JB-T 11218-2020 风力发电塔架 法兰锻件58.pdf

中 华 人 民 共 和 国 工 业 和 信 息 化 部 发 布 2021-01-01 实施 2020-04-16 发布 风力发电塔架 法兰锻件 Wind power towerAnnular flange forgings 中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准 JB/T 112182020 代替 JB/T 112182011 JB ICS 77.140.85 J 32 JB/T 112182020 I 目 次 前言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 技术要求.2 4.1 原材料.2 4.2 法兰的制坯和轧制.2 4.3 热处理.2 4.4 金相要求.3 4.5 力学性能要求.3 4.6 超声检测级别要求.4 4.7 磁粉检测级别要求.4 4.8 加工及补焊.4 4.9 产品公差.4 4.10 其他要求.4 5 取样.5 5.1 本体取样.5 5.2 破坏性试验取样.6 5.3 型槽轧制取样.7 6 试验方法.7 7 检验规则.7 8 标志、标签和随行文件.7 8.1 标志和标签.7 8.2 随行文件.8 9 包装、运输和贮存.8 附录 A（规范性附录）法兰型槽轧制件试样制作工艺.9 A.1 说明.9 A.2 试样材料和规格的确定.9 A.3 试样材料的加热、锻造、冷却和锯切.9 A.4 试样材料热处理.9 A.5 钻孔取样.9 图 1 纵向、横向、轴向说明图.2 图 2 拉伸和冲击试样取样位置示例.5 图 3 取样方向及冲击试样 V 型缺口方向示意图.5 图 4 破坏性试验取样示意图.6 图 5 切割试块示意图.6 JB/T 112182020 II 表 1 热处理炉次的产品公称厚度校准范围.3 表 2 夹杂物最大含量.3 表 3 夏比（V 型）冲击值要求.3 表 4 产品尺寸公差、形位公差.4 表 5 产品检验项目及试验方法.7 JB/T 112182020 III 前 言 本标准按照 GB/T 1.12009 给出的规格起草。本标准代替 JB/T 112182011风力发电塔架 法兰锻件，与 JB/T 112182011 相比主要技术变 化如下：将范围中标准的使用范围改为“本标准适用于热轧工艺生产的法兰锻件”（见第 1 章）；增加及替换了部分规范性引用文件（见第 2 章）；增加了“术语及定义”（见第 3 章）；增加了原材料钢执行标准的规定（见 4.1）；删除了冶炼要求、牌号及化学成分（见 2011 年版的 4.1 和 4.2.1):将产品分析的碳当量改为“0.45%”，并删除了碳当量计算公式及叙述（见 4.1.1，2011 年版 的 4.2.2）；修改预锻造比为“法兰制坯锻造比3”（见 4.2.2，2011 年版的 3.1.3)；删除了法兰锻件无缝碾轧成形及总锻造比、法兰质量等级的相关要求（见 2011 年版的 3.1.4、3.1.5）；增加了法兰的热处理具体规范、热处理炉的要求及等级、炉批号的规定（见 4.3.1、4.3.3、4.3.4）；将产品公称厚度核准范围改为热处理炉次的产品公称厚度核准范围（见表 1，2011 年版的 表 5）；删除了法兰带状组织的评级“不大于 2 级”，并删除了判定依据标准的叙述（见 2011 年版的 4.3.2）；删除了力学性能表，增加了针对拉伸性能及冲击性能的相关标准规范，优化了夏比（V 型）冲 击试样试验的冲击吸收能量测试取样方向（见 4.5.1、表 3，2011 年版的表 3、表 4）；删除了法兰制造工艺中的其他规定，增加了关于加工及补焊的具体要求（见 4.8，2011 年版 的 3.4）；优化了取样相关内容，包括增加了取样方向及冲击试样 V 型缺口方向示意图，增加了有关套 料钻取样说明、有关型槽轧制的法兰试样的规定，增加了关于取样尺寸、数量和方向的具体要 求及破坏性试验取样的具体要求等（见第 5 章，2011 年版的 5.25.6）；增加了金相试验方法和尺寸检测试验方法的具体规定（见表 5）；增加了关于检验规则的具体规定（见第 7 章）；增加了法兰型槽轧制件试样制作工艺（见附录 A）。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国锻压标准化技术委员会（SAC/TC 74）归口，本标准起草单位：山西金瑞高压环件有限公司、北京机电研究所有限公司、武汉理工大学、贵州安 大航空锻造有限责任公司、新疆金风科技股份有限公司、上海泰胜风能装备股份有限公司。本标准主要起草人：兰鹏光、续建、周林、魏巍、华林、陈祖祥、胥勇、郭文辉、陈鹏、钱东升、王龙祥、韩军杰、孔亮、兰鹏伟、邓加东、杨凯峰、吕福波、张志伟、任国伟。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：JB/T 112182011。JB/T 112182020 1 风力发电塔架 法兰锻件 1 范围 本规范规定了风力发电塔架法兰锻件（以下简称法兰）制造的术语和定义、技术要求、取样、试验方法、检验规则、标志、标签、随行文件以及包装、运输和贮存。本标准适用于热轧工艺生产的法兰锻件。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 222 钢的成品化学成分允许偏差 GB/T 223（所有部分）钢铁及合金化学分析方法 GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第 1 部分：室温试验方法 GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法 GB/T 1591 低合金高强度结构钢 GB/T 4336 碳素钢和中低合金钢 多元素含量的测定 火花放电原子发射光谱法（常规法）GB/T 5313 厚度方向性能钢板 GB/T 63942017 金属平均晶粒度测定方法 GB/T 8541 锻压术语 GB/T 9452 热处理炉有效加热区测定方法 GB/T 10561 钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法 GB 13318 锻造生产安全与环保通则 NB/T 47013.3 承压设备无损检测 第 3 部分：超声检测 NB/T 47013.4 承压设备无损检测 第 4 部分：磁粉检测 3 术语和定义 GB/T 8541 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 型槽轧制 groove rolling 法兰热轧成形是在全封闭或半封闭轧制模具内完成的，其横截面接近成品形状。3.2 矩形轧制 rectangular rolling 法兰热轧成形是在主辊、芯辊和锥辊共同作用下完成的，其横截面是矩形形状。3.3 纵向 longitudinal direction 法兰轧制时坯料在轧辊中的运动方向（见图 1）。JB/T 112182020 2 图 1 纵向、横向、轴向说明图 3.4 横向 radial direction 法兰截面的水平方向，也叫径向（见图 1）。3.5 轴向 axial direction 法兰截面的垂直方向，也叫 Z 向（见图 1）。3.6 T 形法兰 T-shaped flange 因法兰剖面是“T”形而得名，又名中高颈法兰。4 技术要求 4.1 原材料 4.1.1 法兰用钢应符合 GB/T 1591 的要求，原材料碳当量（CEV）0.45%。4.1.2 法兰所使用的原材料应按每一炉号进行化学成分复检，化学成分允许偏差应符合 GB/T 222 的规定，原材料合格后方可投入使用。4.1.3 原材料应有熔炼单位的质量证明书。4.2 法兰的制坯和轧制 4.2.1 法兰制坯和轧制工艺流程：下料加热制坯（加热）轧制冷却。4.2.2 法兰制坯锻造比3。4.2.3 毛坯表面缺陷应及时去除。4.3 热处理 4.3.1 法兰的热处理应按工件形式确定相应的装炉形式和加热、冷却规范。4.3.2 法兰的热处理应为正火或正火+回火，以保证其获得产品规定的力学性能。4.3.3 法兰热处理加热炉应满足 GB/T 9452 中类炉及以上的规定。4.3.4 法兰应以同一牌号、同一冶炼炉号、同一热处理炉次、同一产品公称厚度范围（见表 1）的锻件 组成一批验收。JB/T 112182020 3 4.3.5 法兰组成热处理炉次的产品公称厚度范围见表 1。表 1 热处理炉次的产品公称厚度核准范围 单位为毫米 序号 产品公称厚度 T 1 63 2 6380 3 80100 4 100150 5 150200 6 200250 7 250400 注：产品公称厚度 T 为产品总高。4.4 金相要求 4.4.1 每个原材料冶炼炉号法兰应取一件进行晶粒度和非金属夹杂物检查。4.4.2 法兰晶粒度应符合 GB/T 6394-2017 中 N 6 级的要求。4.4.3 非金属夹杂物最大含量应符合表 2 的要求。表 2 夹杂物最大含量 A 类 级 B 类 级 C 类 级 D 类 级 DS 类 级 细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 2 1 2 1 2 1 2 1 1 注：A 细+B 细+C 细+D 细6 级；A 粗+B 粗+C 粗+D 粗3.5 级。4.5 力学性能要求 4.5.1 每批法兰应取一件进行力学性能试验，拉伸性能应符合 GB/T 1591 的规定，冲击性能应符合本 标准表 3 的规定（表 3 中未提到的材料牌号应符合 GB/T 1591 的要求）表 3 夏比（V 型）冲击值要求 牌号 冲击试验温度 C KV2 J 纵向：3 个试样平均值 纵向：单个试样最低值 横向：3 个试样平均值 横向：单个试样最低值 Q355NC 20 50 35 34 24 Q355ND 20 55 39 38 27-20 50 35 30 21 Q355NE 20 63 44 43 30-50 50 35 30 21 Q390NE 20 63 44 43 30-50 50 35 30 21 4.5.2 进行拉伸试验时，当某项力学性能初次试验不符合要求时，允许在靠近不合格试样的相邻位置 取两个拉伸试样进行复试，复试结果应全部满足要求。复试后，任何异响结果不符合要求时，产品需重 新进行热处理，并重新取样试验。JB/T 112182020 4 4.6 超声检测级别要求 法兰 100%进行超声检测，并应符合 NB/T 47013.3 中 I 级的要求。4.7 磁粉检测级别要求 法兰 100%进行磁粉检测，并应符合 NB/T 47013.4 中 I 级的要求。4.8 加工及补焊 4.8.1 法兰粗加工后，交货状态应符合图样中的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等技术要求。4.8.2 法兰在粗加工过程中需要补焊时，应经过需方同意；补焊后应经过回火消除应力。4.8.3 法兰的高颈部位和焊接坡口部位不允许补焊。4.9 产品公差 法兰成品状态交货时，产品应 100%进行尺寸、形位公差的检验。产品尺寸公差和形位公差应符合 表 4 的要求；若需方有特殊要求，可按需方图样、合同、技术协议的要求执行。表 4 产品尺寸公差、形位公差 单位为毫米 部位名称 尺寸范围 公差 外圆直径 上法兰a +2+0 其他法兰 4 000+2-1 4 000+3-1 内圆直径 上法兰a -0-2 其他法兰 4 000-0-3 4 000-0-4 孔直径 法兰a 0.3 法兰厚度 上法兰a +2+0 其他法兰a +2+0 法兰颈高度 法兰a 2 法兰颈厚度（破口处）所有法兰a +3+0.5 法兰平面度 上（顶）法兰a 0.3 其他法兰 1 600 3 000 0.5 3 000 4 000 0.7 4 000 0.9 孔位置度a 法兰a 1 端面对中心跳动 法兰a 0.5 a 包括各种规格的法兰。4.10 其他要求 4.10.1 法兰不应有表面缺陷，如裂纹、折叠、缩孔、斑痕、砂眼和其他影响法兰表面质量的缺陷。4.10.2 若需方有特殊要求，按供需双方的协议或合同要求执行。4.10.3 法兰的安全生产及环保要求应符合 GB 13318 的规定。JB/T 112182020 5 5 取样 5.1 本体取样 5.1.1 取样位置 5.1.1.1 每批矩形坯法兰所取性能试样应在热处理后的同批产品中随机抽取一件，从法兰本体上切取 一个环形试样材料（以下简称试样材料)，试样取样位罝如图 2 所示，本体取样检验合格后本炉批号法 兰才能进行机加工。图 2 拉伸和冲击试样取样位置示例 5.1.1.2 试样应取自完成热处理的法兰本体延伸部位，拉伸和冲击试样表面距离所有法兰表面10 mm，如图 3 所示。图 3 取样方向及冲击试样 V 型缺口方向示意图 5.1.1.3 经需方同意，轴向试样可以从螺栓孔中用套料钻取样。套料钻取样应在合同或技术协议中 注明。JB/T 112182020 6 5.1.2 取样尺寸、数量和方向 5.1.2.1 试样材料尺寸为 450 mm（纵向）65 mm（横向）30 mm（轴向），试样材料取下后每 120 取 1 件，共 3 件，1 件用于供货商进行金相组织、力学性能检验，1 件用于供货商试样保存（保存期两 年），1 件提供给需方复验。5.1.2.2 每组试样包括 1 件纵向拉伸试样、3 件纵向冲击试样。拉伸试样优先采用 GB/T 228.1 中 R4 号（d=10 mm,L0=50 mm）试样，当法兰试样不足以制取规定标准试样时，可采取 GB/T 228.1 中其他规 格的试样。5.1.2.3 若需方要求进行轴向抗层状撕裂性能的试验，试验时应指定下列规定中的一种：a)本体取样轴向性能法兰试样材料尺寸为 450 mm（纵向）65 mm（横向）65 mm（轴向），取样位置如图 3 所示；b)从法兰螺栓孔中用套料钻切取轴向拉伸试样，按 GB/T 228.1 规定的要求制作试样。5.1.2.4 纵向和横向冲击试样的 V 型缺口方向应朝向上平面，轴向试样的 V 型缺口方向应朝向法兰中 心方向，V 型缺口方向如图 3 所示。5.2 破坏性试验取样 5.2.1 采用锯切割在确定的取样位置截取试样，当采用火焰切割时，要切割出 740 mm（内径测量长 度）的试样，并锯切去除两端至少 150 mm 的火焰热影响区，示意图如图 4 所示。图 4 破坏性试验取样示意图 5.2.2 试块方向：按图 4 所示分别锯切切割出以下试块，在每块试块上分别标识产品编号、位罝代号（纵向 L、横向 TR、轴向 Z、内径方向 Y），示意图如图 5 所示。图 5 切割试块示意图 5.2.3 试块尺寸宜为：纵向 L440 mm30 mm25 mm，横向 TR30 mm60 mm120 mm，轴向 Z30 mm70 mm90 mm。5.2.4 试样加工应符合 GB/T 228.1 的要求，且宜优先采用如下要求：JB/T 112182020 7 a)纵向拉伸采用 d=10 mm、L0=50 mm 的标准试样，加工 1 件；b)纵向冲击采用夏比 V 型缺口标准试样，缺口朝向法兰连接面，加工 1 组（3 件)；c)横向拉伸采用 d=6 mm、L0=30 mm 的试样，加工 1 件；d)横向冲击采用夏比 V 型缺口标准试样，缺口朝向法兰连接面，加工 1 组（3 件)；e)轴向拉伸采用 d=6 mm、L0=30 mm 的试样，加工 1 件。5.3 型槽轧制取样 型槽轧制的法兰试样规定见附录 A。6 试验方法 产品检验项目及试验方法应符合表 5 的规定。表 5 产品检验项目及试验方法 序号 检验项目 取样尺寸、数量和方向 或检测部位 取样位置 试验方法 1 化学成分 本标准 5.1.2 本标准 5.1.1 或 5.2 GB/T 223（所有部分）或 GB/T 4336 2 拉伸试验 GB/T 228.1 3 冲击试验 GB/T 229 4 Z 向性能 GB/T 5313 GB/T 5313 GB/T 228.1 5 超声检测试验 至少在相互垂直的两个面上 NB/T 47013.3 6 磁粉检测试验 整件 100%NB/T 47013.4 7 晶粒度 本标准 5.1.2 本标准 5.1.1 或 5.2 GB/T 63942017 8 非金属夹杂物 GB/T 10561 9 尺寸检测 整件 100%盒尺、游标卡尺、千分尺等 7 检验规则 7.1 需方复验时，在收到试样 3 个月内复验有效。7.2 拉伸试验不合格时，可从被检验法兰原取样部位附近再取 2 个拉伸试样进行复验，复验结果所有 数据均应符合 4.5 的规定。7.3 冲击试验不合格时，可从被检验法兰原取样部位附近再取 3 个冲击试样进行复验，合格条件为前 后两组共 6 个试样的试验数据算术平均值不得低于 4.5 的规定，允许有 2 个试验数据低于规定值，其中 低于规定值 70%的数据只允许有 1 个。8 标志、标签和随行文件 8.1 标志和标签 8.1.1 产品标志应打印在产品内径表面。8.1.2 标志内容包括企业标识、材料和热处理炉批号、产品生产序列号、需方要求的其他标记。JB/T 112182020 8 8.2 随行文件 8.2.1 法兰所使用的所有熔炼炉号的原始材质质量证明书复印件和复验报告。8.2.2 代表每批法兰的力学性能检测、热处理、金相组织、晶粒度和非金属夹杂物报告。8.2.3 所有法兰的超声检测报告、磁粉检测报告以及尺寸检测报告。9 包装、运输和贮存 9.1 产品包装应防止交付的产品在仓储、运输过程中变形、锈蚀或损伤，并便于吊装、运输、存放和 识别。9.2 若需方对包装有特殊要求，应在合同和技术协议中注明。JB/T 112182020 9 附录 A（规范性附录）法兰型槽轧制件试样制作工艺 A.1 说明 法兰多为 L 形截面的高颈法兰，可采用型槽轧制，基础环多为 T 形法兰，一般采用矩形轧制。型 槽轧制可以节约原材料并提高综合力学性能，从横向断面低倍组织看，产品内部金属纤维组织流线圆滑 过渡，靠近表面部分流线与工件轮廓接近，后续机加工很少切断纤维组织，综合力学性能明显高于矩形 坯通过机加工成形的高颈法兰，型槽轧制是一种先进的生产工艺。由于型槽轧制没有多余的材料提供本体取样，破坏性试验会严重增加成本，所以应制定相应的型槽 轧制件试样制备标准。试验证明，如果轴向（Z 向）性能合格，则纵向、横向性能一定合格。A.2 试样材料和规格的确定 A.2.1 试样材料的冶炼炉号应与本热处理炉批号法兰用材料的冶炼炉号一致。A.2.2 试样材料应根据法兰截面尺寸制作同样截面尺寸的试样环件（外径尺寸不限)，并按 5.2.1 的要 求切割成数段，切割成的数段根据取样数量分别随炉热处理。A.3 试样材料的加热、锻造、冷却和锯切 A.3.1 试样材料加热、锻造和组成热处理炉批号的法兰坯料同时进行。A.3.2 试样材料冷却工艺与型槽轧制法兰的冷却工艺相同。A.3.3 试样材料冷却后用锯切的方法切成 3 部分。尺寸规格按 A.2.2。A.4 试样材料热处理 A.4.1 试样材料热处理装炉时应放在上下两个法兰之间的任意一层，每 120放罝 1 件，至相邻法兰的 距离与正常装炉法兰间距离相等。A.4.2 热处理工艺同法兰，试样材料随法兰同时装炉，同时出炉，同时冷却。A.4.3 法兰试样的机加工、检测试验与法兰本体取样相同。A.4.4 试验结果不合格时剩余试样材料与法兰同时进行再次热处理，再次进行试验。A.5 钻孔取样 需方如果同意用套料钻取样试验，可以在螺栓孔中取样，只做轴向（Z 向）性能检测，并在合同或 技术协议中注明。