先进大型核电汽轮机用末级特长叶片的疲劳性能研究

对现阶段用于先进大型核电汽轮机的末级特长叶片进行了疲劳裂纹扩展试验、高周旋转弯曲疲劳和高频疲劳性能试验研究,为设计提供数据支持,保证核电机组设计的安全性。

汽轮机高压内缸螺栓断裂分析及监督探讨

某电厂汽轮机高压内缸20Cr1Mo1VNbTiB钢制螺栓发生断裂,通过无损检测、宏观检查、化学成分分析、微观组织分析、硬度检验、力学性能检验等方法对断裂原因进行分析,并且针对20Cr1Mo1VNbTiB钢制螺栓的监督检验提出相关建议。结果表明:螺栓本身包含原始的大颗粒夹杂物缺陷,同时内部的渗碳体和碳化物分解与合金元素在晶界聚集,使得材料的冲击韧性下降;在交变载荷的长期作用下,裂纹在螺纹第一丝牙处萌生并沿晶界扩展,导致螺栓断裂。

汽轮机末级叶片用SP-700钛合金AlCrN涂层结构与性能研究

为了探究基体负偏压对离子镀涂层结构与性能的影响,采用3种不同工艺在SP-700钛合金表面沉积了AlCrN薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、维氏显微硬度计、往复摩擦磨损实验仪、白光干涉三维表面轮廓仪和电化学工作站测试了涂层的形貌、物相组成、显微硬度、耐磨性能及电化学腐蚀性能;通过浸泡腐蚀方法测定了涂层在质量分数为5%的HF溶液中的腐蚀行为。结果表明:离子镀涂层表面致密,主要由立方(Cr, Al)N相和立方Al相组成,显微硬度较高;摩擦磨损过程中,涂层摩擦因数低,工艺2样品的磨损量最小,相对耐磨性可达902.26;AlCrN涂层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀性能与钛合金基体相近;AlCrN涂层在HF溶液中具有更好的耐腐蚀性能。

(Y_(0.2)Gd_(0.2)Dy_(0.2)La_(0.2)Sm_(0.2))TaO_(4)高熵陶瓷材料的结构、性能及抗侵蚀行为研究

为满足新一代航空发动机对新型热障涂层材料的迫切需求,以高纯氧化物(Y_(2)O_(3)、Gd_(2)O_(3)、Dy_(2)O_(3)、Sm_(2)O_(3)、La_(2)O_(3)、Ta_(2)O_(5))为原料,按化学计量比配料,经1200~1750℃保温5 h固相反应,制备了高熵稀土钽酸盐(Y_(0.2)Gd_(0.2)Dy_(0.2)La_(0.2)Sm_(0.2))TaO_(4)材料,简称为(5RE_(0.2))TaO_(4)材料。研究了材料的物相组成、显微结构、热学性能、力学性能和抗CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(CMAS)侵蚀行为。结果表明:1)(5RE_(0.2))TaO_(4)陶瓷材料为单斜结构,存在明显铁弹畴;2)该材料经1750℃烧后具有极低的热导率(1.65 W·m^(-1)·K^(-1),600℃)和较高的热膨胀系数(10.2×10^(-6)K^(-1),1200℃);3)由于独特的铁弹增韧效应,经1750℃烧后(5RE_(0.2))TaO4材料的断裂韧性达到2.4 MPa·m^(1/2);4)(5RE_(0.2))TaO_(4)与CMAS熔体作用后形成反应层,表现出了优异的抗侵蚀性能。

高强度30Cr2Ni4MoV钢低压转子锻件断裂韧性研究

断裂韧性是汽轮机转子设计、制造和安全性运行评估的关键材料数据之一。测试研究结果显示,汽轮机低压转子锻件用830 MPa强度等级30Cr2Ni4MoV钢在室温下的断裂韧性为264 MPa·√m。通过与其他强度等级的30Cr2Ni4MoV钢的断裂韧性数据进行对比分析,可见随着强度等级提高,30Cr2Ni4MoV钢的室温断裂韧性略有下降,但830 MPa强度等级钢的室温断裂韧性与常用的760 MPa等级基本处于同一水平,仍保持在较高值上。研究成果可为高强度30Cr2Ni4MoV钢低压转子锻件的设计制造提供参考。

超临界与超超临界汽轮机耐热钢的研究进展

从超临界和超超临界汽轮机耐热钢的发展、组织结构、强化机理、性能、热处理和应用等方面阐述了该耐热钢的研究、发展和应用等方面的概况和发展趋势。指出了超超临界汽轮机耐热钢研究过程中存在的问题,结合未来超超临界汽轮机技术的发展,对超超临界汽轮机耐热钢的研究进行了展望。

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.

汽轮机转子30Cr1Mo1V钢长期服役状态下的高温疲劳行为

研究了已服役16年的汽轮机30Cr1Mo1V高中压转子钢的高温疲劳性能。选取高应力段、高温段和中压段等3个典型部位切向样品进行538℃条件下的低周疲劳性能和疲劳裂纹扩展速率性能比较试验,试验结果表明,高温段的疲劳性能劣化最严重,高应力段次之。相应的微观结构观察发现,30Cr1Mo1V转子钢原始的回火索氏体组织发生了明显的分解,这一现象在高温和高应力段材料中表现更为明显,碳化物粗化或球化严重,晶界碳化物呈连续链状分布,在高温段的晶界处还发现了少量的蠕变孔洞,这些微观结构现象应是材料性能退化的原因。

蒸汽侧氧化膜对超临界机组T92钢管壁温的影响

通过建立T92钢受热管及其蒸汽侧氧化膜的数值分析模型,定量分析了不同厚度氧化膜对T92钢受热管壁温的影响,并在此基础上得出了不同受热条件下导致T92钢管超温运行的氧化膜的临界厚度值.结果表明:随着氧化膜厚度的增加,管壁平均温度和平均温度升高幅度均呈近似线性增加;且管内壁温度越高、管外热流密度越大,氧化膜的临界厚度值越小.因此,当T92钢应用于高温受热面时,需综合考虑壁面热负荷和管内壁温度对氧化膜临界厚度的影响.

汽轮机高、低压一体化转子材料及性能的研究进展

概述了国内外汽轮机一体化转子材料的发展历程,分析了化学成分和制造工艺对一体化转子钢的影响,并对6种转子材料的性能进行了比较,指出:随着发电设备向高参数、大型化发展,汽轮机一体化转子的服役性能和制造技术面临新的挑战,应采用更先进的冶炼、铸锭、锻造和热处理工艺优化一体化转子材料,并对长期服役后转子材料的演化规律开展深入研究.

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.

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。

修正Graham模型描述蠕变全过程的探讨

通过分析P91钢在625℃下不同应力水平下的单轴蠕变断裂的实验数据,对P91钢在625℃下的单轴蠕变实验现象应用唯象分析的方法进行数学描述,并在ANSYS有限元中的Graham蠕变模型的基础上,提出了对ANSYS有限元软件中的Graham蠕变模型进行参数上的修正,修正后的Graham蠕变模型能比较精确地描绘出金属材料单轴蠕变过程的第二、第三阶段特性,并应用该修正的Graham蠕变模型对P91钢在625℃下的不同应力水平进行了单轴蠕变过程的数值模拟,ANSYS有限元单轴蠕变模拟数据和单轴蠕变实验数据吻合较好。这说明修正的Graham蠕变模型模拟金属单轴蠕变过程的合理性,该模型可以作为ANSYS有限元软件模拟多轴蠕变过程的蠕变法则,为ANSYS有限元软件在材料非线性方面(金属材料蠕变分析)的二次开发提供了理论基础。

先进汽轮机转子材料蠕变疲劳损伤研究新进展

随着越来越多的新能源发电并网,现代化电厂发电机组被赋予调峰职责。调峰过程中机组频繁启停,加剧了汽轮机转子材料的疲劳蠕变损伤,从而缩短了机组的使用寿命。以现代化超超临界汽轮机转子为例,介绍了汽轮机转子材料的研究进展,综述了机组频繁启停中,低周蠕变疲劳载荷、热交变疲劳载荷引起的组织结构演变以及对转子材料寿命影响的研究进展,并提出了几种被广泛应用于工程实践的寿命评估模型。为超超临界汽轮机的设计优化,运行工况优化,以及安全监控等方面提供了理论基础。

高温螺栓组织典型失效形式

高温螺栓在火力发电厂非常重要,通过分析高温螺栓组织的典型失效形式,并系统地分析了运行过程高温螺栓组织异常的原因及检修对策。对设计、制造、运行以及检修等提出了一些实用性建议,根据讨论结果,提出了预防及设备检验措施,对高温螺栓检修有很大的借鉴意义。

铜陵电厂凝汽器黄铜管换不锈钢管

经过多方面的调查、试验和研究,铜陵电厂将1号机凝汽器HSn70-1黄铜管全部换成了304不锈钢管,与黄铜管相比,不锈钢管具有较好的耐蚀性能、机械性能、经济性能,,总的传热性能也不差,取得了较好的效果。

大型齿轮渗碳时网状碳化物形成的原因及消除的方法

对17Cr2Ni2MoA钢渗碳网状碳化物形成的原因及控制方法进行了研究,结果表明,用特殊的方法消除网状碳化物是行之有效的,同时,根据碳化物状况可选择淬火温度。

核电机组汽轮机低压叶轮叶根槽应力腐蚀裂纹扩展寿命分析

分析核电机组汽轮机低压叶轮应力腐蚀发生的机理及应力腐蚀裂纹扩展的原因,结合Clark模型和腐蚀环境下的Pairs模型建立应力腐蚀裂纹扩展寿命的计算模型。以某核电机组汽轮机的低压第2级、第3级叶轮叶根槽为研究对象,对应力腐蚀裂纹扩展寿命进行研究分析。结果表明:采用2种模型计算的裂纹扩展寿命均满足核电机组汽轮机耐用件使用寿命(60年)的要求。Pairs模型下的裂纹扩展寿命相比于Clark模型更加保守,在使用Clark模型对裂纹扩展寿命估算时,可以选取2~3的安全系数,并且温度变化对Clark模型下的裂纹扩展速率有较大的影响。

200MW汽轮机次末级动叶片的断裂分析

针对断裂叶片及拉筋进行了化学成分、金相组织、硬度、断口等分析,以便找到叶片断裂的原因。

高性能9%~12%Cr转子钢发展现状及锻件国产化概况

概括了火电机组汽轮机转子用铁素体耐热钢的发展现状,以及国内外生产与应用情况。介绍了首支COST-FB2国产化锻件的生产试制情况,并将国产锻件性能与国外报道的数据以及进口转子性能进行对比,结果表明,国产锻件能够达到国外水平,但距少数企业的高水平锻件仍存在差距。以国内现有的技术现状为基础,讨论了现阶段高性能转子锻件国产化存在的部分问题,未来需要在电渣冶炼与组织均匀化等多个方面进行技术攻关。