针对nicrmov型转子钢焊接接头组织与高周疲劳性能研究

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1、第35卷第2期上海金属Vo1．35，No．22013年3月SHANGHAIMETALSMarch，201317NiCrMoV型转子钢焊接接头组织与高周疲劳性能研究刘鹏刘霞芦凤桂。高玉来(1．上海大学材料科学与工程学院，上海200072；2．上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂，上海2002403．上海交通大学材料科学与工程学院，上海200240)【摘要】采用应力比R=一1的拉压高周疲劳实验，研究了汽轮机焊接模拟转子试样的高周疲劳裂纹的萌生与扩展过程，并通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)观察与分析了疲劳断口的形貌特征和微区成分。结果表

2、明：疲劳裂纹常在夹杂物和气孔等缺陷处萌生，进而以此为裂纹源，逐渐发生扩展，直至材料最终断裂失效。对于30Cr2Ni4MoV转子钢，夹杂物性质主要为氧化物(如CaO、SiO、A103和MgO等)，因此应严格控制钢中O、A1、Si、Mg、Ca等元素的含量。【关键词】转子钢焊接接头高周疲劳疲劳断口夹杂物INVESTIGATIoNoNTHESTRUCTUREANDHIGHCYCLEFATIGUEPRoPERTYoFTHEWELDEDJoINTMADEoFNiCrMoVROTORSTEELLiuPengLiuXiaLuFenggui。GaoYulaiS

3、choolofMaterialsScienceandEngineering，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China；2．ShanghaiTurbinePlant，Shanghai200240，China；3．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)【Abstract】Theinitiationandpropagationoffatiguecrackofthesimulat

4、ionrotorusedinsteamturbinewasinvestigatedbyemployingtherepeatedhighcycletensionandcompressiontestwithstressratioR=一1．Thefatiguefracturemorphologywasobservedbythescanningelectronmicroscope(SEM)，andthecompositionwasanalyzedbytheenergydispersivespectroscopy(EDS)．Theresultsshow

5、edthatthefatiguecrackwasinitiatedinthezonewhereinclusionand／orporesexisted，andthenthefatiguecrackpropagateduntilitsfracturefailure．Inparticular，theinclusionsin30Cr2Ni4MoVrotorsteelmainlyconsistedofoxidessuchasCaO，SiO2，A12O3andMgOetc．Sothecontentof0、Al、Si、MgandCaelementinrot

6、orsteelshouldbecontrolledstrictly．【KeyWords】RotorSteel，WeldedJoint，HighCycleFatigue，FatigueFracture，InC1nsi0n汽轮机是电力系统中的重大设备，而转子对熔炼、锻造和热处理设备的要求十分苛刻。则为其核心部件之一，其安全可靠性在很大程为了提高生产效率，焊接工艺被广泛应用于主度上决定了汽轮机能否正常运行⋯。但大尺寸要承力构件和大型电力设备组件中，如焊接的转子整锻件制造特别困难，成品率较低，而且型汽轮机转子等。然而，随着焊接工艺的引作者简介：刘鹏，

7、主要从事转子钢的疲劳性能测定与微观组织表征方向的研究，Email：liupeng9515@shu．edu．ca电话：021—56333446；18817597591通讯作者：芦凤桂，Email：lfgl19@sjtu．edu．cn，电话：021—34202814；高玉来，Email：ylgao@shu．edu．cn，电话：021—56332144第2期刘鹏等：NiCrMoV型转子钢焊接接头组织与高周疲劳性能研究21图8(a)和图8(b)分别是图7(c)llI号能谱样的疲劳裂纹起源于夹杂物和气孔等缺陷处，进而点和7(d)中Ⅳ号能谱点非金属夹杂物

8、能谱分析以此为裂纹源，逐渐发生扩展，形成一个近似圆状谱图。元素分析结果如表4和表5所示。由此可的疲劳源区。不论夹杂物的形状或种类，最终形成知点状夹杂物主要成分为Si