爆炸冲击波压应力处理预防水轮机叶片裂纹的可行性

大型混流式水轮机叶片的开裂属疲劳裂纹问题,主要与交变应力过大和残余应力过高有关.研究和应用表明,采用焊后600 ℃(8 h的热处理只能消除少量残余应力,接近屈服强度的剩余拉应力严重降低材料的疲劳性能,加速疲劳裂纹的形成和扩展.在叶片易开裂部位进行压应力处理可大大提高疲劳寿命,爆炸冲击波处理用一次均匀微量塑性变形代替喷丸或锤击的多次不均匀变形实现压应力处理,可以避免表面粗化和微裂纹,其形成的压应力层厚度可提高10倍以上,还能起到治愈缺陷的作用.经爆炸处理的16Mn钢焊接接头疲劳强度提高60 MPa,疲劳裂纹扩展速率降低10倍.在已获得的100多件大型水工结构爆炸处理满意结果的基础上,此法用于水轮机叶片的压应力处理,提高其疲劳寿命是完全可行的.     

水轮机叶片铸造与热处理缺陷分析及防止

分析了水轮机组叶片铸造缺陷的产生原因和防止措施.水轮机组不锈钢叶片铸造裂纹的形成是由于铸造热应力和组织应力过大,超过了材料的抗拉强度.通过对铸态下的金相组织分析,找出了水轮机叶片铸造与热处理缺陷产生的原因,反应在生产实际中是因为生产技术操作和管理不当所致.这一结论对于水轮机组不锈钢叶片的生产及同类零件的制造具有重要的指导意义.     

双频复合疲劳的裂纹萌生及扩展

针对典型承受高、低周双频复合载荷的水轮机叶片、电机转子用钢进行了低周疲劳、高低周双频复合疲劳的裂纹萌生及扩展规律的探讨。在频率比确定的条件下,载荷比是影响双频疲劳裂纹萌生及扩展的一个重要因素。随着载荷比的升高,疲劳裂纹萌生寿命大大缩短,裂纹扩展速率加快,疲劳断口呈现明显的周期特征。高、低周双频复合疲劳载荷各自的独特作用以及高、低周载荷在裂纹尖端引起的塑性区的交互作用是造成疲劳断口独特形貌的主要原因。     

加载频率对腐蚀疲劳裂纹扩展速率影响的研究

以混流式水轮机转轮叶片常用材料ZG20SiMn为对象,研究不同加载频率f对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响。建立了频率效应模型图,分析了f和裂纹张开位移v的关系,初探了f对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响机理。试验结果可用于水轮机设计和转轮叶片的寿命估算。     

X型叶片高温成形工艺研究和成形模具设计

转轮是水轮机的一个重要零件,而叶片是转轮的一个重要组成部分,叶片的质量直接影响到整个水轮机机组的效率、出力、空化性能和运行寿命,因此,叶片的制造质量尤为关键。 目前国内外广泛采用的叶片加工方法有三种:①砂型铸造铲磨加工。②砂型铸造数控加工。③高     

铸造E级钢CT试样疲劳裂纹扩展试验与仿真分析

为准确获取铸造E级钢材料的断裂力学参数,并研究该材料的裂纹扩展规律和影响因素,开展了铸造E级钢CT试样的疲劳裂纹扩展试验,并将材料的裂纹扩展速率采用Paris公式进行表征;以CT试样裂纹扩展计算模型为例,采用M积分数值方法计算了5组试样疲劳裂纹扩展长度与载荷循环周期结果,仿真与试验相对误差在10％以内,具有较好的一致性...     

常用的16MnR等压力容器用钢疲劳裂纹扩展速率

对屈服强度为350MPa级的压力容器用钢16MnR、20g和屈服强度为500MPa级的压力容器用钢CF-62进行厂疲劳裂纹扩展速率的试验研究和数据收集,试样分别为三点弯曲(TPB)和紧凑拉伸(CT)形式,共二十余块。对700多试验数据点进行分析,推荐了强度级别在350～500MPa的压力容器用钢用疲劳裂纹扩展速率公式。     

混流式水轮机转轮叶片裂纹故障及其原因分析

混流式水轮机转轮叶片裂纹故障严重影响了水电站的安全稳定运行和经济效益的发挥。大部分叶片裂纹是疲劳裂纹，主要由流固耦合共振诱发的、过大交变应力引起。转轮在设计和制造过程中形成的各种缺陷以及过大的残余拉应力加速了裂纹的萌生和扩展。     

汽车用不同显微组织高强钢板的扩孔性能

对热轧铁素体贝氏体双相钢FB60、铁素体马氏体双相钢DP600和铁素体珠光体钢SPFH590等三种汽车用高强钢板进行了扩孔试验,利用光学显微镜观察了扩孔裂纹的萌生和扩展,研究了不同钢的扩孔性能及开裂机理。结果表明:FB60钢的扩孔性能最优,DP600钢的最差;SPFH590钢与FB60钢具有相同的屈强比,但其扩孔性能却不及FB60钢的;组织对扩孔性能的影响与扩孔裂纹的萌生和扩展有关,FB60钢的裂纹萌生于铁素体内以及铁素体与贝氏体晶界,绕过贝氏体穿过铁素体扩展;SPFH590钢的裂纹萌生于铁素体与珠光体边界、珠光体内铁素体与渗碳体界面和铁素体内,极易沿铁素体与渗碳体片层扩展;DP600钢的裂纹萌生于铁素体与马氏体晶界,并沿晶界扩展。     

国产P92钢的蠕变裂纹扩展行为研究

对国产P92钢开展了600℃蠕变试验，得到了蠕变变形曲线、蠕变指数和蠕变延性等，再在600℃进行蠕变裂纹扩展行为试验研究，得到了蠕变裂纹萌生时间和蠕变裂纹扩展速率与蠕变断裂力学参量C^*的关系，将国产P92钢的性能与BS 7910数据进行比较，评估NSW模型的预测效果，计算得到材料的蠕变断裂韧性。结果表明，蠕变裂纹萌生时间和蠕变裂纹扩展速率与蠕变断裂力学参量C^*之间有较好的双对数线性相关性。国产P92钢的蠕变裂纹扩展性能优于BS 7910中9%Cr钢的平均性能，NSW模型的平面应力预测结果与试验数据接近，材料的蠕变断裂韧性随着服役时间的增大逐渐降低。该研究结果可以用于评估长期服役高温结构的安全性。     

斜流式水轮机叶片的焊接修复

目前我国中小型水电站使用的斜流式水轮发电机组常因转轮叶片和涡轮室严重汽蚀,引起机组摆度和振动加大,使效率下降,机组被迫大修。 国产转轮叶片、涡轮室一般由15Mn、MoVCu低合金钢整体浇铸,此钢抗汽蚀性能与不锈钢近似,强度高,塑性好。 每台水轮机有10张叶片,每张重120公斤,叶片形状复杂,厚薄差异很大,最厚处77mm,最薄处2.5mm。 某电站叶片汽蚀很严重,背水面呈大面积蜂窝状,汽蚀面积已占叶片总面积的80％,最深处达32mm,其中有八张叶片出水边背面已穿孔,另有三张叶片有50～80mm的裂纹5条。     

15MnMoVN钢及焊件的裂纹扩展速率的实验研究

测定了15MnMoVN钢及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率。裂纹长度用断裂应变计电测测量,实验数据采用Paris公式dα/dN=C(△K)~2和dα/dN=B(△K-K_(th))~2两种不同的公式拟合,得出了裂纹扩展规律。分析比较了母材、焊缝和热影响区的疲劳裂纹扩展性能,还比较了15MnMoVN钢和15MnVN钢的疲劳扩展性能。     

五种热作模具钢热疲劳性能的研究

本文用切割照像法测量了3Cr2W8V、012Al、CG-2、GR、HMI钢经相同热疲劳试验规程下的热疲劳裂纹条数及裂纹扩展深度,并以裂纹的扩展深度来评定钢的热疲劳性能的优劣。试验结果表明,GR钢比其余四种钢的热疲劳性能好,3Cr2W8V铜的热疲劳性能最差,HMI,CG-2、012Al钢介于二者之间。还讨论了合金元素,钢的硬度及断裂韧性对热疲劳裂纹产生的条数、裂纹扩展深度的关系以及钢的膨胀系数大小对钢的热疲劳性能的影响。     

SPV50Q钢在湿H2S环境下抗应力腐蚀性能试验研究

用楔形张开加载(WOL)预裂纹试样研究了SPV50Q钢在湿H2S环境中的抗应力腐蚀性能。测定了SPV50Q钢母材及热影响区在湿H2S环境下的临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率;同时研究了H2S浓度、材质、热处理对SPV50Q钢应力腐蚀开裂的影响。     

不同条件下300M钢的疲劳裂纹扩展行为

对300M钢在空气和质量分数3.5%NaCl水溶液中分别进行了疲劳裂纹扩展速率试验,得到了其疲劳裂纹扩展速率-应力强度因子范围曲线,并分别利用Paris公式和Walker公式对曲线进行了拟合;分析了应力比、腐蚀环境、频率对疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明:300M钢的疲劳裂纹扩展速率随应力比的增加而增大;在相同应力比下,300M钢在NaCl水溶液中的疲劳裂纹扩展速率在裂纹扩展前期比在空气中的快,在扩展后期则趋于一致;较低试验频率下300M钢在裂纹扩展前期的疲劳裂纹扩展速率比在较高频率下的快。     

U76NbRE钢轨钢疲劳裂纹扩展速率的试验分析

应用MTS试验机进行U76NbRE钢轨钢裂纹扩展速率试验,利用静态模型和Paris公式分析U76NbRE钢轨钢裂纹扩展速率试验数据.结果表明,可以利用静态模型获得的疲劳裂纹扩展速率公式计算指定应力强度因子幅下的裂纹扩展速率.     

M38镍基铸造高温合金

M38合金是一种具有优良的抗热腐蚀性能、较高的高温强度、高温长期时效组织十分稳定的新型镍基铸造高温合金。它能满足环境或燃料恶劣的舰船和工业燃气轮机用高温材料对上述性能的综合要求,作为800～850℃长期使用的涡轮叶片材料。用M38合金制成的一级涡轮叶片按装在国产第一台二万三千千瓦燃气轮机组和某电厂二万三千千瓦发电机组上,经长期使用情况良好。目前正在扩大生产和使用。     

铸造镁铝合金的微观破坏机理原位观测技术与应用

通过SEM原位观测方法试验研究了铸造镁铝系列合金的微观破坏机理,得到了α-Mg颗粒大小、形状、β（Mg17,Al12）相分布对破坏机理的贡献与微结构的改性对其强度韧度的影响。结果表明：微裂纹主要萌生于晶界并沿界面扩展,其中由于铸造镁铝合金的“准脆性”,疲劳裂纹稳态扩展范围在微米量级,疲劳裂纹扩展平面微观尺度下与外力方向不完全垂直,裂纹扩展机理表现为ModeⅠ＋ModeⅡ的耦合结果。因此,线性破坏力学中的应力强度因子AK不能有效地评价铸造镁铝合金的疲劳扩展。     

Cr—Mo—V钢蠕变裂纹开裂和扩展研究

研究了低合金Cr-Mo-V 钢在脆性和韧性状态时蠕变裂纹开裂和扩展速度。试验证明:随着蠕变断裂韧性提高,Cr-Mo-V钢蠕变裂纹扩展速度明显地降低。适当降低钢的强度,而提高其蠕变断裂韧性δ_(ce),则25 Cr 2 Mo1 V 钢的螺栓断裂寿命显著改善。文内提出了蠕变裂纹开裂准则和蠕变裂纹扩展速度与力学参量及蠕变断裂韧性δ_(ce)间关系式。     

基于流固耦合的风力机叶片裂纹扩展机理研究

针对风力机工作环境的恶劣性以及风力机叶片裂纹扩展的复杂性,本文利用计算流体力学(CFD)和断裂力学仿真分析,以风力载荷作为裂纹扩展的主要载荷,利用流固耦合界面的数据传递对风力机叶片裂纹扩展机理进行仿真分析。在叶根表面嵌制一不同初始尺寸的半椭圆型三维裂纹,并在不同风速的条件下计算三维裂纹应力强度因子,分析不同初始尺寸裂纹在不同风速下的动态裂纹扩展机理。结果表明,裂纹的初始尺寸与风力载荷的大小均对叶片的裂纹扩展速率与方向产生影响,且在高风速下裂纹发生失稳扩展的几率增大。