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汽轮机转子热脆化的非破坏性检测法研究

【摘要】: 本文对当前汽轮机转子钢热脆性非破坏性检测方法的原理及其特点进行了概述,提出了采用改进的电化学法无损检测转子钢热脆性的方案。利用实验室冶炼的30Cr2MoV转子钢材料,通过进行力学试验、金相分析试验和电化学试验,根据得到的试验数据建立了精度较高的预测转子钢热脆性的模型。经过模拟老化材料验证和现场实机验证,证明这一技术具有一定的实用性和可靠性。 通过对实验室冶炼的转子材料进行化学成分测定试验、金相组织分析试验、力学性能试验。得出,材料中P元素含量的增加使转子钢韧脆转变温度增加,另外,P元素对转子钢有固溶强化作用的同时降低了材料的塑性和韧性。 通过采用模拟高温时效的步冷热处理工艺,使转子材料的韧脆转变温度升高13-57℃,加剧了材料的热脆化程度,证明步冷热处理能够加速转子的钢热脆化,模拟转子钢发生热脆化的工况环境。 采用动电位阳极极化法、单环动电位再活化法和双环动电位再活化法分别对材料进行电化学测试,得到材料在不同温度电解液中的电化学参数。电化学试验中,首次采用了钼酸钠溶液作为电解液对30Cr2MoV转子钢材料进行极化测试,所得的极化曲线极化特征明显,反映材料热脆性的电化学参数可测;研究了电解液温度对电化学参数的影响规律,结果表明将电解液温度作为材料热脆性的预测参数是十分必要的。 采用多元线性回归法、人工神经网络法和遗传规划法建立了材料韧脆转变温度(FATT50)的预测模型,通过比较得出,多元线性回归法建立的预测模型,拟合误差和预测误差均在±20℃以内,达到了国际上同类方法的精度。建模时首次将电解液温度作为预测参数,使在现场进行电化学测试时不必控制电解液温度。 研制了适用于电化学现场测试的电解槽装置,制定了针对实际转子现场检验的步骤和方法,对实际转子进行了现场的金相分析、硬度检测和电化学检测,利用得到的预测模型进行了材料热脆性的评估,结果表明本检测方法能够应用在实际转子的现场检验中。 本论文的研究工作得到了精度较高的适合无损检测在役转子材料FATT50的方法和技术,为汽轮机的冷启动和报废决策提供科学的决策依据,保证机组安全经济运行,具有非常重要的意义。

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