大型汽轮机转子锻件缺陷分析

许燕燕 苏继伟

(石钢京诚装备技术有限公司，辽宁115004)

汽轮机转子是汽轮机的转动部分，它包括主轴、叶轮、叶片、推力盘、轴套、联轴器以及转速表、调速器、主油泵的蜗杆等。我公司最近生产的主轴出现超声检测不合格，为了查找原因，对1支主轴进行了解剖分析。

1 超声检测情况

按照JB/T 1265—2002的要求进行检测，发现在锻件水口端距端头1 m范围内发现∅3 mm～∅6 mm连续性缺陷，最大反射当量为∅9 mm，深度在中心附近。经检测定位，发现在距端面0.4 m处缺陷最大，切取50 mm试片进行低倍、高倍、能谱等分析。

2 理化分析

2.1 低倍分析

对试片进行加工，并采用浓度15%～16.5%和温度60～80℃的工业盐酸进行酸洗，低倍检验发现试片局部有夹杂物聚集，低倍评定结果见表1，具体位置及形貌见图1、图2。

表1 低倍评定结果Table 1 Evaluation result at low magnification

图1 低倍宏观形貌Figure 1 Morphology at low magnification

图2 夹杂物聚集放大形貌Figure 2 Magnified morphology of aggregated inclusion

2.2 高倍分析

对缺陷进行查找定位，并观察高倍试样，发现存在长约2 mm的两条条形缺陷，缺陷内部充满物质，根据缺陷颜色和特征初步判定其为氧化物类夹杂物，具体形貌见图3。

2.3 能谱分析

对高倍观察到的夹杂物进行SEM观察和能谱成分测定。根据测定谱图，可知此夹杂物是以O、Al、Ca、Mg、Fe为主的氧化物类夹杂物，具体形貌及谱图见图4和图5。

(a)50×(b)100×图3 条形缺陷形貌Figure 3 Morphology of strip defect

图4 SEM形貌Figure 4 SEM morphology

图5 谱图成分Figure 5 Spectral composition

3 分析讨论

低倍检验发现试片局部有夹杂物聚集，经高倍观察、超声检测定位缺陷为长约2 mm的两条条形缺陷，缺陷内部充满物质，根据缺陷颜色和特征初步判定其为氧化物类夹杂物，经SEM观察和能谱成分测定可知此缺陷是以O、Al、Ca、Mg、Fe为主的氧化物类夹杂物。钙铝酸盐夹杂物和镁铝尖晶石夹杂物是造成锻件超声检测超标的原因。钙铝酸盐夹杂物是保护渣(CaO-Al2O3-SiO2)与钢液相互作用的产物，镁铝尖晶石夹杂物可能来源于炉渣和钢包炉衬耐火材料(MgO-C砖)，也有可能是钢液本身反应的产物[1]。

4 结论

(1)各种检验结果表明，导致超声检测不合格的原因为钙铝酸盐夹杂物和镁铝尖晶石夹杂物。

(2)分析表明，钙铝酸盐夹杂物是保护渣(CaO-Al2O3-SiO2)与钢液相互作用的产物，镁铝尖晶石夹杂物可能来源于炉渣和钢包炉衬耐火材料(MgO-C砖)。通过冶炼和铸锭过程中加强钢水质量的控制可解决此类问题。

[1] R.凯斯林. 钢中非金属夹杂物[M]. 鞍山：鞍钢钢铁情报研究所，1980.