国外部分大型汽轮机末级叶片材料的发展简况

本文概述了美国、苏联、日本等国家大型汽轮机末级叶片材料系列、化学成份、机械性能以及材料的抗腐蚀疲劳性能。同时,还介绍了具有发展前景的高铬沉淀硬化不锈钢与钛合金使用情况.     

用于汽轮机叶片的钛合金材料_Ti_6A1_4V

增大汽轮机的单机功率,就要求增大其末级通流部分尺寸和叶片的抗腐蚀性能。现在的铬钢叶片难以满足这些需要,因而要广泛研究、开发和使用钛合金叶片。本文概述了钛合金叶片的性能及其应用。     

1050mm汽轮机钛合金叶片的研制

采用优化的模锻工艺参数,完成了1050 mm汽轮机末级TC4钛合金叶片的锻造。锻件的机械性能及微观组织试验研究结果表明,锻件的性能满足技术要求,1050 mm汽轮机末级钛合金叶片的研制取得了成功。     

高速高载荷变转速汽轮机扭叶片优化设计及可靠性分析

为了完成高速高载荷系列工业汽轮机的低压级扭叶片的设计和应用,以常规驱动汽轮机叶片为原型,对其末三级扭叶片组进行了全三维气动性能分析;利用自适应差分进化算法对末三级叶片的型线和积叠规律进行了优化设计;然后根据常规强度计算结果,选择合适的材料并选择松拉筋配枞树型叶根的结构;最后采用有限元仿真软件对其进行了强度振动和动应力及疲劳分析。结果表明：优化后末三级叶片的气动效率提升约1.61%且强度满足要求;设计末两级动叶片时,优先考虑可靠性,其余级因其强度振动问题相对容易解决,优先考虑气动效率;末级叶片材料可能需要选择钛合金,而枞树型叶根是更可靠的叶根形式;选择抗弯模量大、厚度小的叶型搭配松拉筋有利于增加叶片刚度、减小叶片重量,从而为不调频叶片的设计提供参考。     

喷丸对汽轮机叶片残余内应力影响的研究

汽轮机末级叶片经局部高频淬火后其防水蚀抗力得到提高,然而由于过渡区的存在,导致叶片整体性能恶化。喷丸工艺可以改善过渡区的残余应力分布和提高汽轮机叶片的疲劳性能。研究了喷丸前后汽轮机末级叶片（909mm叶片和40in叶片）的残余内应力分布特点。研究表明,喷丸能优化汽轮机叶片表面的残余应力状态,引入有益的残余压应力,为提高其疲劳性能提供保障。     

深潜冷凝器受压部件疲劳性能试验研究

通过深潜冷凝器受压部件的结构应力分析及液压疲劳试验，对ＴＡ５钛合金的性能及结构制造工艺进行了全面考核和分析，表明深潜冷凝器受压部件采用单金属ＴＡ５钛合金的结构型式合理可行，具有优良的抗疲劳性能，在设计潜深条件下具有足够的安全寿命。     

汽轮机末级钛合金叶片的锻造工艺及性能

钛合金以其比强度高和耐性能好两大优点被称为是有希望的金属，它是研制大功率汽轮机，核电站汽轮机大叶片的理想材料，我国把钛合金叶片的开发做的“七五”期间火电材料研制的重点项目，几年来经多方努力，我厂用模锻研制出1000mm长钛合金叶片，哈汽用精锻研制出710mm长钛合金叶片，为我国电力事业的发展做了很好的技术储备，本文主要介绍100mm长钛合金叶片的模锻工艺及其性能。     

基于性能退化数据的风力机叶片疲劳可靠性评估

为了在试验阶段对风力机叶片的疲劳可靠性进行评估,基于某型号风力机叶片全尺寸疲劳试验数据,考虑性能退化过程的随机性和单调性,选用严格单调的逆高斯过程描述叶片的疲劳性能退化轨迹。并根据性能退化理论,建立风力机叶片的逆高斯过程退化模型。利用极大似然估计方法对性能退化模型中的参数进行估计,并根据建立的性能退化模型的可靠度评估方法对叶片的疲劳可靠性进行评估,可实现风力机叶片在无失效寿命数据情况下的疲劳可靠性分析。     

风力机玻璃钢叶片疲劳寿命分析

该文对大型风力机玻璃钢叶片疲劳寿命的工程估算方法进行了研究。运用片条理论分析了影响风力机叶片疲劳寿命的气动载荷分布；根据有限元模态叠加法，计算了叶片在气动力、重力和旋转惯性力等确定性载荷作用下的动态应力响应；介绍了玻璃钢材料的疲劳破坏过程、破坏准则，探讨了玻璃钢材料疲劳性能及疲劳寿命估计方法；最后，运用Palmgren Miner的线性疲劳损伤累积法则提出了一种玻璃钢叶片安全寿命估计方法。通过所设计的1．5兆瓦变速变桨距风力机叶片疲劳寿命估计的算例表明，本文提出的玻璃钢叶片疲劳寿命估计方法是可靠和实用的。     

钛合金叶片及其前景

钛合金叶片及其前景王思玉１前言钛合金具有强度高而密度低的特点，业且耐腐蚀和抗水滴冲蚀性能优良，是理想的长叶片材料。与传统叶片材料１２％Ｃｒ钢相比，钛合金的强度是１．５倍，而密度却不到６０％。对于３０００ｒ／ｍｉｎ汽轮机，钢叶片的极限长度大约为１０４４...     

某级压气机转子叶片高周振动疲劳强度储备分析研究

为完成某型燃气轮机压气机新设计转子叶片高周疲劳储备分析,采用基于叶尖定时法的激光非接触测量方法对该级转子叶片进行了振动应力测试,并结合理论计算和转子叶片高周疲劳极限试验,获得每一只叶片的高周振动疲劳强度储备,创新性地一次性完成了某级压气机新设计转子叶片振动疲劳性能的全面评估。研究表明:理论计算得到的叶片1阶弯曲共振转速为4 393 r/min,实测叶片在机组全部运行工况下的共振转速区间为4 276～4 435 r/min,叶片振动应力范围为54～123 MPa;试验实测得到的置信度满足95%及误差限度5%下叶片中值疲劳极限为730 MPa,推算得到99.99%高存活率下叶片高周疲劳极限约为660 MPa;结合叶片静强度分析结果、叶片材料的抗拉强度值、叶片振动应力值和99.99%高存活率下叶片的疲劳极限值进行计算,其高周振动疲劳强度最低储备为4.61,共振转速区间处于机组运行的过渡工况,满足设计要求。     

R2O燃气轮机涡轮工作叶片断裂失效分析

针对R20燃气轮机第三级涡轮工作叶片断裂事故，对叶片断裂部位开展宏观、微观形貌分析和力学 性能检测，得出叶片断裂的原因。结果显示：叶片的失效原因为疲劳，疲劳源在叶盆侧距离进气边3~4㎜ 的表面研磨区域交界处，对比2和3号叶片的相同位置，1号叶片第一榫齿面研磨情况较为严重，研磨区域内 含有较高的铁和氧元素，与榫齿面和涡轮盘榫槽面发生微动磨损有关，导致疲劳裂纹过早地萌生;从宏观上 观察断口的疲劳扩展区比例、疲劳条纹宽度和疲劳条纹出现位置，判断为高周疲劳且疲劳裂纹扩展应力较高。     

汽轮机叶片振动和温度测量

据《火力原子力发电》2 0 0 0年 3月号报道 ,经长时间运行后 ,机组高压汽轮机调节级和低压汽轮机末 2级的疲劳裂纹可能显著影响大修的预定计划。为了精确估算疲劳寿命 ,在 1台 2 2 0ＭＷ机组运行过程中测量了其高压调节级叶片的振动应力和温度以及低压级叶片的振动应力。文章叙说了测量的方法、测量结果以及对与疲劳寿命估算有关的振动现象的考虑汽轮机叶片振动和温度测量@思娟     

引进型300MW、600MW汽轮机低压次末级(474mm)叶片失效分析研究

以平圩发电有限公司两台引进型600MW汽轮机“474”叶片、叶根、轮缘失效为例，对其原因作了分析，指出了一个或两个重要因素使该级叶片实际激励指数小于1，作为调频叶片，大多数叶片二阶单节线扭振落入共振使叶片安全裕度下降，累积疲劳所致。     

135 MW汽轮机末级叶片断裂原因的分析

对某电厂135MW一次中间再热凝汽式汽轮机末级叶片断裂原因进行了分析。通过对叶片断裂前后的主要数据、叶片强度、叶片断口的材料组分、宏观断口、金相组织等方面的分析、观测和研究，结论是由于在该叶片进汽侧高度约为508mm处粘附有外来金属块，在运行过程中该处产生了应力集中，进而成为疲劳裂纹源，最终导致了叶片断裂。图12表3参7     

改进的局部应力应变法计算汽轮机叶片的低周和高周疲劳寿命

在分析研究叶片所随承受的低周载荷和高周载荷的基础上建立了叶的疲劳载荷谱。研究了影响地片疲劳的主要因素，对局部应力应变法进行了改进，并建立了计算叶片低和高周疲劳列席明生寿命的模型，方法和软件。这种模型和方法可以计及叶片表面状况、腐蚀疲劳、材料晶粒度等因素的影响。对６６５叶片、６８０叶片、８５１叶片的低周和高周疲劳裂纹萌生寿命等工程实际问题进行了计算考核和分析。     

百千瓦中型变速变桨风电机组叶片设计研究

百千瓦级叶片一般采用定桨方式运行,依靠叶片失速进行功率控制,机组运行过程中无法维持较高的效率。基于100 kW变速变桨机组的运行特征,提出了一种100 kW级中型叶片的设计方法。气动设计采用了BEM方法,利用Harp_opt中的优化算法获得较高的气动性能;结构及载荷设计参考IEC标准进行,采用Focus进行铺层设计及结构特性分析。所设计叶片的长度为10.029 m左右,极限及疲劳载荷特性满足GL IIA类风场的运行要求。     

DQ200E系列灌注环氧树脂性能表征

文章简述了环氧树脂作为风电叶片基体树脂的优势、国内外研究和应用的状况以及风电叶片对环氧树脂的性能要求。研制了DQ200E系列灌注环氧树脂,并对该树脂的工艺性能、力学性能、纤维增强塑料复合材料(FRP)性能以及耐疲劳性能进行了系统地测试。结果表明,DQ200E系列灌注环氧树脂粘度低、操作时间长、力学性能良好、耐疲劳性优异,能满足风电叶片的要求,并成功地应用在1.5MW风机叶片上。     

汽轮机叶片表面状况对疲劳寿命的影响

汽轮机叶片的疲劳操作和疲劳寿命除与交变应力、平均应力、材料的强度和循环性能、运行条件等有关外,在相当大程度上与叶片表面状况（应力集中、加工状况、强化、腐蚀介质、微动磨损等）有关。本文深入研究了叶片表面状况对疲劳寿命的影响,采用改进的局部应力应变法对实际叶片进行的相应计算、对比和分析表明,叶片的疲劳寿命对表面状况很敏感。研究工作对叶片状况、制造、运行及故障分析有着现实的理论和工程应用价值。     

汽轮机低压转子末级叶片裂纹及叶根销钉断裂失效分析

本文对汽轮机低压转子末级叶片的裂纹和叶根销钉断裂失效问题进行了详细分析。通过对损坏叶片和销钉的外观观察、微观结构分析、材料成分检测以及运行环境的综合评估,揭示了失效的主要原因。研究发现,叶片裂纹主要是由于长期受高温、湿度变化和蒸汽侵蚀导致的材料疲劳累积,以及叶片设计中的应力集中现象所致;叶根销钉的断裂失效主要与运行过程中周期性的抗拉应力过大以及振动疲劳有关。研究结果表明,对汽轮机低压转子末级叶片裂纹和叶根销钉断裂失效机理的分析能够为汽轮机低压转子末级叶片和叶根销钉的设计、材料选择、加工制造和运行维护提供科学依据。