《大中型發電機用高錳無磁鋼護環鍛件》團體標準編制說明一、任務來源本文件由中國特鋼企業協會提出并歸口，冶金工業規劃研究院作為標準組織協調單位。根據中國特鋼企業協會團體標準化工作委員會團體標準制修訂計劃，由天津重型裝備工程研究有限公司、冶金工業規劃研究院等單位共同參與起草，并共同參與前期研究、調研和標準的編制、修改、技術數據驗證以及標準推廣等工作。二、制定本文件的目的和意義在汽輪發電機轉子上，磁場繞組線從轉子本體圓柱表面加工出的縱向槽兩端引出來，并連成感應線圈回路。這些引出槽端的繞線，用一個叫“護環”的鋼簡體來固定，以抵抗離心力的作用。考慮到電磁效應，主要是為了降低產生額定磁場所必需的功率，最好采用無磁鋼護環。護環在運行中，高應力、腐蝕、疲勞等情況是護環遇到的，護環用材料的屈服強度、抗腐蝕性等成為關注的重點，目前較常用的材料包括50Mn18Cr4、1Mn18Cr18N等產品。隨著我國汽輪發電機行業的快速發展,對于汽輪發電機組用鋼材料及產品質量的要求也不斷提高。鋼質護環作為發電機的關鍵部件之一,因其所起的作用及受力狀態,要求具備超高的強度、良好的塑韌性、無磁性及優良的抗應力腐蝕能力。20世紀80年代中后期開始，國內開始引進使用1Mn18Cr18N護環鋼，并逐步取代傳統的50Mn18Cr4N和50Mn18Cr4WN系列護環鋼。我國鋼鐵企業及鍛造企業紛紛攻破了相應技術，通過電渣重熔，VOD冶煉，電爐+爐外精煉等冶煉加鍛造工藝路線生產相應產品。目前機械行業制定《汽輪發電機Mn18Cr18N無磁性護環鍛件技術條件》（JB/T7030-2014）《汽輪發電機Mn18Cr5系無磁性護環鍛件技術條件》（JB/T1268-2014），該標準為機械行業通用標準，制定時間較早，相關技術要求急需更新，對鋼鐵企業指導較少。本標準的制定更好的支撐大型鍛件標準體系，系統樹立發電機護環用高錳無磁鋼標準規范。三、標準編制過程標準牽頭單位天津重型裝備工程研究有限公司具有較強的細分領域無磁鋼護環鍛件產品生產經驗，為進一步完善鍛鋼材產品標準體系，大型水電工程安全，天津重型裝備工程研究有限公司等單位積極配合起草組開展標準預研等基礎工作，標準研制過程中，編制組廣泛收集國內外技術資料，比對現行有效標準，結合國內外無磁性護環鍛件生產現狀，著重調研下游行業重點關注的技術指標，并廣泛征求利益相關方意見，強化標準的適用性、先進性和公正性，提升標準應用實施效果。2025年2月：中國特鋼企業協會團體標準化工作委員會（以下簡稱團標委）秘書處給各位委員發出團體標準立項函審單。到立項函審截止日期，沒有委員提出不同意見；2025年2月：團標委正式下達《大中型發電機護環用高錳無磁鋼》團體標準立項計劃（2025年第一批）。團體標準立項后，天津重型裝備工程研究有限公司、冶金工業規劃研究院相關人員組成了標準起草組，提出了標準編制計劃和任務分工，并開始標準編制工作。2025年2~4月：進行起草標準的調研、問題分析和相關資料收集等準備工作，完成了標準制定提綱、標準草案；2025年4月：計劃召開標準啟動會，圍繞標準草案進行討論，按照與會意見和建議進行修改，將《大中型發電機護環用高錳無磁鋼》名稱修改為《大中型發電機用高錳無磁鋼護環鍛件》，形成征求意見稿并發出征求意見；四、標準編制原則一是滿足用戶使用需要的原則。標準牽頭單位天津重型裝備工程研究有限公司具有較強的細分領域護環鍛件產品生產經驗，并做到行業領先地位，力爭達到“科學、合理、先進、實用”。二是實踐標準供給側改革的原則。進一步完善鋼材產品標準體系，保證大型水電工程安全，爭取實現團體標準的“及時性”、“先進性”和“市場性”的要求。三是技術創新的原則。在與國家標準體系協調一致的基礎上，結合國內外發電機護環用高錳無磁鋼產品生產現狀，著重調研下游行業重點關注的技術指標，在高強度牌號，厚度范圍區間，力學性能指標等方面進行技術創新，在標準中充分體現新產品的技術特點。五、標準的研究思路及內容（一）編制思路《大中型發電機用高錳無磁鋼護環鍛件》主要以解決日益發展的大中型發電機機組生產和市場需求為導向，進行標準設計與研制。隨著變速抽水蓄能裝備自主化和大規模工程應用，為我國大型變速抽水蓄能機組工程應用提供技術支撐。考慮其安全使用，對護環用高錳無磁鋼提出了高強度、高韌性、抗開裂性能等技術要求，需要重點研究并實現高端護環用高錳無磁鋼，解決成分偏析、高溫熱塑性差、變形溫度區間窄、開裂嚴重、高強度要求等技術難題。本文件在編制過程中以JB/T7029-2004、JB/T1268-2014、JB/T7030-2014標準為指導，完善各級別強度力學性能指標，補充1310MPa強度級別產品及相應性能指標，面對火電、水電和核電等下游客戶關注的技術指標進行完善補充，使標準更具有針對性和實用性。（二）標準技術框架本文件包含以下部分前言1范圍2規范性引用文件3術語和定義4訂貨要求5制造工藝6技術要求7檢驗規則和試驗方法8驗收和質量證明書9標志和包裝（三）主要技術內容1、標準名稱依據標準討論會意見，本文件的名稱為《大中型發電機用高錳無磁鋼護環鍛件》。2、范圍本章對文件內容、適用范圍和產品用途進行了規定。其內容包括大中型發電機用高錳無磁鋼護環的訂貨要求、制造工藝、技術要求、檢驗規則和試驗方法、驗收和質量證明書、包裝和標志等規定，火力發電、水力發電、核能發電等大中型發電機用高錳無磁鋼護環鍛件（以下簡稱“護環”）。原行業標準主要針對火電汽輪發電機的應用，本文件將火電、水電和核電等領域需求全部納入指標中，適用于更多領域發電機需要。3、規范性引用文件基于文件內容，對涉及的檢測方法標準、包裝、標志和質量證明書標準、尺寸、外形、重量及允許偏差標準等進行了引用。根據相關標準最新發布版本，重新梳理了引用標準。4、術語和定義本文件沒有需要界定的術語和定義。5、訂貨要求根據行業通用情況，規定在本文件規定產品時，需方應提供相應要求：1)需方應在訂貨合同或技術協議中說明采用的標準、材料牌號、鍛件強度級別、響應技術要求和檢驗項目，以及其他附加說明。2)訂貨時需方應向供方提供粗加工圖樣（必要時提供精加工尺寸），同時還應在圖樣上標明取樣位置。3)需方應在圖樣上標注選用的材料牌號，在技術條件上標注本標準編號和選用的強度級別并按如下標注：6、制造工藝6.1冶煉按照通用的生產方式，本文件要求鍛件應采用電渣重熔冶煉。6.2鍛造根據實際生產的情況，以及天津重型裝備工程研究有限公司生產工藝的創新，增加輾環成形變形強化方式。本文件要求鍛件用鋼錠的上、下端應有足夠的切除量，以確保鍛件無縮孔和嚴重的偏析。鍛件應在有足夠能力的鍛壓機上鍛造，以確保鍛件整個截面充分鍛透。鍛件應在室溫或稍高于室溫的溫度下采用適當的方法進行變形強化，如楔塊擴孔、輾環成形、液壓脹形方法等。6.3熱處理根據實際生產的情況，本文件要求護環應在熱成形后和變形強化前進行固溶處理。變形強化后護環應進行消除應力處理。去應力退火時護環應以不超過40℃/h的速度加熱到340℃~360℃，保溫10h~12h，然后以不超過40℃/h的速度冷卻，以保證尺寸的穩定性。6.4機械加工根據實際生產的情況，本文件要求護環應在變形強化前進行粗加工。發運的護環應加工到需方圖樣所標明的尺寸，并符合表面粗糙度要求。6.5焊接護環在制造和包裝運輸過程中不得焊接。7、技術要求7.1牌號和化學成分牽頭單位根據JB/T7030和JB/T1268進行材料合金化設計確定產品牌號，本文件根據企業的實際情況，并參考行業標準確定牌號和化學成分如表1。與行標要求一致。表1牌號和化學成分標準牌號化學成分（質量分數）/%CMnSiPSCrAlNB本文件1Mn18Cr18N≤0.1217.50~20.00≤0.80≤0.050≤0.01517.50~20.00≤0.030≥0.47≤0.001JB/T70301Mn18Cr18N≤0.1217.50~20.00≤0.80≤0.050≤0.01517.50~20.00≤0.030≥0.47≤0.001本文件50Mn18Cr50.40~0.6017.00~19.000.30~0.80≤0.060≤0.0253.50~6.00———JB/T126850Mn18Cr50.40~0.6017.00~19.000.30~0.80≤0.060≤0.0253.50~6.00———本文件50Mn18Cr5N0.40~0.6017.00~19.000.30~0.80≤0.060≤0.0253.50~6.00—≥0.08—JB/T126850Mn18Cr5N0.40~0.6017.00~19.000.30~0.80≤0.060≤0.0253.50~6.00—≥0.08—7.2力學性能本文件綜合產品的相應強度設定各級別相應等級，綜合各行業標準指標和下游需求，本文件設定強度級別再585mpa~1170mpa范圍內覆蓋更多下游所需的強度范圍，增加1310MPa強度級別。結合生產實際情況，760MPa強度以下一般采用50Mn18Cr5和50Mn18Cr5N生產，力學性能和工藝性能指標設定參考JB/T1268并增加沖擊性能要求，760MPa強度及以上一般采用1Mn18Cr18N生產力學性能和工藝性能指標設定參考JB/T7030。并提升了830MPa~1070MPa強度級別沖擊要求和1030MPa~1170MPa強度級別斷后伸長率要求。表2力學性能和工藝性能標準鍛件強度級別Rp0.2/MPaabRm/MPaabA/（%）Z/（%）KV2/J對應牌號≥本文件1585735253510050Mn18Cr5、50Mn18Cr5NJB/T12685857352535—本文件2640785203510050Mn18Cr5、50Mn18Cr5NJB/T12686407852035—本文件376083025601221Mn18Cr18NJB/T7030760830256095本文件483086023581021Mn18Cr18NJB/T70308308602358—本文件593093019561021Mn18Cr18NJB/T7030930930195681本文件696596517551021Mn18Cr18NJB/T7030965965175579本文件7100010001554821Mn18Cr18NJB/T703010001000155475本文件8103010301553821Mn18Cr18NJB/T703010301030145372本文件9107010701552751Mn18Cr18NJB/T703010701070135268本文件10114011401251541Mn18Cr18NJB/T703011401140105154本文件11117011701250471Mn18Cr18NJB/T703011701170105047本文件12131013791030471Mn18Cr18N注1：同鍛件強度級別的拉伸、沖擊試樣均取自同一護環上。注2：測Rm、Rp0.2、A、Z時，試驗溫度為95℃~105℃；測KV2時試驗溫度為室溫20℃~27℃。表中kV2值為同組試樣的最低值。a在同一試環上，Rm和Rp0.2測的結果的波動值均不應超過100MPa。b如果Rm和Rp0.2達到高一級的性能指標時，A、Z和KV2等可按高一級的性能指標考核。7.3殘余應力發動機護環用鍛件對殘余應力較為關注，在運行過程中影響運轉的效率，降低服役壽命。本文件提出參殘余力的要求，鍛件殘余應力不應超過表2規定的屈服強度下限的10%。與行業標準要求一致。7.4晶粒度鍛件的晶粒度應為GB/T6394規定的2級或更細，與行業標準要求一致。7.5無損檢測要求鍛件內部的裂紋、孔隙等十分影響運行的壽命，本文件提出無損檢測要求。一般要求包括鍛件應無裂紋、條狀夾雜、折疊和其他影響使用的缺陷。表面局部缺陷可以鏟除，鏟除深度不得超過精加工余量的75%。并提出液體滲透檢測、超聲檢測、磁導率測定要求。1）液體滲透檢測應對每個護環的所有表面進行液體滲透檢測。液體滲透檢測結果要求如下：a）表面不應有任何缺陷顯示。b）需方在精加工后的鍛件表面進行液體滲透檢測，在護環整個精加工表面都不應有任何缺陷顯示。但個別缺陷經需方設計人員同意后可進行局部打磨。2）超聲檢測每個鍛件均應進行超聲檢測。整個外圓采用橫波和縱波檢測，兩端面采用縱波檢測。超聲檢測結果要求如下:a）當采用橫波檢測時，不應超過1/2參考線的認可缺陷信號。b）任意100mm寬度的全圓范圍內，在1/2參考線和1/4參考線之間的缺陷信號不應超過4個，且任意相鄰兩缺陷之間的距離不應小于50mm。當缺陷信號超過4個時，應予以記錄并經雙方協商解決。c）對由于護環鍛件的粗晶或顯微組織使V型槽反射信號不能從噪聲電平中區別出來的護環應拒收.d）外圓檢測時，不得有大于或等于當量直徑1.6mm的缺陷存在:端面縱波檢測時，底波下降幅度不大于6dB。缺陷部位與相鄰材料完好部位底波比較時，底波下降幅度不大于6dB7.6磁導率護環鍛件防止端部因漏磁造成損耗與運轉中產生渦流，所以導磁率要低，所以本文件規定?在磁場強度為100Oe(奧斯特，1Oe=79.57A/m)時，鍛件的相對磁導率μt應不大于1.05H/m。7.7應力腐蝕試驗護環需要在高溫、高轉速、強磁場等極端環境下長期承壓運行，需要承受較高的應力，特提出應力腐蝕的要求。在試生產護環期間，應對第一件護環成品做應力腐蝕試驗。試驗后材料不應存在應力腐蝕裂紋顯示。但如原材料供應廠家相同，則應提供以往的應力腐蝕試驗報告。7.8尺寸和表面粗糙度護環尺寸、公差和表面粗糙度均應符合訂貨圖樣的規定。8.檢驗規則和試驗方法本文件參照行業標準規定檢驗規則和試驗方法。8.1化學成分分析根據實際生產檢測和下游要求的情況，本文件要求供方應對每爐鋼液進行熔煉分析，以測定表1規定元素的百分比含量。采用電渣重熔時，應以母材熔煉成分為準。采用不同爐母材電渣重熔時，各爐母材熔煉成分均應符合表1的規定。需方進行成品復核分析，試樣應取自鍛件延長段1/2壁厚處的任意一點，也可取自力學性能試樣上。化學成分分析應按GB/T223（所有部分）、GB/T4336、GB/T20124規定的方法或能保證分析質量的其他方法進行。8.2力學性能試驗高溫拉伸試驗按照GB/T228.2的規定進行，沖擊試驗按照GB/T229的規定進行。拉伸試樣和沖擊試樣應在變形強化及消除應力處理后切取。按鍛件訂貨圖樣，由供需雙方各在鍛件一端延長段上切取試環進行試驗。取樣位置按圖1及訂貨圖樣的規定。試樣數量按表3及訂貨圖樣的規定表3試樣數量單位名稱試樣部位試樣類型試樣數量供方中環拉伸4磁導率1內環沖擊4需方中環拉伸4磁導率1內環沖擊4注1：當護環的壁厚小于或等于80mm時，應取中環的切向試樣進行理化檢驗。8.3殘余應力測定應采用切環法或供需雙方協商確定的其他方法測定殘余應力。采用切環法測定殘余應力時，供需雙方各在鍛件的一端延長段1/2壁厚處切取25mmx25mm圓環，用測量該圓環切割前后6個位置的變形量的平均值的方法來計算殘余應力，計算公式(1)如下：σt=E式中：σt——殘余應力，單位為兆帕(MPa)；E——材料的彈性模量，單位為兆帕(MPa)；Δ——直徑增量的代數值，單位為毫米(mm)；D——切割前環的外徑，單位為毫米(mm)。任一鍛件，當測定殘余應力不合格時，允許重新進行去應力處理。8.4晶粒度檢驗晶粒度測定按GB/T6394規定的方法進行。晶粒度試樣取自力學性能試環，并在徑向一縱向的截面上進行測定。8.5無損檢測鍛件超聲檢測按JB/T4010規定的方法進行。在橫波檢測時，增加1/4標準線。液體滲透檢測按ASTME165規定的方法進行。磁導率檢測按GB/T3656的規定進行。8.6應力腐蝕試驗應力腐蝕試驗條件為:a）彎曲應力：590MPa;b）腐蝕介質：36%Ca(NO3)+3%NH4NO3+61%H2O;c）試驗溫度室溫：(20℃~25℃):d）試驗時間：不小于1000h。試驗試樣應取在靠近環的內側相對位置，共取2個試樣。試驗采用四點彎曲定變形法，要求應力應加載于環的凸面上。8.7復試根據檢測過程中的不符合提出復試的要求，如果力學性能、應力腐蝕、磁導率、晶粒度試驗中不符合要求，允許在鍛件上于原試樣相鄰部位取2個試樣進行復試。2個試樣復試結果應全部滿足規定要求，否則鍛件不得使用。如因裂紋造成試驗結果不合格者，不得