重型燃气轮机用大型铸锻件 第1部分：钢质自由锻件 征求意见稿

1GB/TXXXXX—XXXX重型燃气轮机用大型铸锻件第1部分：钢质自由锻件本文件规定了重型燃气轮机用大型钢质自由锻件的订货要求、制造工艺、技术要求、检验规则和试验方法、质量证明书及标识和包装等。钢质自由锻件包含合金结构钢锻件和马氏体耐热钢锻件。本文件适用于F级重型燃气轮机轴头、中心拉杆、压气机和透平轮盘等钢质自由锻件（以下简称锻件）的订货、制造和检验。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/T228.2金属材料拉伸试验第2部分：高温试验方法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/T4336碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法（常规法）GB/T6394金属平均晶粒度测定方法GB/T7232金属热处理术语GB/T8541锻压术语GB/T9445无损检测人员资格鉴定与认证GB/T10561—2023钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法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/T12778金属夏比冲击断口测定方法GB/T13298金属显微组织检验方法GB/T20123钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法（常规方法）GB/T20124钢铁氮含量的测定惰性气体熔融热导法（常规方法）GB/T20127（所有部分）钢铁及合金痕量元素的测定GB/T37775大型钢质自由锻件通用技术规范JB/T8468锻钢件磁粉检测JB/T8888环芯法测量汽轮机、汽轮机发电机转子锻件残余应力的试验方法3术语和定义GB/T7232、GB/T8541、GB/T37775界定的以及下列术语和定义适用于本文件。2GB/TXXXXX—XXXX3.1镦粗比锻坯镦粗时变形前后的截面比或高度比U。U=F/F0=H0/H(式中：F0、F——锻坯镦粗前后的截面积；H0、H——锻坯镦粗前后的高度)。［来源：GB/T8541—2012，5.1.39，有修改］3.2拔长比锻坯拔长时变形前后的截面积比、长度比S。S=F0/F=L/L0（式中：F0、F——锻坯拔长变形前后的截面积；L0、L——锻坯拔长变形前后的长度）。［来源：GB/T8541—2012，5.1.39，有修改］3.3总锻造比锻件的纵向总锻造比等于每次连续锻造纵向锻造比的乘积。锻件的横向总锻造比等于每次连续锻造横向锻造比的乘积。锻件的总锻造比等于总纵向锻造比与总横向锻造比的乘积。［来源：GB/T37775—2019，附录B，有修改］3.4倍尺锻造多个锻件在一起整体锻造和热处理之后再分割开的锻造方法。4供方要求4.1资质和业绩要求供方应有完整的质量保证体系并取得相应国内需方或国际需方的资格认证，原则上应具有生产过类似材料、相近尺寸的轮盘或轴类锻件的业绩。4.2首件认证如果供方为首次生产（或中断生产超过两年）本文件规定的锻件产品，需方应组织对供方进行质保体系及能力审查，并进行首件认证。投料生产前，供方应向需方提交制造大纲、质量控制计划，并获得批准。制造大纲内容包括但不限于：锻件制造的工艺大纲、执行的标准规范、涉及锻件的关键制造信息（比如冶炼方式、锻件在钢锭中的位置、锻造方法、热处理制度等）、制造与检验的顺序和时机、试验项目（比如拉伸试验、冲击试验、无损检测等）等所有涉及到制造与检验的关键内容。供方若要改变成熟制造工艺、检验内容和程序，应征得需方的书面同意。4.3认证项目首件认证的锻件(试制件)或更改工艺后需重新认证的锻件需进行残余应力测试、金相检验、在剪切断面率50%对应的转变温度（Tt50%SFA）检验项目。对于产品件，需方可根据需要决定是否进行上述项目检验。4.4无损检测资质和方案要求在供方生产制造前，供方应按照GB/T9445或其他同等标准的规定，提供无损检测人员的名单及资质证明给需方。同时，供方应根据无损检测的技术要求，编写无损检测指导书，内容需包括采用的方法、详细操作步骤、仪器设备、试剂辅料、锻件检测示意图等与检测相关的准确信息。4.5供需双方信息协商4.5.1需方应提供GB/T37775的4.1规定的必要订货信息。3GB/TXXXXX—XXXX4.5.2当需方有补充要求时，应经供需双方商定。5制造工艺5.1冶炼5.1.1合金结构钢锻件用钢应采用电炉粗炼，钢包炉精炼，真空碳脱氧处理冶炼。钢水在浇注过程中应进行真空除气处理，降低有害气体含量，特别是H含量，真空系统应能保证浇注过程压强降低至133Pa以下。也可采用电渣重熔工艺冶炼或经需方同意保证质量的其他冶炼方法。5.1.2马氏体耐热钢锻件用钢应采用钢包炉真空精炼，电渣重熔工艺冶炼。经需方同意，也可采用保证质量的其他冶炼方法。5.2锻造5.2.1钢锭顶部和底部均应有足够的切除量，以确保成品锻件无缩孔、疏松、严重的偏析及其他有害缺陷。5.2.2采用的锻造方法应尽可能使整个锻件得到均匀的组织结构。锻压机应有足够的能力，以使锻件的整个截面锻透。除非订货合同或订货技术协议中允许，否则不允许倍尺锻造。应尽可能保持锻件轴线与钢锭中心线重合。5.2.3合金结构钢锻件的总锻造比应不低于3.5；马氏体耐热钢锻件钢锭锻造宜采用镦粗加拔长的方式，镦粗比宜不低于1.5，拔长比应不低于3.5。5.2.4轮盘类锻件必须采取镦粗成形的方式锻造，严禁拔长为轴类件再分割为盘类的方式锻造。5.3热处理5.3.1预备热处理在完成所有锻造工序后，锻件应进行预备热处理，推荐的预备热处理制度如表1所示。表1推荐的预备热处理制度---27Cr2Ni3MoV、27Cr2Ni4MoV、30Cr2Ni4MoV、 N1000~650~----锻件在此温度下保持足够长的时间，以保证组织奥氏锻件应冷却到此温度下等温足够长的时间，使组织充分转变为铁素体和碳化物。5.3.2性能热处理4GB/TXXXXX—XXXX锻件推荐的性能热处理制度如表2所示，其中中心拉杆应在垂直状态下进行性能热处理。表2推荐的性能热处理制度27Cr2Ni3MoV、27Cr2Ni4MoV、30Cr2Ni4MoVA、35Cr2Ni4MoVA锻件在此温度下保持足够长的时间，使其完全奥氏体化。在满足力学性能要求的前提下，宜提高最终回火温度，但不应超过临界温度。5.3.3去应力退火去应力退火应在性能热处理及随后的粗加工以后进行，温度应均匀加热到低于最终回火温度至少30℃,且不低于510℃。如果残余应力检测合格，可不进行去应力退火。若订货合同或订货技术协议中有规定时，应按照订货合同或订货技术协议中的要求执行。如果中心拉杆因变形超差需要校直，在完成校直后，应进行去应力退火，供方应将该去应力退火通报需方。5.4机械加工5.4.1在性能热处理以前，锻件的全部表面进行第一次粗加工，然后进行第一次超声波检测。5.4.2在完成性能热处理后，进行第二次粗加工以及第二次超声波检测。5.4.3锻件的交货尺寸、公差和表面粗糙度等要求应符合需方订货图样的规定。5.5缺陷清除和补焊5.5.1锻件局部缺陷可以采用机加工方法去除，但最终尺寸应符合需方订货图样的规定。5.5.2在制造和包装过程中，锻件不允许进行任何补焊。6技术要求6.1化学成分6.1.1应对每（每包）钢液进行熔炼分析，分析结果应符合表3的规定。多炉合浇时应以权重分析结果为准。6.1.2当采用电渣流程冶炼时，熔炼分析应在重熔过程取样进行分析，结果应符合表3的规定。6.1.3应对每个锻件进行成品分析，成品分析结果应符合表3规定，但允许有表4规定的偏差。6.1.4应对每个锻件进行氢、氧、氮含量分析，分析结果应符合表5的规定。5GB/TXXXXX—XXXX表3化学成分（质量分数%）CPSV0.25~0.55~0.90~0.35~0.90~0.20~0.20~2.00~0.50~0.90~0.15~0.24~1.40~2.80~0.30~0.23~0.20~1.50~3.00~0.35~0.05~0.25~1.50~3.30~0.38~0.08~0.20~1.50~3.25~0.25~0.07~1.60~3.50~0.30~0.08~1.50~3.25~0.30~0.07~0.11~0.40~10.0~0.7~1.0~0.15~WN --0.03~-≤----------------------≤------≤- ≤ 0.90~0.04~ ~≤ 6GB/TXXXXX—XXXX表4成品偏差（质量分数%）CPSV+0.05+0.005+0.005+0.05+0.02+0.02+0.05+0.002+0.005+0.05+0.02+0.02+0.01+0.02+0.001+0.001+0.01+0.05+0.005+0.005+0.02+0.01+0.01+0.001+0.001+0.02+0.02+0.005+0.005+0.02+0.02+0.02+0.02+0.002+0.002+0.05+0.10+0.01+0.02+0.02+0.02+0.002+0.002-+0.002+0.002+0.20WN+0.005--------+0.002--+0.02-+0.02+0.005+0.002+0.0002+0.002----+0.02+0.002+0.002+0.0002+0.005--------+0.002----+0.02+0.001+0.001+0.0002+0.002----+0.02+0.005+0.002+0.0002+0.002----+0.02+0.002+0.002+0.0002+0.002----+0.02+0.002+0.002+0.0002+0.002 +0.01+0.03+0.003+0.003+0.0003表5锻件气体含量（质量分数%）HON27Cr2Ni3MoV、27Cr2Ni4MoV、30Cr2Ni4MoVA、35Cr2Ni4MoVA-6.2力学性能锻件经热处理后的力学性能应按表6-8的规定执行。7GB/TXXXXX—XXXX表6轮盘锻件力学性能℃RRA%Z%J%-- ------------ ----- -------- ------------------- ---0-----8GB/TXXXXX—XXXX表7轴头、中间轴、拉杆螺母锻件力学性能℃RRA%Z%J%------ ----------- ----------- ------ ----- ------ 9GB/TXXXXX—XXXX表8中心拉杆锻件力学性能℃RRA%Z%J%---------- --------两端试片室温拉伸性能规定塑性延伸强度R的最大值和最小值之差不应大于6.3硬度均匀性锻件在性能热处理以后应按需方订货要求检查硬度的均匀性，轮盘锻件各点间硬度差应不超过30HBW，其余燃气轮机锻件在同一圆周上各点间硬度差应不超过30HBW，在同一母线上各点间的硬度差不允许超过40HBW。6.4显微组织性能热处理后，锻件平均晶粒度应满足表9的要求，A、B、C、D四类夹杂物的细系总和、粗系总和均≤3.5级。马氏体耐热钢锻件组织中不应有δ铁素体。表9平均晶粒度30Cr2Ni4MoV、30Cr2Ni4MoVA、6.5无损检测6.5.1一般要求锻件应无白点、裂纹、折叠、缩孔、严重的偏析和超过允许的夹杂和疏松等影响性能和表面质量的缺陷。6.5.2超声检测锻件应在性能热处理前和性能热处理后进行超声波检测，锻件形状应确保锻件本体能百分之百检测。锻件的检验结果应以性能热处理后的检验结果为准。GB/TXXXXX—XXXX若锻件由于性能不合格等原因需要重新调质处理，则应在重新热处理将锻件加工后，再进行超声波检测。供需双方应在订货合同或订货技术协议中确定超声检测验收要求和检测方法。6.5.3磁粉检测锻件加工至产品最终尺寸状态时，应对表面进行磁粉检测；若供方锻件以毛坯状态交货时，供方可以不进行磁粉检测，但应保证后续生产过程磁粉检测合格。供需双方应在订货合同或订货技术协议中确定磁粉检测验收要求和检测方法。6.6残余应力如果需方订货要求进行残余应力检查，则应在完成性能热处理或去应力退火（如有）之后进行测量，测量区域需有足够的余量。残余应力测量值应满足表10的要求。如果测试结果不符合规定的数值，那么应进行去应力退火，然后重新进行测量。表10残余应力值要求6.7形状、尺寸锻件的形状、尺寸和公差应符合工序双方签订的图样的规定。7试验方法7.1化学成分分析化学成分分析应按照GB/T223、GB/T11261、GB/T4336、GB/T20124、GB/T11170、GB/T20123、GB/T20127规定的方法或经需方认可的能保证分析质量的其他方法进行。7.2力学性能GB/TXXXXX—XXXX7.2.1拉伸性能试验应按GB/T228.1、GB/T228.2规定的方法进行。拉伸试样采用直径10mm，标距长度为50mm的标准圆柱试样。7.2.2冲击性能试验应按GB/T229规定的方法进行。Tt50%SFA测试按照GB/T229和GB/T12778标准规定的方法执行，为确定转变温度，至少需测试8个试样，且每个试样试验温度不同。7.2.3硬度检验按GB/T231.1规定的办法进行。7.3无损检测表面磁粉检测、超声检测应按照需方订货合同或订货技术协议中规定的检验方法进行。7.4金相检验7.4.1晶粒度锻件的晶粒度测定按GB/T6394规定进行。7.4.2夹杂物锻件的夹杂物评定按照GB/T10561规定的方法进行。7.4.3显微组织锻件的显微组织检查按GB/T13298规定进行。7.5残余应力检测7.5.1残余应力检测应按照订货合同或订货技术协议中规定，若未规定可采用环芯电阻应变法或切环法检测残余应力。7.5.2环芯电阻应变法按JB/T8888规定的方法进行。7.5.3切环法应按照订货图样规定的部位切取25mm×25mm的圆环，检测圆环在切割前后平均变形量的方法来计算残余应力，计算公式如下：σ=Eδ/D‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧(1)式中：σt————残余应力，单位为MPa；E————材料的弹性模量，单位为MPa；δ————直径增量的代数值，单位为mm；D————切割前圆环的直径，单位为mm。8检验规则8.1化学成分检验规定8.1.1熔炼分析检验8.1.1.1应在每炉（每包）钢液浇注或电渣重熔时取样进行熔炼分析。8.1.1.2当无法进行熔炼分析时，允许在钢锭或电渣锭的顶部或底部取样作为熔炼分析试样，成分应满足熔炼成分分析要求。8.1.1.3经需方同意，也允许用成品分析代替熔炼分析，但分析的结果应符合成品分析要求。GB/TXXXXX—XXXX8.1.2成品分析检验成品分析试样取自锻件本体切向试环或力学性能试样。8.2力学性能检验规定8.2.1取样时机力学性能试验的试样应在性能热处理后切取。8.2.2取样规则和数量试环应按尽可能接近锻件的最终交货尺寸切取，且试环尺寸应足够大，能满足需方订货图样或取样图规定的检验数量，用于制备试样的试料和样坯的切取和机加工，应避免产生表面加工硬化及热影响改变材料的力学性能。在试环外圆面敲上圆周方位12点和6点的标识。供方在试环12点方向检测性能，需方在试环6点方向检测性能。力学性能试样取试位置为产品具有代表性的位置，取样示意图参照附录A，附加试验的试样应在取样示意图规定的位置切取。8.3无损检测超声波检测至少进行两次，第一次检测在性能热处理之前进行，第二次检测在性能热处理后进行，第二次检测结果应提供给需方。8.4金相检验规定显微组织试样取自切向试环或者力学性能试样。8.5残余应力测定切环法应按照订货图样规定的部位切取试环，环芯电阻应变法测量位置示意图参照附录B。8.6复试8.6.1拉伸试验中某一试验结果不合格，应在原试样相邻部位取两个试样进行复试，两个试样的复试结果均应满足规定要求。8.6.2冲击试验中若试验结果不满足技术要求时，应在原试样相邻部位再取一组冲击试样进行复试，前后两组六个试样的试验结果的算术平均值不应低于规定值，低于规定值的试验结果不应多于两个，低于规定值70%的试验结果不应多于一个。8.6.3因白点和裂纹造成力学性能试验结果不合格时，不得复试。8.7重新热处理8.7.1如果锻件的任何一项力学性能复试结果仍不合格，且试样的强度高而塑性、韧性或脆性转变温度达不到要求时，锻件应重新进行回火，剩余检测试环同锻件一起回火。回火后应在剩余检测试环中取样，重新进行检验。8.7.2如果力学性能试验结果表明不能重新进行回火，锻件应重新进行性能热处理。重新性能热处理后的锻件应在备用试环上取样，重新进行检验。8.7.3备用试环在重新性能热处理前不能切离锻件。8.7.4未经需方同意，重新性能热处理次数（不包括重新回火处理次数）不得超过两次。GB/TXXXXX—XXXX9验收供方应向需方检验人员提供必要的条件，以便需方检验人员进行现场检验工作，需方检验人员不应对供方的生产造成妨碍。需方有权选择锻件某些检验项目进行验收。在验收、以后的加工或试验中发现锻件不符合本标准和订货合同中规定的补充技术要求时，需方应及时通知供方，双方协商解决。10质量证明书供方应向需方提供质量证明书，锻件验收通过后并不免除后期发现质量问题时，供方应承担的责任。质量证明书应包括以下内容：a）采购合同号；b）锻件图号；c）标准号和材料牌号；d）熔炼炉号、熔炼方法和锻件识别号；e）化学分析报告；f）热处理报告；g）力学性能的试验结果；h）超声检测报告；i）其他检验和需方要求补充检验的结果；j）交货锻件的实际尺寸和重量。11标识和包装11.1供方应在每个锻件的轮缘外表面打上合同号、炉号、卡号等标记。11.2供方应对每个锻件的表面进行防锈处理，以防止运输和保管过程中损坏或腐蚀。GB/TXX