【摘要】：隨著我國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展,能源工業(yè)快速發(fā)展,水電站建設(shè)是我國重點和規(guī)模發(fā)展的能源領(lǐng)域。以抽水蓄能機組鋼岔管為例,其生產(chǎn)制造使用關(guān)鍵材料主要為焊接性良好的800MPa級低合金高強鋼,在抽水蓄能電站建設(shè)未大力發(fā)展前,鋼岔管的生產(chǎn)一般整體進口,或者原材料進口,國內(nèi)生產(chǎn)制造,材料主要來自德國、日本;鋼板的進口成本高昂,采購用途單一,周期長,導(dǎo)致大量原材料及人工成本浪費,對我國發(fā)展抽水蓄能電站以及高水頭大型水電站形成嚴重制約,實現(xiàn)國產(chǎn)化替代已刻不容緩。哈電正在設(shè)計和制造的仙居抽水蓄能水泵水輪機,水輪機工況額定水頭447m,按照合同要求座環(huán)、蝸殼的壓力按照784m水頭進行設(shè)計。目前寶鋼研制生產(chǎn)的B780CF鋼成功應(yīng)用在呼和浩特抽水蓄能電站鋼岔管的生產(chǎn)制造,本課題針對寶鋼B780CF鋼進行材料焊接性研究,B780CF是哈電首次使用的800MPa級鋼板,其合金元素含量較高,屈強比較大,焊接性較差,且在我公司尚無任何應(yīng)用經(jīng)驗。給焊接材料的選用,焊接工藝參數(shù)的制定,及焊后熱處理選用帶來了前所未有的挑戰(zhàn),這也是白鶴灘、大型抽水蓄能等項目的焊接制造中最關(guān)鍵技術(shù)難題。根據(jù)碳當(dāng)量Ceq及焊接冷裂敏感指數(shù)Pcm,計算得知試驗材料具有一定冷裂紋傾向,隨后對B780CF鋼進行插銷試驗及斜Y坡口焊接裂紋試驗,根據(jù)試驗結(jié)果,結(jié)合哈爾濱電機廠實際生產(chǎn)條件,確定B780CF鋼焊接預(yù)熱溫度不低于120℃。根據(jù)對B780CF鋼在不同熱輸入量條件下焊接接頭的綜合力學(xué)性能分析,不同線能量下焊接接頭的熱影響區(qū)沖擊韌性變化不大,對焊接工藝規(guī)范有較強的適應(yīng)性。從哈爾濱電機廠實際生產(chǎn)需要考慮,決定選擇熔化極氣體保護焊進行B780CF鋼的焊接。又針對選定的焊接材料進行窗型拘束裂紋試驗,結(jié)果表明預(yù)熱溫度120℃能滿足產(chǎn)品實際焊接時的抗橫向冷裂紋性能。由于B780CF鋼實際應(yīng)用中暫無成熟的熱處理工藝,從實際生產(chǎn)及使用的角度出發(fā),對其進行相應(yīng)試驗檢測,結(jié)果表明,焊后消除應(yīng)力熱處理對B780CF同種材料焊接接頭的低溫沖擊韌性有較大影響,熱處理溫度較高時造成焊接接頭拉伸性能及低溫沖擊性能下降。因此退火溫度應(yīng)不高于560℃。同時盲孔法應(yīng)力測試表明焊后熱處理工藝對B780CF焊接接頭的應(yīng)力消除是行之有效的。在對B780CF鋼進行一系列試驗后,哈爾濱電機廠選擇B780CF鋼作為高水頭電站鋼岔管的應(yīng)用材料,生產(chǎn)中又分別對制造過程遇到的問題進行分析解決,其中利用氣割淬硬層試驗證明氣割表面淬硬層厚度較小,只需要將火焰切割的坡口表面進行打磨處理,露出金屬光澤,即可對減小對焊接冷裂紋的影響。而火焰校形力學(xué)性能試驗表明校形過程對薄板的強度下降影響劇烈,在B780CF鋼實際生產(chǎn)中不建議采用火焰校型。目前,使用寶鋼生產(chǎn)B780CF鋼板制造的仙居抽水蓄能電站中的鋼岔管已正式投入實際生產(chǎn),首臺鋼岔管已在哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司預(yù)裝完成運往工地。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV547.6
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文1.3 選題目的及意義目前國家正在大力發(fā)展抽水蓄能電站，我公司主要生產(chǎn)水輪機產(chǎn)品，市場對抽水蓄能機組的需求增大，其占我公司簽訂合同的比例也在增大，目前已簽合同的抽水蓄能機組包括仙居電站、豐寧電站、績溪電站、敦化電站、荒溝電站等，未來市場空間依然很大，做好抽水蓄能電站對我公司未來發(fā)展有很大影響。抽水蓄能電站引水鋼岔管結(jié)構(gòu)如圖 1-1，圖 1-2 所示，由于采用的 800MPa級鋼板國產(chǎn)化起步較晚，以往制造上鋼岔管均為整體進口，或是原材料從國外進口，影響我國高水頭及大型水電站的健康發(fā)展，實現(xiàn)國產(chǎn)化替代已刻不容緩。最近生產(chǎn)的呼和浩特抽水蓄能機組引水鋼岔管為采購寶鋼的鋼板，外包給外資企業(yè)承制�？傮w來講，鋼岔管制造由于國產(chǎn)化程度低，利潤較低，但隨著國家大力發(fā)展抽水蓄能電站，鋼岔管的制造如不盡快實現(xiàn)國產(chǎn)化，勢必對公司盈利造成影響，進而影響到公司的發(fā)展。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文1.3 選題目的及意義目前國家正在大力發(fā)展抽水蓄能電站，我公司主要生產(chǎn)水輪機產(chǎn)品，市場對抽水蓄能機組的需求增大，其占我公司簽訂合同的比例也在增大，目前已簽合同的抽水蓄能機組包括仙居電站、豐寧電站、績溪電站、敦化電站、荒溝電站等，未來市場空間依然很大，做好抽水蓄能電站對我公司未來發(fā)展有很大影響。抽水蓄能電站引水鋼岔管結(jié)構(gòu)如圖 1-1，圖 1-2 所示，由于采用的 800MPa級鋼板國產(chǎn)化起步較晚，以往制造上鋼岔管均為整體進口，或是原材料從國外進口，影響我國高水頭及大型水電站的健康發(fā)展，實現(xiàn)國產(chǎn)化替代已刻不容緩。最近生產(chǎn)的呼和浩特抽水蓄能機組引水鋼岔管為采購寶鋼的鋼板，外包給外資企業(yè)承制�？傮w來講，鋼岔管制造由于國產(chǎn)化程度低，利潤較低，但隨著國家大力發(fā)展抽水蓄能電站，鋼岔管的制造如不盡快實現(xiàn)國產(chǎn)化，勢必對公司盈利造成影響，進而影響到公司的發(fā)展。

插銷試驗示意圖見圖 2-2，三種量見表 2-5，插銷試驗焊接規(guī)范參數(shù)見表表 2-5 不同焊材熔敷金屬屈服強度及擴散氫含量直徑m）屈服強度（MPa）擴散氫含量（水銀法）(Ml/100g)1.2 760 1.65 昆4.0 747 4.30 1.2 740 6.50 表 2-6 插銷試驗焊接規(guī)范參數(shù)電流(A)焊接電壓(V)焊接速度(mm/min)保護氣體270 30 330 78%Ar+22%170 24 150 焊前 350

【參考文獻】

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本文編號：2778968