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。     

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。     

30Cr1Mo1V转子钢低周疲劳性能及损伤演变规律研究

对３０Ｃｒ１Ｍｏ１Ｖ转子钢进行３组不同温度的低周疲劳试验，分析了该转子钢低周疲劳特性，给出了应变——寿命关系式，讨论了该转子钢的循环特性，推导了该转子钢在各个温度下的应变疲劳损伤演变方程和寿命估算方程。     

30CrMolV转子钢低循环疲劳寿命估算

对用常规机械性能数据估算低周疲劳寿命进行了尝试,并将估算的结果与试验数据相比较,对各种估算方法的适用性进行了分析。     

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。     

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.     

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.     

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.     

冷启动工况下汽轮机转子的疲劳损伤

在对600MW汽轮机高压转子冷启动工况下的温度场、热应力进行了瞬态有限元分析的基础上给出了热应力随启动温升率的变化关系,进而采用转子材料的低周疲劳曲线计算出不同启动温升率下转子的低周疲劳损伤。为现场运行制定安全、经济的启动过程提供了一定的理论依据。     

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。     

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.     

疲劳裂纹扩展的灰色系统预测

基于对疲劳裂纹扩展机理的分析，提出了用灰色系统预测模型来预测疲劳裂纹的三维动态扩展。用灰色GM(1，N)模型对疲劳裂纹扩展数据进行了拟合和预测，并利用残差GM(1，N)模型对其进行了修正，同时对GM(1，N)模型的使用缺陷提出了改进。结果表明灰色系统预测模型具有较高的拟合度和较高的精度。     

汽轮机转子疲劳强度理论研究现状与展望

对目前汽轮机转子疲劳强度理论的研究现状进行了综述，分析了汽轮机转子疲劳强度理论的局限性和存在的问题，并对当前的损伤力学理论进行了简要的介绍，阐述了将损伤力学理论应用于转子疲劳强度分析的优越性。最后，就汽轮机转子疲劳强度的损伤力学研究进行了展望。     

长期运行后汽轮机转子裂纹扩展行为的研究

对运行16年的30Cr1Mo1V亚临界汽轮机高中压转子进行解剖试验,采用直流电位法对材料在538℃下的蠕变裂纹、蠕变-疲劳裂纹萌生与扩展行为进行了研究,分析了不同初始应力强度因子对蠕变裂纹扩展孕育时间和蠕变裂纹扩展速率的影响,并对高温段和低温段的相关性能进行了比较,研究了不同保持时间对蠕变-疲劳裂纹扩展行为的影响,同时还分析了不同条件下裂纹扩展行为的时间或循环相关性．结果表明：疲劳缩短了蠕变-疲劳裂纹的扩展孕育期,加速了裂纹的扩展;载荷保持时间较短情况下,蠕变-疲劳裂纹扩展行为与循环相关;栽荷保持时间较长情况下,裂纹扩展行为与时间相关．     

疲劳裂纹的灰色残差预测

借助灰色理论，建立了预测疲劳裂纹扩展的灰色残差预测模型，并应用此模型预测了某不锈钢构件腐蚀疲劳裂纹的扩展，得到了较高精度的预测结果，为疲劳裂纹预测提供了一种简易而可靠的新途径。     

工业汽轮机转子高温疲劳及寿命评估

在工业汽轮机转子材料低周疲劳试验及对实际工况下转子瞬态温度场、应力场分析的基础上,对转子的有效寿命进行预测,并研制成专用软件。实例分析表明,该软件能快速有效地达到上述目的,对工程应用有现实意义。     

MDT在汽轮机转子设计绘图中的应用

进行了ＭＤＴ的应用研究,总结了ＭＤＴ的主要功能,应用ＭＤＴ绘制了汽轮机转子设计图,并针对具体问题探讨了ＭＤＴ的应用技巧,为ＭＤＴ在汽轮机设计中的应用提供了必要的技术储备。     

汽轮机转子钢应力腐蚀试验研究

通过对不同强度等级的汽轮机转子钢进行应力腐蚀试验,研究发现,转子钢在一般水介质中应力腐蚀敏感性很小,但在230℃附近应力腐蚀敏感性突然增加,这可能是发生了蓝脆,增加了应力腐蚀。