超超临界汽轮机高中压转子用钢裂纹扩展行为研究
在高温工程部件中存在着缺陷和瑕疵，在长期服役情况下，这些缺陷可能萌生裂纹并逐渐扩展。为了提高部件的可靠性和对其运行寿命进行较为精确的预测，有必要对其材料的高温裂纹扩展行为进行研究。转子工作在高温应力条件下，其裂纹扩展行为受蠕变条件影响，同时由于电站更为弹性的服役模式导致更频繁的启停事件和更多的载荷变化情况，蠕变-疲劳也越来越影响裂纹扩展行为。因此有必要对这两种条件下的裂纹扩展行为进行研究。 本文对超（超）临界汽轮机高中压转子用钢1Cr10Mo1W1NiVNbN的裂纹扩展行为进行了研究。采取紧凑拉伸（CT）试样，开展了600℃下的蠕变裂纹开裂扩展试验和蠕变-疲劳裂纹开裂扩展试验。采用直流电位法（DC）测定了不同条件下的蠕变裂纹扩展速率，分析了不同应力条件对裂纹萌生时间和扩展速率的影响，拟合得到了不同条件下得裂纹扩展速率公式。通过金相显微镜（OM）和扫描显微镜（SEM）观察了不同试验条件的裂纹形貌，分析了蠕变（蠕变-疲劳）裂纹开裂扩展方式。 研究结果表明：初始应力越高，蠕变裂纹萌生时间越短，裂纹扩展初始速率越高，裂纹扩展到相同长度所需的时间也越短；应力强度因子较好地描述了不同条件下本试验材料的蠕变裂纹扩展速率；应力强度因子较低的条件下，裂纹附近有比较明显的蠕变孔洞，裂纹主要以沿晶方式扩展；应力强度因子较高情况下，裂纹以穿晶沿晶结合的方式扩展。 蠕变-疲劳条件下，裂纹以沿晶穿晶混合方式扩展。保持时间较短的情况下，蠕变-疲劳裂纹萌生所需时间也较短；随着保持时间增长，蠕变-疲劳裂纹萌生扩展所需时间变长，沿晶扩展比例逐渐增加。
- 作者：
- 侍克献
- 学位授予单位：
- 上海发电设备成套设计研究院
- 专业名称：
- 动力机械及工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2009年
- 导师姓名：
- 林富生
- 中图分类号：
- TK263.61
- 关键词：
- 超超临界汽轮机；转子钢；裂纹扩展；疲劳蠕变；断裂力学
- Rotor steel；Compact tension (CT) specimens；Creep；Creep-fatigue；Fracture；Crack growth