李 川 肖章玉 刘显有 王世建 张军宝

(1.二重(德阳)重型装备有限公司，四川618000；2.东方电气集团东方电机有限公司，四川618000)

随着水电机组单机容量的不断增大，其转轮铸件的尺寸、质量也在不断增加，生产难度不断增大。乌东德水电机组单机发电功率达到了850 MW，白鹤滩水电站单机发电功率为世界最大，达到1000 MW，其直径接近10 m。由于产品尺寸超限，无法直接运输，故大型上冠采取分瓣式铸造的方式来进行生产。

转轮体为水轮机组的心脏，长时间在水下承受高负荷、腐蚀、冲击，工况恶劣，其质量至关重要，而Cr13Ni4系列不锈钢有高强度、高延展、耐腐蚀、耐冲击等优点，目前大型水轮机基本选用Cr13Ni4系列不锈钢进行制造，此次模拟分析的大型水轮机铸件(上冠、下环、叶片)的材料牌号为ZG04Cr13Ni4Mo。该材料在国内外的运用非常广泛(如美国ASTM 743 CA6NM、欧洲GX4CrNi13-4)，其热处理制度已经非常成熟[1]，困扰实际生产的是由于不同产品的形状各异，边界条件不同而导致的热处理变形。数值模拟在工程领域具有低成本、快速高效的优点，能用于预测工艺难点，验证工艺可行性，以及原因分析等。Abaqus软件具有材料属性、边界条件非线性以及多力耦合的优势，适合分析采取分瓣式的大型上冠热处理的变形情况。为此，本文应用Abaqus软件模拟上冠热处理变形分析，并通过上冠的热处理验证了模拟结果对预防热处理变形有很好的指导作用。

1 产品情况

此次模拟分析的上冠整体尺寸为∅8600 mm×2345 mm，重量为148 t，最大壁厚为460 mm，材料牌号为ZG04Cr13Ni4Mo，组织为低碳马氏体不锈钢。……