汽轮机焊接转子接头残余应力研究五:低压转子锻件焊接修复及热处理后残余应力

残余应力是影响转子焊接修复安全可靠性的因素之一,通过残余应力的测量,可评价焊接修复工艺,并对优化修复工艺提供参考,因而具有重要的工程应用价值。测试了采用埋弧焊方法进行堆焊和焊后热处理修复的低压转子原汽轮机端靠背轮外圆堆焊区残余应力。结果表明,现有热处理工艺对降低焊接残余应力是可行有效的,且测量数据反映出焊接过程比较稳定。相关结果对评估堆焊修复可靠性提供重要参考。     

核电汽轮机低压焊接转子热处理残余应力的数值分析

利用ABAQUS建立了大型核电低压转子焊接轴对称有限元模型,基于ABAQUS子程序DFLUX编制了焊接热源模型,实现了焊接过程的数值模拟,并通过计算分析获得焊缝区域的残余应力分布规律,探讨了热处理对焊接残余应力分布规律的影响.结果表明:焊接残余应力分布局限于焊缝及其影响区,总体上关于焊缝对称分布,对转子其他部位应力分布未产生影响;热处理后,转子外表面上焊缝无双向拉伸的应力状态,残余高应力分布于焊缝中部位置;热处理工艺对降低焊缝残余应力峰值及应力梯度效果显著.     

汽轮机焊接转子接头残余应力研究三:125MW及1000MW汽轮机低压焊接转子产品残余应力

在测试转子模拟件外圆、内圆、剖面处热处理前后的残余应力分布的基础上,在研究弹性槽对根部打底焊缝处残余应力的影响以及盖面焊缝下方4～5层焊道处残余应力的分布的基础上,测试了125 MW及1 000MW实际火电低压焊接转子接头处的残余应力.结果表明,实际产品残余应力的分布与模拟件相似,数值更小;不同结构均承受- 120 MPa左右的轴向压缩应力,切向应力可被忽略.相关结果对掌握焊接转子残余应力分布提供了重要参考.     

汽轮机焊接转子接头残余应力研究一:25Cr2Ni2MoV钢核电转子模拟件热处理前后残余应力的对比

利用焊接方法制造大型汽轮机转子已成为电力装备制造业的主要方向,通过测量焊接转子模拟件接头处的残余应力,对于转子设计、优化焊接与热处理工艺、评估服役状态都具有重要的参考意义。测试了25Cr2N i2MoV钢核电转子模拟件外圆、内圆、剖面处热处理前后的残余应力分布,发现转子深窄间隙接头处存在较为显著的轴向压应力,内、外圈在热处理前均有较大的切向拉应力;经过热处理,残余应力大大降低,且保持较好的应力状态。重复性测量的数据稳定性较好,反映出加工过程的高稳定性。     

大型核电汽轮机焊接转子残余应力数值模型研究

大功率汽轮机是核电站中的关键动力设备,转子是核电汽轮机中的关键部件,其安全可靠性是汽轮机正常运行的重要保证,由于锻件尺寸的限制,大功率核电汽轮机广泛采用焊接转子.焊接过程中产生的转子热应力和残余应力将可能导致焊缝及其附近区域发生过量变形,诱导裂纹萌生,并影响焊接件的疲劳强度.建立了焊接转子的轴对称和三维有限元模型,研究了大型核电汽轮机焊接转子的变形和残余应力分布规律,获得了焊趾上各点的应力和最大残余应力及其发生区域.所得结果对控制焊接转子质量和结构优化设计具有重要的指导意义.     

汽轮机焊接转子接头残余应力研究二:带有弹性槽的30Cr2Ni4MoV模拟件热处理前后残余应力变化

在测试25Cr2Ni2MoV钢核电转子模拟件外圆、内圆、剖面处热处理前后的残余应力分布的基础上,进一步研究了弹性槽对根部打底焊缝处残余应力的影响,测量了盖面焊缝下方4～5层焊道处残余应力的分布。结果表明,弹性槽对缓解根部应力有显著作用,盖面焊缝下方4～5层焊道处存在超过屈服极限的纵向拉应力;热处理后,残余应力大大降低,且保持较好的应力状态。相关测量工作肯定了实际生产工艺对控制残余应力的有效性。     

汽轮机转子焊接的三维有限元数值模型研究

大功率汽轮机是火电和核电站中的关键动力设备,转子则为汽轮机中的关键部件,其安全可靠性是汽轮机正常运行的重要保证。采用焊接转子可作为解决大尺寸转子制造的有效手段,转子焊接过程中的热应力及残余应力是评估转子安全性的重要参数。文中以三维热弹塑性有限元计算理论为基础,对于一个模型转子,建立了其焊接过程热应力耦合模型,获得了焊接过程中热影响区热应力的详细分布以及随时间的变化、转子焊接冷却完毕时残余应力分布及应力峰值。研究结果表明,焊接导致的高残余应力分布于焊缝区。本文的结果对控制焊接转子质量具有重要的参考价值。     

LNG运输船独立液罐焊接残余应力分析

LNG(液化天然气)运输船舶建造过程中,焊接残余应力不仅可能使LNG运输船独立液罐产生裂纹,还可能与外加载荷叠加后改变独立液罐的承载能力。因此要了解独立液罐焊接后的应力分布,就有必要对其焊接残余应力进行有限元分析。应用轴对称模型及单元生死技术研究了某LNG运输船舶独立液罐焊接残余应力的分布规律,参照现有国标对独立液罐坡口尺寸进行了对比研究,探讨了坡口尺寸与焊接残余应力之间的关系,以及热处理对焊接残余应力的影响。研究结果表明:在独立液罐坡口角度为最小建议值的情况下,焊接残余应力(等效应力)随坡口深度的增大呈先减小后增大的趋势,当坡口深度为6 mm时,其残余应力达到最小值;与V型坡口角度和U型坡口角度相比,坡口深度对焊接残余应力的影响更加显著;结合实际结构及工艺,为减少焊接残余应力,尽量选择较小的坡口深度和坡口角度;独立液罐焊后热处理可以降低其焊接残余Mises应力,降低幅度达到了21%。研究结果为独立液罐焊接结构的设计、生产工艺的优化及降低焊接残余应力提供了理论依据。     

新焊接转子材料25Cr2Ni2MoV钢的试制及其性能试验

回顾了上汽厂汽轮机低压焊接转子材料的发展,介绍了屈服强度≥700MPa的新焊接转子材料25Cr2Ni2MoV的基本特性,通过模拟轮盘锻件试制和解剖试验,测定了新材料的显微组织、力学性能、FATT、室温断裂韧度和钢的连续冷却转变曲线,进行了时效试验、应力腐蚀试验和焊接工艺试验等,结果表明该材料具有良好的淬透性和综合性能,能满足百万等级超超临界汽轮机及核电低压焊接转子的设计和使用要求.     

汽轮机转子残余应力及其测定

转子锻件在生产过程中完全避免残余应力是不可能的。残余应力通常发生在热处理操作过程中。转子工作的总应力由动态应力和残余应力复合而成。后者将影响转子工作的稳定性和功能特性。为此,在转子锻件技术条件中规定了允许残余应力的水平,通常为转子材料实际屈服强度的8％。尽管在应力测试技术上有了许多进展,目前尚不可能从理论上预测精确的残余应力水平。因此,要评定残余应力,必须依赖于对转子表面进行测量。我国转子锻件技术条件中残余应力的测定方法,到目前为止仍然普遍采用着传统的割环法。这种方法建立在虎克定律最基本的公式的基础上,是一种最直观和大家普遍采用的方法。但是对于大直径转子,采用这种     

东汽核电汽轮机低压焊接转子通过专家鉴定

4月8日,南中国机械工业联合会举办的东汽核电汽轮机低压焊接转子鉴定会上,百万千瓦核电焊接转子的研制顺利通过专家鉴定委员会鉴定。     

1710mm长叶片试验转子加工技术研究

介绍了百万等级核电汽轮机低压焊接转子的雏形———1 710 mm长叶片试验转子的主要加工工艺方案,并以该试验转子末级叶轮P24枞树型轮槽为例,详细阐述了数控双头铣床同时加工同一级枞树型叶轮轮槽的新方法,同时还介绍了1 710 mm长叶片试验转子围带的加工方法。这些加工方法的成功使用,为以后百万核电低压焊接转子产品的加工制造提供了可靠的保证。     

汽轮机低压转子的应力腐蚀寿命预测

汽轮机低压转子长期工作在湿蒸汽环境下,在高拉伸应力作用下,局部区域容易发生应力腐蚀损伤,这会影响低压转子的服役寿命。分析了转子应力腐蚀的损伤机制,基于腐蚀坑及裂纹的演化特征,建立了低压转子的应力腐蚀全寿命预测模型,并以某核电低压焊接转子为研究对象,对其各通流级的蒸汽特性、温度及应力分布进行了分析,采用全寿命预测模型对部分区域的应力腐蚀进行了全寿命预测,结果表明即便转子内存在腐蚀坑及短裂纹,由于其应力腐蚀寿命高于低压转子的设计寿命,转子也可以满足长寿命服役要求;而当低压转子中存在长裂纹时,转子的设计寿命不能得到保证。最后根据预测结果给出了相应的建议,以保障低压转子在全寿命周期内的完整性。     

汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性分析方法及其在焊接转子中的应用

介绍了汽轮机转子高周疲劳寿命的设计方法.提出了汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性的分析方法,转子高周疲劳的平均应力σm、应力幅σA和应力强度因子范围AKI的计算方法以及转子钢疲劳裂纹扩展门槛值△KR的经验计算公式.给出了汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性的分析思路、分析方法、评价判据以及半转速1 000 MW核电汽轮机焊接低压转子的高周疲劳安全性分析应用实例.结果表明:转子初始裂纹高周疲劳分析方法能够应用于汽轮机转子的安全性评价,并可以为汽轮机转子的结构优化和长周期安全运行提供依据.     

30Cr1Mo1V钢转子锻件差异热处理工艺研究

用差异热处理的方法处理了３０Ｃｒ１Ｍｏ１Ｖ钢高、低压联合转子,使转子性能满足了设计要求,特别是低压侧的脆性转变温度ＦＡＴＴ５０降至工作温度以下。与原油冷工艺相比,差异热处理方法明显改善了转子的综合性能。     

焊接转子1000MW国产核电汽轮机的结构与发展

对某型焊接转子1 000MW国产核电汽轮机的技术特点进行了详细的分析和论述,重点介绍核电汽轮机焊接转子、解决湿蒸汽水蚀的特殊结构和思路,以及国产化发展前景。     

太阳电池组件焊接过程残余应力的数值模拟

采用有限元分析软件ANSYS分析太阳电池组件在焊接工艺中残余应力的分布情况,通过改变电池片的焊接区域、焊接温度和焊条型号,讨论焊接工艺对电池片强度产生的影响。结果表明:太阳电池组件焊接工艺中焊带的施焊端及附近区域的应力集中程度较高,应避免在电池片的边缘施焊,尽量减小焊接温差,选用较细的焊条。     

NiCrMoV型汽轮机转子焊接接头疲劳裂纹扩展门槛值试验研究

疲劳裂纹扩展门槛值是汽轮机低压转子损伤容限设计中不可或缺的性能参数,对NiCrMoV型汽轮机转子焊接接头的疲劳裂纹扩展门槛值开展了试验研究,分析了疲劳门槛值的变化规律及显微组织对扩展路径的影响。发现在较低的应力比条件下,焊缝区材料的疲劳裂纹扩展门槛值略高于母材,且随着应力比的增大,母材和焊缝材料的疲劳门槛值线性降低,且两者差异逐步减小。在较大应力比时,疲劳裂纹继续扩展困难,此时母材和焊缝的疲劳门槛值几乎相等。母材中疲劳裂纹扩展被细小弥散的碳化物抑制,焊缝中岛状的M/A组元也对裂纹扩展起到较大的抑制作用。本文的研究成果可为转子损伤容限设计提供直接的试验数据。     

核电汽轮机焊接转子技术发展综述

介绍了当前核电汽轮机焊接转子技术发展历程,从转子的锻件材料、坡口设计和工艺方法改进、工艺过程质量控制等方面重点分析了上海汽轮机厂核电焊接转子的工艺技术路线及发展现状。上海汽轮机厂的焊接转子设计、工艺、制造以及检测等技术水平可以保证核电汽轮机的安全运行,该技术代表了当前国际先进水平。     

超超临界汽轮机低压焊接转子在役检查评估

介绍了上海汽轮机厂生产制造的1 000 MW级火电汽轮机低压焊接转子的基本制造加工情况,其运行服役数据显示振动达到优秀水平。同时对焊缝区域进行了检测评估,结果表明,焊缝区域的硬度、组织正常,各项性能均满足设计要求,转子可以继续稳定服役。研究成果可为汽轮机焊接转子产品在役检查评估提供参考。