超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超臨界機(jī)組由于具有較高的效率和良好的起停性能,受到各國的重視,超臨界機(jī)組已經(jīng)成為中國電力技術(shù)發(fā)展的方向.發(fā)展超臨界機(jī)組的關(guān)鍵在于高溫材料的特性.在國外,Cr-Mo-V鋼作為超臨界機(jī)組的轉(zhuǎn)子鋼已有相當(dāng)長時(shí)間了.在中國第一臺國產(chǎn)超臨界機(jī)組的投標(biāo)中,各生產(chǎn)廠家均選用Cr-Mo-V鋼作為高中壓轉(zhuǎn)子的材料,但有關(guān)國產(chǎn)Cr-Mo-V鋼材料的試驗(yàn)結(jié)果尚未見諸報(bào)道.該文針對30CrlMolV轉(zhuǎn)子鋼在超臨界機(jī)組溫度565℃的高溫低周疲勞性能、蠕變性能和蠕

2、變疲勞交互作用性能以及高溫時(shí)效組織變化進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,分析了30CrlMolV轉(zhuǎn)子鋼用于565℃溫度的可行性.在540℃和565℃下進(jìn)行了30CrlMolV鋼的低周疲勞試驗(yàn),從低周疲勞性能的角度探討30CrlMolV轉(zhuǎn)子鋼用于565℃下的可行性;通過中斷試驗(yàn)和維氏硬度檢測,建立了考慮硬度變化的低周疲勞修正曲線,并對硬度修正的有效性進(jìn)行了檢驗(yàn);利用金相顯微鏡和掃描電鏡對疲勞損傷機(jī)理進(jìn)行探討,并對疲勞裂紋進(jìn)行了的統(tǒng)計(jì)分析.結(jié)果表明:當(dāng)溫度從

3、540℃上升到565℃時(shí),30CrlMol V鋼疲勞壽命略有減少;30CrlMolV鋼在565℃下的低周疲勞特性與30Cr2MoV鋼在550℃下的低周疲勞性能處于同一水平,從低周疲勞性能來看,將30CrlMolV鋼用作超臨界機(jī)組轉(zhuǎn)子材料是基本可行的;30CrlMolV轉(zhuǎn)子鋼的低周疲勞損傷曲線具有強(qiáng)烈的非線性,損傷與應(yīng)變幅大小有關(guān),在540 ℃和565℃下進(jìn)行了30CrlMolV鋼的蠕變試驗(yàn),采用θ函數(shù)法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,將θ函數(shù)法求得

4、最小蠕變速度用于Norton損傷經(jīng)驗(yàn)公式,從而從蠕變?nèi)^程角度考察了蠕變損傷;在比較Norton損傷和Kachanov損傷的基礎(chǔ)上,提出了基于蠕變硬化理論的Kachanov損傷修正公式;通過中斷實(shí)驗(yàn)和維氏硬度檢測得到了考慮硬度修正的蠕變斷裂特性參數(shù),并對考慮硬度修正的蠕變斷裂特性參數(shù)的有效性進(jìn)行了檢驗(yàn),借助金相顯微鏡和掃描電鏡對該材料在此兩種溫度下的蠕變損傷機(jī)理進(jìn)行分析.在540℃和565℃下進(jìn)行10~60s應(yīng)變保持的疲勞-蠕變交互作用

5、試驗(yàn).對應(yīng)變保持期內(nèi)應(yīng)力下降規(guī)律進(jìn)行了分析,采用線性累計(jì)損傷法、頻率修正法、應(yīng)變范圍劃分法、應(yīng)變能劃分法和等效應(yīng)變法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.采用壽命因子和標(biāo)準(zhǔn)偏差作為量化標(biāo)準(zhǔn),對上述幾種常用的疲勞-蠕變壽命預(yù)測方法的有效性進(jìn)行了比較分析;基于等效應(yīng)變得到了蠕變-疲勞交互作用下的臨界損傷公式和硬度修正壽命公式;借助金相顯微鏡和掃描電鏡對該材料在此兩種溫度下的疲勞-蠕變的損傷機(jī)理進(jìn)行分析.在540℃、565℃和660℃溫度下進(jìn)行10-1000小