[发明专利]超超临界机组主蒸汽管道用斜三通外廓自由锻成形方法

说明书

本专利公开了一种斜三通热锻成形的方法。其主要工艺步骤：(1)选定耐热钢锭；(2)分段加热到1100～1150℃，保温两小时；(3)将钢锭从炉中取出，剁去头尾；(4)将钢锭多次镦粗拔长；(5)利用上下V形砧，以及平砧，进行外廓成形(6)利用下平砧，上窄平砧修整外形。该成形工艺可以获得良好的应力应变分布场量，使得锻件内部组织均匀密实，纤维组织流线与斜三通外形保持一致，同时使得冲孔后的管壁各处性能均匀一致。适用于各种规格的超超临界机组的斜三通外廓锻造成形。

技术领域

本发明属于锻造技术领域，适用于大型发电机组的主蒸汽管道斜三通的自由锻成形工艺。

背景技术

目前我国新建的发电机组，单机容量越来越大。因为单机容量越来越大，单位功率的投资成本也就越低，而且机组的热效率也越好，还可以降低电站的投资和运行成本。许多1000MW机组目前都采用超超临界蒸汽压力，其压力达到了32MPa，温度超过600℃。主蒸汽管道作为蒸汽传输的载体，必须承受着高温高压，普通的奥氏体钢已经难以承受如此恶劣的工作环境。而蒸汽管道用斜三通，起到分流蒸汽作用，不仅承受着高温高压，还有复杂的交变载荷，高温蒸汽对三通的冲击，腐蚀，极易发生疲劳，蠕变损伤现象，导致降参数运行，严重时甚至导致生产事故的发生。传统的斜三通一般采用焊接或铸造成形，而锻造具有更好的力学性能，和显微组织状态，因此提出了锻造生产斜三通的方法。

斜三通属于异型件，于尺寸较大且市场需求量不大，而且尺寸规格种类较多，采用模锻成形成本较高，工期较长。因此提出了自由锻成形斜三通，自由锻需要克服的难点主要为斜三通外廓成形的方法，同时还要求获得良好的应力应变场量。

发明内容

针对斜三通的外形，以及工作环境，本发明主要是提供一种斜三通的自由锻成形工艺，不仅材料利用率高，生产效率高，而且具有良好的应力应变场量分布，而且内部显微组织均匀致密，纤维流线方向与三通外形一致。

本发明的技术方案如下：超超临界机组主蒸汽管道用斜三通外廓自由锻成形方法，具体步骤如下：

(1)坯料选择：选择P91材料，铸成多棱柱坯料，坯料重量为成品重量的1.2-1.5倍；

(2)坯料加热；将坯料分段加热至初锻温度，当坯料表面温度低于终锻温度时回炉再加热；坯料的初锻温度为1100-1050℃，终锻温度为900-950℃；根据材料的热导率，以及比热容的变化，制定合适的加热工艺，避免产生温度应力并保证锻件心部热透。

(3)锻坯下料：将步骤(2)中分段加热后的坯料从加热炉中取出，剁切头尾，冒口剁切量为坯料长度的7-9％，尾端剁切量为坯料长度的5-7％；去除氧化皮，形成锻坯；

(4)锻坯镦拔：每个镦拔组合包括一次镦粗，两次拔长，具体如下：将锻坯镦粗，镦粗比为2-2.5，镦粗之后再进行一次压方，然后对压方后的坯料用上下窄平砧进行一次拔长，拔长时上砧的下压率为25％-30％，拔长完一次后将坯料沿轴向旋转90度，再用上下窄平砧进行第二次拔长，拔长时上砧的下压率为25％-30％；

(5)锻坯成形：将坯料镦粗，再倒下，修整成方坯(形状接近于正方体)；将方坯放入凹角大于90°的上下V形砧，压成截面为菱形的柱体，再将坯料沿轴向旋转90度，在凹角大于90°的上下V形砧中再次压成菱形；而后将坯料放入凹角为90°的下V形砧，用上平砧下压，直至坯料截面形状近似于斜三通外形；再将坯料立起，放入上下平砧，用上平砧下压，形成斜三通的外廓形状；

(6)利用下平砧，上窄平砧进行三通外形修整，而后进行冲孔工艺。

进一步的，步骤(4)所述锻坯镦拔包括至少两个镦拔组合。

进一步的，步骤(5)中所述上下V形砧的凹角为不大于120°的钝角。

进一步的，步骤(5)在上下V形砧之间锻压前，被修整后的坯料沿轴向截面为正方形，轴向长度略小于截面边长。