汽轮机转子体轮盘及叶轮用金属材料选用导则

1.1转子体、轮盘及叶轮锻件不应有裂纹、白点、缩孔、折叠、过度的偏析，以及超过允许的夹杂和疏松等。锻件在轴向和径向的材料性能均匀。

1.2 高中压转子、轮盘及叶轮用钢应具有以下性能 a）高的室温和高温强度、塑性，良好的韧性。

b）高的蠕变强度、持久强度，高的组织稳定性。 c）良好的抗疲劳性能

d）较高的断裂韧性，低的脆性转变温度。 e）低的残余应力。

f）良好的抗氧化、抗高温蒸汽腐蚀能力。 1.3 低压转子、轮盘及叶轮用钢应具有以下性能 a）高的室温和中温强度、塑性，良好的韧性。

b）较高的断裂韧性，低的脆性转变温度。 c）低的残余应力。

1.4 高中压转子、轮盘及叶轮用钢的选用原则上主要考虑材料应有高的高温强度、持久强度、抗热疲劳性能、高的组织稳定性和低的残余应力；低压转子、轮盘及叶轮用钢主要考虑材料应有高的室温、中温强度和低的残余应力

1.5 高温高压机组根据容量，高中压转子可选34CrMo1A、30Cr1Mo1V；超临界机组高中压转子选用30Cr1Mo1V；超

超临界机组高中压转子选用10Cr系列钢的12Cr10NiMoWVNbN（X12CrMoWVNbN10-1-1 西门子）、13Cr10NiMoVNbN（TMK-1）、14Cr10NiMoWVNbN（TOS107）、15Cr10NiMoWVNbN（KT5916日立）；二次再热620℃超超临界机组高中压转子选用FB2或TOS110。 1.6高温高压机组根据容量，低压转子可选34CrNi3Mo、25CrNiMoV、30Cr2Ni4MoV；

超（超）临界机组低压转子选用30Cr2Ni4MoV。 1.7 汽轮机转子体、轮盘及叶轮用钢的验收

1.7.1 超临界及超超临界机组汽轮机高中压转子体锻件技术要求和质量检验，应符合JB/T 11019-2010的要求。 1.7.2 300MW及以上汽轮机转子体锻件技术要求和质量检验，应符合JB/T 7027-2002。

1.7.3 300MW及以上汽轮机无中心孔转子锻件技术要求和质量检验，应符合JB/T 8707-1998。

1.7.4 25MW-200MW汽轮机转子体和主轴锻件技术要求和质量检验，应符合JB/T 1265-2002。

1.7.5 25MW～200MW汽轮机轮盘及叶轮锻件的技术要求和质量检验，应符合JB/T 1266-2002。

1.7.6 超临界及超超临界机组汽轮机低压转子体锻件技术要求和质量检验，应符合JB/T 11020-2010。

1.7.7汽轮机高低压复合转子体锻件技术要求和质量检验，应符合JB/T 11030-2010。

1.7.8进口汽轮机转子体、轮盘及叶轮用钢的技术要求和质量检验，应符合供货国标准或订货合同要求。

1.8 汽轮机转子体、轮盘及叶轮常用钢钢号、特性及其主要及其主要应用范围见附录A中表A4。

表A4 汽轮机主轴、转子体、轮盘和叶轮及汽轮发电机转

子

和无磁性护环常用钢钢号、特性及其主要应用范围

钢号与技术条件 特性 主 要 应 用 范 围 用于中压以35、40、45 GB/T 699-1999 强度较低。可调质处理，下、强度级别为但淬透性低。优质钢的硫、280MPa、温度磷含量低，脱氧好，有良好≤400℃的汽轮的塑性和韧性。焊接性尚可 机主轴或汽轮发电机转子 35SiMn GB/T 具有较好的淬透性、良好 用于工作温的韧性、较高的强度，疲劳度≤400℃的汽 类 似 钢 号 3077-1999 强度也较好，但有一定的过轮机主轴，轮毂热敏感性及回火脆性倾向，厚度为170mm并有白点敏感性。冶炼时易以下的叶轮，汽污染非金属夹杂物，造成热轮发电机中心加工工艺上的困难。与40Cr环等。 钢相比，除低温冲击吸收能量稍差、缺口敏感性较高外，其他力学性能相当 34CrMo135CrMo GB/T 3077-1999 34CrMo1 34CrMo1A JB/T 1265-2002 JB/T 1266-2002 JB/T 1267-2002 1265-200234CrMo1A是JB/T 中的牌号， 35CrMo用是JB/T 于工作温度1266-2002和JB/T 1267-2002480℃以下的汽中的牌号。属Cr-Mo合金结轮机主轴和叶构钢。强度较高、韧性好，轮。 有较好的淬透性，冷变形性 34CrMo1中等，切削性能尚可。高的用于294MPa蠕变强度和持久强度，长期强度级别的汽使用组织比较稳定。焊接时轮发电机转子需预热，预热温度为150℃～和50MW以下400℃。34CrMo1钢由于提高汽轮机主轴、轮了Mo含量，更适于生产大盘。 型锻件。 24CrMoV 两种钢的强度均较高，淬 24CrMoV JB/T 透性也较好，冲击吸收能量钢用作直径小1266-2002 较高。24CrMoV钢的工艺性于500mm、在35CrMoV 能不如35CrMoV钢。450℃～500℃GB/T 35CrMoV钢有时会出现冲击下工作的叶轮、3077-1999 吸收能量不稳定的现象，热转子主轴。 JB/T 处理时如果采用水油淬 35CrMoV1266-2002 火，对提高冲击韧性有较好钢用作在的效果，该钢在550℃时的蠕500℃～520℃变强度和持久强度均超过以下工作的转34CrMo，但经5000h时效后，子及叶轮。 其力学性能急剧下降，因此使用温度不得超过500℃～520℃。该钢的焊接性能差，焊前预热温度为300℃以上。 30Cr1Mo1V JB/T1265-2002 JB/T7027-2002 是国外在大型汽轮机组中应用最广泛的高、中压转子钢。该钢具有较好的热强性和淬透性，良好的综合力学性能，切削加工性良好，锻造工艺性能也较好，抗腐蚀性和抗氧化性尚可。 用作工作温度在560℃以 ASTM 下的汽轮机高Class8 中压转子。 A470 28CrNiMo 具有较高的蠕变强度和 用作蒸汽参 V JB/T 持久强度、一定的持久塑性数为500℃～和组织稳定性、良好的室温0℃、1265-2002 力学性能及均匀的组织、较9.8MPa～好的工艺性能及抗脆性破坏15.7MPa的汽能力。高温性能稍低于轮机高、中压转27Cr2MoV钢。 25CrNi1MoV JB/T 属贝氏体类型钢。与 用作子。 17CrMo1V钢相比，强度高，200MW以下汽1266-2002 淬透性好，脆性转变温度低。轮机低压转子、JB/T 该钢有较好的焊接性能，冶低压轮盘、压气 1267-2002 炼、锻造及热处理工艺性能机转子和JB/T 良好，但对回火温度及回火200MW以下发电机转子。 8706-1998 时间较敏感。 34CrNi1Mo 是大截面高强度钢，淬透34CrNi3Mo 性高，综合性能良好。回火JB/T 稳定性好，回火温度范围较 用作200MW以下汽轮机低压转子、低压轮盘和200MW以下发电机转子。 1265-2002 宽(0℃～660℃)，有利于调JB/T 整强度和韧性。冷热加工工1266-2002 艺性能良好。该钢在JB/T 400℃以下使用，当温度达到1267-2002 400℃～450℃时，力学性能JB/T 急剧下降，超过450℃时持久8706-1998 强度和蠕变强度都很低。由 于含碳量较高，钢的裂纹敏感性和白点敏感性大。 25Cr2Ni4MoV 30Cr2Ni4MoV JB/T 1265-2002 JB/T 1266-2002 JB/T 7027-2002 JB/T 7178-2002 JB/T 8706-1998 12Cr10NiM 是欧洲COST501研发的含 用于制造oWVNbN JB/T W的马氏体耐热钢,其元素含600℃左右的超超临界汽轮机12CrMoWVNbN10-1-1（西门子公司） 与34CrNi3Mo钢相比，C含量低，合金元素含量增加，并严格控制杂质元素，提高 用于制造了导磁性能，增加了淬透性，300MW及以上综合性能好，脆性转变温度汽轮机低压转 低。但具有回火脆性。这主子、低压轮盘和要与杂质元素P、Sn、As等发电机转子。 含量有关，脆化温度范围大致为350℃～575℃。 11019-201量与E911钢的成分基本相高中压机转子。 0 TLV9258-2004 同。转子锻件经真空除气或电渣重熔后整体锻造。锻后进行预备热处理和性能热处理。性能热处理需行两次回火，第二次回火温度要高于第一次，且尽量提高第二次回火温度。具有高的持久强度，若热加工工艺控制不佳，冲击吸收能量较低。 TMK-1为日本神户制钢所研发，属改良的不含W的10%Cr13Cr10NiM马氏体耐热钢。性能热处理oVNbN JB/T 需两次回火，第二次回火温度要高于第一次，且尽量提 用于制造 TMK-1 600℃左右的超 超临界汽轮机Cr10.5Mo1.5NiVNb11019-201高第二次回火温度。具有高0 的持久强度，若热加工工艺控制不佳，冲击吸收能量较低。 高中压机转子。 N 哈汽 表A4(续)

钢号与技术条件 特性 TOS107是上世纪80年代日本研发的主 要 应 用 范 围 类 似 钢 号 10%Cr-1%Mo-1%W-V-Nb-N马氏体耐热钢，Cr、Mo和V存14Cr10NiMoWVNbN JB/T 11019-2010 在于析出相和基体中，而大部分W则存在于基体中。由 用于制造于W的固溶强化效应，使600℃左右的超TOS107钢的蠕变断裂强度得超临界汽轮机高到显著改善。性能热处理需中压机转子。 两次回火，第二次回火温度要高于第一次，且尽量提高第二次回火温度。若热加工工艺控制不佳，冲击吸收能量较低。 15Cr10NiMKT5916是日立公司研发的马 用于制造oWVNbN JB/T 氏体耐热钢，W含量低于600℃左右的超TOS107，其余元素含量相近。超临界汽轮机高KT5916 日立 1Cr10Mo1NiWVNbN 东汽 TOS107 Cr10.5Mo1W1NiVNbN 哈汽 11019-201具有高的持久强度，抗拉强中压机转子。 0 度略低于TOS107，冲击吸收能量较低。性能热处理需两次回火，第二次回火温度要高于第一次，且尽量提高第二次回火温度。 FB2是欧洲COST 522项目中研发的9Cr-2Mo-1Co-NiV-Nb-N-B马氏体耐热钢，设定的目标为锻件的屈服强度≥700MPa，用于制造630℃FB2 620℃下105h的持久强度≥左右的超超临界X13CrMoCoNiVNbNB9-2-1（EN） 持久塑性大于10%，汽轮机高中压机COST 522 100MPa，比改良型12Cr的105h持久强转子。 度高30-40MPa。相对于600℃左右的超超临界汽轮机高中压机转子，添加微量的B并降低N量。Co可防止钢中δ铁素体的形成，改善钢的淬透性和组织稳定性。B可提高(Nb,V)C及V（C,N）的高温稳定性和钢的淬火加热温度，低的N、Al含量可避免形成Al N夹杂。 日本研制的10Cr-3Co-1.8W-0.7Mo-V-Nb-B马氏体耐热钢，较高的W、用于制造630℃TOS110 Co含量，添加微量的B并降左右的超超临界低N量，改善了钢的淬透性和组织稳定性。持久强度明显高于TOS107。 50Mn18Cr5 均为锰铬系无磁性奥氏50Mn18Cr5体钢，屈服强度较高。钢中N W、N起强化作用，加N能汽轮机高中压机转子。 新12Cr钢 用作 50MW-200MW汽轮发电机无磁性护环 50Mn18Cr4扩大和稳定奥氏体，加W可WN 使碳化物沉淀较慢。整锻后1Mn18Cr18进行去应力处理，随后固溶N JB/T 处理，粗加工后形变强化，强化方法有半热锻、冷锻、1268-2002 冷扩孔或爆炸等加工硬化方法。 1Mn18Cr18 该钢与18Mn-5Cr护环钢N JB/T 相比，具有更高的抗应力腐 用作 蚀能力和强度。其主要缺点300MW-1000MW汽轮发电机无磁性护环 1268-2002 是高的屈强比。 JB/T 7030-2002