汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鋼12Cr低周疲勞試驗(yàn)及壽命預(yù)測研究.pdf

1、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子承受著復(fù)雜的多軸比例與非比例交互循環(huán)載荷的作用，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系十分復(fù)雜。這種復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)使得轉(zhuǎn)子材料的疲勞壽命大為減少，其疲勞損傷的累積也不斷增加。至今國內(nèi)外已發(fā)生過多起汽輪機(jī)斷軸毀機(jī)事故，通過對軸系斷口的分析，事故發(fā)生的根本原因大多為不穩(wěn)定運(yùn)行導(dǎo)致轉(zhuǎn)子局部應(yīng)力集中部位產(chǎn)生了較大的塑性應(yīng)變累積。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的壽命預(yù)測方法對于火力發(fā)電機(jī)組是否在安全范圍內(nèi)運(yùn)行至關(guān)重要。隨著蒸汽參數(shù)的不斷提高，國內(nèi)過去廣泛使用的Cr-Mo-V鋼的高溫

2、性能和持久強(qiáng)度已經(jīng)不能滿足要求，目前引進(jìn)的超超臨界機(jī)組均采用12Cr鋼作為新的轉(zhuǎn)子材料。國內(nèi)對于12Cr鋼的研究目前還比較少，尤其在低周疲勞試驗(yàn)和壽命評估上，鮮有文章發(fā)表，本文對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鋼12Cr的低周疲勞特性及疲勞壽命預(yù)測方法進(jìn)行了研究，具有很好的參考價(jià)值。
　　本文對兩種國產(chǎn)超（超）臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鋼12Cr進(jìn)行了540℃和593℃下的高溫低周疲勞試驗(yàn)，給出了12Cr疲勞試驗(yàn)循環(huán)穩(wěn)定階段的疲勞特性參數(shù)，利用傳統(tǒng)壽命預(yù)測模型Ma

3、nson-Coffin公式和基于總應(yīng)變能密度的壽命預(yù)測模型對12Cr鋼的低周疲勞壽命進(jìn)行分析，并比較了兩種方法預(yù)測效果的優(yōu)劣性。結(jié)果表明，12Cr鋼在高溫低周疲勞試驗(yàn)中呈現(xiàn)出明顯的循環(huán)軟化特性，且在540℃溫度時(shí)的疲勞壽命較高，基于總應(yīng)變能密度的壽命預(yù)測模型能準(zhǔn)確地預(yù)測12Cr鋼的低周疲勞壽命。根據(jù)試驗(yàn)所獲取的數(shù)據(jù)，采用Fortran語言與增量理論編寫了該材料的彈塑性本構(gòu)模型，并通過MSC.Marc的二次開發(fā)功能進(jìn)行了有限元實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證了