长期运行后汽轮机转子断裂力学性能研究

《长期运行后汽轮机转子断裂力学性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com2008年第1期东北电力技术9．’lllllll；研究长期运行后汽轮机转子断裂力学性能研究；：与习StudyonMechanicalPropertyofTurbineRotor应用一．RuptureafterLong—periodOperation张超群，吉建兵，孙永莹(1．东北电力科学研究院有限公司，辽宁沈阳110006；2．辽宁发电厂，辽宁抚顺113007；3．中国电力投资集团东北分公司，辽宁沈阳110179)摘要：通过对运行26万h汽轮机转子的解剖试验，测得CrMoV钢叶轮和CrMo钢大轴在538oc高

2、温和常温下的裂纹扩展速率、常温下的断裂韧性。试验结果表明，实际运行没有对转子材料的断裂力学性能产生明显影响。关键词：汽轮机转子；断裂力学性能；长期服役[中图分类号]TK263．6’1[文献标识码]B[文章编号]1004—7913(2008)01—0009-03火力发电厂汽轮机转子在启停机和变工况运行2试验方案时，由于蒸汽温度的变化使转子表面和心部之间存在温差，在转子中产生温差应力。启动和停机过程对每一组材料进行裂纹扩展速率试验和断裂韧中转子中的温度应力是变化的，一次启停机过程将度测试。试样编号采用3位数，第1位为材料组别造成一次大的应力循环，一次变工况过程

3、将造成一号，后2位为顺序编号。次较小的应力循环，使转子材料受到疲劳损伤。应裂纹扩展速率试验在MTS材料试验机上进行，力循环幅度与温度变化速度有关，汽轮机转子的设试验频率为5Hz，应力比为0．1，试验温度分别为计寿命是有限的，除考虑高温下材料的蠕变性能高温(538℃)和常温。采用紧凑拉伸(CT)试外，最主要的是启停机时转子的升降温速度和启停样，每组材料准备3个紧凑拉伸(CT)试样，如次数。果前2个试样的数据重复性好，则第3个试样用来为研究长期运行对汽轮机转子材料实际疲劳性进行常温(室温25℃)裂纹扩展速率试验。共进能的影响，为火力发电机组的寿命评估提供基础数

4、行9个试样的高温试验，3个试样的常温试验。据，对某电厂运行26万h的汽轮机转子解剖取样，断裂韧度测试按GB4161-84《金属材料平面进行断裂力学性能研究。应变断裂韧性，c试验方法》规定进行。对每组材料取5个试样，采用紧凑拉伸(CT)试样，试验1试样基本情况温度为常温。某电厂11号机为前东德产ZK一80—32—18Z3试验结果型50MW汽轮机，运行温度为500℃，压力7．25MPa，1958年出厂，1960年10月投运，1999年报3．1裂纹扩展速率试验废，累计运行26万h，启停机2030次。采用恒定载荷幅度的方法进行裂纹扩展速率试出厂资料中没有转子材料的

5、牌号，经光谱分验，随着裂纹的扩展，应力强度因子幅度AK增析，转子大轴材料为CrMo钢(相当于35CrMo大，相应的裂纹扩展速率da／dN加快，因此，采钢)。调速级叶轮材料为CrMoV钢。用1个试样可得到1组AK—da／dN试验结果。在根据转子的结构特点和材质情况，对转子进行双对数坐标上△—da／dN数据点基本成线性关系，解剖取样，将取样分为4组，第1组为调速级叶轮满足Paris公式da／dN：C(AK)“，按Paris公式(CrMoV钢)，第2、3组为温度最高的调速级表面对其进行回归处理，得回归曲线如图1、图2所和心部2个位置(损伤最严重位置)，第4组为轴

6、示。端推力瓦处(该处温度接近常温，受力很小，可由图1、图2的试验结果可以看出，调速级叶代表原始无损伤情况)。轮材料CrMoV钢(第1组材料)的裂纹扩展速率维普资讯http://www.cqvip.com10东北电力技术2008年第1期10一比大轴材料(第2、3、4组)低。对于大轴材料而言，未承受高温和高应力的轴端推力瓦处(第4／’‘V／／／‘组)的裂纹扩展速率比第2、3组材料高。对于同10·403姆-‘一组材料，常温下的裂纹扩展速率比高温下低。I‘

7、I·J，．对高温下的裂纹扩展速率按各组材料进行回归处理，得Paris公式da／dN=Co(AK)系数和10-

8、·．，．∥指数n(见表1)。表1裂纹扩展速率试验数据回归结果组号温度／C0(×10一。)n1ZU0UlUU15384712．52△／(MPa’”25383O．763．326图1常温试样试验结果35388．3563．719。，．z45383．7674．044⋯-V。10。。4组材料在高温(538℃)和常温(25℃)，·第一组一￡-第二组／口声-，下的裂纹扩展速率如图3所示，按95％置信度得姆-第=妇一一，f，到的分散带上下限为·第四组’。上限：da／dN=1．259×10矗(△)·10-3，下限：da／dN=1．259×10(△)^0‘·口：蠢3．2断裂韧度

9、试验．．·试样用线切割开口后，用疲劳试验机预制裂特列付l苷，．卉，