生产;同时,为减少模具数量,提高一套模具的利用率,阻力环可以很好地控制凹鼓形缺陷的产生。凸鼓形缺陷可以通过增大接触压力Pc进行调整。

(5)护环研制工艺流程为:先确定毛坯尺寸;然后根据中截面成形确定内压;再确定模角(对于已有模具,模角固定);最后根据上述成形情况确定是否使用阻力环或加大接触压力。

以下是正文:

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