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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
导　师: 陈荐
学　校: 长沙理工大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 30Cr1Mo1V钢 蠕变 电阻 时效 拉伸 损伤 寿命
分类号: TK261
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 203次
引　用: 2次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-22
  1.1 引言  10-11
  1.2 汽轮机转子蠕变寿命研究状况  11-20
    1.2.1 国内外汽轮机转子寿命研究的背景  11-12
    1.2.2 汽轮机转子的蠕变问题  12-13
    1.2.3 汽轮机转子蠕变寿命评价方法  13-20
  1.3 电阻法对材料损伤的研究  20-21
  1.4 本论文的主要工作  21-22
第二章 实验材料及方法  22-29
  2.1 实验材料及热处理工艺  22
    2.1.1 实验材料  22
    2.1.2 热处理工艺  22
  2.2 常温力学性能  22-24
    2.2.1 常温硬度试验  22-23
    2.2.2 常温冲击试验  23-24
    2.2.3 常温拉伸试验  24
  2.3 显微分析  24-25
    2.3.1 金相分析  24
    2.3.2 扫描电镜分析  24-25
  2.4 高温试验  25-26
    2.4.1 高温时效实验  25
    2.4.2 蠕变试验  25-26
  2.5 电阻测量  26-29
    2.5.1 电阻测量原理  26-27
    2.5.2 电阻测量方法  27-29
第三章 30CR1M01V 转子钢高温时效的电阻法研究  29-37
  3.1 引言  29
  3.2 实验结果与讨论  29-36
    3.2.1 硬度与时效时间的关系  29-31
    3.2.2 电阻率与时效时间的关系  31-32
    3.2.3 脆性转变温度与时效时间的关系  32-33
    3.2.4 时效过程中的组织变化  33-36
  3.3 本章小结  36-37
第四章 转子钢韧性损伤测量的电阻法研究  37-42
  4.1 引言  37
  4.2 用电阻变化表征的损伤变量  37-39
  4.3 测量结果及讨论  39-41
  4.4 本章小结  41-42
第五章 30CR1M01V 转子钢蠕变寿命与电阻关系研究  42-52
  5.1 引言  42
  5.2 试验结果与讨论  42-48
    5.2.1 蠕变寿命的硬度描述  42-45
    5.2.2 蠕变寿命的电阻描述  45-48
  5.3 蠕变损伤机理探讨  48-50
  5.4 本章小结  50-52
第六章 总结与展望  52-55
  6.1 本文的主要研究成果  52-53
  6.2 本论文工作的创新点  53
  6.3 今后工作的展望  53-55
参考文献  55-59
致谢  59-60
附录（攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目）  60-61
详细摘要  61-69

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 蒸汽动力工程 > 蒸汽轮机（蒸汽透平、汽轮机） > 理论
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