核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命研究

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1、第51卷第22期机械工程学报Vl01．51NO．2220l5年11月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGNOV．2015DoI：10．3901／JME．2015．22．152核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的研究木史进渊(上海发电设备成套设计研究院上海200240)摘要：提出核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的计算与评定方法。介绍核电汽轮机转子的低周疲劳与高周疲劳的应力幅与应力范围、低周疲劳裂纹扩展寿命与高周疲劳扩展寿命的计算方法。给出了核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展日历寿命的计算与评定方法，以

2、及1000Mw级核电汽轮机焊接低压转子疲劳裂纹扩展日历寿命的计算与改进的应用实例。结果表明，高周疲劳对汽轮机转子疲劳裂纹扩展日历寿命有比较大的影响，新研制核电汽轮机的转子结构设计和在役核电汽轮机的转子安全性评定，需要评估转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命。关键词：核电汽轮机；转子；裂纹扩展寿命；低周疲劳；高周疲劳中图分类号：TK263StudyonCrackPropagationLifeunderLowCycleFatigueandHighCycleFatigueofNuclearSteamTurbineRotorsSHIJinyuan(ShanghaiPowerEquip

3、mentResearchInstitute，Shanghai200240)Abstract：Thecalculationandassessmentmethodsforthecrackpropagationlifeunderlowcyclefatigueandhighcyclefatigueofnuclearsteamturbinerotorsispresented．Thelowhighfatiguecyclestressamplitudeandstressrangeaswellasthecrackpropagationlifecalculationmethodsforlowcyclef

4、atigueandhighcyclefatigueofnuclearsteamturbinerotorsareintroduced．Thecalculationandassessmentmethodsforthecrackpropagationcalendarlifeunderlowcyclefatigueandhighcyclefatigueofnuclearsteamturbinerotorsaregiventogetherwithanapplicationexampleforcalculationandimprovementofthefatiguecrackpropagation

5、calendarlifeofalowpressureweldedrotorfor1000MWnuclearsteamturbines．Theexampleresultsindicatethatefectofthehighcyclefatigueonthefatiguecrackpropagationcalendarlifeofnuclearsteamturbinerotorsisbigger,itisnecessarythatassessmentforthecrackpropagationlifeunderlowcyclefatigueandhighcyclefatigueofroto

6、rsintherotorstructuredesignofnewdevelopmentfornuclearsteamturbineandtherotorsafetyassessmentforoperationsteamturbinefornuclearpowerplants．Keywords：nuclearsteamturbine；rotor；crackpropagationlife；lowcyclefatigue；highcyclefatigue劳裂纹扩展寿命的计算与评定方法有待深入研究。0前言在核电汽轮机的起动或停机的瞬态变工况过程中，由于热应力与离心应力的作用，有可能导致核电汽轮

7、发电机组的长周期安全服役，急需可核电汽轮机转子裂纹(或缺陷)的低周疲劳扩展【4J。靠性预测方法和关键部件寿命评定方法。文献[1—3]在核电汽轮机的起动或停机过程中，由于转子沿半给出了汽轮发电机组的可靠性预测方法，经电站现径方向温度分布不均匀会产生比较大的热应力，按场运行验证，可靠性预测的精度还比较高。核电汽弹性应力计算方法得出的热应力有可能超过材料的轮机转子的尺寸大、价格昂贵且寿命要求长，是核屈服极限，同时考虑热载荷与力载荷引起的合成应电汽轮发