620℃高效超超临界汽轮机转子钢FB2的疲劳与断裂特性研究

发布时间：2020-11-18 21:23

　　 本论文由华能国际电力股份有限公司科技项目“620℃高效超超临界机组材料的运行跟踪及选材优化研究”资助,主要对620℃超超临界机组汽轮机转子钢FB2的常规力学性能、低周疲劳及断裂特性进行了试验研究,旨在为620℃机组转子的寿命评估、安全性评定提供技术依据。本论文研究了FB2转子钢的常规力学性能,包括室温和620℃下的拉伸性能、冲击性能、韧脆转变温度、硬度、微观组织,时效对常规力学性能的影响规律,重点研究了FB2转子钢子在室温、550℃和620℃下的低周疲劳特性与断裂特性。本文获得了如下结论:FB2转子锻件室温R_(p0.2)≥700MPa,不同部位拉伸性能均匀。随着温度的升高,FB2的强度降低,但在620℃仍保留较高强度;FB2转子钢的室温冲击吸收能量KV_2为20J,620℃下KV_2为100J,断口形貌转变温度FATT50为70℃,表明FB2转子钢的室温脆性较大;FB2转子钢拉伸性能、冲击性能和硬度时效至10000h性能劣化幅度小,表明FB2具有良好的时效稳定性;在低周疲劳条件下,FB2转子钢表现为循环软化,室温、550℃和620℃应变-寿命关系均满足Manson-Coffin模型,温度一定时,FB2的稳定阶段的塑性应变能ΔW_p与循环周次N_f呈幂函数关系;FB2转子钢的室温和620℃下的断裂韧度K_(IC)为分别80.4MPa·m~(1/2)、123.6MPa·m~(1/2);FB2转子钢的微观组织为完全回火马氏体组织,高密度位错和大量弥散析出相是FB2强化的重要原因,由于B元素的添加,FB2中大尺寸BN析出。本论文获取了FB2转子钢室温、550℃和620℃的低周疲劳应变-寿命曲线,该曲线可用于FB2转子钢疲劳寿命的估算;获取了FB2转子钢的室温、550℃和620℃的断裂韧度K_(IC),可为FB2转子缺陷的安全评定提供依据;获取了FB2转子钢室温、高温塑性应变能与循环周次之间的定量关系,该关系可用于校核FB2转子钢的疲劳寿命。
【学位单位】：西安热工研究院有限公司
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK263
【部分图文】：

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【参考文献】

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2 崔正强;王延峰;赵双群;李强;;T91钢管在600℃长期时效后的组织及力学性能[J];机械工程材料;2014年12期

3 周新灵;田宇;李海霞;李兴东;王梅英;;超超临界汽轮机高中压转子钢高温低周疲劳性能研究[J];机械工程师;2013年07期

4 吴健栋;蔡志鹏;潘际銮;刘霞;乔尚飞;王朋;霍鑫;沈红卫;;疲劳裂纹扩展门槛值的影响因素综述[J];热力透平;2013年02期

5 严益民;胡正飞;林富生;赵双群;;长期服役对30Cr1Mo1V钢疲劳断裂性能和组织的影响[J];材料热处理学报;2013年01期

6 梅林波;沈红卫;王思玉;张澜庭;孙锋;;625℃汽轮机转子材料的开发及性能分析[J];热力透平;2012年03期

7 陶凯;于慎君;韩璐;于文平;赵永让;王继生;;汽轮机转子材料的研究进展[J];材料导报;2012年01期

8 王庆雷;李德才;;疲劳裂纹扩展影响因素研究综述[J];机械工程师;2011年08期

9 张红军;周荣灿;于在松;;P92钢时效过程中冲击性能和硬度变化的试验[J];动力工程学报;2010年07期

10 林富生;王治政;王宝忠;程世长;谢锡善;;中国电站用耐热钢及合金的研制、应用与发展[J];动力工程学报;2010年04期

本文编号：2889215