核電汽輪機低壓轉子葉根槽應力腐蝕與安全性評估.pdf

1、核電已經成為我國能源戰(zhàn)略結構的重要組成部分。作為核電系統(tǒng)二回路中的核心裝置，核電汽輪機尤其是其低壓轉子有多級葉輪處于濕蒸汽環(huán)境下工作。部分葉輪和葉根槽表面存在凝結液滴、液膜或溶液干涸殘留物，同時汽輪機轉子葉根槽承受較高載荷，很容易產生應力腐蝕破環(huán)，對核電系統(tǒng)的安全運行影響很大。我國制造核電汽輪機的歷史較短，核電汽輪機應力腐蝕研究基礎薄弱，實驗和運行數(shù)據(jù)積累少，應力腐蝕安全性設計還往往停留在單純限制應力的低層面上，沒有充分考慮材料抗腐蝕特

2、性、腐蝕環(huán)境和時間效應，與國外相比差距很大。
　　本文從核電汽輪機運行環(huán)境入手，通過分析確定核電汽輪機低壓轉子葉根槽是應力腐蝕的高危部位。選擇核電汽輪機轉子用鋼25％Cr為對象，設置了模擬實驗環(huán)境，進行了材料腐蝕裂紋擴展速率的實驗研究。將金屬材料應力腐蝕基礎理論、應用模型與汽輪機結構有限元分析結合起來，完成了國產某型核電汽輪機低壓轉子葉根槽應力腐蝕壽命計算及安全性評估。
　　1）核電汽輪機的腐蝕環(huán)境分析：分析蒸汽參數(shù)在汽輪機

3、流程中的變化和凝結水的分布形態(tài)；分析腐蝕介質的來源和屬性；分析汽輪機轉子應力載荷；選定國產某型核電汽輪機低壓轉子的第五、六、七級和第十級葉根槽應力腐蝕的高危區(qū)域為本文研究對象。
　　2）轉子材料應力腐蝕實驗研究：核電汽輪機應力腐蝕的實驗設計，選擇25%Cr國產某型核電汽輪機低壓轉子用鋼為實驗材料，制作標準緊湊拉伸試樣，設置除氣10%NaOH、含氧10%NaOH、除氣1%NaOH+0.1NaCl和除氣純水四種極端腐蝕環(huán)境為實驗工況，

4、實驗中實時測量裂紋長度變化。通過實驗最終獲得一組與腐蝕環(huán)境相對應的應力腐蝕裂紋擴展速率與應力強度因子的關系曲線。
　　3）應力腐蝕壽命計算：獲取腐蝕環(huán)境下的結構應力腐蝕裂紋萌生壽命；以此為輸入數(shù)據(jù)，基于Paris和Clark模型研究汽輪機應力腐蝕裂紋擴展問題，獲得葉根槽應力腐蝕裂紋擴展數(shù)據(jù)。比較表明，在高腐蝕環(huán)境和高應力載荷下兩種模型的計算結果有所差異，Clark模型未能反映裂紋區(qū)力學參數(shù)的變化細節(jié)，用以判斷應力腐蝕安全性存在一定