环芯法和X射线法测量大型轮盘锻件的残余应力

王庆伟

(上海电气上重铸锻有限公司，上海200245)

转子锻件是汽轮机组的核心部件，随着机组容量增大，转子锻件的尺寸及重量不断增加，如百万千瓦级核电汽轮机整锻低压转子需要600 t级钢锭锻制，国内乃至全球具备这种特大型锻件稳定制造能力的重机厂亦是屈指可数。较整锻结构转子而言，核电低压焊接结构转子具有运行应力低，单个锻件尺寸小、易于制造及超声检测可靠性高等优点，被世界上多家汽轮机制造厂商选用[1-3]。

行业标准一般要求，锻件残余应力不得超过其屈服强度下限值的8%[1]，核电焊接低压转子大型轮盘锻件屈服强度要求不低于700 MPa，而残余应力要求不超过40 MPa，较行业标准提出了更高的要求。因此，获得符合标准要求的残余应力是轮盘锻件研制的难点之一。

残余应力的测试方法很多，目前行业内比较认可的有切环法、盲孔法、环芯法等机械方法，也有X射线法、中子衍射法、超声波法、磁性法等物理方法[2]。本文介绍的轮盘锻件采购技术规范要求按JB/T 8888—1999采用环芯法测定，而本产品作为国产化首件，辅助采用了X射线法，共同证明锻件的残余应力确实处于较低水平。

1 测试方法

1.1 环芯法

环芯法是一种测试残余应力的机械方法，JB/T 8888—1999有详细介绍。环芯法的测试原理是通过对工件表面铣环槽，使测试区域与其余周边本体“隔离”开，残余应力得以释放，粘贴在工件表面的应变片将变化的电信号模拟成应变值。测量前，需将应变片粘贴在工件表面之上，通过用环形刀头包围应变片在工件表面铣环槽，读取铣槽2 mm深和4 mm深的应变值，通过公式计算出应变值。……