超期服役10CrMo910钢高温性能及使用寿命评估研究

对某运行超过20万h的电站锅炉主蒸汽管道(材质为10CrMo910)进行取样,分别研究管道母材和焊缝的金相组织、机械性能和高温蠕变性能,通过数学模型预测其高温使用寿命。结果表明：在运行超20万h后,10CrMo910主蒸汽管道晶粒大小均匀,无明显的析出相聚集,处于稳态蠕变阶段。随着工作温度升高,韧性提高,管道和焊缝均保持良好塑性。使用等温线法预估,535℃、560℃、580℃下管道使用寿命均超过4.5万h,可以稳定运行。使用时应严格控制工作温度和压力,并增加检修次数,保证机组安全运行。     

锅炉炉内承压部件的蠕变分析及寿命计算

以高温过热器为例，对锅炉炉内承压部件的寿命损耗规律进行了分析，采用拉森-米勒参数式确定蠕变断裂时间，用罗宾逊法则求出过热器蠕变寿命损耗，同时考虑疲劳对高温金属的破坏作用，最终得到适用于在线监测系统的过热器蠕变寿命简化计算公式。在计算管壁应力时，取额定负荷下的工质压力作为恒定的工作压力，这种处理使计算得到简化并趋于安全。高温腐蚀的影响通过原始壁厚乘以一个修正系数考虑。现场直接测量过热器管壁温度信号，经过适当的补偿和修正，就可输入在线监测系统进行寿命损耗监测。参5     

当前电站锅炉高温管道的蠕变检测

介绍了锅炉高温管道蠕变失效过程中微观金属结构和宏观力学的基本原理。对目前在役的高压电站主蒸汽管道和再热汽管道 (热段 )蠕变现象进行了分析与探讨。介绍了电厂检测高温管道蠕变裂纹所采取的手段。阐述了高温管道安全评定和残余寿命的予测。     

660MW超超临界汽轮机高压转子的高温蠕变强度分析

为了研究在高温下某660 MW超超临界汽轮机高压转子的蠕变强度,利用有限元计算方法分析了转子在额定工况下的温度和应力分布,并采用幂率模型和孔洞长大机理预测了该转子在2×105h工作中的蠕变行为,研究结果表明:在额定工况下,转子最高内应力低于屈服极限,处于纯弹性变形状态;转子内大部分区域温度在300～600℃,已进入蠕变温度范围.蠕变与热弹性耦合分析表明:蠕变会引起转子内部应力的重新分布,转子前轴封圆弧段的蠕变应变较高,而且多轴应力对该区域蠕变韧度的影响明显,应当引起足够重视.     

某电站锅炉过热器管老化状态评估

对某电厂已经运行约1.68×10~5h的亚临界机组低温过热器管进行材质性能试验研究,测定了该受热面管的拉伸强度和高温蠕变性能,最后采用基于连续损伤力学方法对其进行老化状态评估,评估结果表明,在规定温度和压力下,可继续运行73 000 h左右。     

整圈连接叶片高温蠕变与松弛特性分析

随着汽轮机叶片进口参数越来越高,叶片对材料的高温力学性能提出了更高的要求,在高温下材料的力学特性远低于其在常温下的所承受的范围,在高温下材料会发生蠕变和应力松驰现象,应用"characteristic strain"蠕变模型来分析高温叶片的蠕变和应力松弛行为,该蠕变模型是阿尔斯通叶片专家J.Bolton将诺顿蠕变模型优化后得到的,该蠕变模型相比于诺顿蠕变模型大大提高了计算效率。本次高温叶片有限元蠕变计算,评估了叶片在高温下的安全性及机械设计完整性,良好地指导了叶片结构设计,且得到了高效、精确的高温蠕变计算方法。     

SA-335P92钢的焊接

针对在SA-335P91钢的基础上改良开发出来的新钢种SA-335P92钢,进行了2次焊接工艺评定试验.结果表明:该钢种具有优良的高温强度和抗蠕变性能,最高设计工作温度达625℃,可应用于超超临界压力锅炉中的末级过热器集箱、末级再热器集箱和主蒸汽管道等部件.采用较小的焊接线能量、严格控制层间温度及采用合适的热处理规范,有利于获得良好的SA-335P92钢焊接质量.     

大功率汽轮机高温叶片蠕变特性数值研究

近年来汽轮机朝着大功率、高参数方向快速发展,汽轮机进口蒸汽温度不断提高,导致叶片的工作环境进一步恶化.叶片作为汽轮机的核心部件,其安全性直接影响汽轮机机组的运行状况,因此研究高温条件下叶片的强度和蠕变特性非常重要.以某大功率汽轮机高温叶片为例,构造了叶片和叶轮三维有限元模型,采用商用有限元软件ANSYS分析了离心力和温度场共同作用下的叶片热弹性应力及变形;然后,应用诺顿模型分析了该叶片经历100 000 h蠕变历程的应力和应变.建立了完整的汽轮机叶片蠕变特性分析数值模型,研究工作为汽轮机叶片的静强度和蠕变特性研究提供了具体的方法,所得结论对于高温叶片设计具有指导意义.     

锅炉管道和集箱用12CrIMoV钢蠕变裂纹开裂和扩展研究

本文研究了用于管道和集箱12CrlMoV钢蠕变裂纹开裂和裂纹扩展速度的高温断裂特性。文内试验研究了热处理工艺和工作温度对这些高温断裂特性的影响。     

温度对汽轮机高温部件和蒸汽管道蠕变速率的影响

据《Энергетика》2011年7-8月刊报道,白俄罗斯国立技术大学的专家分析了高温对蒸汽管道以及高压和中压汽轮机部件强度特性的影响。给出了扩散蠕变和温度的关系图,表明温度具有决定性作用。计算了钢的自扩散系数。     

百万千瓦级汽轮机转子轮槽蠕变分析

随着汽轮机进汽参数的不断提高和机组效率的提升,转子因高温而引起的蠕变失效将演变成一个大问题而亟须解决。以某百万千瓦超超临界汽轮机中压缸转子为研究对象,采用商用软件ABAQUS,计算了在多轴应力状态下的蠕变应变,并分析了可能影响转子蠕变应变的因素。计算分析表明,在当前设计状态下,转子中心以及轮槽的蠕变应变都能满足设计要求,但转子进汽端蠕变应变对温度较为敏感。所以为了使该区域温度能更加合理的分布,需要做好整机的热力及通流设计。     

热力耦合作用下硬脆性岩石蠕变性质试验研究

以齐热哈塔尔水电站引水隧洞高温段的片麻状花岗岩为例,通过不同温度下的室内分级加载三轴蠕变试验,获得了热力耦合作用下岩石稳态蠕变率和强度的变化规律,揭示了考虑温度影响的蠕变破坏模式。结果表明,片麻状花岗岩稳态蠕变率与温度呈非线性正相关,经典软岩稳态蠕变率模型对片麻状花岗岩同样适用;岩石的长期强度与温度呈负相关,并获得了硬脆性岩石长期强度随温度和围压变化的三元素实用公式;随着温度升高,岩石破坏模式呈现由单斜面剪切破坏到共轭剪切破坏的转变,高温对硬岩具有显著软化作用。     

高温环境下蠕变疲劳交互作用损伤力学研究

应力控制下的疲劳、蠕变及其交互作用损伤实际上是循环蠕变、静蠕变引起的材料延性不断耗竭的过程，本文在延性耗竭理论和损伤力学有效应力概念的基础上．对疲劳蠕变交互作用损伤演化进行了研究，提出了一个新的疲劳蠕变交互作用损伤模型．采用非弹性应变能密度变化作为损伤参量定义损伤变量。通过耐热钢1.25Cr0.5Mo光滑试样高温环境下应力控制的梯形波加载试验．验证上述疲劳蠕变交互作用模型，最终得到了1.25Cr0.5Mo钢540℃下不同最大应力、不同应力幅组合条件下的损伤演化统一表达式，试验损伤点与该模型的损伤演化规律符合较好．表明该模型和损伤变量适合于疲劳蠕变交互作用下的损伤描述．     

TEMPALOYAA-1超超临界锅炉用18Cr-10Ni-3Cu—Ti—Nb不锈钢的开发

目前，火力电站锅炉的设计温度和压力较过去的高，尤其是在全世界范围内超超临界锅炉技术取得了巨大的成果。这类锅炉的用钢必须较传统的18—8型奥氏体不锈钢具有更高的高温强度。在分析了各种合金元素对18—8型奥氏体不锈钢的蠕变断裂强度的作用后，开发出新型的耐热钢（0．1C-18Cr-10Ni-3Cu—Ti—Nb）。该钢在600～700℃下的蠕变断裂强度比ASMESA-213TP347H要高出30％。由于加入约3％重量的cu，使该钢在服役时产生微细弥散、沉淀于奥氏体内的富铜相，并与其互相密合，从而显著地改善蠕变断裂强度。其中添加的微量Ti和Nb也进一步改善了蠕变断裂强度。Ti和Nb的含量限制在一定范围内，这样部分C可以和他们形成碳化物，其余的C与Cr形成碳化铬（M23C6）。这些弥散的MmgCr和（Ti，Nb）C改善了新开发钢的蠕变断裂强度。该钢的成本优势也可以预期的，由于该钢的高强度，在锅炉上使用可以减薄钢管壁厚，从而降低成本。可以预期的是，这种新开发出的钢将是超超临界锅炉的备选材之一。     

含缺陷管子蠕变断裂寿命的估算

本文研究了不同尺寸的表面裂纹对于12Cr1MoV 钢过热器管子高温蠕变断裂寿命的影响。试验结果表明:随着表面裂纹的长度和深度的增加、含缺陷管子的高温蠕变断裂寿命显著降低。根据试验结果,本文提出了蠕变断裂切向应力与管子表面缺陷尺寸之间的关系式。利用该公式,可以估算含缺陷管子的高温蠕变断裂应力。本文可供设计锅炉过热器时作参考。     

电站锅炉用改进型9Cr-1Mo耐热钢高温蠕变行为研究

对电站锅炉用改进型9Cr-1Mo耐热钢进行了高温蠕变试验,获得了其在565℃和650℃条件下的蠕变应变-时间曲线。研究了不同蠕变温度和应力水平对材料蠕变寿命的影响规律。基于蠕变试验数据,分析了最小蠕变速率与应力、蠕变断裂时间之间的关系。结果表明:在565℃和650℃下应力指数n的值分别为20. 02和9. 44。通过分析试验数据,对其蠕变寿命进行了预测。通过金相、断口等分析,研究了蠕变过程中的微观组织演变规律。     

循环载荷作用下的高温熔盐储罐设计分析

以某大型光热电站高温熔盐储罐为研究对象，采用瞬态热-机械应力分析结果，依据ASME规范对储罐进行棘轮和蠕变-疲劳失效评估。结果显示：正常和异常工况下储罐均未发生棘轮失效，因异常工况下储罐壁面存在165℃的温差，其结构的棘轮应变较正常工况增加72%。异常工况下储罐会发生蠕变-疲劳失效，结构的蠕变损伤和疲劳损伤较不会失效的正常工况分别增加1.4倍和9.0倍。为避免入罐熔盐温度大幅波动给结构安全带来危害，故建议采用熔盐缓冲罐降低温度波动范围。     

损伤力学和高温断裂力学在锅炉管道断裂寿命评定中的应用

本文采用损伤力学和高温断裂力学相结合的新方法来预示高温零部件的设计使用寿命和剩余寿命。高温零件的断裂寿命t_r由蠕变裂纹开裂寿命t_i和裂纹扩展寿命t_g两部份所组成。作者运用损伤力学理论计算蠕变损伤开裂寿命t和用高温断裂力学方法来计算蠕变裂纹扩展寿命t_g。结果表明,它在锅炉管道弯头破裂寿命计算中的应用,取得了良好效果。     

高温鼓泡流化床的压力波动

在内径82mm，高1500mm的不锈钢流化床中，采用4种不同粒径加压流化床灰为实验物料，通过统计分析，功率谱分析和小波分析研究了流化床操作温度由室温至1000℃变化时压力波动行为。研究显示，灰在不同温度下随着流化数增加压力波动偏差增大。B类颗粒，流化数相同时，床层温度升高，压力波动标准偏差减小不明显。D类灰，当流化数相同时，床层温度升高使得压力波动标准偏差减小。在同样的温度下，随着流化数的增加，主频减小。高温鼓泡流化床压力波动信号包含低频成份和高频分份，高频成份较小。压力信号通过离散小皮变换可分解为5尺度的近似信号和1到5尺度的细节信号，5尺度细节信号图上幅值大于平均幅值的尖峰数代表了气泡生成数。     

Inconel 625波纹管高温蠕变疲劳寿命预估

石油催化裂化装置常在560～760℃的高温环境下运行,该装置使用的波纹管构件通常采用Inconel 625镍基合金,其工作温度往往在其蠕变温度区间内.根据有关标准规范,在720℃温度下进行了 Inconel 625材料波纹管的高温疲劳试验,建立了两种高温疲劳寿命预估式,并比较了两种寿命预估式的预测精度.结果表明,当应力...