1、汽轮机的寿命,高温金属的材料特性,汽轮机的寿命,汽轮机的残余寿命,高温金属的材料特性,蠕变,应力松弛,热疲劳,与循环有关的材料特性,金属的低温脆化,蠕变,高温金属的材料特性,基础概念,金属在高温下，即使其所受的应力低于金属在该温度点下的屈服点，只要在这样的应力下长期工作，也会发生缓慢、连续的塑性变形，这种现象称为蠕变。,高温金属的材料特性,金属在蠕变过程中，塑性变形不断增长，最终导致在工作应力下的断裂。,所以在高温下，即使承受的应力不大金属的寿命也有一定的限度。,高温金属的材料特性,III,I,II,时间 ,变形量 ,O,a,b,c,d,典型蠕变曲线,oa 开始部分，是加载后所引起的瞬间变形。
2、ab 蠕变第一阶段，也称蠕变的不稳定阶段，其特点是塑性变形的增长速度随时间的增长而逐渐减小，直至经过时间1 后，蠕变速度不再发生变化。,高温金属的材料特性,高温金属的材料特性,bc 蠕变第一阶段，也称蠕变的稳定阶段，此阶段内，金属材料以恒定的蠕变速度变形，时间段2的长短即决定了金属在高温下工作的蠕变寿命。cd 蠕变第三阶段，或称蠕变的最后（失稳）阶段，此阶段内蠕变速度增加很快，直至d点发生断裂。金属部件一般不允许在这一阶段状态下运行，此阶段持续时间不能计入部件的使用寿命。,高温金属的材料特性,在同一应力下，工作温度越高，蠕变断裂时间越短；在同一温度下，承受应力越大，蠕变断裂时间越短。,在汽轮机
3、中，把蠕变极限定为105 以后，引起的总变形量为0.1%的应力值。而且把蠕变极限作为金属高温强度的主要考核指标之一。,蠕变极限,高温金属的材料特性,基础概念,零部件在高温和某一初始应力下，若维持总变形不变，则随着时间的增加，零部件内的应力会逐渐降低，这种现象就叫做应力松弛。,应力松弛,高温金属的材料特性,蠕变 是在应力不变的条件下，不断地产生塑性变形的一种现象。应力松弛 则是在总变形不变的条件下，由弹性变形逐渐变为塑性变形的一种现象。,蠕变与应力松弛,高温金属的材料特性,热疲劳,基本概念,热疲劳是指部件在交变热应力的反复作用下最终产生裂纹或破坏的现象。,一般把部件承受10 4 105次应力和应
4、变循环而产生裂纹或断裂的现象称为低周疲劳。,高温金属的材料特性,基本概念,低周疲劳,把能承受10 7 次应力应变循环的作用而不发生破坏的应力称为疲劳强度极限 。,疲劳强度极限,高温金属的材料特性,与循环有关的材料特性,应变特性：金属材料的单调拉伸或单调压 缩应力。,高强度的硬材料则容易发生循环软化现象,低强度的软材料容易发生循环硬化现象,高温金属的材料特性,基本概念,金属的低温脆化,低碳钢和高强度合金钢在某些工作温度下有较高的冲击韧性，即有较好的塑性。随着工作温度的降低，其冲击韧性将有所降低，当冲击韧性显著下降时的温度称为脆性转变温度，或称FATT。,基本概念,汽轮机的寿命,一般是指从投运至转
5、子出现第一条宏观裂纹期间总的工作时间。对于宏观裂纹的尺寸，一般认为宏观裂纹等效直径取为：0.2 0.5mm.,汽轮机的寿命,受到高温和工作应力的作用而产生的蠕变消耗,影响汽轮机寿命的因素,受到交变应力作用引起的低周疲劳寿命损耗,汽轮机的寿命,疲劳曲线：金属材料的疲劳寿命（循环次数）与应力或应变的关系称为疲劳曲线。,对于高延性材料，在高应变区内有较长的寿命,对于高强度材料，则在低应变区内有较长的寿命,汽轮机的寿命,汽轮机的残余寿命,汽轮机转子产生第一条宏观裂纹，并不意味着转子使用寿命到达终点。事实上如果裂纹是表面或近表面的，经过适当的处理，消除裂纹后仍可使转子寿命保持相当高的值，即使是内部埋藏裂
6、纹，也不能简单认为转子完全报废，因为裂纹初始尺寸扩展到临界尺寸仍有相当长的寿命，工程上通常把这种寿命称为残余寿命。汽轮机的寿命不包括出现宏观裂纹后的残余寿命。,汽轮机的残余寿命,Lb3A5220（49-50）汽轮机的寿命是指从投运至转子出现第一条等效直径为（B）的宏观裂纹期间总的工作时间。（A） 0.1 0.2；（B） 0.20.5；（C） 0.50.8； （D） 0.81.0。,此部分涉及的题库题,选择题,Lb3A4217（49）高强度材料在高应变区具有（B）寿命，在低应变区具有（B）寿命。（A） 较高、较低；（B） 较低、较高；（C） 较高、较高；（D）较低、较低。,此部分涉及的题库题,选
7、择题,Lb3A4218（49）汽轮机转子的疲劳寿命通常由（B）表示。（A） 循环应力应变曲线；（B）应力循环次数或应变循环次数；（C） 蠕变极限曲线；（D）疲劳极限。,选择题,此部分涉及的题库题,Je3A5261（56）机组频繁启停增加寿命损耗的原因是（D）。上下缸温差可能引起动静部分摩擦；(B) 胀差过大； (C) 汽轮机转子交变应力太大；(D)热应力引起的金属材料疲劳损伤。,此部分涉及的题库题,选择题,Je3A5263（56）汽轮机变工况运行时，蒸汽温度变化率（A），转子的寿命消耗越（A）。大、大；(B) 大、小；(C) 小、大；(D) 寿命损耗与温度变化没有关系。,此部分涉及的题库题,Lb3B4221(78)汽轮机的寿命包括出现宏观裂纹后的残余寿命。（）Je3B5262(81) 汽轮机组参与调峰运行，由于负荷变动和启停频繁，机组要经常承受剧烈的温度和压力变化，缩短了机组的寿命。（）Jd3B2233(79)金属在蠕变过程中，弹性变形不断增加，最终断裂。（）,此部分涉及的题库题,判断题,谢谢,Sc-. cn,
