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。     

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。     

材料硬度值下降对汽轮机转子寿命消耗计算的影响

对高温金属材料硬度值进行了研究，发现硬度值下降对计算汽轮机转子低周疲劳寿命和高温蠕变寿命影响较大，考虑硬度值变化对汽轮机寿命计算更接近实际寿命消耗。     

基于材料老化和蠕变疲劳交互作用汽轮机转子寿命预测

根据材料老化和蠕变-疲劳交互作用对致裂寿命的影响，建立了汽轮机转子寿命预测模型和预测方法，以N75MW汽轮机转子为对象进行了寿命损耗分析和预测，指出基于材料老化和蠕变疲劳交互作用，可以有效提高汽轮机转子寿命预测的精度。     

汽轮机启动过程转子寿命损耗的计算

汽轮机转子是电厂的关键设备,由于转子是机组最脆弱的部件,其使用寿命就等于整个机组的使用寿命,因此对汽轮机转子寿命进行评估计算就尤为重要。以某电厂机组为例,用有限元中Workbench模块对机组进行三维建模、网格划分以及温度场和应力场分析,提出了一种机组的寿命评估计算方法,能够对汽轮机寿命进行监测和评估,帮助优化汽轮机运行。     

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。     

汽轮机转子蠕变—疲劳耦合寿命精细分析与传统方法的比较

通过对汽轮机转子蠕变－疲劳耦合寿命分析的传统方法与精细方法的算例比较和结果分析，指出了精细分析方法的合理性，优越性以及应用前景。图５表１参６。     

汽轮机转子钢疲劳—蠕变交互作用

本文对我国电站汽轮机常用的30Cr2MoV转子钢疲劳—蠕变交互作用进行了试验研究。根据火电厂转子运行工况,选择了不同保载时间,进行裂纹扩展试验。结果表明,这种材料在运行工况下存在疲劳—蠕变交互作用;随着保载时间的增加,裂纹扩展速率增加,寿命大大降低。断口分析发现,断面有沿晶断裂,且呈现“r”型空洞。运用线性累积损伤方法计算该转子钢疲劳—蠕变交互作用系数B=1.47～3.95,提出了交互作用下的裂纹扩展判据。     

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.     

免疫算法在汽轮机转子低周疲劳裂纹扩展速率中的应用

首次将免疫算法应用于汽轮机高中压转子钢(30CrlMolV)的低周疲劳裂纹扩展速率计算.根据断裂力学中Pairs公式(da/dN=c△kn).在此之上引用F.Jeglie的裂纹扩展模型,以低周疲劳裂纹扩展速率最小化为目标函数,基于免疫算法和遗传算子原理,通过MATLAB软件编程,计算出满足转子钢疲劳裂纹扩展速率的应力强度因子幅值、温度和材料参数的最优解.研究表明,基于免疫算法具有良好的搜索性能,能够较好地对汽轮机转子在复杂条件下的低周疲劳裂纹扩展速率进行准确的预测.     

汽轮机转子热应力及疲劳寿命的在线管理

提出了用于汽轮机转子热应力及疲劳寿命在线监测的计算模型,并介绍了系统的形成和讨论了有关问题。     

汽轮机转子低周疲劳寿命的可靠性设计

采用可靠性设计方法,提出了一种确定汽轮机转子低周疲劳寿命损伤限的方法,在科学选择转子的全面探伤检修期上作了一些探讨。这在汽轮机转子寿命研究方面尚属首次,提出来希望同行们共同研究,最后给出了一个实例,以说明方法的使用过程。     

600MW汽轮机转子疲劳寿命计算

采用电厂实际启、停机曲线对６００ＭＷ汽轮机组的高、中压转子分别进行了三维瞬态温度场及非线性应力场分析,并采用３０Ｃｒ１ＭｏＶ低周疲劳曲线对机组在实际启、停过程中的寿命损耗进行了估算。温度场及应力场的计算采用轴对称有限元法。     

汽轮机转子蠕变-疲劳耦合寿命精细分析与传统方法的比较

通过对汽轮机转子蠕变－疲劳耦合寿命分析的传统方法与精细方法的算例比较和结果分析，指出了精细分析方法的合理性、优越性以及应用前景．图５表１参６     

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．     

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。     

基于有限元技术的大型汽轮机转子寿命评估系统

结合机械结构寿命评价理论和数值分析方法,对基于有限元的大型汽轮机转子寿命评估系统进行研究。采用归一化方法对复杂的转子实际换热边界条件进行处理;依据转子的运行历史数据和结构几何参数自动生成传热学、力学边界条件,利用Delaunay非结构化自动剖分算法对几何模型进行网格剖分,将载荷谱处理和损伤累积无缝嵌入有限元分析过程。在此基础上,形成了基于复杂数值方法的转子寿命评价集成化系统,该系统具备了转子稳态、瞬态温度场、应力场和应变场分析及损伤和寿命评估功能,能直观显示转子损伤场分布及其演变,克服了传统方法中一些难以处理的技术障碍。     

汽轮机强迫冷却对转子寿命的影响

汽轮机强迫冷却对转子寿命的影响王静飞，余耀１概述随着我国电力工业的不断发展，大容量汽轮机蒸汽参数也不断提高。为了提高汽轮机组的效率，要求其汽缸外有良好的保温材料；然而这样机组在停机过程中自然冷却较慢、等工检修时间较长，尤其是事故停机时这一矛盾就显得格...