X12CrMoWVNbN10—1—1钢高温裂纹扩展特性分析

裂纹的萌生是汽轮机转子不可避免的问题,而裂纹的扩展对电厂运行产生极大的威胁.X12CrMoWVNbN10-1-1钢在火电领域应用广泛,针对X12CrMoWVNbN10-1-1转子钢高温下的裂纹扩展特性进行了分析:对X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃下进行了疲劳裂纹扩展试验,对载荷、应力比及频率等参数影响裂纹扩展的情况进行了研究,并结合Paris模型、Forman模型以及C*参数模型,研究了X12CrMoWVNbN10-1-1钢高温疲劳及蠕变-疲劳交互作用下的裂纹扩展速率模型.结果表明,X12CrMoWVNbN10-1-1钢高温疲劳裂纹扩展速率da/dN与载荷水平P及频率f呈正相关,与应力比R呈负相关;Paris公式和Forman公式适合描述X12CrMoWVNbN10-1-1钢高温疲劳裂纹扩展速率,C*参数适合描述其蠕变-疲劳裂纹扩展速率.     

不同保载时间下FGH96粉末高温合金疲劳-蠕变试验研究

对航空发动机涡轮盘的典型材料FGH96粉末高温合金不同保载时间下的疲劳-蠕变变形特性及微观损伤机理进行了试验研究。开展了550℃下不同保载时间的低周疲劳-蠕变试验,讨论了保载时间对FGH96合金应力-应变曲线、循环应变响应、疲劳-蠕变寿命及损伤机理的影响。结果表明:保载时间对FGH96合金疲劳-蠕变变形特性有显著影响,随着保载时间的增加,非弹性应变迟滞能增大,稳态滞回曲线发生右移,包络应变及包络应变率增加,疲劳-蠕变寿命先呈指数减小后趋于平稳,蠕变损伤逐渐起主导作用。断口分析表明:保载时间的引入使得断面呈现出多裂纹源特征,断裂模式由穿晶断裂向穿晶-沿晶混合断裂转变,裂纹扩展区存在滑移带及少量韧窝,瞬断区韧窝特征明显。     

10Cr9Mo1VNb钢冲击断裂机理

采用小能量示波冲击法和金相法，研究了10Cr9Mo1VNb钢冲击断裂时裂纹的萌生、生长与扩展．结果表明：10CrgMo1VNb钢裂纹生长机理是裂纹前沿和孔洞之间以颈缩聚合的方式相连，裂纹生长速率缓慢；裂纹扩展其机理是裂纹前沿和孔洞之间以剪切裂纹的方式相连，裂纹扩展速率很快．裂纹的临界破断为尺寸2mm左右，临界冲击功为114J左右。     

9%~12%Cr马氏体钢蠕变疲劳寿命的影响因素研究

根据P92钢在600℃下、X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃下以及P91钢在575℃下应力控制加载蠕变-疲劳交互作用试验数据,研究了9%~12%Cr马氏体钢蠕变-疲劳寿命的影响因素。研究发现,当保载时间较短时,保载时间越长,疲劳寿命越短,但当保载时间较长时,保载时间对疲劳寿命的影响可以忽略不计;保载时间较短时,疲劳寿命均与应力比成反比,但应力比对于疲劳寿命所产生的影响不大,且随着保载时间的增加而逐渐减弱。通过对比X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃时的疲劳寿命与P92钢在600℃时的疲劳寿命发现,P92钢的疲劳寿命更长;当温度和应力比相同,最大应力为250MPa的P91钢的疲劳寿命比最大应力为260MPa的P91钢的疲劳寿命相对更短,因此温度和最大应力是影响9%~12%Cr马氏体钢蠕变-疲劳寿命的最主要因素。     

1.25Cr0.5Mo钢疲劳蠕变及免于蠕变失效分析

为对高温环境下CrMo钢设备的安全使用进行评估，提出了1.25Cr0.5Mo钢免于蠕变评定的判定条件.进行了1.25Cr0.5Mo钢540　℃环境下应力控制的疲劳蠕变交互作用的试验，得到了材料的循环硬化特性曲线，并对不同应力幅和平均应力条件下非弹性应变、平均应变、非弹性应变能随循环周次的变化规律进行了研究，建立了第一类、第三类疲劳蠕变交互作用断裂特征图.研究结果发现，在应力幅略小于平均应力的条件下，材料产生疲劳蠕变交互作用，材料断裂寿命下降较快，材料断裂延性达到最低.当应力幅大于等于平均应力时，可忽略蠕变因素的影响，材料可免于蠕变评定.     

城市轨道交通钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生预测

采用基于能量密度法和临界平面法的裂纹萌生预测模型以及基于Archard磨耗理论的磨耗模型,建立考虑磨耗和型面变化的裂纹萌生模型,分析城市轨道交通U75V热轧钢轨表面滚动接触疲劳裂纹萌生寿命和相应的磨耗发展率.分析结果表明:U75V热轧钢轨在上道初期疲劳累积损伤呈近似线性的缓慢增加趋势,车轮累积次数约20 000次后,疲劳累积损伤快速增加.U75V热轧钢轨型面平均磨耗发展率为5.706 9×10~(-4)μm/次,疲劳裂纹萌生寿命为车轮累积通过次数3.35×10~5次.     

30Cr1Mo1V转子钢应力强度因子有限元分析

通过采用20节点solid186退化奇异单元,利用ANSYS软件,对三维断裂参量进行计算和分析,结果表明位移法和J积分法确定应力强度因子是可行的;对一定尺寸的紧凑拉伸试样三维裂纹进行分析,得出30Cr1Mo1V转子钢裂纹尖端KI随裂纹长度和载荷水平改变时的变化规律,为研究汽轮机转子裂纹扩展规律提供了合理、有效的方法.     

2.25Cr1Mo钢韧脆转变温度影响因素分析

采用不同的时效工艺,运用冲击试验、俄歇能谱、扫描电镜等分析方法,研究2.25Cr1Mo钢的韧脆转变温度变化规律及其影响因素。结果表明,2.25Cr1Mo试验钢650℃时效2h后的韧脆转变温度为-55℃,560℃时效100h后的韧脆转变温度为-25℃,480℃时效1 200h后的韧脆转变温度升高至-10℃;P在晶界处的偏聚行为是导致试验钢韧脆转变温度变化的主要因素。     

加氢反应器接管裂纹的疲劳扩展分析

为了预测焊接构件在中温环境下的疲劳裂纹扩展寿命，提出了一组新的疲劳裂纹扩展方程.采用紧
凑拉伸（CT）试样，对2.25Cr1Mo钢在室温和420℃时的疲劳裂纹扩展速率进行了测试研究，通过速率试验
值的回归分析，推导了两种温度下疲劳裂纹扩展速率方程，并利用该方程计算了一台加氢反应器接管焊缝
部位浅长表面裂纹的疲劳扩展量和表面裂纹临界长度，对扩展后的裂纹进行了安全评估.研究结果表明，
420℃时2.25Cr1Mo钢的疲劳裂纹扩展速率高于室温，反应器接管焊缝处的裂纹疲劳扩展不会威胁其使用安
全性，该扩展方程的计算结果具有较好的准确性和可靠度，可用于该钢种的裂纹疲劳扩展预测和安全评估     

3Cr2W8V、4Cr5MoSiVl钢热疲劳机理及热疲劳抗力的差异

对淬火、回火后的3Cr2W8V钢、4Cr5MoSiV1钢缺口板状试样,进行了50～650℃ Coffin型热疲劳试验。根据试验结果,分析了热疲劳裂纹萌生和扩展过程,以及此过程中试样上应力的变化。结果表明:试样在升温时产生塑性压缩应变,在降温时产生弹性拉伸应变,呈现出弹塑性应变循环的特征;热疲劳裂纹沿滑移线场方向,在最大应变区形核,在形核数量上,4Cr5MoSiV1钢为3Cr2W8V钢的十几倍;裂纹扩展驱动力主要受材料高温强度和组织的热循环稳定性控制,同时也受材料对拉应力松驰能力的影响;裂纹扩展阻力主要取决于热循环后的材料断裂韧性水平、强度水平和氧化腐蚀抗力的合理配合。根据以上分析结果,从机理上解释了4Cr5MoSiV1钢热疲劳抗力优于3Cr2W8V钢的原因。     

亚临界温度条件下转子钢疲劳裂纹扩展速率

汽轮机转子钢疲劳裂纹扩展速率测试的实验是在室温和亚临界温度间选择不同温度进行的。在实验基础上,研究温度对转子钢疲劳裂纹扩展行为的影响,给出疲劳裂纹扩展速率可以采用双对数叠加来表示,在室温条件下的Ｐａｒｉｓ公式中的系数（ｎ）与温度成反比。实验验证了理论的合理性。     

25Cr2Mo1V钢在高温服役中的组织和性能研究

采用SEM、金相及能谱分析方法,通过力学性能测试,对25Cr2Mo1V钢在高温服役状态下的组织和性能进行了研究．结果表明：25Cr2Mo1V铜在长期高温下服役会形成黑色网状晶界,且晶界粗化及V、S元素在晶界处的偏聚,导致冲击韧性降低,产生脆化现象,造成其服役时间缩短．     

高速重轨矫正圈用9Cr2MoRE钢的开发研究

通过添加不同含量的稀土元素,对比研究稀土含量对9Cr2Mo钢奥氏体晶粒度、相变点、抗拉强度及耐磨性的影响。研究结果表明,稀土元素可以有效细化9Cr2Mo钢的奥氏体晶粒,当稀土加入量为0.10%时,晶粒长大速率降低最明显。添加质量分数为0.1%的稀土后,9Cr2Mo钢的抗拉强度明显提高,塑性和延展性也有所改善。加入稀土元素后,9Cr2Mo钢在磨损过程中可以避免出现大块疲劳剥落现象,提高了耐磨性。     

25Cr_2Mo_1V钢螺栓在长期高温高压下脆化机理的研究

通过对已脆化的２５Ｃｒ２Ｍｏ１Ｖ钢螺栓及经恢复热处理后的螺栓的金相及电子显微分析,阐述了２５Ｃｒ２Ｍｏ１Ｖ钢在长期高温高压下工作发生脆化的原因,讨论了恢复热处理对脆化螺栓恢复性能的作用     

二次热循环对2．25Cr1Mo钢组织的影响

通过扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）分析方法,对2．25CrlMo钢经受二次热循环后的组织进行了分析。结果表明,经过二次热循环作用,获得贝氏体组织。但经第一次峰值温度热循环作用所形成的粗大原奥氏体晶界,并未在第二次热循环作用后产生细化,仍然保持第一次热循环所形成的粗大的原奥氏体晶界形态。能谱分析结果表明,微区成分比较均匀,说明试样经受第二次热循环作用后,奥氏体均质化进行得较为充分。颗粒状组织微区成分与基体相比,铬元素含量增高,可推测颗粒状组织形成了以Fe,Cr为主的第二相碳化物。     

金竹山电厂12Cr1MoV钢的θ法寿命研究

通过化学成分分析、常温拉伸试验、高温持久强度试验对金竹山电厂4号机组的12Cr1MoV钢进行试验研究.利用修正的θ法和多元线性回归方法求得材料的相关参数,建立12Cr1MoV钢在任意温度和应力条件下的蠕变曲线方程,从而对材料的寿命进行预测,与持久强度外推法相比,θ法可合理地外推更长的寿命.     

延迟焦化1Cr5Mo炉管使用状况分析

为掌握延迟焦化炉管的使用状况,确保加热炉的安全运行,对使用中的延迟焦化加热炉1Cr5Mo炉管经现场取样,检测,通过壁厚测试、显微组织检验,氧化层与结焦层分析,讨论了炉管运行过程中对炉管造成损伤的影响因素.结果表明,因外壁氧化,炉管减薄已出现,内壁增碳和外壁脱碳现象出现,珠光体球化导致炉管组织损伤.珠光体球化,不符合GB9948-88中的供货热处理工艺规定的退火状态和金相组织为铁素体+珠光体要求.结合珠光体球化形态说明短时超温现象的存在,外壁表面出现高温蠕变特征,壁厚减薄虽不严重,但炉管继续使用存在安全隐患的问题.     

三次热循环对2.25Cr1Mo钢组织的影响

通过扫描电镜（ＳＥＭ）、能谱（ＥＤＳ）分析方法,对２．２５Ｃｒ１Ｍｏ钢经受三次热循环后的组织进行了分析。结果表明,经过三次热循环作用,获得贝氏体组织。经三次热循环-三次热循环中最高峰值温度１　１９５℃,三次热循环总的ｔ８／５达９７ｓ以上的作用时,晶粒尺寸并未发生明显长大。由于第一次热循环冷却过程中没有发生相变,没能产生第二次热循环峰值温度的晶粒细化作用使晶粒尺寸细化。试样热循环作用后,对试样的能谱分析结果表明,析出相微区成分相近,以Ｆｅ元素为主要成分,可推测形成了Ｆｅ,Ｃｒ,Ｍｏ碳化物析出向。