超臨界汽輪機轉子材料特性的實驗研究.pdf

1、超臨界機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,超臨界機組已經(jīng)成為中國電力技術發(fā)展的方向.發(fā)展超臨界機組的關鍵在于高溫材料的特性.在國外,Cr-Mo-V鋼作為超臨界機組的轉子鋼已有相當長時間了.在中國第一臺國產(chǎn)超臨界機組的投標中,各生產(chǎn)廠家均選用Cr-Mo-V鋼作為高中壓轉子的材料,但有關國產(chǎn)Cr-Mo-V鋼材料的試驗結果尚未見諸報道.該文針對30CrlMolV轉子鋼在超臨界機組溫度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效組織變化進行了實驗研究,分析了30CrlMolV轉子鋼用于565℃溫度的可行性.在540℃和565℃下進行了30CrlMolV鋼的低周疲勞試驗,從低周疲勞性能的角度探討30CrlMolV轉子鋼用于565℃下的可行性;通過中斷試驗和維氏硬度檢測,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行了檢驗;利用金相顯微鏡和掃描電鏡對疲勞損傷機理進行探討,并對疲勞裂紋進行了的統(tǒng)計分析.結果表明:當溫度從

3、540℃上升到565℃時,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鋼用作超臨界機組轉子材料是基本可行的;30CrlMolV轉子鋼的低周疲勞損傷曲線具有強烈的非線性,損傷與應變幅大小有關,在540 ℃和565℃下進行了30CrlMolV鋼的蠕變試驗,采用θ函數(shù)法對實驗數(shù)據(jù)進行處理,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;通過中斷實驗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)的有效性進行了檢驗,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理進行分析.在540℃和565℃下進行10~60s應變保持的疲勞-蠕變交互作用

5、試驗.對應變保持期內(nèi)應力下降規(guī)律進行了分析,采用線性累計損傷法、頻率修正法、應變范圍劃分法、應變能劃分法和等效應變法對實驗數(shù)據(jù)進行處理.采用壽命因子和標準偏差作為量化標準,對上述幾種常用的疲勞-蠕變壽命預測方法的有效性進行了比較分析;基于等效應變得到了蠕變-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-蠕變的損傷機理進行分析.在540℃、565℃和660℃溫度下進行10-1000小