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30cr1mo1v钢高温低周疲劳中的软化特性

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中国电机工程学报 2006年第16期26卷 133-136页

作者：毛雪平马志勇王罡刘亚雄华北电力大学动力系暨电站设备状态监测与控制教育部重点实验室北京市昌平区102206 广平化工实业有限公司广东省恩平市529400

软化是高温长期运行部件的主要特征,软化意味着材料性能的降低。为了探讨软化对材料低周疲劳特性的影响,对30cr1mo1v转子钢进行了应变控制中断低周疲劳试验。试验温度为540℃和565℃,应变幅为0.2%～1.0%,采用拉压对称三角波。基于试验结... 详细信息

软化是高温长期运行部件的主要特征,软化意味着材料性能的降低。为了探讨软化对材料低周疲劳特性的影响,对30cr1mo1v转子钢进行了应变控制中断低周疲劳试验。试验温度为540℃和565℃,应变幅为0.2%～1.0%,采用拉压对称三角波。基于试验结果,建立了疲劳损伤与低周疲劳寿命之间的关系。通过对试验试样的维氏硬度进行检测,得到了带有硬度修正的低周疲劳应变-寿命修正公式,并对修正公式的有效性进行了检验。结果表明,硬度修正公式在循环寿命小于0.5倍寿命分数时有效,而在循环寿命大于0.5倍时,则存在高估剩余寿命的危险。在同一硬度下,对不同温度和应变,损伤是不同的,应变越小,损伤越大;温度越高,损伤越小。

关键词： 30cr1mo1v钢疲劳损伤硬度

汽轮机转子30cr1mo1v钢长期服役状态下的高温疲劳行为

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材料工程 2012年第11期40卷 38-41,96页

作者：严益民胡正飞林富生赵双群同济大学材料科学与工程学院上海200092 上海发电设备成套设计研究所上海200240

研究了已服役16年的汽轮机30cr1mo1v高中压转子钢的高温疲劳性能。选取高应力段、高温段和中压段等3个典型部位切向样品进行538℃条件下的低周疲劳性能和疲劳裂纹扩展速率性能比较试验,试验结果表明,高温段的疲劳性能劣化最严重,高应力... 详细信息

研究了已服役16年的汽轮机30cr1mo1v高中压转子钢的高温疲劳性能。选取高应力段、高温段和中压段等3个典型部位切向样品进行538℃条件下的低周疲劳性能和疲劳裂纹扩展速率性能比较试验,试验结果表明,高温段的疲劳性能劣化最严重,高应力段次之。相应的微观结构观察发现,30cr1mo1v转子钢原始的回火索氏体组织发生了明显的分解,这一现象在高温和高应力段材料中表现更为明显,碳化物粗化或球化严重,晶界碳化物呈连续链状分布,在高温段的晶界处还发现了少量的蠕变孔洞,这些微观结构现象应是材料性能退化的原因。

关键词： 30cr1mo1v钢低周疲劳疲劳裂纹扩展速率高温退化长期服役

长期服役后高中压转子30cr1mo1v钢的性能研究

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动力工程学报 2012年第5期32卷 414-419页

作者：赵双群林富生上海发电设备成套设计研究院上海200240

通过室温拉伸、高温拉伸和冲击等试验研究了经过长期服役后的高中压转子30cr1mo1v钢不同位置的性能变化,并分析了转子强度和韧性变化的原因.结果表明:转子服役温度高的部位碳化物的形貌、分布和大小均发生变化,贝氏体和铁素体中的碳化... 详细信息

通过室温拉伸、高温拉伸和冲击等试验研究了经过长期服役后的高中压转子30cr1mo1v钢不同位置的性能变化,并分析了转子强度和韧性变化的原因.结果表明:转子服役温度高的部位碳化物的形貌、分布和大小均发生变化,贝氏体和铁素体中的碳化物析出、聚集或长大,而原奥氏体晶界和贝氏体与铁素体边界处碳化物析出增多,碳化物颗粒变得粗大;不同位置的拉伸性能差别不大,服役温度最高位置的拉伸强度最低,冲击韧性下降;不同部位总冲击能量的降低主要表现为裂纹形成能的降低,而裂纹扩展能区别很小;高中压转子30cr1mo1v钢服役时高温位置的韧脆性转变温度(FATT50)比低温位置明显升高.

关键词：高中压转子 30cr1mo1v钢长期服役拉伸性能冲击性能韧脆性转变温度

高温氧化对30cr1mo1v钢蠕变-疲劳裂纹扩展速率的影响

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动力工程学报 2011年第6期31卷 481-484页

作者：任延杰陈荐何建军邱伟陈建林周鹏展长沙理工大学能源高效清洁利用湖南省普通高等学校重点实验室长沙410076

在室温、540℃和650℃下,分别研究了空气或氩气气氛中氧化对30cr1mo1v钢蠕变-疲劳裂纹扩展速率的影响.结果表明:在高温下,在空气中和加载频率较低时,30cr1mo1v钢的裂纹扩展速率均明显增加.在加载过程中引入保载时间,空气中30cr1mo1v钢... 详细信息

在室温、540℃和650℃下,分别研究了空气或氩气气氛中氧化对30cr1mo1v钢蠕变-疲劳裂纹扩展速率的影响.结果表明:在高温下,在空气中和加载频率较低时,30cr1mo1v钢的裂纹扩展速率均明显增加.在加载过程中引入保载时间,空气中30cr1mo1v钢的裂纹扩展速率明显高于惰性环境中,说明氧化影响着疲劳裂纹扩展行为.在惰性气氛中,裂纹扩展速率随保载时间的延长而增大.在空气中,当保载时间超过60 s时,裂纹扩展速率随时间呈线性比例增大,表明此时裂纹扩展行为与时间因素相关.

关键词： 30cr1mo1v钢高温氧化蠕变疲劳裂纹扩展速率保载时间

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30cr1mo1v钢蠕变性能研究

理化检验（物理分册） 2000年第1期36卷 10-12页

作者：李静周健龙李春风金宁哈尔滨汽轮机有限责任公司哈尔滨150046

测试了 30 cr1 mo1 v钢的蠕变极限 ,通过透射电镜对稳态蠕变阶段位错的结构、分布、组态及其运动方式进行了探讨。试验结果表明 ,蠕变稳态阶段位错的运动是以滑移为主 ,稳态蠕变速率受位错的攀移控制。

关键词：蠕变位错形变强化 30cr1mo1v钢

30cr1mo1v转子钢蠕变-疲劳交互作用的实验研究

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中国电机工程学报 2004年第2期24卷 206-209页

作者：毛雪平刘宗德杨昆安江英蒲泽林华北电力大学动力系北京102206

对30cr1mo1v转子钢进行了应变保持的蠕变-疲劳交互作用试验,试验温度为540℃和565℃,应变幅为0.6%～1.2%,拉压对称梯形波,保持时间为10s,20s,60s.对该材料蠕变-疲劳交互作用下的应力松弛现象及应变-寿命规律进行了研究.实验结果表明,随... 详细信息

对30cr1mo1v转子钢进行了应变保持的蠕变-疲劳交互作用试验,试验温度为540℃和565℃,应变幅为0.6%～1.2%,拉压对称梯形波,保持时间为10s,20s,60s.对该材料蠕变-疲劳交互作用下的应力松弛现象及应变-寿命规律进行了研究.实验结果表明,随着控制应变幅的增加,第1、3阶段比例均呈增加趋势,第2阶段的比例呈现减小趋势;以应力下降比率作为参考变量,在整个寿命周期内,拉应力松弛与压应力松弛基本一致,应力下降比率基本相同.给出了基于应变范围划分法和基于频率修正的Coffin-Manson公式的寿命方程.从实验结果来看,将30cr1mo1v转子钢的使用温度提高到565℃是可行的.

关键词：汽轮机 30cr1mo1v钢转子钢蠕变疲劳实验

加载速率对30cr1mo1v汽轮机转子钢低周疲劳特性的影响

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动力工程学报 2010年第9期30卷 711-714,719页

作者：陈荐何建军孙清民任延杰付浩胡敏长沙理工大学能源与动力工程学院长沙410076

以30cr1mo1v汽轮机转子钢为研究材料,选取0.1%/s、0.3%/s和0.5%/s的加载速率,采用控制总应变的方法,在RDL 05电子蠕变疲劳试验机上研究了加载速率对材料低周疲劳特性的影响.同时,还提出在538℃下加载速率对30cr1mo1v汽轮机转子钢应力和... 详细信息

以30cr1mo1v汽轮机转子钢为研究材料,选取0.1%/s、0.3%/s和0.5%/s的加载速率,采用控制总应变的方法,在RDL 05电子蠕变疲劳试验机上研究了加载速率对材料低周疲劳特性的影响.同时,还提出在538℃下加载速率对30cr1mo1v汽轮机转子钢应力和低周疲劳寿命影响的关系式以及低周疲劳寿命与总应变幅值的关系式.结果表明:在538℃时,随着加载速率的提高,转子钢循环应力增大,低周疲劳寿命延长;在同一应变下,加载速率越大,所对应的应力幅值越大;随着应变幅值的增大,应力增大,低周疲劳寿命缩短.

关键词：汽轮机转子 30cr1mo1v钢低周疲劳加载速率寿命预测

基于电阻法的30cr1mo1v汽轮机转子钢蠕变寿命研究

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基于电阻法的30Cr1Mo1V汽轮机转子钢蠕变寿命研究

作者：袁立方长沙理工大学

学位级别：硕士

汽轮机转子由于长期承受温度载荷和应力载荷的作用,发生蠕变损伤,导致材料性能劣化,加剧转子的寿命消耗。因此,准确预测转子部件的损伤和蠕变剩余寿命,对防止非计划停车、拟订合理的维护和检修计划、保证生产和设备安全具有重要的实际... 详细信息

汽轮机转子由于长期承受温度载荷和应力载荷的作用,发生蠕变损伤,导致材料性能劣化,加剧转子的寿命消耗。因此,准确预测转子部件的损伤和蠕变剩余寿命,对防止非计划停车、拟订合理的维护和检修计划、保证生产和设备安全具有重要的实际意义。目前已发展的转子蠕变寿命的研究方法主要有解析和数值分析方法、有损评价方法和无损评价方法。解析和数值分析方法由于所需数据比较多,计算难度大,限制了其在工程上的应用;有损评价方法由于所需时间较长、要从转子上切割试样而受到限制;无损评价方法可在较短时间内,对较多部位进行寿命诊断,而且计算简单,在工程上得到了应用与发展。电阻法是基于损伤过程中电阻值的变化来预测损伤和剩余寿命的一种无损诊断新方法,具有操作简单、能较为直观反映材料的内部损伤的优点。本文结合电阻法等分析方法,对国产汽轮机转子钢30cr1mo1v时效老化损伤、常温拉伸损伤及蠕变寿命消耗进行了研究。开展的主要工作和研究结果如下:1、在630℃下进行了30cr1mo1v钢200h、500h、800h、1000h及1200h的高温时效实验,利用电阻法、硬度法、金属夏比冲击断口测定方法,结合微观组织分析对时效过程中材料电阻率、硬度、脆性转变温度及微观组织进行了研究。研究结果表明,电阻率随时效时间的增加而减小,材料硬度与电阻率变化以及脆性转变温度与电阻率变化具有线性关系,碳化物沿晶界析出和聚集、基体合金元素的贫化以及金属碳化物相结构变化导致材料电阻率、硬度及脆性转变温度发生变化。2、在常温下进行了30cr1mo1v转子钢200MPa、500MPa、630MPa、680MPa及730MPa的短时拉伸试验,利用电阻法测量了材料在拉伸过程中的损伤变化,结果表明材料在拉伸过程中的损伤量与电阻变化呈线性关系。3、在538℃、300MPa下进行30cr1mo1v转子钢100h、300h、400h、450h、500h及试样断裂时的蠕变试验,对蠕变试样的硬度、电阻及微观组织变化进行了研究。结合538℃下30cr1mo1v转子钢的蠕变断裂特性参数及Kachanov常数,对转子钢电阻变化与蠕变寿命消耗之间的关系进行了描述,得出了蠕变寿命分数与标准电阻的关系曲线。微观组织分析表明,在538℃下,蠕变裂纹呈穿晶和沿晶混合模式,蠕变过程中微观孔洞的形成与发展是材料电阻发生变化的原因。

关键词： 30cr1mo1v钢蠕变电阻时效拉伸损伤寿命

汽轮机转子钢30cr1mo1v低周疲劳特性研究

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汽轮机转子钢30Cr1Mo1V低周疲劳特性研究

作者：孙清民长沙理工大学

学位级别：硕士

汽轮机由于频繁的启停或大幅度负荷变动,汽轮机转子要经常承受快速加热或冷却引起的各种瞬态热应力和机械应力,导致局部区域发生塑性变形而产生低周疲劳,影响了汽轮机的安全运行。国内外学者关于载荷、温度和加载波形等影响汽轮机转子... 详细信息

汽轮机由于频繁的启停或大幅度负荷变动,汽轮机转子要经常承受快速加热或冷却引起的各种瞬态热应力和机械应力,导致局部区域发生塑性变形而产生低周疲劳,影响了汽轮机的安全运行。国内外学者关于载荷、温度和加载波形等影响汽轮机转子钢材料高温低周疲劳特性的因素进行了大量的研究,本文主要考虑了加载速率的影响,对低周疲劳特性进行了实验研究,对汽轮机转子的设计、安全运行等提供指导。本文采用轴向总应变控制,拉压对称三角波,应变范围为±0.4 %-±1.0%,应变比R=-1,应变速率分别选取0.1%/s,0.3%/s,0.5%/s,温度为538℃,对汽轮机转子钢30cr1mo1v材料进行了低周疲劳实验。分析了加载速率对低周疲劳特性的影响,结果表明随着加载速率的增加,循环应力随之增加,且循环应力随着循环次数的增加呈现软化特性;根据连续介质损伤力学对30cr1mo1v转子钢低周疲劳损伤演化方程进行了推导,并采用应力幅值法测量材料的损伤,在不同应变幅下,30cr1mo1v转子钢低周疲劳损伤演化方程中的损伤指数α随着加载速率的增加而增加,且α与加载速率成线性关系;同等应变幅下,当10-3s-1≤ε?≤0.2s-1时,加载速率对30cr1mo1v转子钢低周疲劳损伤的影响较大,随着加载速率的增加,该材料的高温低周疲劳损伤减小。在此加载速率范围之外,加载速率的变化对损伤的影响很小,可以不考虑加载速率的影响;而且在同一加载速率下,该材料的高温低周疲劳损伤随着应变幅的加大而增大。在538℃下,研究了加载速率对30cr1mo1v转子钢低周疲劳寿命的影响,结果表明,在同一应变下,随着加载速率的增加,寿命增加;在大应变处加载速率对寿命的影响较小,随着应变的减小,加载速率的影响效果加大。另外,随着应变的增加,寿命减小。并通过修正的频率修正公式、Masson-Coffin公式和拉伸滞后能损伤函数法进行了寿命预测,并将这三种方法对寿命的预测能力进行了比较,结果表明,考虑加载速率对寿命影响的频率修正公式有着良好的预测效果,而Masson-Coffin公式和拉伸滞后能损伤函数法的预测能力相对较差。对30cr1mo1v转子钢断口和断口纵向剖面进行了扫描电镜显微分析,从断口分析可以看出,其断口分为裂纹源区、裂纹扩展区、瞬断区三个区域。其中裂纹源区较为光滑、平坦;裂纹扩展区裂纹数量较多,裂纹向一个方向扩展,此阶段裂纹扩展速率较为缓慢,但却占据着整个寿命的绝大部分;瞬断区断口比较粗糙,且与前两区呈现一定角度的剪切唇。裂纹起源于试样表面的缺陷处,较低加载速率下的断口氧化程度相对严重,主要是由于在较低加载速率下,试样在高温环境下的时间相对较长,氧化更为充分,裂纹尖端氧化更为严重。这些氧化物促进了裂纹扩展,加快了裂纹扩展速率,降低了疲劳寿命。从断口的纵向剖面分析可以看到,裂纹氧化较为严重,其表面覆盖有氧化层。裂纹表面及其附近处的熔珠较多,而离裂纹较远处的其他区域氧化物较少。

关键词：汽轮机转子 30cr1mo1v钢高温低周疲劳加载速率损伤寿命预测微观分析