超超临界机组中压汽门阀盖螺栓典型工况应力分析研究

以上汽超超临界机组中压汽门(包括中主门和中调门)阀盖螺栓系统为研究对象,开展了典型工况(包括预紧、启动、稳定工况)下螺栓整体与局部螺纹牙部位的三维有限元应力分析,以探索研究Alloy783螺栓服役过程中经受的应力对于螺栓断裂的影响。结果发现:预紧力过大是造成Alloy783螺栓大批量断裂的一个较大促进因素,中压汽门阀盖螺栓在3种典型工况下的有限元应力计算最大应力均集中在螺纹部分与螺母或阀体咬合的第1颗螺牙位置,启动工况时螺栓内应力最大。降低预紧力伸长量后,中压汽门螺栓预紧力相对于以往也发生了明显的降低,使得螺栓短期断裂的比例显著下降。     

超超临界机组镍基螺栓断裂失效分析

某超超临界660 MW机组的中压调节阀部分镍基螺栓(材料为GH783合金)发生断裂,通过宏观检验、金相检验、SEM及能谱分析、合金成分分析和力学性能检验,对螺栓失效原因进行分析。分析发现:在螺栓热紧过程中,其中3根螺栓中加热棒局部高温导致螺栓孔内壁材料烧损,裂纹萌生于内孔烧损处,并在正常服役条件下裂纹扩展导致螺栓发生断裂,致使剩余螺栓承受过高载荷及附加弯曲应力。螺栓服役过程中有因环境温度变化等产生的交变应力,以及材料本身在高温环境下性能的劣化,导致部分螺栓发生早期疲劳断裂及一次性脆断。在分析螺栓断裂基础上,提出规范热紧工艺、提高螺栓内外表面的加工精度和重新评估GH783合金材料螺栓在600℃下服役的可靠性等建议。     

700℃超超临界机组用Alloy 617 mod时效析出相

研究了Alloy 617 mod在750℃下时效3 000 h过程的析出相种类及其对室温硬度和冲击性能的影响。Alloy 617mod时效后析出M23C6碳化物和?'相。随时效时间延长,晶内、晶界析出物数量增多,晶界碳化物尺寸和分布无明显变化。经300 h时效后,M23C6和?'相产生析出强化,提高了合金硬度。晶界碳化物导致界面结合强度降低,晶界成为裂纹的发源地,引起冲击吸收能量降低。时效过程?'相与基体相保持共格关系,产生共格应力,有利于硬度提高;同时?'相析出强化使晶界附近难以协调塑性变形,易导致开裂,也引起冲击吸收能量降低。时效300~3 000 h过程的时效态Alloy 617 mod硬度和冲击吸收能量分别为207~214 HB和75~83 J,具有良好的稳定性。     

Alloy 617B合金蠕变行为及变形过程中的显微组织演化

Alloy 617B镍基高温合金具有优良的长期高温服役性能,是目前先进超超临界发电技术锅炉管的主要候选材料。结合金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等研究了Alloy 617B在750℃这3种应力条件下的持久蠕变行为及变形过程中材料的组织演化。研究结果表明,该合金750℃外推10~5h的蠕变断裂强度可达到约80MPa,蠕变断裂曲线呈典型的三阶段特征;随着应力减小,Alloy 617B合金持久蠕变试样的断口由穿晶向沿晶断裂转变,微裂纹、空洞的数量和尺寸也有所降低;初生M_(23)C_6的尺寸随蠕变时间的增长有所粗化,边缘有球化趋势,同时二次M_(23)C_6也逐渐增长变粗,分布更加广泛;γ'相在断口附近的分布较少。     

汽轮机高压内缸螺栓断裂分析及监督探讨

某电厂汽轮机高压内缸20Cr1Mo1VNbTiB钢制螺栓发生断裂,通过无损检测、宏观检查、化学成分分析、微观组织分析、硬度检验、力学性能检验等方法对断裂原因进行分析,并且针对20Cr1Mo1VNbTiB钢制螺栓的监督检验提出相关建议。结果表明：螺栓本身包含原始的大颗粒夹杂物缺陷,同时内部的渗碳体和碳化物分解与合金元素在晶界聚集,使得材料的冲击韧性下降;在交变载荷的长期作用下,裂纹在螺纹第一丝牙处萌生并沿晶界扩展,导致螺栓断裂。     

U型螺栓失效断裂原因分析

某汽轮机组在运行过程中空冷岛风叶U型螺栓发生断裂,利用宏观形貌观察、化学成分检测、金相组织观察、断口微观形貌观察及力学性能测试等方法对U型螺栓的断裂原因进行综合性失效分析。研究结果表明,由于螺栓的规格选用存在问题,导致U型螺栓的弯曲半径小于风叶轮毂半径,从而使螺杆内弧侧与风叶轮毂的接触部位因长期磨损而形成应力集中,并诱发疲劳源。同时,U型螺栓1的螺杆内弧与直杆过渡处存在一定程度的弯制残余应力,最终,在拉应力、弯制残余应力及风叶振动所产生的交变应力的综合作用下,疲劳裂纹源加速扩展,导致螺栓的断裂失效。     

电站联轴器螺栓断裂事故分析

针对某电厂偶合器-给水泵联轴器螺栓断裂事故,对断裂螺栓进行了断口分析、化学成分、金相组织及维氏硬度检测分析。分析结果表明:螺栓机加工质量不良是造成螺栓疲劳断裂的主要原因,另外,螺栓表面脱碳层导致了螺栓表面弱化,加速了疲劳裂纹源的形成。     

高温镍基螺栓带状组织失效研究

螺栓在火力发电厂中广泛使用于电站设备的汽缸、主汽门、调速汽门以及蒸汽管道法兰等需要紧固连接或密封的部件上。R26螺栓作为典型的高温镍基螺栓，凭借其良好的蠕变强度和持久强度、抗应力松弛和抗氧化能力强等性能，越来越广泛地被用作超临界机组主汽门、调速汽门紧固部件。然而，随着机组运行时间的延长，高温镍基紧固螺栓断裂数量比例偏高，使得该类型螺栓在推广应用方面存在一定的风险。经过对断裂螺栓化学成分检验、金相检验以及力学性能试验研究，结果表明螺栓的显微组织在晶界上存在严重偏析，析出相呈带状分布，是标准不允许的带状组织，并造成螺栓硬度高于标准要求，对设备的安全运行构成隐患。     

辽化热电厂3号机汽缸螺栓断裂原因分析

分析辽化热电厂3号汽轮机汽缸螺栓断裂原因及材质情况。认为螺栓断裂的原因是螺栓孔壁由于过热发生相变、萌生裂纹并沿剪切应力方向迅速扩展，导致该螺栓断裂；同时通过性能等试验分析了材质情况，发现材料的原奥氏体晶界呈现黑色的网状，表明材料已脆化。为避免类似事故再次发生，对螺栓的监督提出了建议。     

发电机定子铁芯紧固螺栓疲劳可靠性分析

采用CT试样测量了发电机铁芯定子A3钢螺栓的疲劳裂纹扩展速率和门槛值。得到的疲劳裂纹门槛值ΔKth=7 76MPam。通过对裂纹扩展速率曲线的拟合得到描述裂纹扩展速率的Paris关系 :dadN=10 -15 10± 0 46(ΔK) 5 73± 0 3 5。利用试验得到的疲劳裂纹门槛值和Paris关系 ,结合螺栓运行实际情况 ,对受振动螺栓的疲劳裂纹萌生所需临界载荷幅和裂纹萌生后残余寿命与载荷幅间的变化关系进行了计算 ,试验结果与计算结果对电厂发电机定子铁芯紧固螺栓的疲劳可靠性评估具有重要的指导意义     

井冈山电厂2号机螺栓断裂失效分析

针对井冈山华能发电有限责任公司20Cr1Mo1VtiB钢螺栓失效断裂情况进行了化学成分分析、金相观察、硬度试验。发现该螺栓存在夹杂物、微裂纹缺陷，晶粒粗大，井伴有粗大的原奥氏体黑色网状晶界。分析认为此次螺栓断裂失效的主要原因是螺栓本身存在的缺陷导致该螺栓在高温和拉伸应力的作用下提前失效。     

300 MW机组汽缸螺栓断裂原因分析

通过对300MW机组高压、中压缸螺栓断裂的常规试验分析及断口扫描电镜分析和能谱分析,指出1号机汽缸螺栓断裂的主要原因系疲劳所致,而断裂螺杆上的光谱灼伤促进了疲劳的产生.     

锅炉减温器喷水管失效原因分析

通过宏观检验、电镜观察和理论计算,对同时承受机械应力和热应力的锅炉减温器喷水管失效断口形貌进行分析,研究其断裂模式与原因。结果表明,该喷水管断裂属于于热-机械疲劳断裂,交变弯曲应力和热应力是其断裂失效的主要原因。热应力使管内壁产生浅表性热疲劳裂纹,并导致机械疲劳裂纹稳定扩展至该区时发生局部快速扩展,产生局部快速断裂区,其形貌不同于常规疲劳断口最后瞬断区。     

风力发电机组叶片连接螺栓断裂机理及原因分析

利用宏观形貌、金相显微组织与断口形貌观察、化学成分分析及力学性能检测等方法对某风力发电机组叶片连接螺栓的断裂机理及原因进行了研究。结果表明,叶片连接螺栓的断裂主要与复杂应力共同作用引发的疲劳工况有关。在风机运行过程中,径向和轴向等多方向剪切力的共同作用使得叶片法兰与变桨轴承结合面的螺纹牙底处逐渐形成疲劳裂纹源,并在应力集中的作用下加速扩展引发了螺栓的疲劳断裂失效。最后对在役叶片连接螺栓的使用维护及更换提出了建议。     

锅炉减温器喷水管失效原因分析

通过宏观检验、电镜观察和理论计算,对同时承受机械应力和热应力的锅炉减温器喷水管失效断口形貌进行分析,研究其断裂模式与原因.结果表明,该喷水管断裂属于于热-机械疲劳断裂,交变弯曲应力和热应力是其断裂失效的主要原因.热应力使管内壁产生浅表性热疲劳裂纹,并导致机械疲劳裂纹稳定扩展至该区时发生局部快速扩展,产生局部快速断裂区,其形貌不同于常规疲劳断口最后瞬断区.     

在役风机螺栓超声检测新技术研究

在役风机螺栓在长期运行中,因周期性载荷作用,极易发生应力失衡产生疲劳裂纹,造成螺栓断裂失效,严重影响风力发电机组的安全。如何在不拆卸风机螺栓的状态下,精准测量螺栓轴向应力和有效检测疲劳裂纹是目前无损检测领域研究的热点和难点。通过采用超声波检测应力方法,以风电场常用的42CrMo螺栓为研究对象,制作螺栓轴向应力与超声波飞行时间的拟合曲线内置超声检测设备,经现场验证,应力的测量精度误差小于5%,测量精度符合要求;采用超声波导波检测方法,开展了不同位置、不同深度的模拟裂纹缺陷的检测,得出随着缺陷位置和距离的变化,均能检测到裂纹信号,随着缺陷距离和深度变大,缺陷回波逐渐增大,图像颜色逐渐加深。     

N 25-35型汽轮机叶片断裂事故分析

通过对N25-35型汽轮机断裂叶片进行宏观及微观分析,研究其断裂原因是由于叶根表面存在加工刀痕,运行过程中,产生应力集中,在交变应力作用下,首先在该处萌生裂纹,进而扩展并最终导致疲劳断裂.     

300MW锅炉汽包筒体水侧纵向裂纹形成机理

某电厂300 MW机组锅炉汽包中锅筒水侧出现多条纵向裂纹。通过对裂纹附近的金相组织、残余应力、硬度以及运行工况的研究,分析了裂纹形成的原因。研究结果表明:汽包裂纹附近材料珠光体中碳化物球化,球状的碳化物聚集在合金铁素体的晶界上部分连成链状组织;裂纹位于筒体瓦片压制过程中形成的较深的纵向沟痕附近,在这些部位附近出现较高的应力集中;由于水位线的波动和变负荷运行产生的交变热应力导致水位线附近部位萌生低周疲劳裂纹;母材裂纹形成的主要原因是筒体中局部的应力集中、较大的交变热应力、材料组织变化以及锅水应力腐蚀的综合作用。     

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。     

N25－35型汽轮机叶片断裂事故分析

通过对N25-35型汽轮机断裂叶片进行宏观及微观分析，研究其断裂原因是由于叶根表面存在加工刀痕，运行过程中，产生应力集中，在交变应力作用下，首先在该处萌生裂纹，进而扩展并最终导致疲劳断裂。