30Cr1Mo1V转子钢蠕变-疲劳交互作用的实验研究

电力18讯：    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℃，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：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，而且被认为可以用作制造23.5~25MPa, 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。  ...