《核电汽轮机叶片用钢》编制说明

《核电汽轮机叶片用钢》编制说明
中电投核电技术中心（北京）有限公司
2015年07月
一、任务来源及计划要求
根据《国家能源局关于下达2014年第二批能源领域行业标准制（修）订计划的通知》（国能科技（2015）12号）的要求，制订NB标准《核电厂汽轮机叶片用钢技术要求》（项目编号：能源20140727），一般情况下，计划项目的节点要求如下：
2015年9月30日前，完成项目征求意见稿；
2016年6月30日前，完成项目送审稿；
2016年10月31日前，完成项目报批稿。

二、编制过程
《核电汽轮机叶片用钢》对我国核电汽轮机叶片用钢的订货要求、尺寸、外形及其允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志及质量证明书等进行了规定。

所涉及到包括制造计划和制造过程监控的质量检验计划文件，订货合同、订单或技术协议书内容，尺寸、外形及允许偏差，冶炼方法、交货状态、力学性能、表面质量、低倍组织、发纹、无损检测、金相组织、特殊要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证明书等要素进行了说明，旨在进一步规范、改进和完善核电汽轮机叶片用钢制造、检验、质量保证体系，提高核电相关设备制造业水平。

此标准的编制是在收集和整理国内生产核电汽轮机叶片材料的钢厂、生产核电汽轮机叶片的制造厂、加工叶片及总装核电汽轮机的汽轮机厂以及汽轮机最终用户的核电厂在核电汽轮机叶片用钢的需求、生产及叶片制造及使用活动中的实践基础之上，遵照国家相关核电法律法规要求，结合我国现行核电用设备订货及监造管理实际，参照现行有关叶片材料国家标准的执行情况及反馈信息，制定《核电汽轮机叶片用钢》标准。

依据标准化工作导则的规定和要求完成编写任务，使该标准更加符合核电厂汽轮机叶片用钢的技术需求，并结合核电厂的设备采购管理要求，为钢厂、锻造厂及汽轮机厂在制造核电用汽轮机叶片用钢时的生产、供/订货、检验、验收等提供参考。

该标准文件经过了项目组内外部多次集中讨论和技术中心内较为严格的编、审、校、批过程。

技术中心在8月18日主持召开了标准征求意见稿的讨论会，邀请上海汽轮机厂、东方汽轮机厂、抚顺特钢、宝钢特钢、攀枝花长城特钢、四川六合锻造有限公司、钢铁研究总院、国家核电等涵盖核电汽轮机叶片钢铁生产单位、叶片加工单位、汽轮机生产单位、核电公司、研究院所的专家对该标准进行了逐条逐句的审查，对标准的技术性描述、格式、用词、语气等方面进行了全面把关，提出了很多建设性的指导意见。

标准任务原名称为《核电厂汽轮机叶片用钢技术要求》，参会专家讨论认为该名称限制了标准适用范围，该标准规定的材料种类、性能标准及相关检验指标充分考虑核安全要求，所规定的技术标准适用于核电机组用汽轮机叶片要求，同时标准本身包含汽轮机用钢相关的技术要求，无须在名称上提及技术要求。

因此建议将该标准名称改为《核电汽轮机叶片用钢》。

参会专家针对审查过程中专家的每一条意见和建议，项目组均进行了认真细致的分析、修改和整理，最后形成了目前本标准的征求意见稿。

三、调研和分析工作
项目组成立后，项目组成员充分消化了国内相关资料。

在分析相关资料的基础上，对上海汽轮机厂、上海宝钢特钢、上海发电设备成套设计研究院、钢铁研究总院、无锡燃气透平有限公司、山
东核电有限公司、哈尔滨汽轮机厂、东方汽轮机厂等叶片用钢生产单位、叶片制造单位、汽轮机制造单位、汽轮机使用单位、研究院所进行了调研，了解核电汽轮机叶片从材料到成品的设计、加工、制造及使用情况。

我国核电起步晚于火电，核电汽轮机的设计和生产借鉴了火电汽轮机的成熟经验，又因二者在发电蒸汽参数上的差别，所以在汽轮机叶片在设计及材料选用及制造等方面有所差别。

我国核电用汽轮机经历了从技术引进到消化吸收最后逐步实现国产化的过程，核电汽轮机叶片材料从最初的国外进口方式，逐渐发展为国内自主生产，并随着国内制造业装备水平及制造工艺的不断提升，及核电汽轮机运行经验的积累反馈，用于核电汽轮机叶片上的材料在成分控制、质量要求等方面的标准也随之不断提高，并且有新的成熟材料开始用于核电汽轮机叶片的生产制造。

我国早期发布的汽轮机叶片标准形成于上世纪90年代，其主要适用于火电汽轮机叶片材料的要求，上世纪末我国才开始发展核电，20多年来技术的发展早期的标准并不完全使用与现在的核电汽轮机叶片对材料的要求。

我们针对近年来核电汽轮机叶片的实际使用情况，同时考虑到核电注重设备的安全性与可靠性，结合核电厂的生产实际纳入了核电质量保证体系的相关要求，编制了本标准，并征求专家意见，形成本征求意见稿。

四、主要技术内容的说明（包括技术参数与指标的确定依据、修订标准的各修订点及其理由等）
本标准主要从以下方面对核电厂汽轮机叶片用钢技术要求进行了统一的规定：
1)订货要求；包括核电汽轮机叶片用钢总体要求，制造和质量控制计划文件，以及合同、
订单或技术协议内容。

其中制造和质量控制计划文件是根据核电质量保证体系的相关
要求编写，体现核安全文化，对核电相关设备的采购及监造的管理文件体系要求做出
明确的规定。

2)尺寸、外形及允许偏差；根据调研国内叶片制造方法及技术水平的情况，核电汽轮机
叶片材料的坯料可以按照加工方法和外形分类为热轧圆钢、扁钢和方钢，锻制圆钢、
方钢和扁钢、特殊尺寸要求的钢坯。

标准中根据国内钢厂及锻造厂的实际生产能力对
每一类叶片坯料的尺寸要求及误差范围进行了详细的规定。

3)技术要求；包括牌号及化学成分、冶炼方法、交货状态、力学性能、表面质量、低倍
组织、发纹、无损检测、金相组织、特殊要求；
牌号及化学成分：根据核电汽轮机工作蒸汽参数特点及汽轮机叶片材料的发展情况，
筛选出国内三大主机制造厂目前使用的10种核电汽轮机叶片材料纳入该标准，各牌
号材料的成分范围根据核电汽轮机叶片制造及使用要求进行了严格控制，S、P元素的
含量更加严格。

冶炼方法：根据目前国内钢厂的设备装备水平，核电汽轮机叶片钢的冶炼普遍使用技
术先进的电渣重熔技术，这为提高钢坯的产品质量提供了可靠的保证。

同时对于生产
工艺成熟质量可以得到保证的其他技术冶炼的技术在需方同意的条件也允许使用。

交货状态：目前国内钢厂向叶片制造厂交货的钢材状态为退火或高温回火，按照硬度
测试结果进行验收，标准中对核电汽轮机用的每一类材料的钢材交货状态的热处理方
式及硬度进行了明确的规定。

同时规定如果供需双方协商同意钢材的交状态也可以采用其他热处理形式。

力学性能：标准中对核电厂汽轮机叶片用的各类钢材的热处理制度进行了规定，并且从规定塑性延伸强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率、冲击吸收能及硬度6个指标对材料的力学性能要求进行规定。

对于不同材料采用不同的热处理制度其力学性能不同，因此在标准中按照热处理制度的差别将材料分成不同的组别，在每个组别中包含材料采用的不同热处理制度及对应的力学性能指标。

表面质量：核电汽轮机叶片用钢在生产过程中表面会存在多种有害的缺陷，这些缺陷如果不及时清除，在后续的加工过程中会遗留在叶片中，对叶片的验收质量及使用性能造成有害的影响。

按照现代核电汽轮机叶片的加工方法对原材料的要求，在标准中根据钢材的尺寸分类对缺陷的种类要求及清理深度进行了规定。

低倍组织：钢材的低倍组织观察可以确定材料中是否存在低倍缺陷，包括缩孔、孔洞、气泡、夹杂及裂纹。

钢材中存在的这些缺陷对加工成的叶片性能具有非常严重的影响，因此标准中规定叶片的低倍组织要均匀，且不得有目视可见的上述缺陷。

不可避免的局部缺陷按照相应标准进行检验，为保证其不影响叶片的使用性能规定一般疏松、中心疏松不得大于25mm。

发纹：发纹是影响叶片性能的一个重要冶金缺陷。

国内叶片钢生产厂家采用成熟的塔形试样技术检验发纹。

为保证核电汽轮机叶片的质量可靠性，在标准中严格发纹的要求，从检验试样中发纹的数量、长度方面进行严格限制。

同时，目前国内冶金质量不断提高且稳定，已经可以很好的控制钢材中的发纹，为此，在标准中也同时规定，若供方可以保证发纹合格，并经需方认可，发纹可以不进行检查。

无损检测：国内钢厂的核电汽轮机叶片用钢的无损检测采用技术成熟可靠的超声检测方法。

根据超声检测的原理按照钢材的厚度确定不同的合格标准。

对于存在的缺陷问题按照核电安全管理要求做好相应的记录。

金相组织：核电汽轮机叶片用钢的金相组织从晶粒度、δ-铁素体及非金属夹杂物三个对叶片使用性能有影响的因素进行了规定。

晶粒度要求均匀，避免粗晶存在；δ-铁素体根据实际的冶炼水平，针对不同材料有不同的规定；非金属夹杂物有4种类别，标准中按照每种非金属夹杂物的级别和总和级别进行规定，严格限制非金属夹杂物的含量。

特殊要求：考虑到叶片生产过程中的需求，供需双方可以在上述技术要求的基础上，在合同中注明其他特俗要求，以满足生产及质量控制需要。

4)试验方法：包括化学成分检验、交货硬度检验、拉伸性能检验、冲击性能检验、低倍
组织检验、铁素体检验、非金属夹杂物检验、晶粒度检验、发纹检验、外形及尺寸检验、表面质量检验；各项试验方法中规定了检验的内容、取样的数量、取样部位及试验方法采用的标准。

在考虑钢厂的实际检验条件下，适当提高检验的取样数量以保证
核电汽轮机用钢的要求。

5)检验规则：包括检查和验收、组批规则、取样数量和取样部位、复验与判定规则。

上
述内容采用行业惯例及遵循国家相关标准执行。

6)包装、标志和质量证明书：该方面要求按照国家标准执行。

这六个方面的内容覆盖了核电汽轮机叶片用钢的所有要素，达到了我国核电汽轮机叶片生产中的要求，所提出的相关规定和要求可以直接在我国核电汽轮机叶片生产制造中应用。

五、与国内同类文件的对比分析
目前，国内汽轮机生产相关企业及汽轮机叶片用钢的生产企业在汽轮机叶片用钢的供/订货方面主要参考GB/T8732《汽轮机叶片用钢》标准中的技术要求，该标准最早发布与1988年，当时我国的核电厂刚刚开始建设，该标准主要适用于火电厂汽轮机叶片，经过2004年和2014年两次修订，随着生产技术的提高，相关技术要素也随之有所变化。

所含材料体系牌号按照新的标准要求重新命名，并纳入了新的材料或淘汰了不适用的材料，材料种类由10种，变为9种，最新版标准中涵盖12种材料。

但所含材料主要适用于火电厂汽轮机叶片，部分材料可用于核电厂汽轮机叶片但并不全面。

本标准收集整理了我国核电用汽轮机叶片材料，并提出符合核电汽轮机工作环境对材料的要求，并根据核电厂设备采购及监造中质量管理要求增加材料的质量保证体系，根据材料差异适当提高材料性能及检验要求。

本标准已基本满足核电汽轮机叶片的技术要求及质量管理要求，可以为国内核电汽轮机叶片用的热轧、锻制钢材的订货、检验和验收提供参考。

六、实施标准的要求和措施的建议
本标准颁布后将适用于国内核电用汽轮机叶片用的热轧、锻制钢材的订货、检验和验收。

七、参考资料
GB/T 1.1-2009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写
GB/T 222-2006 钢的成品化学成分允许偏差
GB/T 223.3 钢铁及合金化学分析方法二安替比林甲烷磷钼酸重量法测定磷量
GB/T 223.11 钢铁及合金铬含量的测定可视滴定或电位滴定法
GB/T 223.13 钢铁及合金化学分析方法硫酸亚铁铵滴定法测定钒含量
GB/T 223.14 钢铁及合金化学分析方法钽试剂萃取光度法测定钒含量
GB/T 223.16 钢铁及合金化学分析方法变色酸光度法测定钛量
GB/T 223.17 钢铁及合金化学分析方法二安替比林甲烷光度法测定钛量
GB/T 223.18 钢铁及合金化学分析方法硫代硫酸钠分离-碘量法测定铜量
GB/T 223.19 钢铁及合金化学分析方法新亚铜灵-三氯甲烷萃取光度法测定铜量
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GB/T 223.25 钢铁及合金化学分析方法丁二酮肟重量法测定镍量
GB/T 223.26 钢铁及合金钼含量的测定硫氰酸盐分光光度法
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GB/T 223.36 钢铁及合金化学分析方法蒸馏分离-中和滴定法测定氮量
GB/T 223.37 钢铁及合金化学分析方法蒸馏分离-靛酚蓝光度法测定氮量
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GB/T 11170 不锈钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法（常规法）
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GB/T 20123 钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法（常规方法） GB/T 20124 钢铁氮含量的测定惰性气体熔融热导法（常规方法）
YB/T 4402 马氏体不锈钢中δ铁素体含量金相测定法。