06Cr13Ni4Mo不锈钢热处理过程温度场和应力场的数值模拟

建立了06Cr13Ni4Mo不锈钢热处理过程的三维有限元模型,模拟了试样在1050℃正火+630℃回火条件下的温度场和应力场。结果表明:初始冷却温度越高,冷却过程中心部和表面的温度差越大,产生的热应力越大。随着冷却温度的降低,心部和表面的温度差逐渐降低。试样的表面应力由外到内先减小后增大,呈V型变化规律。实验测量的残余应力与模拟值吻合较好。结果证明了有限元分析过程的有效性。

汽轮发电机铝风叶热处理后表面异常分析

汽轮发电机铝风叶经固溶处理后出现变形、裂纹、表面结疤、结瘤、气泡及表面颜色异常等失效现象。为探究其失效原因,对失效铝风叶进行宏观观察、金相组织分析、化学成分分析以及断口分析。结果表明:汽轮发电机铝风叶失效是由于固溶处理过程中温度过高,导致铝风叶过烧,产生共晶球、晶界变宽、三叉晶界呈三角形的组织特征,致使铝风叶冷却过程表面异常、失效开裂。

碳钢“零保温”热处理工艺研究

通过力学性能试验、硬度试验和电子显微镜观察,研究了“零保温”淬火+高温回火热处理工艺对Φ60 mm的轧制态35钢、45钢组织和力学性能的影响。结果表明:直径不超过60 mm的35钢和45钢经850℃保温10 min水冷+580℃保温1.5 h空冷热处理后,力学性能均可满足GB/T 699标准的要求。实际生产中可采用“零保温”热处理工艺对直径不超过60 mm的碳钢进行处理,可大大节约能源,缩短生产周期.

热处理对S500Q钢焊接接头力学性能和断口形貌的影响

通过力学性能试验、硬度试验和电子显微镜观察,研究了500℃~650℃热处理工艺对S500Q钢焊接接头力学性能和断口的影响。结果表明:500℃~580℃热处理对S500Q钢焊接接头力学性能影响较小。580℃~650℃热处理使焊接接头的抗拉强度和屈服强度降低,随着温度的升高,降低量逐渐增加。500℃~650℃热处理工艺对焊接接头的延伸率基本无影响,冲击功呈现先增大后减小的趋势。不同热处理工艺下S500Q钢焊接接头断口形貌为河流状花样。

混流式水轮机叶片性能热处理变形的数值模拟预测

本文建立了ZG06Cr13Ni5Mo不锈钢热处理过程的三维有限元模型,模拟了混流式水轮机叶片正火+回火热处理后的应变场分布,幵将模拟的应变场分布结果与测量结果进行了比较,二者吻合较好,证明所建模型的有效性。在此基础上,得到了混流式水轮机叶片热处理后等效应变分布觃律及各部位变形量分布。结果表明:混流式水轮机X型叶片一正两回热处理后,沿Z向出水边到进水边及进水边与上冠连接处与下环连接处变形量先减小后增大,呈V型变化觃律。其中与下环连接处比与上冠连接处变形大,进水边比出水边变形大。本文提供了一种可用于预测复杂形状大尺寸叶片铸件性能热处理变形的数值模拟仿真预测方法,为混流式水轮机叶片制定合理的热处理工艺及设计提供理论依据。

AP1000汽轮发电机不锈钢槽楔拉拔变形量研究

在AP1000汽轮发电机中,槽楔使用量巨大,直接影响整个机组的稳定性和安全性。为减少转子阻尼,不锈钢槽楔的使用日趋增多,是未来发电机槽楔的发展方向。本文对进口不锈钢槽楔进行固溶处理和冷拉工艺试验,发现槽楔的冷拉变形主要发生在外部。通过绘制强化曲线,确定不锈钢槽楔冷拉变形在15.15-21.76%之间时,可满足技术条件要求。

水轮机常用金属材料在模拟海水中的电化学行为研究

随着能源需求的日益紧张,海洋能的利用受到了各国的广泛关注,对海洋能发电设备的需求也日益迫切。现有的水力发电设备常用金属材料能否满足海洋腐蚀性介质中的应用值得探讨。本文利用电化学工作站对人工海水介质中水轮机常用金属ZG00Cr13Ni4Mo,0Cr18Ni9,1Cr18Ni9Ti,Q235,Q345B等的腐蚀极化曲线、交流阻抗谱进行了测量,并且利用扫描电子显微镜对腐蚀极化曲线测试后样品的表面形貌进行了观察。结果表明,碳钢Q235和Q345B自腐蚀电位较低,耐腐蚀性较差。而奥氏体不锈钢0Cr18Ni9和1Cr18Ni9Ti自腐蚀电位和钝化膜击破电位较高,钝化区较宽,耐腐蚀性较好。水轮机过流部件常用材料ZG00Cr13Ni4Mo自腐蚀电位和钝化膜击破电位较低,存在较为严重的点腐蚀现象,在海洋能发电设备应用中应配合有效的防腐措施。

海水抽水蓄能机组过流部件表面电弧喷涂涂层性能研究

采用电弧喷涂技术制备了Al、75Zn25Al及NiCr涂层,通过基本性能测试、微观形貌表征及耐中性盐雾试验,研究了三种涂层在海水抽水蓄能机组过流部件中的腐蚀防护性能。研究结果表明,75Zn25Al涂层与基体结合力偏低,耐腐蚀性能较差,Al及NiCr涂层与基体结合力较高,具有极好的耐腐蚀性能,且NiCr涂层具有较高的耐磨损及冲刷性能。NiCr涂层可推荐应用于活动导叶中、下轴颈以及顶盖、底环过流面等部件的腐蚀防护,Al涂层可推荐应用于尾水管、蜗壳等部件的腐蚀防护。

海水环境下玻璃纤维增强复合材料力学性能演化规律研究

目的研究海水环境下海流能发电机组叶片用玻璃纤维复合材料力学性能的变化规律。方法在实验室内通过海水浸泡试验、拉伸试验、弯曲试验以及剪切试验,测定叶片用玻璃纤维树脂基复合材料的吸水特性,以及在人工海水介质中各项力学性能参数的演变规律。结果随着浸泡时间的增加,玻璃纤维树脂基复合材料吸水率先逐步增大、后趋于稳定,总吸水率约0.075%。抗拉强度呈先降低、后提高、又降低的趋势,抗拉强度最高可超过1100 MPa,最小值约为940 MPa。弹性模量和弯曲强度呈逐渐降低的趋势,弹性模量降幅约9.5%,弯曲强度降幅约为30%。弯曲模量变化起伏不定,变化幅度在15%以内。材料剪切强度呈先增大、后降低的趋势,最小值为189 MPa,较初始值高10 MPa。剪切模量呈先降低、后提高的现象,在浸泡28 d时,剪切模量最小,为16.4 GPa。结论玻璃纤维增强树脂基复合材料经过长期海水浸泡后,拉伸及抗剪切性能略有降低,但降幅不大,抗弯性能下降明显,需要在叶片结构设计和强度计算时,充分考虑抗弯性能衰减的负面影响。

电机转子撑块螺栓断裂分析

电机转子撑块螺栓断裂会造成重大质量事故及巨大经济损失,必须予以杜绝。本文从材料的力学性能、显微组织、断口形貌、受力状态进行综合分析,断口检查结果表明,撑块螺栓断口属于疲劳断口。本文有针对性地提出了改进建议,为设计改进提供支撑。

激光区熔定向凝固Gd_5Si_4合金的显微组织特征

采用非自耗真空电弧熔炼制备Gd5Si4合金锭,对合金进行了激光区熔快速定向凝固实验,研究了Gd基室温磁致冷材料激光快速定向凝固过程中的组织形成规律及影响因素。利用光学显微镜和扫描电子显微镜对Gd5Si4的稳态生长组织进行了观察,对激光区熔定向凝固合金的一次枝晶间距和激光扫描速率进行拟合的结果表明,Gd5Si4合金的特性与凝固参数之间的关系基本符合Hunt-Lu模型。

激光区熔定向凝固Gd_5Ge_4合金的相选择与组织特征

对具有包晶反应的Gd5Ge4金属间化合物进行激光区熔快速定向凝固实验,研究了Gd基磁致冷材料激光快速定向凝固过程中的相选择机制和显微组织特征。结果表明,激光区熔快速定向凝固后的Gd5Ge4合金具有明显的择优取向,合金在激光快凝条件下同时发生非晶化现象。Gd5Ge4合金定向凝固组织的片层间距随激光扫描速率的增加而减小,合金的凝固组织特征和激光扫描速率的关系符合J-H模型。

750 MPa级高强度磁轭钢板性能和强化机理研究

磁轭钢板性能是水轮机机组平衡与稳定性的保障。基于某钢厂试制750MPa级高强度磁轭钢板的工艺路线分析,开展解剖试验,对磁轭钢板的化学成分、磁感性能和力学性能进行测试分析,进而得出磁轭钢板的强化机理。研究表明:1)控轧控冷技术的应用和Nb、Ti复合合金化对细化晶粒的贡献及工艺参数的相互匹配,是磁轭钢板生产工艺技术的关键;2)试制的磁轭钢板的化学成分、磁感性能和力学性能指标均处于标准值范围内;3)磁轭钢板的微观组织为贝氏体加碳化物,Nb、Ti等微量元素的添加对金相组织的细化非常有利;4)磁轭钢板的强化机理为组织强化与析出强化,其中组织强化占主导地位。

国产B950CF与日本HT100水电用高强钢板成分、组织及力学性能比较

随着水电项目的高落差化、大容量化的发展需要,压力钢管趋于巨型化、厚肉化,为进一步降低制造成本,缩短制造工期,从钢板薄壁化、轻量化、高强韧化、焊接可施工性等角度考虑,1000MPa级水电用高强钢板研发及应用已迫在眉睫。本文详细对比分析了国产B950CF与日本HT100水电用高强钢板的成分特点和组织特征,系统对比了其拉伸、冲击、应变时效性能的差异。结果表明,国产B950CF钢板的各项力学性能水平与日本HT100钢板相当,在板厚方向拉伸性能均匀性、应变时效冲击敏感性优于日本HT100钢板,满足高水头、大容量水电项目压力钢管的设计使用要求。

基于实验数据的数值模型验证：在混流式转轮面积度量上的应用

当今，由于计算能力的提高，工程师们能够解决复杂的方程。因此，有限元软件被广泛应用，尤其是在力学领域预测其部分性能方面上的应用，如应变、应力和固有频率。然而，很难判断的是，模型的对错或者一个模型是否优于另外一个模型。然而，设计阶段，依据水轮机叶片承受的应力来评估水轮机叶片的行为是非常重要的。事实上，静态和动态的应力水平将会影响叶片的耐疲劳性，并进而影响其寿命，这是一个明显的特征。T业上，工程师为了对比实验和来自数值模拟估算的数据，一般使用图表形式、假设检验（如T检验）或线性回归的方法。由于个人理解（重复性）的多样性，图形验证认为是不客观的。对于一个客观评估，使用一个稳健校验过的度量来衡量数据预测的一致性是必不可少的。涡轮叶片在满足ASME标准要点及能够产生一个模拟和经验数据之间一致的定量测量的情况下，我们建议使用面积度量。这个验过的度量排除了—切增加模型稳健性可接受的条款和标准。本文工作旨在依据推荐的ASMEV＆V10标准来使用一个验证的方法。首先，将面积度量应用在一个几何形状和边界条件复杂的实际的混流式转轮上。其次，将面积度量与经典的回归方法相比较，以此评估该方法的性能。最后，我们将讨论使用面积度量作为一种T具来纠正模拟。