30Cr2MoV转子钢高温下的低周疲劳特性实验研究

该文采用总应变控制对30Cr2MoV钢在高温450℃、500℃和550℃下的低周疲劳特性进行了实验研究.采用Manson-Coffin公式对实验结果进行了分析,得到了该材料的高温低周疲劳特性参数、循环应力(应变曲线和具有95%置信度的50%~90%的不同存活率下的应变(寿命曲线,并将实验结果和文献进行了比较,分析了存在差异的原因,对于汽轮机的疲劳设计、延寿和寿命管理具有很大的实用价值.

30Cr1Mo1V蠕变损伤的实验研究

在540℃和565℃温度下进行了30Cr1Mo1V的蠕变试验,采用Kachanov蠕变损伤公式、Norton蠕变损伤公式和q 函数法对蠕变实验数据进行了计算分析。采用q 函数法求得的最小蠕变速度作为Norton蠕变损伤公式中的第2阶段蠕变速度。分析结果显示,在两种温度下采用kachanov公式计算的损伤是一致的。比较Kachanov蠕变损伤公式和Norton蠕变损伤公式计算的损伤因子,发现存在较大差异。Norton公式计算表明,损伤与应力水平有关系,应力变量和损伤变量相互耦合。Kachanov计算模型只有在蠕变的时间分数小于0.7是安全的。

30Cr1Mo1V转子钢蠕变-疲劳交互作用的实验研究

对30Cr1Mo1V转子钢进行了应变保持的蠕变-疲劳交互作用试验,试验温度为540℃和565℃,应变幅为0.6%～1.2%,拉压对称梯形波,保持时间为10s,20s,60s.对该材料蠕变-疲劳交互作用下的应力松弛现象及应变-寿命规律进行了研究.实验结果表明,随着控制应变幅的增加,第1、3阶段比例均呈增加趋势,第2阶段的比例呈现减小趋势;以应力下降比率作为参考变量,在整个寿命周期内,拉应力松弛与压应力松弛基本一致,应力下降比率基本相同.给出了基于应变范围划分法和基于频率修正的Coffin-Manson公式的寿命方程.从实验结果来看,将30Cr1Mo1V转子钢的使用温度提高到565℃是可行的.

镍基合金C276的高温蠕变性能和行为

材料问题尤其是燃料包壳材料是超临界水堆的两大难题之一。文中以包壳候选材料之一镍基合金C276为研究对象，对其在600-750℃／130-500MPa条件下进行高温蠕变试验，考察温度和应力对蠕变过程的影响；分析稳态蠕变速率随应力和蠕变断裂时间的变化规律；揭示了蠕变断裂时问与应力间的关系；并比较了分别由Monkman-Grant经验公式和L．M参数法预测各温度的蠕变寿命的可靠性。结果表明：C276具有良好的高温蠕变性能，且600℃低应力水平及650-750℃下的稳态蠕变速率与所施加的应力在双对数坐标系下呈较好的线性关系，但在600℃高应力水平下偏离了这种线性关系。

30Cr1Mo1V转子钢应变控制下的蠕变—疲劳交互作用研究

在540 ℃和565 ℃下进行了30Cr1Mo1V带有保持时间的总应变控制轴向高温低周疲劳试验,保持时间 10～60 s,应变幅为0.6%～1.2%,采用拉应对称梯形波.对该材料蠕变-疲劳交互作用下的应力松弛现象及应变-寿命规律进行了研究.选取了几个常用的蠕变-疲劳寿命预测模型对试验数据进行分析,对各种预测模型的准确性进行了寿命预测因子和标准偏差分析.试验结果表明,随着控制应变幅的增加,第一、三阶段比例均呈增加趋势,第二阶段的比例呈现减小趋势;以应力下降比率作为参考变量,在整个寿命周期内,拉应力松弛与压应力松弛基本一致,应力下降比率基本相同.采用线性累计损伤法和应变范围划分法的准确度较高,而频率修正法和应变能划分法的准确度较差;给出了各种方法的寿命预测公式.

2Cr11NiMoVNbNB钢蠕变损伤规律的研究

该文对2Cr11NiMoVNbNB钢进行了蠕变实验,试验温度为600℃,采用损伤力学的方法对该材料的蠕变试验数据进行了损伤规律分析研究,同时研究了该材料蠕变断裂时的总应变和应力的关系以及蠕变第二阶段起始时间与应力的关系。结果表明,按照时间分数得到的蠕变损伤和按照蠕变速度得到的蠕变损伤基本一致;在相同的寿命时间分数下,低应力对应的损伤也较大;随着应力的增大,蠕变断裂时的应变也增大,而第一阶段在整个蠕变过程中的比例减小。同时,给出了该材料的Kachanov蠕变损伤公式和 Norton蠕变损伤公式的常数。

基于时间硬化理论的蠕变损伤计算模型

在 5 40℃和 5 65℃温度下进行 3 0Cr1Mo1V钢的蠕变试验 ,根据试验结果提出基于蠕变损伤理论和蠕变时间硬化理论的Rabotnov损伤修正模型再修正计算公式 ,该模型较好地解释了应力大小与损伤演变的关系。采用该公式对蠕变实验数据进行计算分析 ,分析结果显示 ,按照新的计算模型 ,与应力相关的参数对应力具有较好的线性相关性 ,从而克服了Rabotnov损伤修正模型再修正计算公式中参数不易求解的缺点 ,并且拟合得到的计算模型能够较好的与试验数据吻合。

P92钢高温低周疲劳的实验研究

由于高的热效率和简单的系统组成,超临界水堆(SCWR)被认为是第四代核反应堆的一种选择。超临界水堆的关键问题之一是核心部件尤其是燃料组件包壳的材料。这些材料在高温下的力学性能、腐蚀和应力腐蚀开裂敏感性以及抗辐射性能等对核电厂的安全运行至关重要。本文对SCWR包壳候选材料的F/M类材料P92钢进行了高温低周疲劳实验研究。实验温度为600和650℃,控制方式为总应变控制,应变范围均为±0.2%～±0.6%。实验结果表明,在两种温度下,P92钢均为循环软化材料,但未出现循环稳定现象。由于温度升高,塑性增强,P92钢在650℃下的宏观裂纹出现周次比率随应变范围的增加,下降比较平缓,且650℃下的失效寿命显著高于600℃下的失效寿命。并得到了两种温度下的稳定循环应力-塑性应变的关系以及循环失效寿命和应变的关系。

镍基合金C276高温拉伸力学性能的试验分析

在500-650℃高温条件下对镍基合金C276进行了拉伸力学试验．为了准确分析该材料的力学性能，采用真实应力、应变对试验数据进行了处理，分析了温度对弹性模量、屈服应力、断裂强度以及延伸率的影响，给出了该材料在真实应力、应变下各温度的应力-应变硬化系数，以及屈服强度和断裂应力随温度变化的关系曲线．结果表明：镍基合金C276在高温下具有屈服流变现象和良好的塑性．

应变控制下具有保持时间的镍基合金C276高温低周疲劳实验研究

由于高的热效率和简单的系统组成,超临界水堆已经被选为第4代反应堆概念机组。实现超临界水堆的关键之一是重要部件尤其是燃料组件包壳材料的高温力学性能。该文以镍基合金C276为研究对象,对其进行应变控制下具有保持时间的高温低周疲劳实验研究。实验温度为650℃,对称梯形波,最大拉压应变保持时间分别为0,30s和60s,应变范围均为±0.3%～±0.5%。对镍基合金C276在有应变保持情况下的循环应力特征、应力松弛规律、控制应变与循环应力的关系、应变与寿命的关系进行了分析。实验结果表明:Ni基合金C276为循环硬化材料,应变保持强化了循环硬化效应;给出了有保持情况下的频率修正循环应力-应变关系公式和有应变保持的频率修正应变-寿命公式。

超超临界机组汽轮机材料发展状况

超临界或超超临界机组是未来我国火力发电机组发展的趋势。发展超临界或超超临界机组的关键之一在于高温部件材料的研制, 特别是重要高温部件材料的研制。本文详细介绍了美国、日本、欧洲等科技发达国家和地区在超超临界压力汽轮发电机组材料研究方面的历史和现状以及未来的研究趋势, 其研究成果为蒸汽温度在 650℃的汽轮发电机组的发展奠定了基础。通过分析比较后指出改善高温材料性能的措施为: 1、通过改进化学成分能提高高温部件材料的组织稳定性; 2、改进化学成分能改善高温部件材料的疲劳性能; 3、采用先进的冶炼技术(VCD、ESR)能使改进成分材料中杂质的含量保持在最低水平, 从而提高了材料的高温综合性能。

30Cr1Mo1V钢高温低周疲劳中的软化特性

软化是高温长期运行部件的主要特征,软化意味着材料性能的降低。为了探讨软化对材料低周疲劳特性的影响,对30Cr1Mo1V转子钢进行了应变控制中断低周疲劳试验。试验温度为540℃和565℃,应变幅为0.2%～1.0%,采用拉压对称三角波。基于试验结果,建立了疲劳损伤与低周疲劳寿命之间的关系。通过对试验试样的维氏硬度进行检测,得到了带有硬度修正的低周疲劳应变-寿命修正公式,并对修正公式的有效性进行了检验。结果表明,硬度修正公式在循环寿命小于0.5倍寿命分数时有效,而在循环寿命大于0.5倍时,则存在高估剩余寿命的危险。在同一硬度下,对不同温度和应变,损伤是不同的,应变越小,损伤越大;温度越高,损伤越小。

2Cr11NiMoVNbNB钢蠕变规律的研究

在温度 60 0℃下进行 2Cr11NiMoVNbNB钢的蠕变试验 ,采用损伤力学的方法对该材料的蠕变试验数据进行分析研究。结果表明 ,按照Kachanov公式推导的由时间分数得到的蠕变损伤和按照Norton公式推导的由蠕变速度得到的蠕变损伤基本一致 ,而Kachanov蠕变损伤公式稍安全一些。同时 ,采用Θ函数法对蠕变曲线进行研究 ,得到各Θ参数与应力的关系 ,并且比较Norton稳态蠕变速度和采用Θ函数法得到的最小蠕变速度 ,结果表明 。

30Cr1Mo1V钢高温软化特性的试验研究

时效软化是高温长期运行部件的主要特征,软化意味着材料性能的降低。为了探讨长期高温时效对材料性能的影响,对30Cr1Mo1V转子钢进行了540℃、565℃和660℃下的无应力高温时效试验和540℃、565℃温度下的拉应力加速软化试验(即蠕变试验)。应力加速软化试验采用了中断试验以获得过程参数。试验应力为240MPa-320MPa。对试验试样的维氏硬度进行了检测。在时效试验的基础上,得到了无载荷作用时效条件下硬度与Larson-Miller参数间的关系。在应力加速软化试验基础上建立了应力、硬度与Larson-Miller参数间的关系。在分离温度、时间软化效应的基础上,得到了考虑应力的软化效应公式。

30Cr2MoV转子钢低周疲劳软化规律的研究

低周疲劳是汽轮机设计和运行中考虑的重点。针对国产 2 0 0 MW机组汽轮机转子上广泛使用的 30 Cr2 Mo V钢材料进行了常温和高温 550℃下应变控制低周疲劳试验。在试验的基础上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%的应变 -寿命曲线 。

30Cr1Mo1V转子钢的蠕变特性

对30Cr1Mo1V转子钢在540℃和565℃下进行了有中断的蠕变试验研究，应力范围为240-320MPa，得到了蠕变过程中损伤因子和蠕变寿命分数之间的关系。通过蠕变试验后试样维氏硬度的检测和蠕变过程中硬度对蠕变断裂性能的影响分析，提出了蠕变断裂Larson-Miller公式的硬度修正公式，并对其有效性进行了检验。结果表明：在Larson-Miller参数值大于18000时，修正值与实际值比较一致；而在小于该值时相差较大。此外，还研究了损伤和Larson-Miller数之间的关系。

30Cr1Mo1V钢的蠕变性能

在540℃和565℃下进行了30Cr1Mo1V钢的蠕变试验。用θ函数法对蠕变试验数据进行了处理,给出了这两种温度下的持久强度公式,并将试验结果与文献[1]中30Cr1Mo1V和30Cr2MoV转子钢在相应温度下的持久强度曲线进行了比较。试验结果表明,虽然565℃时30Cr1Mo1V钢的持久强度比540℃时有较大幅度的下降,但仍然比30Cr2MoV转子钢在538℃下的持久强度高。因此,就持久强度方面而言,将30Cr1Mo1V转子钢的使用温度提高到565℃是可行的。

应用等效应变法的30Cr1 Mo1 V钢疲劳-蠕变交互作用的试验分析

在540℃和565℃两种温度下进行了30Cr1Mo1V转子钢的疲劳-蠕变交互作用实验。采用Felltham公式建立了应变保持下应力与时间的关系;得到了应变循环幅保持不变、疲劳-蠕变交互作用下的循环应力-应变关系。根据等效应变概念建立了应变-寿命关系,并从分散度因子和标准偏差方面对等效应变法和线性累计损伤法的寿命预测有效性进行了比较;建立了等效应变的临界损伤公式和考虑硬度修正的等效应变寿命关系。试验结果表明,在预测寿命时等效应变法比线性累计损伤法具有更高的精度,等效应变的应力下临界损伤公式能够很好地预测实际损伤,考虑硬度修正的等效应变-寿命曲线和纯疲劳应变-寿命曲线基本一致。

汽轮机部件寿命评估和失效分析软件的开发

介绍火电厂设备剩余寿命评估和失效分析的一般方法。对汽轮机部件寿命评估和失效分析软件的组成及采用的方法进行了介绍。分别以转子的寿命评估和高温螺栓的失效分析为例 ,对寿命评估软件和失效分析软件的一般流程进行了介绍。

镍基合金C276蠕变损伤的实验研究

在650℃、700℃和750℃条件下对超临界水堆（SCWR）包壳候选材料之一镍基合金C276进行高温蠕变试验，采用损伤力学方法对试验数据进行计算分析，分别对由Kachanov和基于θ外推法的Norton蠕变损伤公式计算的损伤因子进行比较。分析结果表明：3种温度下采用Kachanov公式计算的蠕变损伤趋于一致；采用θ外推法拟合的蠕变曲线与试验蠕变曲线吻合很好；Norton公式计算表明损伤开始发生在0．3～0．4寿命左右，Kachanov公式计算的损伤因子偏保守。