30Cr2MoV转子钢高温低周疲劳性能研究

通过对３０Ｃｒ２ＭｏＶ钢汽轮机转子进行不同温度的应变控制下低周疲劳试验，给出了该材料在不同温度下的循环稳定应力－应变曲线，应变－寿命关系，应力－寿命关系，并在疲劳数据服从对数正态分布的假定基础上，给出了具有９５．４％置信度的下限应变－寿命方程，试验材料取自多个不同的２００ＭＷ机组的供货转子，数据结果具有比较广泛的代表性，对于汽轮机转子的设计和寿命估算具有一定的实际应用价值。     

10Cr转子钢的低周疲劳特性试验研究

对国产转子钢14Cr10NiMoWVNbN和国外同种转子钢TOS107的拉伸性能及低周疲劳特性进行了试验研究,将国产和国外转子钢的循环特性、循环应力-应变特性及应变寿命特性进行了对比.结果表明:在室温及600℃下,国产和国外转子钢的拉伸强度无明显差异;国外转子钢的低周疲劳强度略优于国产转子钢.根据593℃下国产转子钢低周疲劳寿命的试验结果,通过虚拟应力转换并选取合适的安全系数,得到了10Cr转子的疲劳设计曲线,该曲线可用于估算10Cr钢制转子的疲劳寿命.     

30Cr2MoV转子钢常温应变疲劳性能及损伤演变规律研究

能动对３０Ｃｒ２ＭｏＶ转子钢进行６组不同炉号的低周疲劳试验，给出了该材料循环稳定应力－应变曲线、应变－寿命关系、应力寿命关系以及应变疲劳损伤演变方程和寿命方程。由于试样取材有广泛的代表性，试验结果也基本上能代表该材料的疲劳性能。     

国产超临界汽轮机转子钢低周疲劳特性的试验研究

为了解国产超临界汽轮机转子钢的静拉伸性能和低周疲劳特性,在540℃和593℃温度下对5种国产超临界汽轮机转子钢进行了静拉伸试验和总应变控制低周疲劳试验,给出了汽轮机转子钢的静拉伸力学性能参数,并拟合出其应变-疲劳寿命关系式.结果表明:在经过540℃和593℃低周疲劳试验后,5种转子钢的维氏硬度分别下降了约15和20,试验用超临界汽轮机转子钢均具有明显的循环软化特性.     

加载速率对3OCr1Mo1V汽轮机转子钢低周疲劳特性的影响

以30Cr1MolV汽轮机转子钢为研究材料,选取0.1%/s、0.3%/s和0.5%/s的加载速率,采用控制总应变的方法,在RDL 05电子蠕变疲劳试验机上研究了加载速率对材料低周疲劳特性的影响.同时,还提出在538℃下加载速率对30Cr1Mo1V汽轮机转子钢应力和低周疲劳寿命影响的关系式以及低周疲劳寿命与总应变幅值的关系式.结果表明:在538℃时,随着加载速率的提高,转子钢循环应力增大,低周疲劳寿命延长;在同一应变下,加载速率越大,所对应的应力幅值越大;随着应变幅值的增大,应力增大,低周疲劳寿命缩短.     

30Cr2MoV转子钢常温低周疲劳软化规律的实验研究

针对国产200MW机组汽轮机转子上广泛使用的30Cr2MoV钢材料进行了常温下应变控制低周疲劳试验,在试验的基础上研究了30Cr2MoV钢在常温下的循环应力应变特性。得到了该材料的低周疲劳特性参数、循环应力－应变曲线和具有95％置信度,误差限为5％不同存活率下的应变－寿命曲线,并分析了与文献结果存在差异的原因。     

高效超超临界汽轮机转子钢FB2的低周疲劳特性研究

对再热温度为620℃的高效超超临界机组FB2转子钢的微观组织、拉伸性能进行了研究,采用轴向等幅低循环疲劳试验方法对FB2转子钢在室温和620℃下的低周疲劳性能进行了对比分析,并根据低周疲劳试验结果,建立了FB2转子钢塑性应变能和应变幅与循环周次间的关系。结果表明:FB2转子钢的微观组织为完全回火马氏体结构,有大尺寸BN夹杂析出;转子各取向的拉伸性能均匀,室温下的Rp0.2700 MPa,满足COST522项目要求;低周疲劳条件下表现为循环软化,循环应变-寿命满足Manson-Coffin关系;FB2转子钢的塑性应变能与对应的总应变幅和疲劳寿命在双对数坐标下呈线性关系,该关系可用于估算低周疲劳寿命。     

基于有限元分析的汽轮机转子低周疲劳损耗研究

采用有限元法建立了基于某电厂汽轮机转子温度场和热应力场的数学模型。在对汽轮机的冷态启动、温态启动、热态启动以及滑参数停机4个工况下的瞬态温度场以及热应力场进行模拟分析基础上,确定转子最大热应力点作为监测点,对监测部位的温度与热应力进行了疲劳损耗仿真计算。根据最小二乘法获得转子钢材料的疲劳特性曲线,利用MATLAB进行多项式拟合,获得转子应变与疲劳寿命损耗的函数关系式,求得汽轮机转子启停下的低周疲劳寿命。研究结果表明:该机组累积十年运行条件下形成的疲劳损耗为2. 506%。机组冷态启动过程中,转子承受最大温差与热应力,最大热应力值445 MPa;当温升率由3℃/min提高到4℃/min时,转子的低周疲劳寿命损耗由0. 040%上升到0. 103%,寿命损耗明显增大。     

30Cr3MoV转子钢的常温低周疲劳的实验研究

在试验的基础上研究了30Cr2MoV钢在常温下的循环应力变特性，得到了该材料的低周疲劳特性参数，循环应力－应变曲线和具有95％置信度的不同存活率下的应变－寿命曲线。图9表3参4。     

启动工况下汽轮机转子疲劳寿命消耗和裂纹扩展量的计算

本文根据汽轮机转子材料30CrMoV钢低周循环疲劳和高温疲劳裂纹扩展试验,用暂态变物性温度热弹塑性有限元对冷态启动工况下的汽轮机转子进行应力场分析结果分别进行无裂纹转子疲劳寿命损耗和转子疲劳裂纹扩展估算,并对估算方法及应力强度因子计算进行了初步分析。     

30Cr2MoV转子钢的常温低周疲劳的实验研究

在试验的基础上研究了 30 Cr2 Mo V钢在常温下的循环应力应变特性。得到了该材料的低周疲劳特性参数、循环应力 -应变曲线和具有 95 %置信度的不同存活率下的应变 -寿命曲线。图 9表 3参 4     

超超临界汽轮机转子蠕变对低周疲劳应变的影响

对某超超临界汽轮机高压转子多次启停和间隔分段稳态高温运行下的低周疲劳应变进行了全时域连续有限元计算与分析,给出了蠕变条件下低周疲劳应变的变化量级和变化图谱.结果表明:超超临界汽轮机转子低周疲劳寿命消耗需进行全时域连续计算,不能采用一次启停数据乘以启停次数的简单算法;蠕变对低周疲劳产生的影响具有长期性,但影响程度随时间逐步递减.     

核电低压转子钢30Cr2Ni4MoV低周疲劳性能研究

对30Cr2Ni4MoV进行了拉伸试验和低周疲劳试验,对30Cr2Ni4MoV的拉伸性能进行了分析,得到了大直径转子不同部位力学性能的分布特征和30Cr2Ni4MoV的塑性模量。采用应变控制对30Cr2Ni4MoV进行不同应变幅的低周疲劳试验,结果表明,30Cr2Ni4MoV有明显的循环软化特征,30Cr2Ni4MoV转子钢的芯部与表面低周疲劳性能体现出较好的一致性,并拟合得到该材料Manson-Coffin公式与应变-寿命三参数公式。两种拟合公式都能较好地拟合原始数据,应变-寿命三参数公式能更好地反映材料高周疲劳性能。     

基于多轴非线性连续损伤模型的汽轮机转子低周疲劳损伤分析

针对当前汽轮机转子低周疲劳损伤分析存在较大误差的问题,引入了非线性连续损伤力学理论,并结合多轴疲劳损伤的临界面原理,建立了多轴非线性连续损伤累积模型.基于该模型,结合某型船用汽轮机转子典型工况下的瞬态温度场和热应力场的弹塑性有限元分析结果,对复杂应力引起的转子低周疲劳损伤进行分析,并与等效应变法的寿命预测模型和线性损伤累积模型进行了比较.结果表明:基于临界面法的非线性连续损伤累积模型,不仅考虑了多轴复杂应力应变的大小、方向和加载的附加强化效应的影响,而且正确地反映了转子低周疲劳损伤的非线性累积过程,其分析结果更接近于工程实际.     

NiCrMoV钢汽轮机焊接转子模拟件接头低周疲劳性能研究

通过研究汽轮机转子焊接模拟件接头的低周疲劳性能,可为评估转子启停、转速或负荷变化等工况条件下的安全性提供参考。测试了25Cr2Ni2MoV和30Cr2Ni4MoV两种焊接转子模拟件接头室温下的低周疲劳性能,发现在较大应变幅作用下,塑性是其接头低周疲劳寿命的主要影响因素,而两种接头均具有良好的塑性储备,对疲劳寿命有利;与文献报道的30Cr2Ni4MoV锻件相比,在失效载荷相同的条件下,两种材料的埋弧焊接头可承受的弹性应变幅高于锻件,塑性应变幅略低于锻件。从整体上看,两种材料的焊接接头疲劳循环参数相近,均具有良好的低周疲劳性能。     

测定低周疲劳抗力的应变频谱法

讨论了评估低周疲劳抗力的新方法，应变频谱法。应用光滑单轴向应变疲劳试样，通过频谱法测得了材料服役应力应变特性和低周疲劳抗力，给出了可靠的用局部应变法进行低周疲劳寿命预测的参数。     

汽轮机结构元件的损伤和寿命评估

提出了汽轮机转子在高应力疲劳与高温蠕变变互作用下的损伤本构模型与寿命评估方法,以及用于汽轮机转子结构分析的基本方程与变分原理,利用“间置加载”型荷载谱的特点,提出两个基本假设,并根据初始循环应力应变场对损过程中的循环应力应变场进行了有效描述,可对汽轮机转子结构寿命进行评估。     

两条转子钢疲劳曲线的比较分析研究

对汽轮机寿命管理中常用的两条转子钢疲劳特性曲线,即原苏联的Ｐ２Ｍ曲线和西安热工研究所的３０Ｃｒ２ＭｏＶ钢曲线进行了比较及研究,在考虑转子长期服役后材料性能蜕化的基础上,对这两条曲线进行了硬度修正,比较分析结果表明,两条曲线基本一致。这一发现对汽轮机转子的疲劳设计和寿命管理将会产生重大影响。     

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.     

国产P92钢低周疲劳性能与断裂特征研究

采用疲劳性能测试方法研究了应变控制下国产P92钢室温和600℃高温下的低周疲劳性能,并采用扫描电子显微镜对疲劳试样断口形貌进行了观察.结果表明:国产P92钢具有循环软化特征,应变幅和温度的提高是造成材料单轴疲劳寿命降低的主要原因;2种温度下疲劳裂纹均起源于表面,裂纹扩展为条纹机制;高温下具有较低的疲劳寿命是与氧化损伤、裂纹萌生扩展速率和材料的塑性变形密切相关的.