汽轮机转子钢30Cr2MoV高温疲劳裂纹扩展试验研究

本文采用交流电位法对处于高温条件下的汽轮机转子钢30Cr2MoV进行了第二阶段的亚临界疲劳裂纹扩展试验,并分别讨论了温度、应力比对裂纹扩展速率的影响,给出了高温状况下考虑两种介质(空气、蒸汽)时,冷、热态启动和负荷变化时的dα/dN与ΔK_I计算关系式,测定了350℃时的疲劳门槛值,为我国大型汽轮机带裂纹转子剩余寿命的估算及老机组的寿命管理提供了可靠的试验数据。     

加载频率变化的腐蚀疲劳裂纹扩展速率数学模型

试验得出了0Cr18Ni9钢在质量分数为0.1% NaCl溶液中4个不同加载频率下的腐蚀疲劳裂纹扩展速率.结合试验结果,并采用数学分析方法,给出了环境加速因子C(f)的表达式,进而提出了一种腐蚀疲劳裂纹扩展速率的da/dN～(ΔK,f)数学计算模型.     

汽轮机低压转子用钢的组织结构分析及低频疲劳裂纹扩展特性研究

30Cr2Ni4MoV 钢是一种汽轮机低压转子用钢.在工作过程中,因汽轮机反复停机,低压转子内的裂纹将会发生缓慢扩展,因此有必要对疲劳裂纹的低频扩展特性进行研究.通过对试验钢的组织结构分析及低频疲劳试验,得出了如下结果:(1)正常热处理状态下,钢的组织是回火马氏体,第二相碳化物都是渗碳体,无高钼碳化物存在;(2)在本试验条件下,低频疲劳裂纹的扩展特性与频率升高至 f=15时的疲劳试验结果并无区别;(3)随着ΔK 增大,疲劳条纹间距变大.二次裂纹的方向和最大切应力方向有关,而二次裂纹的间膈和钢的组织有关.     

0Cr18Ni9钢腐蚀疲劳弯曲裂纹扩展行为研究

计算分析0Cr18Ni9钢的疲劳弯曲裂纹在NaCl水溶液腐蚀状态下与未腐蚀状态下的扩展速率与应力比R、加载频率f、应力强度因子的变化幅值、弯曲裂纹尖端张开位移变化幅值、弯曲裂纹尖端J积分变化幅值的关系.研究结果表明,随应力比R不断增大及加载频率f逐渐减小,0Cr18Ni9钢的疲劳弯曲裂纹在NaCl水溶液腐蚀状态下的扩展速率逐渐增大,其扩展速率增大的程度在裂纹扩展的第一阶段较明显,第二阶段有所减弱,第三阶段趋于平缓;在NaCl水溶液腐蚀状态下的疲劳断裂特性方面,线弹性疲劳弯曲裂纹与弹塑性疲劳弯曲裂纹与各影响因素的关系具有相似性.     

0Cr18Ni9钢在低浓度NaCl溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展特性

试验显示NaCl溶液的存在,其浓度增加及加载频率降低都加快0Cr18Ni9钢在低浓度NaCl溶液中腐蚀疲劳裂纹的扩展速率。     

2．25Cr1Mo钢在硫化氢溶液中的应力腐蚀开裂研究

本文用楔形张开加载（WOL）预裂纹试样进行了2．25Cr1Mo材料在硫化氢水溶液中的抗应力腐蚀试验,研究了2．25Cr1Mo钢在不同浓度硫化氢溶液中的抗应力腐蚀性能。试验测定了2．25Cr1Mo钢在500ppm,1000ppm H2S溶液下的应力腐蚀临界应力强度因子Ksoc和应力腐蚀裂纹扩展速率da／dt。结果表明,随着H2S浓度的升高,2．25Cr1Mo钢的应力腐蚀临界应力强度因子Ksoc下降,应力腐蚀裂纹扩展速率da／dt增大,抗应力腐蚀的寿命缩短。     

引入应变循环损伤的材料裂纹扩展行为预测模型

根据循环载荷下的裂尖循环弹塑性应力应变场分析,结合Manson-Coffin经验关系,定义了基于循环塑性区内材料塑性应变幅值的单位平均损伤;根据Miner疲劳线性累积损伤理论,以裂尖扩展方向的循环塑性区尺寸为裂纹裂尖的单位扩展量,提出了基于低周疲劳损伤预测I型裂纹扩展速率的新预测模型.新模型中给出的参数均有明确的物理意义,不需要人为调试.Cr2Ni2MoV和X12CrMoWVNbN 10-1-1两种转子材料的低周疲劳试验结果表明,新模型对这两种材料裂纹扩展速率的预测结果与试验结果吻合良好.利用相关文献中提供的6种材料的低周疲劳性能数据,进一步验证了新模型用于裂纹扩展速率预测的良好适用性.     

中碳钢的回火态组织对盐水介质中疲劳裂纹扩展的影响

本文以40MnB和45Cr钢为材料,以3.5%NaCl的盐水为介质,在裂纹尖端基本上不存在应力腐蚀且裂纹中可产生腐蚀产物的条件下,试验研究了钢的回火态组织(200℃和500℃)对疲劳裂纹扩展的影响.试验结果表明:中碳钢的回火态组织对在盐水介质中疲劳裂纹的扩展有明显的影响.引起这一影响的主要原因是钢中所含的渗碳体型碳化物的数量,渗碳体型碳化物能构成微电池的阴极,经电极反应在裂纹内可产生腐蚀产物,它能降低腐蚀疲劳裂纹扩展速率.组织中含渗碳体型碳化物越多,该组织的腐蚀疲劳裂纹扩展速率降低就越为显著.所以,改变中碳钢的回火温度,就改变了钢中含这种碳化物的数量,也就改变了腐蚀疲劳裂纹扩展速率.疲劳断口和疲劳裂纹的显微观察表明,在盐水和空气中疲劳裂纹扩展途径基本相同.疲劳裂纹内腐蚀产物的量是控制(da/dN)_s的主要因素.     

稀土元素对55SiMnMo钢疲劳断裂影响的研究

本文运用断裂力学的观点,试验研究了稀土添加量对55SiMnMo钎钢疲劳裂纹扩展速率(da/dN)的影响。稀土合金添加量按照残余稀土量与硫含量之比值分四种情况,即:RE/S=0,RE/S=1.0,RE/S=4.0,RE/S=6.0进行了试验研究。按照Paris公式整理试验结果表明:稀土元素对55SiMnMo钢的疲劳裂纹扩展速率(da/dN)有一定的影响。当RE/S增加时,有助于减缓裂纹的扩展速率。这与扫描电镜分析相符合。     

中碳钢在变幅载荷下疲劳裂纹加速扩展的研究

通过对带有环状Ｖ型切口的４５￣＃钢圆棒料在恒幅过载和变幅过载下的低周次疲劳试验，表明变幅递增过载的裂纹扩展速率比恒幅过载裂纹扩展速率显著增大。基于试验事实和断口分析，探讨了过载下的疲劳裂纹扩展机制，说明过载时裂纹扩展速率瞬时显著增大是裂纹钝化的结果，进而寻找到了促使裂纹加速扩展的适宜加载方式，为超低周疲劳断裂的工程应用提供了依据。     

Ⅰ-Ⅲ型复合加载下铝合金疲劳裂纹扩展速率

通过有限元数值模拟和疲劳裂纹扩展试验,研究了铝合金材料在Ⅰ-Ⅲ复合型加载条件下的疲劳裂纹扩展规律,得到了在不同加载情况下裂纹的应力强度因子、裂纹前缘能量场和塑性区半径.在分析Ⅰ型拉力载荷对裂纹扩展的基础上,着重分析了Ⅲ型加载对Ⅰ型裂纹应力强度因子及裂纹前缘能量场的影响.结果表明:应力强度因子KⅠ随着Ⅲ型加载的增大而减小,而裂纹附近塑性区半径增大.进行Ⅲ型静态加载会使疲劳裂纹扩展速率减小,在一定范围内,Ⅰ-Ⅲ复合型疲劳裂纹扩展速率随着Ⅲ型加载的增加而减小;而在进行Ⅲ型循环加载会使疲劳裂纹扩展速率增大,在一定范围内,Ⅰ-Ⅲ复合型疲劳裂纹扩展速率随着Ⅲ型加载的增加而增大.     

海洋结构用钢的临界腐蚀疲劳试验研究

本文对两种新的高强度低合金钢在不同介质,阴极保护点位和载荷频率下的亚临界腐蚀疲劳特性进行了实验研究。实验得出了上述各因素对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响结果,并对各因素影响裂纹扩展速率的原因进行了分析。     

硫化氢对16MnRe钢疲劳裂纹扩展速率的影响

本文研究了H_2S对16MnRe三点弯曲试样疲劳裂纹扩展速率的影响,实验结果表明:(1)在H_2S腐蚀环境下,16Mn Re仍符合文献(1)和(2)提出的高周疲劳和低周疲劳裂纹扩展速率表达式;(2)H_2S明显加速了16MnRe高周疲劳和低周疲劳裂纹扩展速率率,     

高温低周疲劳裂纹扩展速率试验技术研究

研究了４００℃下低周疲劳裂纹扩展速率试验技术．主要包括疲劳裂纹长度、疲劳裂纹的扩展速率和低周疲劳裂纹扩展驱动力ΔＪ的自动检测技术；载荷ｐ、载荷线位移Ｄ、裂纹嘴张开位移ｖ的信号计算机采集系统和标定软件；试验和数据处理的应用软件．研究表明ＨＧ６０ＲＡ钢在４００℃时的低周疲劳裂纹扩展率略低于常温下的     

高温低周疲劳裂纹扩展速率试验技术研究

研究了４００℃下低周疲劳裂纹扩展速率试验技术。主要包括疲劳裂纹长度、疲劳裂纹的扩展速率和低周疲劳裂纹扩展驱动Ｊ的自动检测技术；载荷ｐ、载荷线位移Ｄ、裂纹嘴张开位移ｖ的信号计算机采集系统和标定软件；试验和数据处理的应用软件。研究表明ＨＧ６０ＲＡ钢在４００℃时的低周疲劳裂纹扩展率略低于常温下的。     

蠕墨铸铁的低周疲劳裂纹扩展速率

为评估高速列车蠕墨铸铁制动盘寿命,开发了钛合金低温(-50℃)整体夹式引伸计和计算机试验数据采集系统,实时同步采集试件缺口张开位移、低周循环次数和载荷位移。采用柔度法通过试件缺口张开位移计算出裂纹长度,以确定疲劳裂纹扩展速率。试验结果表明:所得原板厚试样室温(25℃)与低温(-50℃)低周疲劳裂纹扩展速率曲线趋于一致。在试验温度范围内(-50～25℃)可统一使用室温低周疲劳裂纹扩展速率试验结果。     

稀土元素对16Mn钢疲劳裂纹扩展速率的影响

本文对16Mn和16MnRe钢用三点弯曲试样,从小负荷至大负荷范围内进行了实验,实验结果表明:(1)无论是16Mn或16 MnRe均符合文献所提出的高周疲劳和低周疲劳裂纹扩展速率表达式;(2)在高周疲劳和低周疲劳范围内,稀土元素均明显提高了16Mn钢对疲劳裂纹扩展的抗力。     

一种新型的低周疲劳裂纹扩展速率模型

基于低周疲劳裂纹扩展机制,假设裂纹尖端循环塑性区内应变分布服从HRR理论解,利用裂纹尖端锐化、钝化启裂低周疲劳裂纹扩展机制,结合Ramberg-Osgood循环应力应变曲线和Manson-Coffin疲劳寿命曲线等断裂力学理论,推导出一种新的低周疲劳裂纹扩展速率数学模型.与30Cr1Mo1V和St-4340的低周疲劳裂...     

2205不锈钢焊接接头疲劳裂纹扩展试验及分析

采用IGTB逆变式CO2气体保护焊对2205双相不锈钢进行焊接,形成焊接接头;并根据标准GB6398-2000对接头进行疲劳裂纹扩展试验.通过疲劳裂纹扩展速率测试,利用Matlab软件和Paris线性回归方程分析数据,得到对接接头上焊缝区、热影响区和母材区的疲劳裂纹扩展速率lg(da/d N)-lgΔK曲线.结果显示,给定的应力比工作条件下,疲劳裂纹在对接接头各区域的扩展速率差别较大,热影响区的扩展速率较快,母材次之,焊缝金属最慢.并利用SEM方法观察了疲劳断口,分析了产生疲劳裂纹扩展速率不同的原因.     

高强韧低碳中锰钢的弯曲疲劳性能

利用GPS-100高频疲劳试验机,研究了高强韧低碳中锰钢的三点弯曲疲劳性能,绘制出S-N曲线并分析了疲劳断口特征,探讨了相变诱导塑性(TRIP)效应对试验钢疲劳性能的影响机理.结果表明:试验钢的条件疲劳极限为1006MPa,疲劳比为1.20;试验钢的疲劳裂纹源萌生于试样下表面靠近棱角的位置,疲劳裂纹扩展区存在大量的二次裂纹可有效降低主裂纹的扩展速率,提高试验钢的疲劳强度;瞬断区包含等轴韧窝和拉长的韧窝,是典型的韧性断裂.疲劳裂纹前沿微小塑性变形区内的残余奥氏体发生TRIP效应,吸收大量应变能,钝化裂纹,减缓裂纹的扩展速率,是试验钢疲劳性能优异的主要原因.