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汽轮机转子作为火电机组的关键部件,其材料性能、几何形状和运行工况都对汽轮机的正常运行影响很大,其寿命与可靠性对整台汽轮机有决定性影响。因此准确获得相关材料性能数据和破坏行为具有重要的工程价值。
本文综合运用试验和数值分析手段,针对25Cr2NiMolV钢的高温蠕变性能和蠕变拘束效应开展了研究,主要进行了以下工作:
(1)对蠕变裂纹扩展的直流电位试验方法与试验系统进行了升级与完善,改进了试验机的硬件和自动数据处理系统,为高温蠕变裂纹扩展实验准备了条件。
(2)进行了566℃下25Cr2NiMolV钢的高温蠕变拉伸试验和蠕变裂纹扩展实验研究,得到了该材料的蠕变拉伸和裂纹扩展性能。通过对实验后的CT试样进行解剖金相及电子显微蠕变孔洞和组织的观察,总结出了该转子钢的蠕变裂纹扩展机理。
(3)采用大型有限元分析软件ABAQUS对不同裂纹深度的CT试样中裂纹尖端应力-应变场随载荷和时间的演化进行了详细的计算,并和HRR解析解进行了对比分析。对由于裂纹深度不同导致的拘束效应进行了定量分析研究。