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核電低壓焊接結構轉子因其運行應力低，單個鍛件尺寸小、易于制造等等優(yōu)點，被多家汽輪機制造廠選用。根據(jù)行業(yè)標準要求，核電焊接低壓轉子大型輪盤鍛件屈服強度要求不低于700MPa，而殘余應力要求不超過40MPa，較行業(yè)標準提出了更高的要求。因此，獲得符合標準要求的殘余應力是輪盤鍛件研制的難點之一。

目前，殘余應力的測試方法有很多，行業(yè)內比較認可的有環(huán)芯法、盲孔法、切割法等機械方法。本文主要是采用環(huán)芯法對輪盤鍛件進行殘余應力測試。

環(huán)芯法測殘余應力過程及步驟

測試件介紹

核電焊接低壓轉子輪盤的材料為25Cr2Ni2MoV，采用200CK雙真空鋼錠經(jīng)五火鍛造成型。粗加工尺寸為φ3100mm*1450mm，重量約86t。

對于殘余應力不超過屈服強度下限8%的常規(guī)標準來說，調質回火以≤11℃/h的速度緩慢冷卻，殘余應力值一般均可達到規(guī)范要求的數(shù)值，且后續(xù)不需再進行去應力回火處理。但對于該輪盤，由于其對殘余應力有較高要求，因此設計熱處理工藝方案時，采取了較穩(wěn)妥的方案，即進行兩次回火，且第二次回火爐采用了分段限速冷卻的方式，目的就是盡可能釋放工件中的內應力，確保殘余應力合格。

測試位置

輪盤鍛件性能熱處理后，待工件冷至室溫后進行殘余應力測試。在工件上選取3點，其中2點距端面約200mm，1點在中間位置，這3個位置同一圓周成120°作為環(huán)芯法的檢測點，即F、G及H點；

測試過程

設備采用南京聚航科技有限公司的JHHX環(huán)芯法殘余應力檢測儀，由JHYC靜態(tài)應變儀和JHHX開槽裝置組成，全軟件操作，自動實時計算殘余應力，顯示和保存應力應變數(shù)值，測量結果直觀明了，準確度高。

測試前，應選好測試位置，并進行打磨清除表面氧化皮以及其他雜物。打磨位置盡可能平整光滑。固定好鉆機三腳架后，劃出應變片張貼位置，將測試部分用無水乙醇擦拭后，用JH-496膠水將應變片貼穩(wěn)。將應變片導線連接到主機后，開始銑環(huán)槽。鉆的過程盡可能緩慢，防止刀頭發(fā)熱。每銑0.5mm，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，記錄。利用2mm和4mm深的應變數(shù)，根據(jù)公式計算出殘余應力數(shù)據(jù)。應變值與槽的深度大體上呈線性關系，其余深度的數(shù)據(jù)供參考。

測試結果

輪盤的殘余應力值在-6.6~-24.5MPa之間，均為壓應力，*對值不超過30MPa，符合采購技術規(guī)范要求。輪盤鍛件殘余應力值沿軸向方向呈現(xiàn)“中間高，兩邊低”的特點，即軸向中間位置G點的殘余應力值較高，兩個靠近端面位置F及H位置應力值較小。

結論

1. 大型輪盤鍛件在性能熱處理過程中，采用兩次回火+分段限速冷卻方式可使核電低壓焊接轉子用大型輪盤鍛件獲得較小的殘余應力。

2. 以上實驗證明，可采用環(huán)芯法檢測大型輪盤鍛件的殘余應力，此方法能夠真實反映鍛件的殘余應力水平。