汽輪機轉子鋼12Cr低周疲勞試驗及壽命預測研究.pdf

1、汽輪機轉子承受著復雜的多軸比例與非比例交互循環(huán)載荷的作用，應力應變關系十分復雜。這種復雜的應力狀態(tài)使得轉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。至今國內外已發(fā)生過多起汽輪機斷軸毀機事故，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)定運行導致轉子局部應力集中部位產(chǎn)生了較大的塑性應變累積。汽輪機轉子的壽命預測方法對于火力發(fā)電機組是否在安全范圍內運行至關重要。隨著蒸汽參數(shù)的不斷提高，國內過去廣泛使用的Cr-Mo-V鋼的高溫

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

3、nson-Coffin公式和基于總應變能密度的壽命預測模型對12Cr鋼的低周疲勞壽命進行分析，并比較了兩種方法預測效果的優(yōu)劣性。結果表明，12Cr鋼在高溫低周疲勞試驗中呈現(xiàn)出明顯的循環(huán)軟化特性，且在540℃溫度時的疲勞壽命較高，基于總應變能密度的壽命預測模型能準確地預測12Cr鋼的低周疲勞壽命。根據(jù)試驗所獲取的數(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模型，并通過MSC.Marc的二次開發(fā)功能進行了有限元實現(xiàn)，驗證了