30Cr1Mo1V转子钢蠕变-疲劳交互作用的实验研究.doc

[标签:标题]30Cr1Mo1V转子钢蠕变-疲劳交互作用的实验研究时间:2014-09-1014:24来源:作者:阅读:次摘要: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℃,%~%,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:30Cr1Mo1V钢;蠕变;疲劳;寿命1引言在热效率方面,超临界机组具有明显的优势。据文[1],当蒸汽温度由540℃升至566℃,汽轮机的热耗值可降低50kJ/(kW×h),所以,为了追求更高的效率,发展超临界机组是火电机组发展的方向。而发展超临界汽轮机组的关键在于各部件的材料性能能否得到保证。从20世纪80年代末,我国在汽轮机转子材料选材方面发生了一些变化[2,3]。传统的转子钢30Cr2MoV存在冶炼方面的原因,质量难以保证,而30Cr1Mo1V具有在力学性能和工艺性能方面的优势。从20世纪90年代以后,30Cr1Mo1V成为30Cr2MoV钢的换代产品,~25MPa,538~540℃/538~566℃超临界机组高中压转子材料。哈尔滨汽轮机有限公司对该材料的低周疲劳试验进行了初步研究[4],其试验温度在538℃,对于超临界温度的低周疲劳试验尚未见报道。针对上述情况,本文对30Cr1Mo1V在超临界温度下进行了蠕变-疲劳交互作用试验研究,探讨该材料用于超临界机组转子钢的可行性。2试验材料和方法试验用30Cr1Mo1V转子钢材料取自北京重型电机厂一根高压转子轴头。其热处理工艺为:预备热处理:980~1030℃。空冷,回火后缓冷。调质热处理:940~970℃,风冷,≥660℃回火,炉冷;除应力热处理:≥620℃,炉冷。金相组织为回火贝氏体。转子材料的化学成分和机械性能如表1、表2所示。高温疲劳试验设备主机为长春试验机研究所生产的CSS-280100KN电液伺服实验系统,。引伸计的标距为25mm,量程为1mm。试验采用美国材料与实验协会颁布的StandardPracticeforStrain-ControlledFatigueTesting(ASTME606-92)以及我国国家标准《轴向等幅低周疲劳试验方法》(GB/T15248-94)。试样为等截面圆柱形试样,直径10mm。采用轴向总应变控制、拉压对称梯形波,保持时间在10~60s。数据采集由计算机完成。应变范围±%~±%。%/s,试验温度为540℃,565℃,在试验之前进行40min的保温。,任何一个滞回曲线的非弹性应变范围可分为以下4个分量:①Δεpp,正向为拉伸塑性变形,反向为压缩塑性变形;