《大型水轮机模压叶片 技术规范》

1JB/T14360—2021大型水轮机模压叶片技术规范本文件规定了大型水轮机模压叶片的订货要求、制造工艺和技术要求，描述了相应的试验方法，规定了检验规则和质量证明书及标识和包装。本文件适用于大型混流式水轮机（含抽水蓄能水泵水轮机）转轮模压叶片的制造，中小型水轮机叶片和其他水力机械叶片的制造可参考使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T223（所有部分）钢铁及合金化学分析方法GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法GB/T229金属材料夏比摆锤冲击试验方法GB/T231.1金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T2975钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备GB/T5678铸造合金光谱分析取样方法GB/T11170不锈钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法（常规法）GB/T11261钢铁氧含量的测定脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法GB/T13288涂装前钢材表面粗糙度等级的评定（比较样块法）GB/T20066钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法GB/T20124钢铁氮含量的测定惰性气体熔融热导法（常规方法）CCH70-4水力机械铸钢件检验规范（Specificationforinspectionofsteelcastingsforhydraulicmachines）3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4订货要求4.1需方应在订货合同或技术协议中注明产品名称、图号（含版本号）、执行的标准、材料牌号、检验项目、订货数量和交货状态。4.2需方应提供经供需双方认可的订货图样，并标注产品的尺寸、公差、表面粗糙度、坯料重量以及其他检验项目等。4.3当需方提出特殊要求或其他补充要求时，应经供需双方商定。2JB/T14360—20215制造工艺5.1板坯制造5.1.1一般要求可选用电渣熔铸或锻轧方法制造板坯。电渣熔铸工艺适用于厚度差大的叶片，轧制工艺适用于厚度差小的叶片。5.1.2电渣熔铸5.1.2.1电极冶炼03Cr13Ni4Mo、03Cr13Ni5Mo、022Cr16Ni5Mo材料牌号的电极应采用钢液精炼工艺制造。其他材料牌号除另有规定外，熔炼方法由供方决定。5.1.2.2结晶器结晶器的制备由供方自定。5.1.2.3熔渣熔渣配置工艺由供方自定。5.1.2.4板坯成型将设计叶片（装机状态叶片）数模增加加工余量后展开成非等厚板坯（一面为平面）数模，采用电渣熔铸方法成型该非等厚板坯。5.1.3轧制5.1.3.1材料冶炼03Cr13Ni4Mo、03Cr13Ni5Mo、022Cr16Ni5Mo材料牌号采用钢液精炼工艺制造。其他牌号除另有规定外，冶炼方法由供需双方商定；若需方无要求，由供方决定。5.1.3.2板坯成型钢板采用轧制成型（钢板质量应确保最终产品质量受控）。5.1.3.3板坯制备可选用如下两种方法制备板坯。厚度差大于80mm的叶片适宜用下述方法一，厚度差小于或等于80mm的叶片适宜用下述方法二。方法一：将设计叶片数模增加加工余量后展开成非等厚板坯（一面为平面）数模，采用冷加工钢板的方法制备非等厚板坯。方法二：将设计叶片数模增加加工余量后，以其最大厚度为基准展开为等厚板坯数模，制备等厚板坯。5.2模压5.2.1模具制造3JB/T14360—2021非等厚板坯模压模具的制造：根据设计叶片增加加工余量后的数模及其对应的非等厚板坯数模，依据定位角限制公差方法，确定上、下模具型腔型线。采用普通碳钢或模具钢材料制造上、下模具。等厚板坯模压模具的制造：根据设计叶片增加加工余量后的数模及其对应的等厚板坯数模，依据包络方法确定上、下模具型腔型线。采用普通碳钢或模具钢材料制造上、下模具。5.2.2板坯加热加热温度视板坯材料而定，推荐采用正火温度。标准中各材质正火温度区间推荐为1010℃~1050℃。5.2.3板坯压制根据板坯及叶片参数制定压制工艺，采用正火温度压制的加热次数不应超过2次。5.3热处理不锈钢叶片毛坯的性能热处理应采用正火加回火的方式进行，已采用正火工艺模压后的叶片毛坯可直接进行回火热处理。叶片最终回火温度应高于转轮焊接后消除应力的热处理温度。5.4补焊5.4.1缺陷的判定与处理按照下述条件：a)当叶片毛坯表面的单个非线性缺陷最大尺寸≤6mm，且在100mm×150mm范围内缺陷总面积≤70mm2，缺陷清除后的深度在加工余量范围内时可不予补焊，但被确认为裂纹者应补焊；b)为缺陷补焊准备的坡口的深度≤25mm且≤所在截面厚度的20厚度小于20mm时以20mm计算 同时单个面积≤6500mm2且≤所在面积10供方可自行补焊并应记录缺陷位置、大小、性质；c)当缺陷超过b）项所述范围时，视为主要缺陷，应由供方提出缺陷处理方案，报需方确认后执 d)所有补焊均应按照成熟、完善的补焊工艺执行。5.4.2缺陷清除应采用机械加工、打磨等方法进行。清除后应进行液体渗透检测（PT）或磁粉检测（MT确认缺陷已完全清除。5.4.3缺陷补焊前应进行预热。预热温度不低于100℃,预热面积应不小于缺陷面积的3倍。5.4.4缺陷补焊应由有相应资格的操作人员按补焊工艺要求进行，焊接材料的化学成分应与叶片毛坯化学成分相同或相近。5.4.5主要缺陷补焊后应进行消除应力处理，处理温度应低于性能热处理最终实际回火温度。5.4.6缺陷补焊后应打磨平整，并按叶片无损检测要求对补焊部位和热影响区进行检查，以确认补焊质量。如需方有特殊要求，由供需双方商定要求内容。5.4.7供方应对叶片毛坯的缺陷处理全过程进行记录，包括缺陷清除、清除后无损检测、补焊前预热、焊接、焊后消应、最终无损检测等。5.5机械加工供方应按图纸和订货合同要求对叶片毛坯进行加工或打磨。6技术要求6.1化学成分4JB/T14360—2021毛坯叶片或加工后叶片化学成分的分析结果应符合表1的规定，对03Cr13Ni4Mo、03Cr13Ni5Mo两种牌号材料，氢、氧、氮含量应符合表2的规定；其余材料的氢、氧、氮含量由供需双方商定。6.2力学性能叶片力学性能应符合表3的规定。当需方无特殊要求时，硬度值不作为验收依据。表1化学成分（质量分数，%)CSPWV12.50~3.80~0.40~12.50~4.50~0.40~11.50~3.50~0.40~11.50~4.50~0.40~15.50~4.50~0.40~15.50~4.50~0.40~=Ni+30(C+N)+0.5Mn；Cr=Cr+Mo+1.5Si。03Cr13Ni4Mo和04Cr13Ni4Mo牌号材料推荐Ni表2氢、氧、氮含量（质量分数，%)ONH表3力学性能RRA%Z%KV2J—5JB/T14360—2021表3力学性能（续）V型缺口冲击试验为一组三个试样，三个试样的试验结果的算术平均值不应低于规定6.3无损检测叶片无损检测区域见图1（正背面检测分区相同检测项目、检测方法和验收标准见表4，表中检验按CCH70-4规定；若有特殊规定，由供需双方商定，并在图纸或技术协议中注明。图1叶片无损检测位置示意图表4叶片无损检测表6.4叶片表面质量和尺寸6.4.1一般要求叶片表面不应有裂纹、密集性气孔等缺陷存在；经加工可去除的表面缺陷允许不处理（裂纹除外但应对其区域进行标识。6.4.2表面粗糙度6JB/T14360—2021叶片表面粗糙度应符合订货图纸规定。如图纸未作规定，则不进行无损检测的表面，其表面粗糙度Ra应不大于25μm；需进行无损检测的部分，其表面粗糙度应满足无损检测要求，且不大于12.5μm。6.4.3形状和尺寸叶片的几何形状和尺寸应符合图纸要求。非等厚板坯叶片正背面厚度方向适宜的机械加工余量为6mm～30mm；叶片周边适宜的机械加工余量为：进水边20mm～50mm，出水边25mm～65mm，上冠边20mm~50mm，下环边25mm～65mm。等厚板坯叶片正背面厚度方向最小机械加工余量为6mm；叶片周边适宜的机械加工余量为20mm~50mm。7试验方法7.1试验方法及取样方法、数量和位置7.1.1叶片的检验项目对应的试验方法和取样方法应符合表5规定。7.1.2化学分析应按GB/T11170的规定进行（碳、硫化学成分分析宜按GB/T20123规定进行），仲裁分析应按GB/T223的规定进行，氢、氧、氮含量分析按GB/T223.82、GB/T11261、GB/T20124的规定进行。表5试验方法及取样方法、数量和位置1235（供需双方未特殊约定时，仅对叶片试样进行硬度检测；有本体硬度规定时，可在叶片具有代表性的位置检测三点）6 每件取一个弯曲试样7 8 9 7.2本体试块7.2.1模压叶片本体试块取样位置见图1（取样位置1和取样位置2）,推荐为取样位置1，需方有特殊要求时可由供需双方商定。其中，钢板模压叶片性能试样位置宜取自钢板厚度的1/4处。7.2.2试块数量由供需双方商定。无弯曲试验时，单个试块最小尺寸为60mm×60mm×130mm，有弯曲试验时，单个试块最小尺寸为60mm×60mm×160mm，试块应与叶片毛坯本体进行同炉热处理。7JB/T14360—20217.2.3叶片毛坯化学成分、氢、氧、氮含量和力学性能试验应取自同一个本体试块。图2模压叶片试块位置示意图7.3弯曲试验每组取一个弯曲试样，弯曲试验应按下述规定进行：a)弯曲试验采用的试样尺寸为150mm（L）×25mm×13mm（L也可按照GB/T232的规定执行），支座间距＝3倍试样厚度＋弯曲压头直径，试样的边缘应修圆到半径不大于1.6mm，表面粗糙度以优于0.8μm为宜；b)试样应经受室温下90°的纵向弯曲，弯曲压头直径为25mm。试样弯曲部位的外侧不应出现开裂；c)如有试样经受室温下180°纵向弯曲，其弯曲压头直径应为25mm，试样弯曲部位的外侧不应出现长度大于2mm，数量超过3处的裂纹。弯曲试验中，试样棱角处的裂纹或缺陷可以不计。7.4形状和尺寸检查型线检测方法可由供需双方商定，如采用激光跟踪仪、数码成像等。也可参照GB/T10969、JB/T7349的规定执行，但应充分考虑到打磨及加工余量等因素对叶片型线的影响。尺寸检查采用三坐标检测仪、通用量具或专用样板等进行。8检验规则8.1组批规则叶片应按每件进行检查和验收。8.2复验当力学性能试验结果不符合要求时，供方可进行复验。当拉伸试验、硬度试验或弯曲试验不合格时，可从原试块或原试块所代表铸件的其他附铸试块取双倍相同状态的试样进行复验，如2个试验结果均符合表3的规定，则该批量叶片合格，否则供方可按8.3的规定处理。8JB/T14360—2021冲击试验不合格时，可从原试块或原试块所代表铸件的其他附铸试块取一组3个试样进行复验，前后两组6个试样的算术平均值不低于表3的规定值，且不超过2个试样的试验结果低于规定值，不超过1个试样的试验结果低于规定值的70则该批量叶片合格，否则供方可按8.3的规定处理。8.3重新热处理当试验结果仍不符合表3和7.3的规定时，可将叶片毛坯和试块重新性能热处理（重新性能热处理次数不超过2次）。试块应点焊到原位置进行重新热处理，重新热处理后的试样应按表5和7.3的规定重新进行力学性能试验和无损检测。若重新热处理后的力学性能试验结果仍不满足要求，则认定叶片毛坯不合格。9质量证明书9.1交货时，供方应向需方提供质量证明书。质量证明书应有供方质量部门和负责人的签章，质量证明书应包含以下内容：a)订货合同号；b)订货图号、产品名称；c)产品执行标准编号和材料牌号；d)制造方法；e)板坯炉号、坯料识别号；f