GB/T 28559-2012 超临界及超超临界汽轮机 叶片

　　ICS 27. 040 K 54

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 28559—2012

　　超临界及超超临界汽轮机 叶片

　　Supercriticaland ultra-supercriticalturbine—Blades

　　2012-06-29发布 2012-11-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 28559—2012

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由中国电器工业协会提出并归 口 。

　　本标准起草单位 : 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 、机械工业北京电工技术经济研究所 、东方汽轮机有限公司 、上海汽轮机厂有限责任公司 、北京北重阿尔斯通有限责任公司 、无锡透平叶片有限公司 。

　　本标准主要起草人 :倪永君 、李庆 、崔建国 、卢琛钰 、吴其林 、王伟莉 、李湘军 、吕智强 、段中旭 。

　　Ⅰ

　　GB/T 28559—2012

　　超临界及超超临界汽轮机 叶片

　　1 范围

　　本标准规定了超临界及超超临界汽轮机静 、动叶片的一般要求 、叶片材料 、锻件 、静叶片及动叶片制造要求 、检测 、包装与标志等技术要求 。

　　本标准适用于超临界及超超临界汽轮机静 、动叶片 。其他型式的汽轮机静 、动叶片也可参照执行 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 2900. 46 电工名词术语 汽轮机及其附属装置

　　GB/T 6402 钢锻件超声检测方法

　　GB/T 8732 汽轮机叶片用钢

　　JB/T 3073. 4 汽轮机精锻动叶片 技术条件

　　JB/T 3073. 5 汽轮机用铸造静叶片 技术条件

　　JB/T 9628 汽轮机叶片 磁粉探伤方法

　　3 术语和定义

　　GB/T 2900. 46界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　叶片 blade

　　在通流部分中用以改变汽流参数实现能量转换的零件 。一般由叶根和具有特定型面的叶身组成 。 3. 2

　　动叶(片) rotorblade

　　转子上的叶片 。

　　3. 3

　　静叶(片) stationaryblade

　　隔板 、汽缸等静止部件上的叶片 。

　　3. 4

　　导(向)叶(片) guideblade

　　通流部分中主要起导向作用的静叶 。

　　3. 5

　　直叶片 straightblade

　　叶片沿叶高截面形状相同的叶片 。

　　3. 6

　　扭叶片 twisted blade

　　叶片沿叶高截面形状不同 ,截面面积减小 ,相邻两截面有相对扭转的叶片 。

　　1

　　GB/T 28559—2012

　　3. 7

　　叶根 bladeroot

　　将叶片固定在轮盘(转子体)或汽缸(持环)上的具有一定尺寸和形状的叶片部分 。

　　3. 8

　　隔板 diaphragm

　　装有静叶片的两半圆板或整圆板 。

　　3. 9

　　围带 shroud

　　叶片的顶部具有或加装的带状金属 。

　　3. 10

　　攻角 attack angle

　　汽流进汽角和叶型几何进汽角之间的夹角(汽流进汽冲击在内弧上称为正攻角 ,汽流进汽冲击在背弧上称为负攻角) 。

　　4 一般要求

　　4. 1 气动设计

　　为降低叶片的二次流损失 ,建议采用弯叶片和后加载叶型 。

　　为了降低叶片的尾迹损失 , 叶片出汽边厚度应尽可能小 。

　　对于调峰机组 ,末级叶片的根部反动度要求大于 25% 。

　　为提高级效率 ,静叶片型线攻角的适应范围为 ±20°,动叶型线攻角的适应范围为 +10°~-15°。

　　4. 2 强度校核

　　4. 2. 1 叶片的强度校核由制造商规定 。

　　4. 2. 2 对于工作在 400 ℃以上的叶片 ,需校核叶片的蠕变强度和持久强度 。 蠕变强度的安全系数 K为 1. 4,持久强度的安全系数 K 为 1. 7。

　　4. 2. 3 各项静强度的安全系数推荐如下(以材料的常温屈服强度 σ0. 2作为考核准则) :

　　a) 叶片型线部分各截面的总应力(拉弯合成应力)安全系数 K≥1. 7;

　　b) 叶片拉筋孔削弱截面的拉应力安全系数 K≥2. 5;

　　c) 自带围带叶片的顶截面的拉应力安全系数 K≥6;

　　d) 拉筋的弯应力安全系数 K≥1. 7;

　　e) 叉型叶根削弱面拉应力安全系数 K≥3,拉弯合成总应力安全系数 K≥1. 3;

　　f) 其他形式的叶根拉应力安全系数 K≥2. 5,弯应力安全系数 K≥2. 5,拉弯合成总应力安全系数K≥1. 7;

　　g) 叶根销钉剪应力安全系数 K≥2. 7, 叶根和轮缘剪应力安全系数 K≥3,轮缘拉弯合成总应力安全系数 K≥2。

　　4. 2. 4 用有限元分析法得到的叶片局部峰值应力超过材料强度极限(σ0. 2 ) 时 ,应对部件进行低周疲劳寿命评估 。低周疲劳寿命应大于 15 000次 。

　　5 汽轮机用叶片钢

　　5. 1 叶片钢材料选择

　　根据各级叶片的工作温度及强度校核要求 ,按照 GB/T8732选择合适的叶片钢材料 ,并按 GB/T 8732

　　2

　　GB/T 28559—2012

　　要求进行原材料的生产 、制造 、检查和验收 。如用户对叶片有特殊要求 ,可制定专门的采购技术规范 。

　　静叶片可以根据工作条件选用适当的铸钢材料制造 。

　　5. 2 叶片钢防护措施

　　对于受到固体粒子侵蚀严重的叶片 ,如调节级喷嘴或中压第一级静叶 ,可采取防固体粒子侵蚀的工艺措施 。

　　5. 3 叶片的成型

　　叶片的成型方式根据设计 、使用工况及加工需要 ,可以选择满足使用要求的铣削 、锻造或铸造方法 。

　　6 叶片锻件要求

　　6. 1 投料

　　叶片锻件应按熔炼炉号投料 ,每个锻件均应在叶根处打上熔炼炉号或代号 。

　　6. 2 锻件状态

　　6. 2. 1 叶片锻件应采用抛磨和吹砂工艺 ,清除毛刺飞边 、表面氧化皮和润滑剂残留物 。

　　6. 2. 2 叶片锻件应经热处理 ,其热处理工艺制度按具体叶片选用材料的要求进行 。

　　6. 2. 3 叶片锻件经热处理后若有变形 ,可进行冷 、热校正 ,校正后应进行去应力退火 ,去应力退火温度应低于最后一次回火温度 30 ℃ ~ 50 ℃ ,缓慢冷却 。

　　6. 3 力学性能

　　经最终热处理后的叶片锻件 ,其常温力学性能应符合具体叶片选用材料的要求 。

　　6. 4 高倍、低倍组织

　　经最终热处理后的叶片锻件 ,其高倍组织性能应符合具体叶片选用材料的要求 , 当有特殊要求时按技术协议要求检查低倍流线 。

　　6. 5 无损检验

　　经最终热处理后的锻件 ,应 100%进行无损检验 , 叶片锻件根部应按 GB/T 6402进行超声波探伤检验 ,其表面应按 JB/T 9628进行磁粉探伤 。

　　6. 6 形状与尺寸

　　6. 6. 1 叶片锻件的几何形状与尺寸抽检批次为每班次首件 、中间件及末件 ,用专用检测框架和专用检测样板对叶片锻件各个典型截面进行检测 。如用户有特殊要求 ,则需要用三坐标进行抽测检查 。

　　6. 6. 2 锻件叶身最大厚度偏差应符合表 1规定 。

　　表 1 锻件叶身最大厚度偏差 单位为毫米

　　汽道高度 h

　　≤150

　　>150~ 600

　　>600~ 900

　　>900~ 1 200

　　>1 200

　　偏差

　　±1

　　+2

　　-1

　　+3

　　-1

　　+4

　　-1

　　+5

　　-2

　　6. 6. 3 交接基准三中心孔定位 , 中心孔大小和尺寸按技术协议要求 ,必要时在叶片锻件上划线来控制

　　3

　　GB/T 28559—2012

　　叶片锻件的纵向基准位置 。

　　6. 7 表面质量

　　6. 7. 1 叶片锻件表面不允许有裂纹 、折叠 、分层 ,如果有表面缺陷 ,应对这些缺陷打磨清除 ,打磨凹坑应圆滑转接 ,打磨的深度不应超过机加工余量的 1/2,宽度应不小于深度的 8倍 。

　　6. 7. 2 叶片锻件表面压痕 、碰伤 、疤痕 、机械损伤等缺陷其深度不得超过机械加工余量的 1/2。

　　7 静叶片制造表面的要求与偏差

　　7. 1. 1 汽道部分型线的粗糙度

　　汽道部分型线的粗糙度要求分别为 :

　　a) 汽道的粗糙度为 Ra1. 6 μm;

　　b) 切面的粗糙度为 Ra6. 3 μm;

　　c) 两端面的粗糙度为 Ra12. 5 μm。

　　7. 1. 2 焊接坡口与焊缝的粗糙度

　　所有焊接坡口与焊缝的粗糙度为 Ra12. 5 μm。

　　7. 1. 3 隔板内外环的粗糙度

　　隔板内外环的粗糙度为 Ra12. 5 μm。

　　7. 2 汽道部分的偏差

　　7. 2. 1 汽道高度偏差以汽道高度分挡划定 ,应符合表 2规定 。

　　表 2 汽道高度偏差 单位为毫米

　　汽道高度 h

　　≤30

　　>30~ 120

　　>120~ 400

　　>400~ 700

　　>700~ 1 000

　　>1 000

　　偏差

　　±0. 2

　　±0. 3

　　±0. 5

　　±0. 6

　　±0. 8

　　±1. 0

　　7. 2. 2 汽道喉部宽度偏差以叶片百分比分挡划定 ,平均偏差为名义喉宽的 ±3% ,其中 15%叶片允许为名义喉宽的 ±10% 。

　　7. 2. 3 汽道节圆直径偏差应符合表 3规定 。

　　表 3 汽道节圆直径偏差 单位为毫米

　　汽道节圆直径 Φ

　　≤1 000

　　>1 000~ 1 500

　　>1 500~ 3 000

　　>3 000

　　汽道节圆直径偏差

　　±1. 0

　　±1. 5

　　±2. 0

　　±3. 0

　　7. 2. 4 汽道各截面型线与检验样板之间的间隙见附录 A。

　　7. 3 厚度偏差

　　7. 3. 1 直叶片叶型最大厚度偏差 ±0. 15 mm。

　　7. 3. 2 扭叶片叶型最大厚度偏差值应符合表 4规定 。

　　4

　　GB/T 28559—2012

　　表 4 扭叶片叶型最大厚度偏差值 单位为毫米

　　型面根部宽度 B1

　　≤50

　　>50~ 80

　　>80~ 150

　　>150~ 300

　　>300

　　偏差

　　±0. 2

　　±0. 3

　　±0. 45

　　±0. 6

　　±0. 9

　　7. 3. 3 出汽边的厚度偏差由设计规定 。

　　7. 4 其他

　　7. 4. 1 总出口面积偏差为 ±3% 。

　　7. 4. 2 轴向错位偏差为 ±0. 38 mm。

　　7. 4. 3 未规定的偏差要求由设计规定 。

　　7. 4. 4 静叶片结构型式参见附录 B。

　　8 动叶片制造表面的要求与偏差

　　8. 1 粗糙度

　　8. 1. 1 汽道部分的粗糙度

　　汽道部分的粗糙度要求分别为 :

　　a) 叶片汽道的粗糙度 ,铣制叶片 Ra值不大于 0. 8 μm ,精锻叶片 Ra值不大于 1. 6 μm (汽道高度h大于 350 mm 时 ,表面粗糙度 Ra值不大于 1. 6 μm) ;

　　b) 装配内平面及内弧面表面粗糙度 Ra值不大于 3. 2 μm ,装配背平面及背弧面表面粗糙度 Ra值不大于 6. 3 μm;

　　c) 型面与叶根圆弧过渡处表面粗糙度 Ra值不大于 0. 8 μm , 型面与围带圆弧过渡处表面粗糙度Ra值不大于 1. 6 μm ,汽道两端平面部分粗糙度 Ra值不大于 3. 2 μm;

　　d) 进出汽边圆弧表面粗糙度 Ra值不大于 1. 6 μm;

　　e) 拉筋孔及倒圆角表面粗糙度 Ra值不大于 1. 6 μm。

　　8. 1. 2 连接件的粗糙度

　　连接件的粗糙度要求分别为 :

　　a) 围 带 表 面 粗 糙 度 Ra 值 不 大 于 3. 2 μm , 与 叶 片 贴 合 面 的 围 带 面 , 其 表 面 粗 糙 度 Ra 值 不 大于1. 6 μm;

　　b) 松拉筋表面粗糙度 Ra值不大于 1. 6 μm;

　　c) 铆钉头及过渡处表面粗糙度 Ra值不大于 3. 2 μm。

　　8. 2 汽道部分的偏差

　　8. 2. 1 汽道高度偏差以汽道高度分挡划定 ,应符合表 5 规定 。

　　表 5 汽道高度偏差 单位为毫米

　　汽道高度 h

　　≤150

　　>150~ 250

　　>250~ 500

　　>500~ 700

　　>700~ 1 000

　　>1 000

　　高度偏差

　　有围带

　　±0. 10

　　±0. 15

　　±0. 30

　　±0. 45

　　±0. 55

　　±0. 70

　　无围带

　　±0. 10

　　±0. 20

　　±0. 35

　　±0. 50

　　±0. 60

　　±0. 75

　　8. 2. 2 汽道喉部宽度偏差以叶片百分比分挡划定 ,平均偏差为名义喉宽的 ±3% ,其中 15%叶片允许

　　5

　　GB/T 28559—2012

　　为名义喉宽的 ±4% 。

　　8. 2. 3 汽道部分各截面型线与检验样板之间的间隙见附录 C。

　　8. 3 厚度偏差

　　8. 3. 1 直叶片叶型最大厚度偏差 ±0. 10 mm。

　　8. 3. 2 扭叶片叶型最大厚度偏差值应符合表 6规定 。

　　表 6 扭叶片叶型最大厚度偏差值 单位为毫米

　　型面根部宽度 B1

　　≤50

　　>50~ 80

　　>80~ 150

　　>150~ 300

　　>300

　　偏差

　　+0. 20

　　-0. 10

　　+0. 25

　　-0. 15

　　+0. 35

　　-0. 25

　　+0. 45

　　-0. 35

　　+0. 70

　　-0. 50

　　8. 3. 3 出汽边的厚度偏差由设计规定 。

　　8. 4 数控铣削加工型面的叶片

　　型面偏差检查采用包络线方法 ,包络线偏差应符合表 7规定 。

　　表 7 包络线偏差 单位为毫米

　　等截面叶片

　　最大厚度偏差

　　截面偏差带

　　出汽边厚度偏差带

　　+0. 20

　　-0. 20

　　+0. 20

　　-0. 20

　　+0. 10

　　-0. 05

　　变截面叶片

　　根部宽度B

　　30

　　+0. 20

　　-0. 20

　　+0. 30

　　-0. 30

　　+0. 10

　　-0. 05

　　50

　　+0. 30

　　-0. 20

　　+0. 45

　　-0. 30

　　+0. 15

　　-0. 05

　　80

　　+0. 35

　　-0. 25

　　+0. 50

　　-0. 35

　　+0. 15

　　-0. 05

　　>150

　　+0. 40

　　-0. 30

　　+0. 60

　　-0. 40

　　+0. 20

　　-0. 10

　　8. 5 型线对叶根轴向、切向的位置度

　　8. 5. 1 直叶片 :在 0~0. 30 mm 内选取 。

　　8. 5. 2 扭叶片型线对叶根轴向 、切向位置度应符合表 8规定 。

　　表 8 扭叶片型线对叶根轴向、切向位置度 单位为毫米

　　汽道高度

　　≤150

　　>150~ 400

　　>400~ 600

　　>600~ 1 000

　　>1 000

　　位置度

　　0. 35

　　0. 45

　　0. 55

　　0. 65

　　0. 70

　　8. 6 其他

　　8. 6. 1 总出口面积偏差为 ±3% 。

　　8. 6. 2 拉筋孔的偏差 ±0. 10,拉筋孔的位置度为 ϕ0. 30 mm。

　　8. 6. 3 叶片 铆 钉 头 的 偏 差 应 保 证 铆 钉 头 与 围 带 孔 的 配 合 间 隙 不 大 于 0. 4 mm。 铆 钉 头 高 度 偏 差±0.10 mm ,铆钉头对叶根型线装配中心的对称度在 0. 2 mm~0. 4 mm 内选取 。

　　8. 6. 4 叶片称重 ,汽道高度高于 150 mm 的叶片 , 均需称重排序 , 高于 300 mm 的叶片均需称重量矩

　　6

　　GB/T 28559—2012

　　排序 。

　　8. 6. 5 动叶片测频要求 :

　　汽道高度大于 300 mm 的叶片或叶片最低阶频率小于 300 Hz 的叶片 ,装前均需测叶片单只静频 ,装于同一叶轮的单只叶片频率分散度不大于 6% 。

　　对整圈连接 叶 片 的 调 频 只 需 调 开 其 三 重 点 共 振 , 三 重 点 共 振 避 开 转 速 范 围 为 2 820 r/min~ 3 090 r/min。

　　8. 6. 6 动叶片结构型式参见附录 D。

　　9 试验方法及检验规则

　　按照 JB/T 3073. 4 和 JB/T 3073. 5进行 。

　　10 标记、包装和质量证明书

　　10. 1 参照 JB/T 3073. 4 和 JB/T 3073. 5。

　　10. 2 经检查合格的静叶片成品应作如下标志 :

　　a) 检查合格标志 ;

　　b) 熔炼炉号和热处理炉号 ;

　　c) 制造厂标记 。

　　10. 3 每批交付静叶片毛坯应附有质量证明书 ,其内容为 :

　　a) 图号和订货号 ;

　　b) 材料牌号和化学成分 、力学性能 ;

　　c) 冶金质量 ,无损检测结果 ;

　　d) 交货数量 ;

　　e) 质量检验部门负责人的签章 。

　　7

　　GB/T 28559—2012

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　静叶片主要结构面与检验样板的型线间隙

　　A. 1 直叶片装配内径向面与检验样板的型线间隙

　　直叶片装配内径向面与检验样板的型线间隙应符合表 A. 1规定 。

　　表 A. 1 直叶片装配内径向面与检验样板的型线间隙 单位为毫米

　　叶片宽度 B

　　进汽部分

　　中间部分

　　出汽部分

　　<30

　　≤0. 075

　　≤0. 12

　　≤0. 03

　　30~ 50

　　≤0. 105

　　≤0. 15

　　≤0. 045

　　>50

　　≤0. 12

　　≤0. 18

　　≤0. 06

　　A. 2 直叶片装配背径向面与检验样板的型线间隙

　　直叶片装配背径向面与检验样板的型线间隙应符合表 A. 2规定 。

　　表 A. 2 直叶片装配背径向面与检验样板的型线间隙 单位为毫米

　　叶片宽度 B

　　进汽部分

　　中间部分

　　出汽部分

　　<30

　　≤0. 075

　　≤0. 08

　　≤0. 03

　　30~ 50

　　≤0. 105

　　≤0. 15

　　≤0. 045

　　>50

　　≤0. 12

　　≤0. 18

　　≤0. 06

　　A. 3 直叶片汽道内弧与检验样板的型线间隙

　　直叶片汽道内弧与检验样板的型线间隙应符合表 A. 3规定 。

　　表 A. 3 直叶片汽道内弧与检验样板的型线间隙 单位为毫米

　　叶片宽度 B