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烟气轮机转子剩余寿命预测

赵钺  
【摘要】: 烟气轮机是石化系统生产的关键设备,而转子长期在高温及腐蚀气体下使用。有时烟气轮机运行时存在突发性超温现象,使组织发生劣化,导致转子寿命降低。本试验是在模拟超温运行条件下,研究转子材料GH864合金的组织、性能的变化,并探讨了显微组织的变化对材料剩余寿命的影响。 本实验运用复型技术研究了GH864合金的显微组织变化,实验中用AC纸提取材料的显微组织,制成一次塑料复型。能够清楚地观察到晶界的状态及晶界上碳化物析出情况。再用火棉胶提取显微组织,然后在一次复型上进行喷碳处理得到塑料—碳二次复型,能够准确地得到材料中γ′相的尺寸、数量及分布情况。 对使用过的烟气轮机叶片进行标准热处理,使材料的性能得到一定程度的恢复,然后再分别进行800℃、850℃、900℃、950℃超温处理。经研究发现,随超温温度的升高,晶界上析出碳化物数量降低,γ′相的尺寸、数量明显降低,材料的硬度也随之降低。在900℃对材料进行2~16小时的超温处理,经研究发现:随超温时间的延长,晶界上碳化物无明显变化;γ′相的尺寸、数量及材料的硬度均呈略微下降趋势。说明超温温度对材料的影响比超温时间大得多,碳化物和γ′相作为材料的强化相,对材料的性能有直接的影响。 通过不同超温温度的材料进行高温瞬时拉伸和高温持久拉伸试验,实验结果表明:随超温温度的升高,材料的高温屈服强度和抗拉强度随之降低,材料的持久寿命也随之降低。断口分析表明,该合金基本上表现出沿晶断裂特点,随温度的升高,断口的韧窝增多,韧性有所改善。 对试验数据进行分析、拟合,得到拟合的应力与断裂时间的关系曲线,并得出γ′相与材料使用寿命之间的对应关系。


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