30Cr2MoV转子钢低周疲劳软化规律的研究

低周疲劳是汽轮机设计和运行中考虑的重点.针对国产200MW机组汽轮机转子上广泛使用的30Cr2MoV钢材料进行了常温和高温550 C下应变控制低周疲劳试验.在试验的基础上得到了该材料的低周疲劳特性参数、循环应力-应变曲线和具有95%置信度,误差限为5%的应变-寿命曲线,并对疲劳试验试样的硬度与寿命的关系进行了探讨.     

1Mn18Cr18N护环钢高温低周疲劳特性研究

为了研究超超临界汽轮发电机护环钢1Mn18Cr18N在工作温度100℃的低周疲劳特性,本文采用应变控制法对其进行温度为100℃下的低周疲劳试验,并对试验结果进行分析讨论。拟合出循环应力应变曲线和应变寿命曲线,得到了护环钢1Mn18Cr18N在100℃时的低周疲劳特性参数,包括Rambeg-Osgood参数和Manson-Coffin公式,推导出该材料的转变寿命NT。结果表明:1Mn18Cr18N护环钢低周疲劳特性表现为循环软化,循环软化程度随应变幅值的增加而增大,软化速率随应力下降幅值增加而增大;1Mn18Cr18N护环钢的过渡寿命为2177周次,小于2177周次时,塑性应变高于弹性应变成为影响疲劳断裂的主要因素,大于2177周次时,弹性应变主导疲劳断裂。     

30Cr2MoV转子钢高温下的低周疲劳特性实验研究

该文采用总应变控制对30Cr2MoV钢在高温450℃、500℃和550℃下的低周疲劳特性进行了实验研究。采用Manson-Coffin公式对实验结果进行了分析，得到了该材料的高温低周疲劳特性参数、循环应力-应变曲线和具有95%置信度的50%-90%的不同存活率下的应变-寿命曲线，并将实验结果和文献进行了比较，分析了存在差异的原因，对于汽轮机的疲劳设计、延寿和寿命管理具有很大的实用价值。     

30Cr1Mo1V钢高温低周疲劳中的软化特性

软化是高温长期运行部件的主要特征,软化意味着材料性能的降低。为了探讨软化对材料低周疲劳特性的影响,对30Cr1Mo1V转子钢进行了应变控制中断低周疲劳试验。试验温度为540℃和565℃,应变幅为0.2%～1.0%,采用拉压对称三角波。基于试验结果,建立了疲劳损伤与低周疲劳寿命之间的关系。通过对试验试样的维氏硬度进行检测,得到了带有硬度修正的低周疲劳应变-寿命修正公式,并对修正公式的有效性进行了检验。结果表明,硬度修正公式在循环寿命小于0.5倍寿命分数时有效,而在循环寿命大于0.5倍时,则存在高估剩余寿命的危险。在同一硬度下,对不同温度和应变,损伤是不同的,应变越小,损伤越大;温度越高,损伤越小。     

以局部应力应变法计算启裂寿命

本文根据局部应力应变概念和材料单元断裂的思想,给出了平面应变条件下高压转子弹性槽底局部应力、应变表示式和疲劳裂纹启裂寿命表达式。为两班制运行的125MW汽轮机组计算了疲劳裂纹启裂寿命,并指出了控制疲劳裂纹启裂的条件。     

135 MW汽轮机无中心孔转子热应力有限元计算及低周疲劳寿命分析

引进了Lemaire的非线性低周疲劳连续损伤累积理论和三轴度因子，建立了汽轮机转子低周疲劳寿命损耗计算模型，将材料简单试验的低周疲劳试验结果应用于计算复杂应力状态下转子低周疲劳寿命损耗，计算了汽轮机转子在复杂应力状态下的低周疲劳寿命损耗，并将其计算结果进行了对比分析。分析结果表明多轴损伤累积模型较为准确的反映了转子低周疲劳寿命非线性累积损伤过程，接近于工程实际。     

电站高压锅炉汽包用钢的低循环疲劳特性

本文对19Mn5、BHW35及其电渣焊缝材料的低循环疲劳特性进行了研究。结果表明:19Mn5钢属循环硬化材料;BHW35及其焊缝材料属循环软化材料。在大应变短寿命区,19Mn5钢的疲劳强度高于BHW35,但在30000周以后,BHW35钢的疲劳强度反而高于19Mn5。焊缝与母材相比,在同寿命时,BHW35焊缝材料的应变幅较母材约低10～40％。文中还给出了分别用应变和虚拟应力表示的三种材料的综合疲劳寿命曲线和表达式。此外,还对裂纹起始寿命和失效寿命间的关系进行了探讨,并给出了经验关系式。     

汽轮机转子热疲劳的计算方法

本文介绍了转子热疲劳计算方法,从理论上推导了计算额定弹性应力和应力集中系数的公式,阐明了利用通用周期应变特性和短时蠕变特性计算转子热疲劳寿命的步骤。该方法对苏制200、300和500MW机组的寿命计算和寿命管理提供了比较适当的公式。     

P91钢蠕变-疲劳交互作用应变特征与寿命预测

对电厂用关键材料P91钢在546℃下进行应力控制的蠕变疲劳交互作用研究,分别对滞回线,全应变范围,平均应变和非弹性应变进行分析和讨论。基于应力控制蠕变-疲劳交互实验特点,考虑了上下保载时间对寿命的影响,采用改进型的频率修正法对P91钢进行寿命预测。研究结果表明:应力控制下的蠕变-疲劳交互作用,使P91钢呈现兼有循环蠕变与静蠕变的失效形式,随着循环数的增加,滞回线向右移动:非弹性应变影响了蠕变-疲劳交互寿命,其增长速率随着材料寿命的减小而增大。寿命预测结果与试验结果吻合较好,95%的数据点落于2倍误差带范围之内。研究结果为P91钢蠕变疲劳寿命预测提供了理论和实验基础。     

汽轮机叶片的静动应力分析及高低周疲劳寿命估算

提出了汽轮机叶片静应力和动应力的三维有限元计算模型,并导出具体的有限元方程。得出了叶片材料的疲劳特性曲线和循环应力应变关系曲线。提出叶片高低周疲劳寿命计算模型。最后用该模型对一个实际叶片进行了动静应力分析和寿命估算,计算结果和实际符合较好。     

不同环境下对2D70铝合金低周疲劳性能的研究

对2D70铝合金在试验室空气、湿空气、盐雾(NaCl)及盐雾(NaCl)+二氧化硫(SO2)4种环境下进行低周疲劳试验,对比4种环境下的循环σ-ε曲线及应变-寿命曲线。得出结论,相同应变下,2D70铝合金随腐蚀环境增强,循环应力降低;2D70铝合金在盐雾及盐雾+二氧化硫两种环境下低周疲劳寿命相近,并且随着腐蚀环境的增强,低周疲劳寿命降低;腐蚀环境越强,材料疲劳损伤程度越大。研究结果可为预测飞机机身在不同环境下的低周疲劳寿命提供参考,对飞机腐蚀防护及耐久性设计具有重要意义。     

660MW级双水内冷发电机转子引水拐脚强度分析

文章先对引水拐脚材料的疲劳性能参数进行了测试,并根据测试数据对引水拐脚在循环载荷作用下的应力和应变进行了有限元分析,最后通过疲劳理论计算出引水拐脚的疲劳寿命。     

加载速率对汽轮机转子钢低周疲劳损伤的影响

加载速率反映了汽轮机转子启停及运行时温度变化速度与负荷变化速率。对火电厂汽轮机转子30Cr1Mo1V钢在538℃温度下的低周疲劳损伤进行试验研究,研究加载速率对实际低周疲劳损伤和预测低周疲劳损伤的影响。结果表明:在相同的寿命分数下,加载应变速率越大,低周疲劳损伤越小;在同一加载速率下,总应变幅越大对应的低周疲劳损伤也越大;在同等应变幅条件下,转子钢高温低周疲劳预测损伤比实际损伤大,加载速率较低时,转子钢高温低周疲劳预测损伤比较大;加载速率对材料损伤有显著影响的取值范围为0.1%-s-1≤ε≤0.2%-s-1。     

超超临界机组汽轮机转子材料25Cr2MoVA钢高周疲劳性能分析

超超临界机组汽轮机转子服役期所受的疲劳周次高于传统疲劳设计规范规定的循环周次,因此采用传统疲劳设计规范对汽轮机转子实际运行过程中超过108循环周次的部件进行疲劳寿命设计及分析是危险的。本文针对符合汽轮机转子材料要求的25Cr2MoVA钢进行了高周疲劳试验,基于无疲劳极限半对数曲线模型、有疲劳极限半对数曲线模型和有疲劳极限半对数双线性模型对疲劳试验数据拟合得到P-S-N曲线,并分析了疲劳断口形貌。结果表明:25Cr2MoVA钢108循环周次的条件疲劳强度极限为465 MPa;基于无疲劳极限模型拟合的P-S-N曲线分析超超临界百万机组汽轮机转子材料运行可靠性符合运行实际和材料本征特性要求;疲劳断口表明裂纹源均萌生于表面,裂纹扩展呈放射状;断裂试样经历过程为P-S-N曲线高应力短寿命阶段。     

FB2转子钢低周疲劳断口分析

采用轴向等幅低循环疲劳试验方法,对用于再热温度620 ℃的高效超超临界机组转子钢FB2的室温和高温低周疲劳性能进行了试验研究,并用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对疲劳试样的断口以及显微结构进行了分析。结果表明：低周疲劳条件下FB2表现为循环软化,高温下疲劳寿命远远低于室温下的疲劳寿命,循环应变-寿命满足Manson-Coffin关系。疲劳断口扫描分析表明：FB2的疲劳源一般起源于表面或近表面缺陷及BN夹杂,疲劳条带形貌清晰可见;断口上可见完整BN夹杂形貌。疲劳试样透射分析表明：FB2循环软化是由位错密度的降低、马氏体板条的转化、亚晶的形成和粗化造成的。     

应变控制下具有保持时间的镍基合金C276高温低周疲劳实验研究

由于高的热效率和简单的系统组成,超临界水堆已经被选为第4代反应堆概念机组。实现超临界水堆的关键之一是重要部件尤其是燃料组件包壳材料的高温力学性能。该文以镍基合金C276为研究对象,对其进行应变控制下具有保持时间的高温低周疲劳实验研究。实验温度为650℃,对称梯形波,最大拉压应变保持时间分别为0,30s和60s,应变范围均为±0.3%～±0.5%。对镍基合金C276在有应变保持情况下的循环应力特征、应力松弛规律、控制应变与循环应力的关系、应变与寿命的关系进行了分析。实验结果表明:Ni基合金C276为循环硬化材料,应变保持强化了循环硬化效应;给出了有保持情况下的频率修正循环应力-应变关系公式和有应变保持的频率修正应变-寿命公式。     

汽轮机叶片的静动应力分析及高低周疲劳寿命估算

提出了汽轮机叶片静应力和动应力的三维有限元计算模型，并导出了具体的有限元方程。给出了叶片材料的疲劳特性曲线和循环应力应变关系曲线。提出了叶片高低周疲寿命计算模型。最后用该模型对一个实际叶片进行了动静应力分析和寿命估算，计算结果和实际符合较好。     

30Cr1Mo1V转子钢蠕变-疲劳交互作用的实验研究

对30Cr1Mo1V转子钢进行了应变保持的蠕变一疲劳交互作用试验，试验温度为540℃和565℃，应变幅为0．6％～1．2％，拉压对称梯形波，保持时间为10s，20s，60s。对该材料蠕变-疲劳交互作用下的应力松弛现象及应变-寿命规律进行了研究。实验结果表明，随着控制应变幅的增加，第1、3阶段比例均呈增加趋势，第2阶段的比例呈现减小趋势：以应力下降比率作为参考变量，在整个寿命周期内，拉应力松弛与压应力松弛基本一致，应力下降比率基本相同。给出了基于应变范围划分法和基于频率修正的Coffin-Manson公式的寿命方程。从实验结果来看，将30Cr1Mo1V转子钢的使用温度提高到565℃是可行的。     

汽轮机联轴器螺栓疲劳特性及寿命预测模型的研究

在常温空气介质下，对轴向和剪切低周疲劳分别利用实心圆形和薄壁圆筒试验进行实验，得到了电厂常用联轴器螺栓材料40CrNiMo的具有95％置信度，5％误差限的轴向疲劳性能和循环尖力应变特征曲线以及中值疲劳寿命曲线，进而在实验基础上，运用Von Mises等效应变范围,Manson-Halford模型，Fatemi模型，基于剪切形式的预测模型等已有的多轴寿命模型将两种疲劳有机联系起来，并利用实验数据分别对上述多轴寿命模型进行了评价，从而找到在常温下适合该材料的寿命预测模型，分析表明：联轴器螺栓材料40CrNiMo在循环扭转和循环拉压载荷均显示出循环软化特性：作为一种多轴寿命预测模型，基于剪切形式的多轴疲劳寿命模型对于联轴器螺栓材料40CrNiMo而言是一种很有前景的，具有较高精度的寿命预测模型。     

辛店电厂十万千瓦机组调峰运行对汽轮机转子寿命的影响研究——转子寿命的计算与分析

本文上接《热力发电》1983年第2期,这里主要通过转子的受力计算分析及转子材料的低周疲劳特性,计算转子的疲劳寿命损耗曲线,并对机组不同运行工况对转子寿命的影响进行分析。