P92钢焊接接头蠕变-疲劳交互作用下高温断裂参量表征及失效评定曲线的建立

在610℃下,对超超临界火电机组用P92钢主蒸汽管道的焊接接头进行了蠕变-疲劳交互作用裂纹扩展试验。获得了蠕变-疲劳裂纹扩展速率,并进行了高温断裂参量的表征,同时,结合P92钢焊接接头蠕变与拉伸试验,建立了P92钢焊接接头材料与时间相关的失效评定曲线(TDFAD)。研究结果表明,试样断口微观形貌特征显示出其蠕变–疲劳交互作用下的裂纹扩展主要是由蠕变因素主导的。每条蠕变裂纹扩展速率与高温断裂参量C*的关系曲线中均存在一个拐点,这个拐点的产生过程即为蠕变裂纹扩展的孕育阶段。采用修正R6中Option2的方法建立了TDFAD,该方法充分考虑了蠕变因素的影响,能够获得较安全的评定结果。     

用断裂力学的方法评价汽机转子寿命

疲劳和高温蠕变相互作用共同促使汽机转子中的裂纹扩展,使疲劳寿命指标与蠕变寿命指标统一了,这有可能用计算机预测汽机转子在某种指定运行方式下的运行小时数。     

实际载荷谱下汽轮机转子寿命的分析研究

本文针对实际服役的汽轮机转子,指出了仅以热疲劳法分析计算转子寿命的局限性,提出对处于高温运行状态下的转子,必须从热疲劳、蠕变和高温下裂纹扩展三个方面综合分析,进行损伤累积、寿命计算,从而科学地全面地制定转子的实用寿命消耗曲线。 在汽轮机实际起停过程中,蒸汽温度的波动在转子上产生复波应力。本文不仅提出了在热疲劳寿命分析与裂纹扩展寿命分析中采用“复波分离计算法”的观点,而且给出了裂纹扩展量函数、通过积分计算裂纹扩展寿命的数学方法,并对方法的可靠性加以论证。 在以上理论的指导下,文中以125MW汽轮机高压转子弹性槽底为分析研究对象,计算了两班制运行下相应的寿命消耗,结论列于文中。     

汽轮机转子疲劳-蠕变损伤的非线性损伤力学分析

转子是汽轮机的核心部件，往往要在高温、复杂应力情况下工作，易产生裂纹萌生。除疲劳作用外，蠕变在转子的寿命损耗中也占有相当的比例。一般低周疲劳约占转子总寿命的80％，而蠕变则占转子总寿命的20％。事实上，对汽轮机转子而言，疲劳和蠕变往往是同时发生并存在着相互的作用。该文采用非线性损伤力学模型估算了国产600MW汽轮机高压转子在实际启停功况下的疲劳-蠕变寿命，考虑了疲劳与蠕变的耦合作用以及多轴应力的影响，并与当前汽轮机疲劳—蠕变寿命估算普遍采用的线性累积损伤理论进行了对比。结果表明：非线性连续损伤力学模型正确地反映了疲劳-蠕变交互作用以及损伤演化的非线性机制，其分析结果比现行理论方法更为准确、可靠。     

51-50-1型汽轮机转子本体缺陷的断裂力学评定

对５１－５０－１型汽轮机转子本体中心孔处缺陷,基于应变能密度理论,用复合型应力强度因子对缺陷进行了安全性评定和疲劳裂纹扩展寿命估算。结果表明：在正常运行工况下,该缺陷不会引起一次性断裂且缺陷的有效疲劳扩展寿命Ｎｅ＝１９３８次。     

汽轮机转子材料蠕变裂纹的抗裂特性研究

本文对发电设备中关键部件汽轮机转子的抗裂性能进行了实验研究。在温度550℃下,用直流电位法进行了紧凑拉伸试样的裂纹启裂和扩展试验。通过理论分析和实验结果,得到了蠕变裂纹扩展的断续模型;得到了在高温蠕变条件下,描述裂纹启裂和扩展的合理参数;提出了“临界应变准则”,对估算汽轮机转子的工作寿命提供了依据.     

汽轮机低压转子钢30Cr2Ni4MoV疲劳性能的研究

30Cr2Ni4MoV钢是目前国内300MW机组较多采用的低压转子钢。汽轮机转子在运行中及在反复启动、停机时,都承受疲劳载荷。在汽轮机启、停过程中,转子上的应力集中部位可能发生塑性变形而导致低周疲劳损伤,从而萌生裂纹,另外,对于转子中本身存在的缺陷或运行过程中萌生的裂纹,都有可能在以后的运行过程中扩展,因此,有必要对转子的疲劳裂纹萌生及疲劳裂纹扩展特性进行研究。     

汽轮机代压转子钢30Cr2Ni4MoV疲劳性能的研究

３０Ｃｒ２Ｎｉ４ＭｏＶ钢是目前内３００ＭＷ机组较多采用的低压转子阀。汽轮机转子在运行中及在反复启动，停机时，都随疲劳载荷。在汽轮机启，停过程中，转子上的应力集中部位可能发生塑性变形而导致低周疲劳损伤，从而萌生裂纹，另外，对于转了中本身存在的缺陷或运行过程中萌生的裂纹，都有可能在以后的运行过程中扩展，因此，有必要对转子的疲劳裂纹萌生及疲劳裂纺扩展特性进行研究。     

细结构理论在疲劳裂纹扩展模型中的应用

本文运用细结构理论、四单元块模型建立了30Cr2MoV转子钢疲劳特性与疲劳裂纹扩展之间的内在关系,预测了常温与高温下疲劳裂纹扩展速率,得到了较好的实验验证。     

超(超)临界汽轮机汽缸紧固螺栓疲劳-蠕变断裂的研究

调峰机组频繁调整负荷，汽轮机汽缸紧固螺栓处于疲劳-蠕变交互作用，对紧固螺栓多轴应力下疲劳-蠕变损伤的研究对调峰机组安全运行和维修具有重要意义。该文对镍基合金Nimonic 80A进行了550℃下单轴及空心螺栓的疲劳-蠕变断裂实验，应用Chaboche-Nouaihas模型，用有限元软件ABAQUS模拟了空心螺栓的疲劳-蠕变过程。结果表明，与空心螺栓的纯蠕变断裂不同，疲劳-蠕变断裂发生在应力集中的螺纹处，有限元计算结果与实验结果吻合较好。     

发电机转子材料疲劳裂纹扩展门槛值研究

本文论述了汽轮发电机转子材料受温度影响后疲劳裂纹扩展门槛值的变化情况,其对转子受意外烧伤后进行了整套设备运行的安全评定和剩余寿命估算有着非常重要的作用。     

调峰机组主蒸汽管道蠕变疲劳交互作用寿命研究

本文研究调峰机组主蒸汽管道在蠕变疲劳交互作用下的性能和损伤，以及加载持续时间对蠕变疲劳交互作用寿命的影响和加载速度对蠕变疲劳寿命的影响。研究的钢种有１２ＣｒＭｏ、１５ＣｒＭｏ、１５ＣｒＭｏＶ、１０ＣｒＭｏ９１０。此研究为制定调峰机组在蠕变疲劳交互作用条件下的寿命判废标准和优化调峰机组启停方案，缩短启停时间，提供了可靠根据。     

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。     

汽轮机中压联合汽阀螺栓疲劳-蠕变交互作用剩余寿命评估

针对汽轮机高温紧固螺栓的蠕变、疲劳及蠕变 -疲劳交互作用三种失效模式,以某典型中压联合汽阀螺栓为例对影响螺栓蠕变寿命、疲劳寿命以及蠕变与疲劳交互作用时的寿命的因素进行了计算、分析。分析表明：中压联合汽阀螺栓的预紧应力对螺栓的蠕变损伤量有较大的影响,预紧应力增加则所产生的蠕变损伤量增加;调峰运行方式下,疲劳寿命随着螺栓热应力的增加而降低增加。螺栓的螺纹固定端第 1圈螺纹应力集中对蠕变寿命和疲劳寿命有较大影响。中压联合汽阀螺栓剩余寿命可安全运行 6个检修周期,不能满足机组设计寿命的要求,需要采取降低参数运行、缩短检验周期或者在 6个检修周期后更换中压联合汽阀螺栓的措施。     

二级过热器弯头开裂失效分析

为研究某电站锅炉二级过热器弯头裂纹的形成原因及扩展过程,对裂纹的宏观形貌、理化检测和微观组织进行了分析。研究结果表明:裂纹萌生于温度较低管内壁,在温差应力作用下产生蠕变疲劳断裂;裂纹在超温状态下发生相转变,并且高温加快了裂纹扩展速度。     

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。     

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。     

转子材料的疲劳蠕变交互作用

引言转子材料的疲劳蠕变交互作用的研究,主要工作始于70年代初。近20年来,随着机组功率的进一步增大,运行温度的提高,调峰运行的需求以及运行时间的增长,模拟汽轮机转子在高温下的实际力学行为,并着手研究实际状况下的材料寿命损伤规律,已越来越受到人们的重视。因内外对转子材料已做了许多研究工作,并有大量文献报导。在此基础上,作者企图从微观结构、断裂模式     

300Mvar空冷隐极调相机转子疲劳强度分析

300Mvar空冷隐极调相机转子跨距长、重量大,在自身重力作用下转子挠度和弯曲应力已经达到疲劳设计极限,因此设计出安全可靠的转子结构具有很大难度。本文建立了300Mvar空冷隐极调相机转子疲劳损耗的三维有限元分析模型,分别对机组额定稳态运行工况及起停机过程的瞬态工况进行仿真计算,分析两种工况下转子的动态应力,并进一步对起停机工况的动态应力进行雨流法分析。最后,根据德国机械工程师委员会的FKM疲劳计算导则,对调相机转子进行寿命评估,保证了300Mvar空冷隐极调相机转子的安全可靠性。     

蠕变条件下高中压汽机转子的寿命估算

汽轮机转子的寿命可根据生成裂纹与裂纹扩展至某一临界尺寸所需时间确定,断裂力学已逐渐推广应用于部件的残余寿命计算。对在蠕变状态下使用的高中压汽机转子来说,用线弹性与弹塑性断裂力学已显得不尽合适,而应采用新近发展起来的考虑有关参数随时间变化的断裂力学概念来计算寿命。