氧化层对10％Cr耐热钢蠕变疲劳寿命的影响.pdf

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1、分类号TH114学号151020122密级全日制学术型硕士学位论文题目氧化层对10%Cr耐热钢蠕变疲劳寿命的影响作者姓名宋冬行导师姓名、职称崔璐副教授学科(专业)名称动力机械及工程提交论文日期2018年5月25日学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究

2、所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：____________日期：____________学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：_______

3、___日期：__________导师签名：__________日期：__________I中文摘要论文题目：氧化层对10%Cr耐热钢蠕变疲劳寿命的影响专业：动力机械及工程硕士生：宋冬行(签名)指导教师：崔璐(签名)摘要随着社会经济的不断发展，不断的有新能源并入电网发电。新能源在供应上的间歇性导致了电网电力输出的不稳定，这就需要火力发电机组不断地进行调峰作业，以保证电力输出的稳定。机组部件常见的结构不连续部位会引起多轴效应，借助有限元手段对不同应力集中系数下的圆形缺口试样多轴度进行分析可发现，三轴度

4、的最大值并不位于材料的表面上，而是位于表面以下不与空气环境接触。以往对汽轮机转子等高温部件的设计研发，没有考虑到氧化对材料蠕变疲劳寿命的影响。这容易使部件的设计和寿命评估过分保守，而使高温构件不能发挥其最大潜能而造成浪费，甚至设计余量不足给机组安全可靠运行带来严重的安全隐患。本文选用超超临界汽轮机转子用10%Cr耐热钢作为试验材料，具体型号为X12CrMoWVNbN10-1-1，分别在真空和大气环境下进行高温试验，探究氧化层对10%Cr耐热钢蠕变疲劳寿命的影响。蠕变疲劳试验分别选取超超临界汽轮机转

5、子的四种工况进行试验，即稳定运行（600℃）、热启动（550℃）、温启动（500℃）的和冷启动（300℃）。对两种条件的试验结果进行对比分析，以确定氧化对此耐热钢蠕变疲劳寿命的影响。并对试验后试样的微观组织、断口形貌和裂纹进行金相组织观察和扫描电子显微镜分析，以探究氧化条件下该材料的微观组织结构演变和损伤机理。实验结果表明：两种环境中，温度的升高和应变幅的增大均会减少10%Cr耐热钢的蠕变疲劳寿命。在相同的试验条件下，真空下的蠕变疲劳寿命总是低于大气环境下的蠕变疲劳寿命。氧化环境下该材料具有更强的

6、抵抗变形能力和抗疲劳性能。且在材料表面和裂纹表面形成致密的氧化物，防止材料内部被进一步氧化，对材料起着保护作用。此外，真空环境下裂纹尖端始终保持着较为锋利的结构，容易产生应力集中，而在大气环境下，由于氧化层的存在可以释放裂纹尖端处的集中应力现象，从而降低裂纹的扩展速率。因此，可以用锐化钝化机理来解释氧化层对10%Cr耐热钢蠕变疲劳寿命的影响。关键词：蠕变疲劳；汽轮机转子；耐热钢；高温氧化；寿命论文类型：基础研究（本文得到国家自然科学基金项目“超超临界汽轮机转子TMF损伤机理以及与本构模型的耦合”，

7、批准号：51305348的资助）II英文摘要Subject：EffectofOxideLayeronCreepFatigueLifeof10%CrHeatResistantSteelSpeciality：PowerMachineryandEngineeringName：SongDongxing(signature)Instructor：CuiLu(signature)ABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofsocialeconomy,newenergysourc

8、eshavebeencontinuouslyincorporatedintothepowergrid.Theintermittentsupplyofnewenergyleadstotheinstabilityofthepoweroutputofthegrid,whichrequiresthethermalpowergeneratingunittocontinuouslyperformpeakingoperationstoensurethestabilityofthepowerout