某发动机Ⅲ级涡轮叶片断裂失效分析

某发动机Ⅲ级涡轮叶片连续发生三起断裂失效,对这三个叶片的设计强度、材质进行了综合分析,并对三叶片的断口源区及源区附近的断裂细节特征进行了研究,对断口裂纹扩展区进行了定量分析,计算出了叶片的疲劳扩展寿命,并据此给出了叶片的定期检查周期。断裂的主要原因是失效位置处的锉磨缺口和振动应力,提出了采用高性能材料和提高叶片根转接R处的加工质量,及每间隔500 h对第一榫齿与伸根转接R处进行检查的预防措施。

涡轮导向叶片的失效分析

使用光学、电子等微观手段及宏观力学分析方法证明，由不均匀的温度分布所引起的热应力、燃气中的腐蚀性介质及铸态组织中的枝晶是引起涡轮叶片开裂的主要原因。本文还对提高其使用寿命的方式进行了探讨。

起动阶段涡轮导向叶片热应力及冷却作用研究

建立了涡轮导向叶片有限元分析模型,参照相关的试验数据和文献资料确定热边界条件,计算了发动机起动阶段涡轮导向叶片各瞬时的温度及热应力。分析所得高温、高应力区域与相似条件下某型发动机地面试车过程中出现裂纹的区域基本一致,验证了数值模拟过程的正确性。在此基础上,对比分析施加对流冷却与无冷却措施两种条件下的计算结果,发现对流冷却使叶片各点温度下降而应力升高,推断出温度与应力的变化趋势反向,因而在叶片冷却系统的设计中需要权衡温度与应力的关系。其结果与结论对叶片瞬态热应力计算和热疲劳分析有一定的借鉴意义。

高压涡轮导向叶片裂纹分析

对某发动机高压涡轮导向叶片裂纹的性质和产生原因进行了分析。结果表明，导向器叶片裂纹的性质属典型的热疲劳断裂失效。引起该发动机导向叶片热疲劳断裂失效的主要原因是试验温度偏高，温度场分布不均、排气边冷却效果不良也是影响叶片开裂的因素。

SiCf/SiC陶瓷基复合材料涡轮导叶热疲劳试验研究与损伤分析

针对2D编织SiCf/SiC陶瓷基复合材料(CMC)低压涡轮导叶开展热疲劳试验研究。基于SiCf/SiC-CMC不导电的特性,通过高频电磁感应加热金属传热结构,再由金属热辐射加热CMC试件的方式建立热疲劳试验系统。开展了最高温度902℃且模拟CMC导叶径向温差的热疲劳试验。经过1000循环后,叶片质量减小,叶盆及叶背表面粗糙度明显增大,未出现破坏性长裂纹。通过电镜观测发现,叶片表面出现基体脱落形成的凹坑。对试验后的叶片表面及内部材料进行元素分析对比,发现叶片表面基体脱落处的SiC纤维出现了明显的氧化现象。

火电厂锅炉再热器联络管裂纹分析及处理

某火电厂亚临界锅炉墙式再热器蒸汽出口至屏式再热器联络管母管及排空气管接管座产生裂纹发生渗漏。通过对墙式再热器出口管道排空气管接管座裂纹特征、结构型式、管道现场布置情况、运行环境等方面进行综合分析,认为排空气管道安装布置不合理,无保温措施,导致冷凝水倒流,形成热疲劳裂纹并逐步延伸扩展。确认产生裂纹的原因后,优化管道安装布置、对接管座结构型式做出改进并对产生裂纹的管道进行了更换,改进后锅炉运行约1.8×10^4 h后复检无缺陷。