喷丸强化处理对核电汽轮机低压叶片表面残余应力的影响

文章采用喷丸强化处理的方法对核电汽轮机低压叶片进行了表面处理,研究了喷丸强化处理对叶片表面残余应力的影响。实验结果表明：喷丸强化处理能够显著提高叶片表面的残余压应力并使残余压应力分布较均匀且不会在叶片表面形成微裂纹等有害缺陷。     

800mm末级长叶片疲劳特性分析与寿命预估

末级长叶片是汽轮机机组的关键部件,其安全可靠性直接影响到机组的运行安全以及电厂的经济运营。为研究800 mm末级长叶片的疲劳特性并预估其疲劳寿命,以该叶片为计算模型,首先用ABAQUS软件计算叶片在超速10%工况下的应力场,其次用nSoft疲劳软件预估叶片的疲劳寿命,最后给出叶片疲劳寿命对载荷的敏感度。计算结果表明,800 mm末级长叶片在考虑喷丸与疲劳缺口的条件下,叶片都能满足机组服役期要求,当叶片处于高应力区时,叶片疲劳寿命对载荷很敏感。计算给叶片强度设计提供了参考依据与设计准则。     

喷丸工艺对连杆疲劳安全影响分析

柴油机由于连杆在铸造过程中有着各种各样的不可控因素,导致其在长时间运行后易发生疲劳破坏。连杆喷丸工艺目前已经被应用于生产中,用以提高柴油机连杆的疲劳性能。喷丸工艺所产生的表面残余应力是提高疲劳性能的关键因素。我们以620柴油机连杆作为研究对象,研究在不同喷丸工艺下,连杆的疲劳性能的变化。     

汽轮机叶片振动和温度测量

据《火力原子力发电》2 0 0 0年 3月号报道 ,经长时间运行后 ,机组高压汽轮机调节级和低压汽轮机末 2级的疲劳裂纹可能显著影响大修的预定计划。为了精确估算疲劳寿命 ,在 1台 2 2 0ＭＷ机组运行过程中测量了其高压调节级叶片的振动应力和温度以及低压级叶片的振动应力。文章叙说了测量的方法、测量结果以及对与疲劳寿命估算有关的振动现象的考虑汽轮机叶片振动和温度测量@思娟     

大功率汽轮机末级轮盘-叶片结构接触状态有限元分析

采用Solidworks软件对国产某600MW汽轮机末级叶轮进行三维实体建模,用有限元软件Ansys分析了该型机组末级轮盘-叶片的应力分布。经数值模拟发现,最大应力处位于轮盘与叶片的接触区域,应力值已达到塑性变形区域,但未达到屈服极限。轮盘和叶片的最大应力随着转速增加而呈大致线性增加。得出轮盘与叶片的接触区域既是高应力区域,也是升速过程中应力变化最大的区域。同时得出离心力对叶轮应力变化的影响要远大于汽流力。计算结果可以作为汽轮机末级叶轮疲劳寿命预测的依据。     

汽轮机低压转子末级叶片裂纹及叶根销钉断裂失效分析

本文对汽轮机低压转子末级叶片的裂纹和叶根销钉断裂失效问题进行了详细分析。通过对损坏叶片和销钉的外观观察、微观结构分析、材料成分检测以及运行环境的综合评估,揭示了失效的主要原因。研究发现,叶片裂纹主要是由于长期受高温、湿度变化和蒸汽侵蚀导致的材料疲劳累积,以及叶片设计中的应力集中现象所致;叶根销钉的断裂失效主要与运行过程中周期性的抗拉应力过大以及振动疲劳有关。研究结果表明,对汽轮机低压转子末级叶片裂纹和叶根销钉断裂失效机理的分析能够为汽轮机低压转子末级叶片和叶根销钉的设计、材料选择、加工制造和运行维护提供科学依据。     

曲轴圆角残余应力的XRD试验研究

利用X射线衍射法对曲轴圆角处残余应力进行了测试,分析了曲轴在机械喷丸、滚压、等温淬火等3种工艺下残余应力的分布规律及其形成机理,并对其进行了疲劳寿命对比试验.结果表明,机械加工后曲轴圆角处残余应力处于拉压交错状态,是影响曲轴疲劳寿命的主要因素;机械滚压和等温淬火工艺改善了残余应力的分布,使圆角残余拉应力均变为压应力,基本上满足曲轴5×106次疲劳试验的要求;喷丸工艺有效地改善了圆角与曲柄连接处残余压应力的分布状态,但增大了圆角与连杆接合处拉应力,其疲劳寿命为2.5×106次.     

200MW汽轮机末级叶片断裂原因分析

对某火力发电厂200MW汽轮机末级叶片断裂原因进行分析。通过金相检测、力学性能检测、化学元素成分分析及对断口的宏观检查、扫描电镜和能谱分析,认为断口为典型的疲劳断口,裂纹源位于叶片出汽侧某一点状蚀坑处,由于水蚀区域造成应力集中,并且叶片材料韧性偏低,存在S元素成分偏析,所以机组运行过程中,在交变应力和残余应力的共同作用下导致疲劳裂纹的产生和扩展,使叶片最终断裂。     

某汽轮机低压缸次末级叶片安全性分析

火电灵活性技术的发展使大型火电汽轮机的运行工况更为复杂,这对汽轮机叶片的安全性提出了更高要求。基于有限元分析方法,对某汽轮机低压缸次末级叶片的安全性进行了分析计算,得到了叶片的静应力分布、振动避开率以及动应力分布等相关数据,表明了次末级叶片安全性满足强度设计要求。研究成果可为叶片的安全性判定以及机组的安全稳定运行提供理论支撑。     

电站汽轮机低压转子叶片裂纹形成原因分析

对某电厂汽轮机低压转子末3级含裂纹叶片取样,进行宏观观察、光谱分析、力学性能试验、显微硬度检验、显微组织及能谱等分析。试验结果表明:叶片的合金成分符合相关要求,叶片材料的强度、塑性和韧性等相关指标均符合标准要求;裂纹起源及裂纹尖端未见腐蚀性元素。叶片热处理工艺控制不佳,出汽侧边缘硬度和组织不均匀,存在较大的残余应力,材料的抗疲劳性能降低,塑韧性变差,在离心力和蒸汽压力等周期性交变应力作用下发生疲劳开裂。实现叶片出汽侧边缘硬化层的无损检测是未来发展的一个重要方向。     

改善零件疲劳寿命的激光冲击强化技术

喷丸强化在工业界已得到广泛的应用,而激光冲击强化处理是最近几年来出现的表面改性新工艺。它利用激光冲击波技术使零件表层材料的亚结构得到改善和产生有益残余压应力,因此降低了生成疲劳裂纹源的比例和增加抗应力腐蚀的能力,从而延长零件的疲劳使用寿命。同传统的机械喷丸强化相比,激光冲击强化具有更大的优势。     

曲轴疲劳机理分析与圆角喷丸工艺技术研究

曲轴过渡圆角为应力集中处,在制造工艺过程中其表面会产生残余拉应力,对疲劳强度极为不利。根据材料裂纹的微观机理,对曲轴过渡圆角表面裂纹原因进行分析,在此基础上采用喷丸工艺对圆角进行强化。试验验证表明:喷丸强化能够使圆角表面形成残余压应力,提高曲轴的疲劳强度。并指出:目前喷丸工艺参数通过经验得到,须进一步研究更适合的喷丸强度,以及喷丸所形成的表面残余压应力和深度对曲轴疲劳强度的影响。     

Reliability design method for steam turbine blades

Based on theories of probability and statistics, and taking static stresses, dynamic stresses, endurance strength, safety ratios, vibration frequencies and exciting force frequencies of blades as random variables, a reliability design method for steam turbine blades is presented. The purport and calculation method for blade reliability are expounded. The distribution parameters of random variables are determined after analysis and numerical calculation of test data. The fatigue strength and the vibration design reliability of turbine blades are determined with the aid of a probabilistic design method and by interference models for stress distribution and strength distribution. Some blade reliability design calculation formulas for a dynamic stress design method, a safety ratio design method for fatigue strength, and a vibration reliability design method for the first and second types of tuned blades and a packet of blades on a disk connected closely, are given together with some practical examples. With these methods, the design reliability of steam turbine blades can be guaranteed in the design stage. This research may provide some scientific basis for reliability design of steam turbine blades. __________ Translated from Chinese Journal of Applied Mechanics, 2007, 24(3): 331–335 [译自: 应用力学学报]     

汽轮机叶片表面状况对疲劳寿命的影响

汽轮机叶片的疲劳操作和疲劳寿命除与交变应力、平均应力、材料的强度和循环性能、运行条件等有关外,在相当大程度上与叶片表面状况（应力集中、加工状况、强化、腐蚀介质、微动磨损等）有关。本文深入研究了叶片表面状况对疲劳寿命的影响,采用改进的局部应力应变法对实际叶片进行的相应计算、对比和分析表明,叶片的疲劳寿命对表面状况很敏感。研究工作对叶片状况、制造、运行及故障分析有着现实的理论和工程应用价值。     

复杂阻尼结构汽轮机末级长叶片寿命评估相关研究进展及展望

目前汽轮机叶片设计和安全性考核主要采用的是以许用应力为基准的静强度准则和以安全倍率为基准的动强度准则,随着汽轮机设计制造水平的提高,尤其是近年来在超临界和超超临界大功率汽轮机中广泛采用具有复杂阻尼结构的长叶片,该方法已经表现出越来越多的局限性,建立一套从寿命损耗角度评估叶片安全性的方法十分必要。总结了近年来国内外在叶片寿命评估相关研究如静态应力分析、动态应力分析、叶片高周和低周疲劳寿命分析以及叶片水蚀疲劳分析等4个方面的研究进展,并对进一步深入研究提出了一些思路和方法。     

大功率汽轮机末级长叶片三维动态应力及服役寿命的研究

提出了一种预测汽轮机叶片服役寿命的综合数值模型.首先,开发了分析汽轮机叶片激振力、动频和动应力的计算模型,基于动应力的分析结果,提出了考虑制造和腐蚀环境等多种因素的汽轮机叶片服役寿命模型.给出了叶片材料的疲劳特性试验结果,为叶片寿命分析提供了必要参数据.此外,还对汽轮机末级680 mm叶片进行了分析.结果表明:所建立的叶片激振力、动频和动应力分析模型具有良好的工程精度,开发的叶片服役寿命分析模型可以定量考虑影响叶片寿命的各个因素,从而为在设计阶段及运行中保证叶片的可靠性提供了有力的依据.     

提高水力机械抗磨蚀性能的喷丸工艺数值分析

针对流体机械磨蚀特点,对喷丸工艺引起的残余应力场进行数值模拟。运用有限单元法对弹丸撞击后钢板材料表面应力分布进行了数值计算。讨论了弹丸直径、喷射速度与残余应力的关系,选择几组典型参数比较,分析不同情况下喷丸对局部变形的影响,进而探讨了水力机械防磨蚀的喷丸强化工艺参数的选择。     

曲轴喷丸工艺技术研究

介绍了喷丸强化的机理,包括应力强化和组织强化。指出:用ALMEN试片测试喷丸强度存在不合理性,提出可采用有限元方法,针对弹丸速度和弹丸直径这两个关键参数,对具体的材料和具体的受力状态确定喷丸的工艺参数;并分析了喷丸工艺参数与残余应力场之间的关系。特别说明:在强化过程中由于组织强化,导致材料的屈服强度不断提高,在进行有限元残余应力计算时,应不断对屈服强度进行修正。     

喷雾降温对燃气轮机涡轮叶片损伤的影响

建立了燃气轮机高温涡轮叶片损伤评估模型,包括热力学性能计算模型、应力评估模型、热评估模型和交互损伤分析模型,无法测量参数由热力学性能计算模型计算,作为应力评估模型和热评估模型的输入。根据蠕变与疲劳损伤模型分析结果,对进气道内使用喷雾冷却降温的燃气轮机高温涡轮叶片进行损伤评估,比较了燃气轮机在不同转速以及负荷下,使用喷雾冷却系统前后,高温涡轮叶片损伤的变化,定量评估喷水量对高温叶片寿命的改善。结果表明:启用喷雾冷却系统可以大幅减小因蠕变造成的叶片损伤,在低负荷(30%)时损伤减小的幅度尤为明显,其预期寿命从40 000 h延长到50 000 h以上,可以大幅延长叶片的使用寿命;在夏季运行时(53%负荷),如果以减少蠕变损伤为目标,可以考虑增加喷水量,从40%～100%,叶片各级蠕变损伤最高可减小13.5%。