水轮机锻件

水轮机锻件 对于水力发电厂的可靠性至关重要，因为它们必须承受持续暴露于高压水、磨蚀性沉积物和循环机械应力的情况下。由于故障可能导致灾难性的洪水或多年的停机，因此高应力旋转部件几乎完全采用锻造而非铸造制造。

1. 重要的锻造部件

大型水轮机（弗朗西斯式、卡普兰式和冲击式）依赖于这些特定的锻造零件：

• 主轴 : 这些是将涡轮机转轮连接到发电机的巨大垂直或水平梁。他们通常是 开模锻造 确保颗粒沿着轴的长度连续流动，以抵抗弯曲和扭转疲劳。

• 冲击式转轮盘 : 对于高水头冲击式涡轮机，中心盘被锻造为单件。然后，铲斗要么由实心锻造盘（“完全锻造”）加工而成，要么焊接到其上。

• 卡普兰叶片轮毂和耳轴 : 在轴流式涡轮机中，“双调节”系统要求叶片旋转。固定这些叶片的轮毂经过锻造，可以承受复杂的离心力。

• 检门叶片 : 这些可调节的“百叶窗”控制水流。锻造叶片更耐腐蚀 空蚀 比演员版本。

2. 高性能材料

水轮机锻件必须“干净”（无杂质）并且具有高度的耐腐蚀和侵蚀能力。

3. 特殊制造要求

水轮机的“非标准”性质意味着每个锻件都是一个定制项目：

• 真空脱气（VD/VOD） ：在炼钢阶段，采用真空处理去除氢和氧。这可以防止“氢片”的出现，“氢片”会导致厚轴内部出现裂纹。

• 近净成形锻造 : 对于大型混流式转轮，叶片通常被锻造成接近最终设计的形状，以最大限度地减少昂贵不锈钢的加工。

• 阶梯锻造 : 轴采用不同直径（阶梯）锻造而成，无需焊接单独的法兰，否则会产生结构弱点。

4. 关键的质量挑战

• 抗气蚀性 : 当水压迅速下降时，会发生空化，形成气泡，在金属表面“内爆”。锻件致密的微观结构比铸件的多孔结构更能抵抗这种“点蚀”。

• 残余应力 : 如果内部应力没有得到适当的消除，大型锻件在加工后可能会“移动”或翘曲。深 舒缓压力 热循环是强制性的。

• 无损检测 (NDT) : 需要进行 100% 超声波测试 (UT)，以确保轴中心不存在直径超过 1 米的内部“夹杂物”。

常见问题解答：水轮机锻件

Q1：为什么不锈钢13Cr4Ni在液压锻件中如此常见？

• 一个 : 它提供了独特的平衡。它的硬度足以抵抗水中淤泥的“砂纸”效应（侵蚀），但它具有足够的“冲击韧性”来处理偶尔穿过涡轮机的碎片（原木、岩石）。

Q2: 如果锻造转轮因气蚀而损坏，可以修复吗？

• 一个 : 是的。与某些专用合金不同，马氏体不锈钢锻件可以使用专用焊条（如 一个WS E309L）进行高度“修复”。这一点至关重要，因为更换跑步者可能会花费数百万美元并需要一年多的时间。

Q3: 这些锻件可以达到多大？

• 一个 : 对于三峡大坝这样的大型工程，涡轮轴可以超过 100吨 在一次锻造中，需要一些世界上最大的液压机（高达 15,000-20,000 吨的力量）。

Q4：有“混合型”跑者的趋势吗？

• 一个 : 是的。许多现代制造商使用 锻焊 方法：形状复杂的叶片单独锻造以获得最大强度，然后焊接到中央锻造轮毂上。这结合了锻造的强度和装配的设计灵活性。