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．     

AP1000汽轮机低压转子30Cr2Ni4MoV钢的组织及力学性能

采用化学成分和显微组织分析、室温和高温拉伸、硬度、冲击以及韧脆转变温度测试等方法,研究了30Cr2Ni4MoV钢低压转子不同位置的组织和力学性能.结果表明:低压转子不同位置的成分偏析较小,晶粒尺寸变化不大,拉伸强度和硬度比较均匀,但室温冲击性能、上平台能量和韧脆转变温度有所差别;与芯部相比,低压转子表面的室温冲击吸收能量和上平台能量高,韧脆转变温度低.     

1Cr10Mo1W1NiVNbN钢的蠕变及蠕变-疲劳裂纹扩展行为研究

采用直流电位法,对国内试制的某超超临界汽轮机高中压转子用1Cr10Mo1W1NiVNbN钢在600℃下的蠕变裂纹、蠕变-疲劳裂纹萌生与扩展行为进行了研究,得到了该钢在不同初始应力强度因子条件下的蠕变裂纹扩展孕育时间关系式和蠕变裂纹扩展速率关系式.研究了不同保持时间对蠕变-疲劳裂纹扩展行为的影响,同时还分析了在不同条件下裂纹扩展行为与时间和循环的相关性.结果表明:疲劳缩短了蠕变-疲劳裂纹的扩展孕育期,加快了裂纹的扩展速度;在栽荷保持时间较短的情况下,蠕变-疲劳裂纹扩展行为与循环相关;而在栽荷保持时间较长的情况下,裂纹扩展行为与时间相关.     

核电汽轮机末级长叶片材料的疲劳性能研究

为了掌握核电汽轮机末级长叶片材料1Cr12Ni3Mo2VN的疲劳性能,开展了低周疲劳试验研究,测试了材料的疲劳循环响应特性、循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线,比较了不同疲劳寿命预测模型的预测结果.结果 表明:叶片材料在循环寿命的绝大部分期间都保持非常稳定的应力应变状态,仅在循环寿命初期表现出一定的循环软化特征;作为一...     

25Cr2Ni4MoV合金锻件断裂韧性试验影响因素的研究

利用卸载柔度法对25Cr2Ni4MoV进行断裂韧性试验,对比研究了初始裂纹长度、试样尺寸、试验参数及数据处理方法对试验结果的影响。结果表明:随着初始裂纹长度的增加,测得的断裂韧性值减小,试验中加载所需要的最大载荷也逐渐降低;紧凑拉伸CT25(25mm厚)试样得到的断裂韧性值大于CT38(38mm厚)试样;当加载速率较低(1.5 MPa·m~(0.5)·s~(-1))时,加载速率变化对试验结果影响不大;当加载速率继续增大时,测得的断裂韧性值减小;随着保载时间的延长,测得的断裂韧性值减小;GB/T 21143-2014和ASTM E1820-2016在钝化线斜率、有效数据判定和拟合曲线方程等方面对数据处理结果影响较大,且前者得到的试验结果比后者要小。     

利用小冲杆试验技术评估P92钢拉伸性能

采用基于微损取样的小冲杆试验技术对国产主蒸汽管道材料P92钢的拉伸性能开展试验研究。结果表明:试验设备和方法具有良好的可重复性;试验加载速率为0.2 mm/min和0.5 mm/min的结果接近,而与2 mm/min的结果差异比较大。采用室温下的屈服强度关联公式可以对25～650℃的屈服强度进行较好的估算,在试样厚度确定的情况下,采用适当的拟合关系式可以有效降低估算误差。     

国产主蒸汽管道用P92钢的持久性能研究

对3个批次主蒸汽管道用P92钢开展了系列温度和应力条件下的持久试验,其中最长持久试验时间达到28 000 h。分别采用等温线法、Larson-Miller参数法和Wilshire法对持久性能进行预测,采用等温线法外推的结果介于后两种方法之间,采用Larson-Miller参数法的预测结果高于实际试验数据,而采用Wilshire法的预测结果过于保守。根据试验数据和日本国立材料研究所(NIMS)数据的比较情况以及3种预测方法的10万h持久性能预测结果,认为国产P92钢的持久性能与NIMS和欧洲蠕变委员会(ECCC)的数据比较接近。在进行长时持久性能预测时应选择合适的预测方法,且采用分区处理方法可以提高预测精度。     

国产P92钢的蠕变裂纹扩展行为研究

对国产P92钢开展了600℃蠕变试验，得到了蠕变变形曲线、蠕变指数和蠕变延性等，再在600℃进行蠕变裂纹扩展行为试验研究，得到了蠕变裂纹萌生时间和蠕变裂纹扩展速率与蠕变断裂力学参量C^*的关系，将国产P92钢的性能与BS 7910数据进行比较，评估NSW模型的预测效果，计算得到材料的蠕变断裂韧性。结果表明，蠕变裂纹萌生时间和蠕变裂纹扩展速率与蠕变断裂力学参量C^*之间有较好的双对数线性相关性。国产P92钢的蠕变裂纹扩展性能优于BS 7910中9%Cr钢的平均性能，NSW模型的平面应力预测结果与试验数据接近，材料的蠕变断裂韧性随着服役时间的增大逐渐降低。该研究结果可以用于评估长期服役高温结构的安全性。