启动工况下汽轮机转子疲劳寿命消耗和裂纹扩展量的计算

本文根据汽轮机转子材料30CrMoV钢低周循环疲劳和高温疲劳裂纹扩展试验,用暂态变物性温度热弹塑性有限元对冷态启动工况下的汽轮机转子进行应力场分析结果分别进行无裂纹转子疲劳寿命损耗和转子疲劳裂纹扩展估算,并对估算方法及应力强度因子计算进行了初步分析。     

10Cr转子钢的低周疲劳特性试验研究

对国产转子钢14Cr10NiMoWVNbN和国外同种转子钢TOS107的拉伸性能及低周疲劳特性进行了试验研究,将国产和国外转子钢的循环特性、循环应力-应变特性及应变寿命特性进行了对比.结果表明:在室温及600℃下,国产和国外转子钢的拉伸强度无明显差异;国外转子钢的低周疲劳强度略优于国产转子钢.根据593℃下国产转子钢低周疲劳寿命的试验结果,通过虚拟应力转换并选取合适的安全系数,得到了10Cr转子的疲劳设计曲线,该曲线可用于估算10Cr钢制转子的疲劳寿命.     

国产SA-182F92钢冷裂敏感性研究

92级钢是在91级钢的基础上改良开发出来的新钢种,具有优良的高温强度和抗蠕变性能,其最高设计工作温度达625 ℃,主要用于超超临界压力锅炉中的高温部组件中.SA-182F92是92级钢中的合金锻件.通过插销冷裂纹试验、斜Y型坡口冷裂纹试验,系统研究国产F92钢冷裂敏感性及影响因素,并探讨冷裂纹萌生、扩展机制,为国产F92钢的生产应用提供了有力的技术支持.     

国产超临界汽轮机转子钢低周疲劳特性的试验研究

为了解国产超临界汽轮机转子钢的静拉伸性能和低周疲劳特性,在540℃和593℃温度下对5种国产超临界汽轮机转子钢进行了静拉伸试验和总应变控制低周疲劳试验,给出了汽轮机转子钢的静拉伸力学性能参数,并拟合出其应变-疲劳寿命关系式.结果表明:在经过540℃和593℃低周疲劳试验后,5种转子钢的维氏硬度分别下降了约15和20,试验用超临界汽轮机转子钢均具有明显的循环软化特性.     

P91钢管特殊性能试验研究

本试验研究对了住友提供的P91大口径钢管以及其焊接头在三个不同温度(室温、550℃、575℃)下的低周疲劳、疲劳裂纹扩展速率和550℃、575℃持久强度进行了测试，以研究分析温度对其低周疲劳特性、疲劳裂纹扩展、持久强度的影响并了解焊接头与母材之间的差异。综合性结论是：P91钢管在高温下有较好的低周疲劳特性、抗裂纹扩展能力、抗裂性能、适当的持久强度，适宜用于高温工作。     

免疫算法在汽轮机转子低周疲劳裂纹扩展速率中的应用

首次将免疫算法应用于汽轮机高中压转子钢(30CrlMolV)的低周疲劳裂纹扩展速率计算.根据断裂力学中Pairs公式(da/dN=c△kn).在此之上引用F.Jeglie的裂纹扩展模型,以低周疲劳裂纹扩展速率最小化为目标函数,基于免疫算法和遗传算子原理,通过MATLAB软件编程,计算出满足转子钢疲劳裂纹扩展速率的应力强度因子幅值、温度和材料参数的最优解.研究表明,基于免疫算法具有良好的搜索性能,能够较好地对汽轮机转子在复杂条件下的低周疲劳裂纹扩展速率进行准确的预测.     

船舶柴油机活塞的热疲劳裂纹扩展评定

运用ADINAT／ADINA有限元程序分析了船舶柴油机活塞的三维温度场和三维应力应变场，并采用带中央环状预裂纹的圆柱形试件在单轴疲劳试验机上进行了热疲劳裂纹扩展寿命模拟试验，根据高温度理论和断裂力学理论归纳了当量J积分范围评分准则，并将这一准则用于活塞的裂纹扩展寿命分析和安全性评定，评定结果具有普遍参考价值。     

核电汽轮机末级长叶片材料的疲劳性能研究

为了掌握核电汽轮机末级长叶片材料1Cr12Ni3Mo2VN的疲劳性能,开展了低周疲劳试验研究,测试了材料的疲劳循环响应特性、循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线,比较了不同疲劳寿命预测模型的预测结果.结果 表明:叶片材料在循环寿命的绝大部分期间都保持非常稳定的应力应变状态,仅在循环寿命初期表现出一定的循环软化特征;作为一种屈强比极高的材料,在循环周次105次及以上的疲劳寿命区域,循环塑性应变占总变形的比重变得非常小;断口形貌显示疲劳裂纹基本均起源于试样表面;Ramberg-Osgood模型和Manson-Coffin模型可以较好地拟合叶片材料的循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线;Manson-Coffin模型和Langer模型对低周疲劳寿命预测均保持了较好的准确性;三参数幂函数能量模型在104循环周次以下的预测结果很好,需要更多的数据来提高其在更高循环周次的寿命预测准确性.     

30Cr2MoV转子钢高温低周疲劳性能研究

通过对３０Ｃｒ２ＭｏＶ钢汽轮机转子进行不同温度的应变控制下低周疲劳试验，给出了该材料在不同温度下的循环稳定应力－应变曲线，应变－寿命关系，应力－寿命关系，并在疲劳数据服从对数正态分布的假定基础上，给出了具有９５．４％置信度的下限应变－寿命方程，试验材料取自多个不同的２００ＭＷ机组的供货转子，数据结果具有比较广泛的代表性，对于汽轮机转子的设计和寿命估算具有一定的实际应用价值。     

汽轮机转子钢疲劳—蠕变交互作用

本文对我国电站汽轮机常用的30Cr2MoV转子钢疲劳—蠕变交互作用进行了试验研究。根据火电厂转子运行工况,选择了不同保载时间,进行裂纹扩展试验。结果表明,这种材料在运行工况下存在疲劳—蠕变交互作用;随着保载时间的增加,裂纹扩展速率增加,寿命大大降低。断口分析发现,断面有沿晶断裂,且呈现“r”型空洞。运用线性累积损伤方法计算该转子钢疲劳—蠕变交互作用系数B=1.47～3.95,提出了交互作用下的裂纹扩展判据。